資訊 > 專家原創(chuàng) > 可溶性大豆多糖的提取分離純化及其在食品領(lǐng)域中研究應(yīng)用
可溶性大豆多糖(soluble soybean polysaccharide),又稱水溶性大豆多糖(SSPS),亦可稱可溶性大豆膳食纖維,屬于酸性多糖類物質(zhì)。它是大豆或大豆粕等原料經(jīng)脫脂、提取、純化、滅菌和干燥等工序得到的,主要由半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖酸、鼠李糖、海藻糖、木糖以及葡萄糖分子通過(guò)1,4-糖苷鍵、1,6-糖苷鍵相連而成。不同提取工藝使大豆多糖的分子質(zhì)量有較大差異,一般分布在5~1000kDa之間。
大豆多糖與其他生物多糖相比黏性更低,并且具有良好的抗黏結(jié)性、抗氧化性、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、乳化性、絮凝性、成膜性及抗淀粉老化等優(yōu)良性,可作為食品特性改善劑、包裝保鮮膜材、抗凍保護(hù)劑、膳食纖維補(bǔ)充劑和酸性飲料的穩(wěn)定劑應(yīng)用于食品的加工生產(chǎn)過(guò)程中。
可溶性大豆多糖的提取、分離、純化
可溶性大豆多糖主要是指存在于豆皮細(xì)胞壁內(nèi)的可溶性多糖。為了提高大豆多糖的提取率,一般需要采用物理或化學(xué)手段對(duì)細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行破壞以利于多糖成分的溶出。當(dāng)前主要的提取方式有熱水浸提法、酸浸提法、堿浸提法、酶法提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法、亞臨界萃取法及新型提取方法。其中新型提取方法包括電解水提取技術(shù)和高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取法。
通過(guò)上述方法提取的可溶性大豆多糖往往還含有單糖、蛋白質(zhì)、色素、無(wú)機(jī)鹽等雜質(zhì),需進(jìn)一步分離純化。其中除蛋白的方法有Sevage法、三氯 乙酸法(TCA法)和酶解法。常用的多糖脫色方法有活性炭法、過(guò)氧化氫法、大孔樹(shù)脂法等??扇苄源蠖苟嗵堑募兓ù汲练?、膜分離技術(shù)和凝膠柱層析法。
可溶性大豆多糖在食品領(lǐng)域中的研究應(yīng)用
1、膳食纖維補(bǔ)充劑
可溶性大豆多糖是水溶性膳食纖維的一種,具有高度可溶性,不同溫度下均可溶,黏度也比其他膠體低,在不同體系中都很穩(wěn)定。因此將水溶性大豆多糖作為膳食纖維的補(bǔ)充劑很有發(fā)展前景。
研究顯示,可溶性大豆多糖在奶昔飲料、含有卡拉膠的布丁和低脂冰淇淋中的最大添加量分別為4%、4%和2%,與市面上已有的纖維加強(qiáng)型產(chǎn)品相比,將可溶性大豆多糖用作膳食纖維補(bǔ)充劑添加的產(chǎn)品中,膳食纖維添加量更高。
目前已有食品企業(yè)生產(chǎn)出可直接食用的可溶性大豆多糖,可直接作為保健食品用于日常飲食膳食纖維的補(bǔ)充,也可作為功能性添加劑用于配方奶粉,亦可作為膳食纖維增補(bǔ)劑用于酸奶奶酪的生產(chǎn)。
2、食品物性改良劑
① 防止淀粉回生和凝膠化作用??扇苄源蠖苟嗵鞘且环N非淀粉類凝膠多糖,其側(cè)鏈中半乳糖的含量很高,可產(chǎn)生水合現(xiàn)象,形成水合層,能起增加保持水分能力的作用,可阻止直鏈淀粉老化過(guò)程中雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成,從而具有抗老化和凝膠化作用。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)可溶性大豆多糖的添加量為1.5% 時(shí),可明顯改善饅頭在冷凍過(guò)程中的淀粉回生現(xiàn)象,能夠解決饅頭在貯藏過(guò)程中品質(zhì)劣變的問(wèn)題;添加1.0%~1.5%的可溶性大豆多糖可增強(qiáng)面包保水性,從而抑制淀粉老化,獲得較高的感官評(píng)價(jià)值。有研究者通過(guò)比較可溶性大豆多糖與阿拉伯樹(shù)膠對(duì)淀粉的回生和凝膠化作用的影響,發(fā)現(xiàn)兩者都對(duì)不同濃度淀粉的回生和凝膠化都有明顯的抑制作用,且可溶性大豆多糖的作用效果比阿拉伯樹(shù)膠好。此外,加入適量的可溶性大豆多糖 可以減小淀粉黏度峰值,增加表面均勻光滑度。
② 改善食品質(zhì)構(gòu)特性。研究發(fā)現(xiàn),可溶性大豆多糖可以提高面條的耐煮性,減少蒸煮損失, 增加面條的吸水率,在一定程度上提高面條的機(jī)械抗性,從而提高面條烹飪后的品質(zhì)。這主要是因?yàn)榭扇苄源蠖苟嗵鞘顷庪x子多糖,可以與淀粉和蛋白質(zhì)上的官能團(tuán)相互作用,增強(qiáng)面條的硬度及韌性。此外,可溶性大豆多糖的添加能改善面粉糊和面團(tuán)的流變特性,增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)與淀粉之間的結(jié)合力,使其結(jié)合得更緊密,成品表面更光滑,顏色變深,質(zhì)地更柔軟有嚼勁。在油條中加入可溶性大豆多糖可顯著減少油條的含油量,改善油條品質(zhì),迎合現(xiàn)代人們追求健康美味食品的趨勢(shì)。
3、乳化穩(wěn)定劑
可溶性大豆多糖作為陰離子多糖在等電點(diǎn)以下可與帶正電荷的蛋白絡(luò)合,可以在蛋白分子界面形成膜,利用空間位阻來(lái)防止蛋白沉淀聚合,可以起到穩(wěn)定蛋白體系的作用。此外, 與果膠及CMC等常用食品穩(wěn)定劑相比,可溶性大豆多糖具有黏度小的特點(diǎn),可在穩(wěn)定蛋白的同時(shí)避免體系增稠所產(chǎn)生的糊口感。因此,以可溶性大豆多糖作為穩(wěn)定劑的酸乳飲料備受推崇。
研究發(fā)現(xiàn),酸性乳飲料產(chǎn)品中添加適量的可溶性大豆多糖作為穩(wěn)定劑,能減少體系粒徑,減弱水分流動(dòng)性,提高體系Zeta 電位,從而減少了沉淀的產(chǎn)生。研究報(bào)道,添加可溶性大豆多糖的乳飲料黏度明顯低于添加果膠的產(chǎn)品。對(duì)于蛋白含量為1.0%的酸乳飲料,可溶性大豆多糖添加量為0.4% 時(shí)效果最好,且可溶性大豆多糖和果膠具有協(xié)同作用,向體系中添加0.1% 的可溶性大豆多糖和0.3%的果膠可使酸奶系統(tǒng)的穩(wěn)定性最大化。
4、抗凍保護(hù)劑
在魚(yú)糜制品中添加適量抗凍劑可以起到抑制蛋白質(zhì)變性、延緩保質(zhì)期的作用。傳統(tǒng)食品生產(chǎn)中往往添加的是高熱量高甜度的蔗糖和山梨醇等的混合物。然而,隨著人們對(duì)健康生活的追求,高糖、高熱量的抗凍劑正逐漸被人們摒棄,尋找一種低糖、低熱量的抗凍劑勢(shì)在必行。
可溶性大豆多糖中的羥基能夠改善蛋白質(zhì)的水化程度,賦予了可溶性大豆多糖具有較強(qiáng)保水性的特點(diǎn),添加在冷凍食品中可吸附游離水,防止汁液流失 提高保水性,同時(shí)也能夠提高食品中蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性,尤其是在酸性條件下(pH<4.0)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更好。研究發(fā)現(xiàn),添加3%的可溶性大豆多糖可大大縮短魚(yú)糜冷凍時(shí)間,顯著抑制冷凍過(guò)程蛋白品質(zhì)的下降。由此可見(jiàn),可溶性大豆多糖具有成為新型抗凍保護(hù)劑的潛力。
5、食品包裝保鮮膜材
隨著保鮮膜越來(lái)越多應(yīng)用于食品,特別是果蔬的保鮮包裝,人們對(duì)包裝膜材的安全性和對(duì)環(huán)境污染性要求越來(lái)越高,因此尋找優(yōu)良的可生物降解的可食用膜是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)??扇苄源蠖苟嗵怯捎谄洫?dú)特的球形結(jié)構(gòu),對(duì)蛋白相對(duì)穩(wěn)定和良好的成膜性,可作為新型可降解生物膜應(yīng)用于市場(chǎng)。
研究發(fā)現(xiàn)高分子量可溶性大豆多糖及化學(xué)改性可溶性大豆多糖涂膜均有利于雞蛋的保鮮??扇苄源蠖苟嗵桥c茶多酚、石榴皮提取物、蒲公英提取物和葡萄籽提取物的復(fù)配涂膜均能提高紅玫瑰葡萄品質(zhì),能夠有效降低失重率,抑制維生素C、可溶性固形物和可滴定酸的降解,減少營(yíng)養(yǎng)損失,增加保鮮期,改善保鮮效果。
而可溶性大豆多糖與三七提取物、五味子提取物、石榴皮提取物、茶多酚、葡萄籽提取物、甘草提取物和蒲公英提取物復(fù)配涂膜均對(duì)改善草莓的感官質(zhì)量有效果,能夠減少草莓的腐爛率、失重率、糖酸比,抑制微生物的產(chǎn)生,有助于草莓保鮮。
6、微膠囊壁材
可溶性大豆多糖由于其高分子量、自身特殊的分子結(jié)構(gòu),其羥基能夠與酶蛋白聯(lián)結(jié),具有較強(qiáng)的乳化性、分散性和穩(wěn)定性,與明膠復(fù)合后壁膜厚度加深,可以有效減慢熱傳導(dǎo)速率, 耐熱能力也得到增強(qiáng),具有作為微膠囊壁材的潛力。
研究發(fā)現(xiàn),可溶性大豆多糖、明膠、植酸酶按5:1:1比例混合包埋制備微囊植酸酶耐高溫性良好。研究報(bào)道,以可溶性大豆多糖為壁材,采用噴霧干燥法將番茄紅素包埋在微膠囊中是可行的,產(chǎn)品膜結(jié)構(gòu)緊密且完整。
參考資料:
[1]劉趙,沈海軍,周凌晨等.可溶性大豆多糖的提取及在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)調(diào)味品,2023,48(06):199-208.
[2]賀麗珍,鄭宗平,陳洪彬等.可溶性大豆多糖在食品領(lǐng)域中應(yīng)用研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品,2021,(06):37-39+47.
作者簡(jiǎn)介:
小泥沙,食品科技工作者,食品科學(xué)碩士,現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究
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