主题：【资料】CNS_20.044_可溶性大豆多糖

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发表于：2021/06/20 10:30:18 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

姜艺翾

第1章食品添加剂-可溶性大豆多糖简介

可溶性大豆多糖是以大豆或豆粕为原料，经加工提纯并精制而得到的纯天然的水溶性膳食纤维。可溶性大豆多糖常应用于酸性乳饮料、风味发酵乳，具有稳定蛋白的作用，且粘度低，口感清爽。还可广泛应用于碳酸饮料、鸡尾酒、米面制品、医药等领域，从而受到市场的日益关注。

1.1 可溶性大豆多糖生产流程

可溶性大豆多糖，简称大豆多糖，是以大豆或豆粕为原料，经脱脂、提取、纯化、灭菌、干燥等工艺生产而成，其生产流程图如下：

1.2 可溶性大豆多糖组成成分及结构

可溶性大豆多糖由半乳糖（Gal）、阿拉伯糖（Ara）、半乳糖醛酸（GalA）、鼠李糖(Rha)、海藻糖（Fuc）、木糖（Xyl）以及葡萄糖（Glc）等分子通过1,4—糖苷键、1,6—糖苷键相连而成的酸性多糖，结构类似于果胶，分子量范围在5000-1000000 u之间。

1.3 可溶性大豆多糖的结构特征

可溶性大豆多糖(Soluble Soybean Po1ysaccharideS,SSpS)是一种来源于大豆的水溶性多糖类,属酸性多糖,结构类似果胶,由半乳糖(Gia)、阿拉伯糖(Aar)、半乳糖醛酸(GalA)、鼠李糖(Rha)、岩藻糖(Fue)、木糖(Xyl)和葡萄糖(Glc)等组成。其主要的构造是聚鼠李糖半乳糖醛酸和聚半乳糖醛酸的主链上结合着半乳聚糖和阿拉伯糖聚糖,侧链近似球状结构;另外还有一些蛋白质成分结合在糖链上，相对分子质量约为30-100万。

可溶性大豆多糖的结构使其在水溶性中具有相对低的薪度和较高的稳定性；优良的溶解性能,无论在较高的温度或是较低的温度下都可以溶解,且溶解冷却后不会形成絮凝和凝胶现象；溶液的薪度受酸、热及盐类的影响很小。可溶性大豆多糖的这些优良特性使其具有很多独特的功能,如乳化及乳化稳定性、酸性条件下对蛋白颗粒的稳定作用、抗粘结性、成膜性能及发泡稳定性等,作为乳化剂、稳定剂、分散剂和抗结剂等广泛应用于各个领域,且可溶性大豆多糖本身即是食物纤维, 因此可适于添加到各种食品中。

第2章食品添加剂-可溶性大豆多糖的功能特性

2.1 高溶解性，对蛋白的稳定作用

可溶性大豆多糖可溶于冷、热水中，配制10%的水溶液不会出现凝胶现象。作为稳定剂用于低pH酸性乳饮料及风味发酵乳中，具有稳定蛋白、提高产品稳定性的作用。

2.2耐酸、耐热、耐盐的高稳定性

可溶性大豆多糖受热、酸、盐的影响很小，具有较高的稳定性。在pH值为２-12范围内都能呈现稳定的状态，且其粘度在该pH范围内表现出良好的可逆性，即使在强酸环境下（pH值为2），大豆多糖也没有凝胶形成，这一点和果胶、海藻酸有所不同。向大豆多糖溶液（浓度10%）中加入不同浓度的NaCl、KCl、CaCl2等金属阳离子之后，可溶性大豆多糖的粘度基本不变化，也就是说，大豆多糖不与这些金属阳离子发生反应，因此可考虑将大豆多糖应用于含盐食品中而不必担心其流变学性质的改变。

2.3粘度低、口感清爽

相对于其它稳定剂，可溶性大豆多糖的粘度更低，有助于提升产品清爽的口感。下图为可溶性大豆多糖与其他几种常见胶体的水溶液粘度对比。

2.4 富含膳食纤维

可溶性大豆多糖的膳食纤维含量高达70%以上，是补充膳食纤维的来源之一。具有一般的可溶性膳食纤维所具有的调节肠道菌群的数量和种类，抑制有害菌群，降低结肠癌发生的风险，以及改善排便等功能。

2.5 良好的成膜性，乳化性、泡沫稳定性

可溶性大豆多糖具有良好的防粘连性、成膜性、乳化性、持泡性等特点，可广泛应用于寿司、鲜湿面等米面制品、鱼丸等调制冷冻食品、食用涂膜剂、香精香料、酱料、啤酒等领域。

第3章食品添加剂-可溶性大豆多糖的提取工艺及其在食品中的影响

豆渣是大豆加工中的主要副产物。可溶性大豆多糖的提取条件,通过正交实验,得到了其最佳提取条件：盐酸添加量2%(v/ w) ;提取温度：120 ℃；提取时间：2h。在米饭和牛奶中的应用研究结果表明,可溶性大豆多糖能降低米饭的粘度,并且可以改善酸性条件下牛奶蛋白的稳定性。

可溶性大豆多糖 (Soluble soybean polysaccha2 ride, SSPS) 是一种从大豆中提取的水溶性多糖,它粘性低,可制成高浓度溶液,其溶液的粘度几乎不受盐类影响,对温度的热稳定性也优于其他糖类[1]。SSPS有分散性,稳定性,乳化性和黏着性等多种功能,不仅能用作强化食品的膳食纤维素,还可以用制药与工业中[2]。关于可溶性大豆多糖的提取,国内外已有很多报道。有的研究了在中性pH下从热水中提取,有的在碱性条件用热水提取,有的还添加了络合剂,在酸性条件下提取[3]。但是这些可溶性多糖多数是从大豆子叶或其它部位提取出来的,得率不高,工艺比较复杂,成本也比较高。大豆分离蛋白是现代大豆加工规模化比较高的产品,能产生30 %～35 %的豆渣。然而目前开发利用的不够充分,多数豆渣被工厂当作废弃物扔掉,不仅浪费资源,而且污染了环境。而豆渣的主成份是子叶部的细胞壁多糖类,含约30 % (以豆渣为准)的水溶性多糖类[1],因此,从豆渣中提取可溶性多糖能提高豆渣的利用价值,降低大豆产品的生产成本。

3.1 SSPS的提取

取豆渣10g分散于40mL蒸馏水中,采用L9(34)正交试验(如表1所示),对提取SSPS的加酸量(浓度为0. 01mol/ L的HCl)、温度、时间进行三因素三水平的选优试验,然后离心,再分别取5mL上清液进行烘干计算得率,通过方差分析对最佳提取条件进行选优。

SSPS 得率的计算公式：

将在最佳提取条件下提取的SSPS溶液浓缩后喷雾干燥成粉末。

3.2 SSPS在食品中的影响

3.2.1 SSPS对蒸煮米饭物性的影响

分别取10g大米放入7个小烧杯中,用自来水冲洗3次→配制成SSPS浓度分别为0 ,0. 1 % ,0. 5 % ,1 % ,2 % , 3 % ,5 %的溶液15m并倒入盛有大米的烧杯中→用保鲜膜封口,置于沸水浴中加热15min→停止加热,保温20min后冷却 →用RICE TASTE ANA2L YZER分析蒸煮后米饭的感官性质。在大米中加入不同浓度的SSPS溶液,并用米饭口感评价分析仪(RICE TASTE ANALYZER)进行了分析,结果见表4。

通过比较可以看出,添加了SSPS的大米蒸煮成米饭后,食味值、外观、硬度和平衡值(硬度/粘度)变化不大(SSPS浓度在0.1%～3%时),但是粘度却有所下降。根据饭粒表面的微观结构知道,在没有加SSPS的米饭中,是一层粘稠糊状的物质完全覆盖在饭粒表面。然而,在加了SSPS的米饭中,几乎没有面糊和暴露的饭粒表面。饭粒表面的情况是由淀粉决定的,淀粉在蒸煮初期就从米粒中游离出来了,然后在后期形成凝胶,又回到了饭粒表面。而SSPS覆盖在大米表面,在蒸煮过程中降低了饭粒表面的淀粉糊的粘度,使得饭粒表面更光滑[6]。

3.2.2 SSPS 对酸性条件下牛奶蛋白稳定性的影响

取1mL浓度分别为0.05% , 0.1% , 0.2% , 0.3% ,0.4%的SSPS溶液溶于4mL鲜牛奶中,调节pH分别为3.4,3.8,4.2,4.6,5.0。离心(2500rpm,25min),然后分别吸取上清液0.5mL溶7.5mL蒸馏水中,混匀后取0.1mL用考马斯亮蓝G-250法[4]测定可溶性蛋白的含量。果胶样品液处理同上。然后计算蛋白质沉淀量。酸性乳饮料中常出现牛奶蛋白沉淀现象。解决的方法是使用稳定剂,如果胶、羧甲基纤维素等。比较果胶与SSPS在酸性乳中阻止蛋白质沉淀的作用效果，根据蛋白质沉淀量的计算公式,可以得到不同pH和增粘剂浓度下样品的蛋白质沉淀量(图1、2)。

由这两个图可以看出,随着p H的增加 ,蛋白质沉淀量逐渐减少,随着果胶和SSPS浓度的增加,蛋白质沉淀量也有减小的趋势,这说明了SSPS与果胶一样,都可以作为酸性条件下牛奶蛋白的稳定剂。SSPS与果胶的这一功能是与其分子结构密切相关的。SSPS的结构与果胶类似,是由D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖醛酸和L-鼠李糖组成,但SSPS的中性单糖组分比果胶大,SSPS分子中含20.7%的阿拉伯糖和49.8 %的半乳糖侧链,形成一个球状结构。而果胶分子的主骨架是由1,4-α-半乳糖与半乳糖相连,鼠李半乳糖的支链与半乳糖链相连,形成一个链状结构。因此,SSPS与果胶的稳定机理不同。果胶分子的半乳糖链在分散机制中起重要作用,是因为覆盖在蛋白质颗粒表面的果胶分子的相反电荷的静电排斥作用而阻止凝聚。而SSPS分子的中性糖侧链在分散机制中通过位阻稳定作用来阻止蛋白质颗粒的凝聚,这个作用是由于SSPS在蛋白质颗粒表面形成了一个厚层,使牛奶中的蛋白质颗粒比较稳定,难以沉淀[7]。

3.3 SSPS提取的工艺条件

采用酸解法提取可溶性大豆多糖,并对影响提取率的酸用量、温度、时间因素进行了正交试验,结果如表2。

从试验结果看出,三因素的极差R分别是,添加HCl量(14.06%)、加热温度(29.79 %)、保温时间(8.84 %),这说明了它们影响SSPS提取率的主次关系,其中加热温度的高低对SSPS得率的影响最大,其次是盐酸添加量,保温时间影响最小。而且随着盐酸量的增加、加热温度的升高和保温时间的延长,SSPS的得率逐渐增加。其中,得率最高的是加酸2%、温度120℃、时间2h的第3组。

对各因素作用效果的方差分析(表3)表明,加热温度对SSPS提取率影响显著,而HCl添加量和保温时间的影响不显著。

综合上述结果,可以得出SSPS的最佳提取条件是：添加2%(v/w)的HCl,加热至120℃保持2h。在该条件下SSPS得率可达50.68%,这比Morita等人报道的从大豆子叶中用中性热水提取(38%)的得率高,也比Kawamura等人研究的结果好(在热水中逐渐加入草酸铵和0.5%的NaOH,得率32%) [5]。这些结果表明酸性条件比中性条件或碱性条件更有利于SSPS的提取。

3.4 结论

经正交试验设计和方差分析,确定了SSPS的适宜提取工艺条件为HCl添加量2 %(v/w),加热温度120℃,保温时间2h该条件下SSPS得率比较高,达50%,而且方法简便易行。

第4章食品添加剂-可溶性大豆多糖的应用

4.1 在速冻食品中的应用

水溶性大豆多糖具有优越的抗粘结性，可防止热面条、米饭等在冷却或冷冻过程中，面条与面条或米粒与米粒之间产生的粘结现象，具有良好的分散效果。水溶性大豆多糖粘附在淀粉类化合物如大米、面团、面皮、米粉、米饭的表面形成水合层，增加其持水性，抑制淀粉回生，防止淀粉类化合物因失水而老化，使产品不粘连，不混汤，即使在冷藏时也不被冻裂。

此外，水溶性大豆多糖有很强的胶着力，形成的食用膜的粘结强度优于阿拉伯树胶。水溶性大豆多糖能作为无色透明水溶性可食用涂膜剂用于食品表面，形成的薄膜在不加任何添加剂时表现出和普鲁兰多糖一样高的张力抗性。当米粒表面吸附着可溶性大豆多糖分子，形成了具有持水能力的较厚的水合层，防止米粒间的相互粘结，从而显著的改善食品的特性。同样，将面类浸渍在水溶性大豆多糖溶液中，或将水溶性大豆多糖溶液喷洒在面上，均可改善面类的粘结性和解离性。

利用可溶性大豆多糖的抗粘结性和成膜性能，可以对我国目前迅猛发展速冻食品行业产生重大的影响。目前国内有研究表明水溶性大豆多糖应用于馄饨、汤圆等产品中，有助于提高馄饨面皮筋度和爽滑性，改善汤圆的表皮开裂等现象;同时，在鱼丸等调制冷冻食品的应用中，可改善鱼丸的保水性能和质构，能提高其冷冻、解冻稳定性，降低表皮的冻裂率，防止混汤；在馅中添加可防止汁液流失，吸附游离水分。[8]

4.2 在花生蛋白奶中的应用

花生适用于治疗营养不良、脾胃失调、各种贫血、咳嗽痰喘、肠燥便秘、乳汁缺乏等症。现代营养学家研究发现，花生油、花生及其制品，富含维生素A、E、B1、B2、叶酸以及大量的锌、钙、磷、铁等微量元素，人体需要的42种营养素，花生中就含有37种。

在花生蛋白饮料方面，我国也作了大量的研究工作，并取得了许多成果。花生蛋白乳饮料具有富含蛋白质和人体必需氨基酸，适量的不饱和脂肪酸，较低的胆固醇、营养成分全面的特点[9]。根据我国人民膳食结构中蛋白质偏低的现状和国情，在原轻工部制订的“大力发展植物蛋白饮料”方针的促进下，花生蛋白饮料必定有着广阔的市场前景[10]。花生蛋白饮料的营养价值已被世人所认识，但目前生产的产品大多色泽欠白，自然香味不够或带有生青味及豆腥味，常产生油圈、油水分离、蛋白质沉淀等质量问题，严重阻碍了花生蛋白饮料的发展[11]。花生蛋白奶是一个复杂的多相不稳定体系，既有蛋白质形成的悬浊液，又有脂肪形成的乳浊液，还有以糖、无机盐等形成的真溶液，贮存时间稍长，便有蛋白质沉淀和脂肪上浮。因此，要得到分散良好稳定的乳浊液，技术难度较大，造成大规模生产花生蛋白奶受到限制[12]。

可溶性大豆多糖（Soybean Polysaccharides）可用热水浸泡大豆所得[13]。也可从制造分离大豆蛋白和豆腐后得到的豆腐渣中提取获得，本文所用的大豆多糖则以豆腐渣为原料，经热水浸泡提取、精制、杀菌、干燥等工艺制得的粉状大豆多糖。可溶性大豆多糖极易溶于水，具有良好的乳化性能及成膜性能。耐酸、耐碱、耐热性能优越，在酸性条件下乳化稳定性强，特别是在低pH情况下也能保持良好的稳定性。其水溶液粘度低，非常适合于低粘度含蛋白饮料中使用，即使在富含钙的营养强化饮料中也不会降低其良好的稳定效果。同果胶、CMC及其他同类产品相比，大豆多糖具有更低的粘度和更好的乳化稳定效果以及更宽的使用pH范围。可溶性大豆多糖还具有与膳食纤维相似的生理功能，在肠道微生物交替作用下，可部分发生形变并转变为有机酸，能有效的缩短其在胃肠的运输时间，具有减肥、通便，调节胃肠中微生物营养的平衡和类胆固醇的代谢以及抑制免疫血清中脂质的氧化的作用。此外，大豆多糖还具有与阿拉伯树胶相同的乳化能力和悬浊稳定性，可应用于乳化和粉末香料中[14]。

4.3 在饮用型酸奶中的应用

饮用型酸奶是一种低黏性的可饮用酸奶，无脂或含脂量极少，基本采用标准化牛奶作为原料，经热处理、均质并以酸奶发酵剂培养而成[15]。它是近年来酸奶品类中增长最快的子品类，在很多国家被当做健康食品、甚至是代餐品，成为日常膳食必不可少的一部分。根据EUROMONIYOR的预测数据，饮用型酸奶占了全球酸奶产量的1/3；到2015年全球饮用型酸奶的总量将超过1080万t[16]。由于饮用型酸奶对口感清爽度要求高，其较低的黏度对于提升产品的口感有着重要作用。为降低该类型产品的黏度，通常使用高甲氧基果胶作为体系的稳定剂，但目前高品质的果胶都是从国外进口，价格较为昂贵。

4.3.1饮用型酸奶的制备

1.水 + 白砂糖 + 稳定剂（条件：高速搅拌溶解）→杀菌（95~120℃，5min）→冷却（20~30℃）；

2.生牛乳 + 白砂糖（条件：均质、杀菌、冷却）→接种发酵（至pH4.0~4.2）→搅拌破乳→均质→冷却→灌装→冷藏[17]。

4.3.2 可溶性大豆多糖和果胶复配的感官评定

按4.3.1工艺，稳定剂添加总量为0.5%制备饮用型酸奶样品，根据产品的感官评定确定最佳：添加量，其结果见附表。

由附表可以看出，当大豆多糖0.3%、果胶0.2%时口感清爽，组织状态细腻、无析清；测定样品沉降率为2.0%，黏度为570mPa·s。

4.3.3 结论

可溶性大豆多糖是一种酸性多糖，其分子结构与果胶分子结构相似，因此，二者在黏度表现、离心沉降率上有类似趋势。同时，二者分子结构的相似性使得它们具有良好的增效作用，在生产饮用型酸奶时可溶性大豆多糖可替代部分果胶，降低生产成本，制备出的样品具有口感清爽、组织细腻、无析清等特点。

附录一可溶性大豆多糖的使用规定

参考文献

[1] 周秀琴.水溶性大豆多糖的开发和应用[J].食品与开发,1992 ,27 30大豆科学1期.

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