朱亞軍科研訓(xùn)練報告

1、科研訓(xùn)練報告題目：熱處理對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響研究姓名朱亞軍學(xué)號院（系）食品科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)糧食工程指導(dǎo)老師李芳本實驗主要研究熱處理對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響。實驗以大豆蛋白粉和大豆油為主要原料，預(yù)熱處理大豆蛋白溶液，加入大豆油高壓均質(zhì)，制備成水包油型乳液。利用了激光粒度儀法，高速離心分析法，靜置觀察法，和測乳液分層系數(shù)法，分析乳液的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果為，在蛋白質(zhì)濃度為0.6%時，90熱處理得到的蛋白乳液粒徑最大，乳液分層系數(shù)最小。預(yù)熱處理溫度為80，加熱時間為5min時乳液的分層系數(shù)最小。通過正交試驗分析乳液穩(wěn)定性，對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響從高到低的因素依次為：蛋白質(zhì)濃度，油相體積分?jǐn)?shù)

2、，加熱時間和加熱溫度。大豆蛋白濃度為1%，油相體積分?jǐn)?shù)為6%，90下預(yù)熱處理大豆蛋白溶液5min，得到的乳液的分層系數(shù)最小，為35.2%.關(guān)鍵詞：預(yù)熱處理；大豆蛋白；乳液；穩(wěn)定性；影響AbstractTheeffectofheattreatmentonthestabilityofsoyproteinemulsionwasstudiedinthisexperiment.Usingsoybeanproteinpowderandsoybeanoilasthemainrawmaterial,preheatingsoybeanproteinsolution,addingoilandhomogenizet

3、hemixtureathighpressure,thenoilinwateremulsionwasprepared.Thestabilityofemulsionwasanalyzedbyusinglaserparticlesizeanalyzer,high-speedcentrifugalmethod,staticobservationmethod,andcreamingindexmethod.Theresultshowedthat,attheproteinconcentrationof0.6%,emulsionstabilizedbyproteinpreheatedat90hadthemax

4、imumparticlesizeandlowestcreamingindex.Preheatedat80,theemulsionwithproteinpreheatedfor5minhadthelowestcreamingindex.Analyzingofemulsionstabilitythroughtheorthogonaltest,theeffectfactorsofsoyproteinemulsionstabilityfromhightolowwasasfollows:theproteinconcentration,oilvolumefraction,heatingtimeandhea

5、tingtemperature.Theproteinemulsionwhichpreparedby1%soybeanproteinsolutionpreheatedat90for5minand6%soybeanoil.soyproteinhadthelowestcreamingindex,andthecreamingindexwas35.2%. IXeyWorspreheattreatment；soyprotein；emulsion；stability；effect一、立論依據(jù)（包括：選題背景、課題研究的目的和意義）選題背景：蛋白質(zhì)是所有生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它由氨基酸構(gòu)成，決定了生命存在的基本特征

6、。因此，蛋白質(zhì)是與生命及與各種形式的生命活動聯(lián)系緊密的物質(zhì)，換言之，它是生命體中可缺少的組成成分。人類和其他的各種動物都需要蛋白質(zhì)，依靠蛋白質(zhì)來構(gòu)成自身的結(jié)構(gòu)。人類每天都消耗著大量的蛋白質(zhì)，特別是來源豐富的植物蛋白1。大豆蛋白主要存在于蛋白以和糊粉粒之間，主要是球蛋白，能夠溶于非等電點出的水和鹽溶液中。大豆蛋白不是僅由一種蛋白質(zhì)組成，而是由好幾種蛋白共同構(gòu)成。按照沉降系數(shù)，可以把大豆蛋白分為2S、7S、11S、15S主要四種。其中，7s和11S蛋白含量較多，它們共占總蛋白含量的2/3以上。大豆蛋白中必需氨基酸含量豐富，其營養(yǎng)價值可以和植物蛋白質(zhì)相媲美。它所含的8種必需氨基酸的含量及比例接近FA

7、O和WHO的推薦值。大豆分離蛋白（SPI）中賴氨酸的含量很高，將SPI添入谷物食品中能夠彌補(bǔ)谷類蛋白賴氨酸不足的缺點。另外，大豆蛋白極易被人體消化吸收，它的生物效價很高。把大豆蛋白添加到其它食品中，也可增加食品的蛋白功效比值。如玉米粉中添加8%的大豆分離蛋白，其蛋白功效比值由1提高到2.5，大米粉中添加8%大豆分離蛋白，其蛋白功效比值由2.1提高到2.16引。有研究表明，大豆蛋白可以滿足3歲以上的人群對必需氨基酸的需求量；動物蛋白會增加人體內(nèi)的膽固醇含量，增大患心血管等疾病的風(fēng)險。大豆蛋白制成的食品脂肪含量很低，食用后不會增加人體內(nèi)膽固醇的含量，對肥胖的人群健康非常有益。大豆蛋白非常有利于鈣在

8、人體的代謝，這是它比起其它蛋白質(zhì)的優(yōu)勢所在4。因此，用大豆蛋白可以代替食品中大部分的動物蛋白，這對人體是十分有益的。課題研究的目的中國是農(nóng)業(yè)大國，盛產(chǎn)谷物豆類等農(nóng)作物，其中大豆的產(chǎn)量排在了世界前列。大豆富含蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維等營養(yǎng)功能性成分5。大豆的來源豐富、營養(yǎng)價值很高、加工成本較低，止匕外，大豆蛋白還有乳化性、持水性、凝膠性等性質(zhì)，適合于食品行業(yè)的加工。大豆蛋白質(zhì)不僅有親水性還有親油性，正是因為這種性質(zhì)它常用作乳液體系中乳化劑，在食品加工領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛。通常認(rèn)為，蛋白有親水親油兩種性質(zhì)，可以吸附在油水界面上，降低界面自由能，在界面形成凝膠化界面層。乳液中的這個凝膠界面有一定的強(qiáng)度，可以

9、用來維持乳液的穩(wěn)定性。本實驗改變蛋白質(zhì)濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、加熱溫度和加熱時間，以乳液的平均粒徑、分散系數(shù)和乳液分層系數(shù)作為分析乳液穩(wěn)定性的指標(biāo)，考察不同熱處理工藝參數(shù)對乳液穩(wěn)定性的影響。先進(jìn)行單因素實驗，分析不同因素對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響，在進(jìn)行正交實驗，得出乳液穩(wěn)定性較好的優(yōu)方案。課題研究的意義乳濁液體系是由多種物質(zhì)組成的復(fù)雜乳狀液體系，屬于熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。蛋白質(zhì)乳液的不穩(wěn)定性嚴(yán)重地影響到產(chǎn)品的外觀、品質(zhì)和貨架期，但是在加工過程和存儲期間內(nèi)會發(fā)生液滴間的相互作用，隨之出現(xiàn)液滴的絮凝和聚結(jié)現(xiàn)象。植物蛋白乳品工業(yè)經(jīng)常遇到的乳品不穩(wěn)定的問題，具體表現(xiàn)為乳液絮凝，蛋白質(zhì)沉淀，脂肪上浮，析水

10、等。這些脂肪上浮，蛋白沉淀等現(xiàn)象嚴(yán)重影響乳液的品質(zhì)8。雖然大豆蛋白的品質(zhì)優(yōu)良，但如今的加工工藝不夠完善，不能使大豆蛋白完全滿足現(xiàn)代化食品的加工需求。不成熟的加工工藝制作出的蛋白質(zhì)產(chǎn)品豆腥味重，并且蛋白質(zhì)的營養(yǎng)損失多，利用率下降。大豆蛋白的功能性質(zhì)取決于它的理化性質(zhì)，即理化性質(zhì)改變，大豆蛋白的功能性質(zhì)也會隨之變化。用熱、酸、堿等處理蛋白質(zhì)，就會改變蛋白質(zhì)的一個或幾個理化特性，這樣會改變蛋白質(zhì)功能性嘰這種改性可以提高大豆蛋白利用率，達(dá)到降低成本的目的。食品加工中經(jīng)常用到熱處理操作，例如加熱殺菌，干燥等。加熱可以修飾蛋白的結(jié)構(gòu)，從而改善蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和功能性質(zhì)。高溫加熱蛋白質(zhì)會使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，熱

11、處理誘導(dǎo)蛋白分子展開，部分基團(tuán)暴露。變性過程中，某些蛋白質(zhì)大分子會聚集，它們的聚集過程受到蛋白質(zhì)濃度、水分活度、加熱溫度和時間等多種因素影響。熱處理會改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使掩埋在內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來。適當(dāng)?shù)臒崽幚頃黾拥鞍踪|(zhì)的疏水性，增強(qiáng)蛋白的界面活性，以達(dá)到減少用量節(jié)約成本的目的10。二、文獻(xiàn)綜述（包括：國內(nèi)外研究動態(tài)，所閱文獻(xiàn)的查閱范圍及手段）國內(nèi)外大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的研究進(jìn)展國內(nèi)外，關(guān)于乳狀液的研究越來越多，對大豆蛋白乳液的研究也逐漸變多。安秀林等人研究了乳狀液穩(wěn)定性的影響因素11，研究表明乳液的穩(wěn)定性受界面張、油水界面膜的形成、界面電荷、沉降作用、粘度、液滴大小、溫度等因素的影響。高麗

12、和張聲華研究了乳化劑對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明添加復(fù)合乳化劑后乳液的穩(wěn)定性大于僅添加單一乳化劑乳液的穩(wěn)定性12。王金梅等人13對天然和熱處理大豆蛋白穩(wěn)定乳液的性質(zhì)進(jìn)行了研究，先加熱處理（90、120）大豆分離蛋白對其進(jìn)行修飾，然后制備成乳狀液，并表征這兩種類型的蛋白乳液的粒徑、微結(jié)構(gòu)、絮凝率，分析比較它們的穩(wěn)定性。近年來，以具有納米微米級別尺度的顆?；蚓奂w制備Pickering乳液等方面的研究越來越受到科研者的關(guān)注，很多食品領(lǐng)域的研究者都致力于以蛋白質(zhì)等可食性原料制備顆粒穩(wěn)定的乳液。Liu等Ml加熱處理和控制鹽離子濃度在中性條件下，然后制備了大豆分離蛋白（SPI）聚集體顆粒，含有該

13、顆粒穩(wěn)定的乳液具有了良好的儲藏穩(wěn)定性。deFolter等以反溶劑法制備了玉米醇溶蛋白顆粒，研究發(fā)現(xiàn)玉米醇溶蛋白制備的乳液也表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。處于等電點附近的大豆蛋白由于自身所帶電荷減少、疏水相互作用增強(qiáng)以聚集體的形式存在，也屬于納微顆粒的范疇，該顆粒的乳化性尚未引起研究者的關(guān)注。雖然乳液已滲透到食品工業(yè)的多個領(lǐng)域，但是我國乳狀液技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域還處于基礎(chǔ)研究階段，仍需要大量科研工作者積極參與，深入研究。文獻(xiàn)查閱范圍和手段查閱了大豆蛋白的性質(zhì)、乳液的配置及穩(wěn)定性檢測等方面的相關(guān)書籍，并利用我校維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫、中國知網(wǎng)、中國期刊網(wǎng)、萬方資源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查閱電子文獻(xiàn)，同時也借助百度來查閱相

14、關(guān)資料。三、研究方案1要研究內(nèi)容本次實驗中選用激光粒度儀法、高速離心分析法、靜置觀察法、離心分層系數(shù)法，考察熱處理工藝參數(shù)對乳液穩(wěn)定性的影響。大豆蛋白乳液穩(wěn)定性與蛋白質(zhì)濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、熱處理溫度、熱處理時間等因素有關(guān)。單因素實驗研究熱處理溫度、熱處理時間、蛋白質(zhì)濃度與油相體積分?jǐn)?shù)這四個因素對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響，重點分析熱處理溫度和時間對乳液穩(wěn)定性的影響，綜合考慮這四個因素，通過正交實驗，得到原料用量相對較少，熱處理后乳液穩(wěn)定系數(shù)較小的乳液。擬解決的關(guān)鍵問題(1)分析蛋白質(zhì)濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、熱處理溫度、熱處理時間對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響。(2)進(jìn)行正交實驗，比較乳液的分層系數(shù)，得到

15、分層系數(shù)最小的實驗方案。擬采取的研究方法主要測乳液平均粒度和分散系數(shù)，測離心前后乳液的吸光值，觀察乳液的分層情況，測乳液的分層系數(shù)，主要以分層系數(shù)為指標(biāo)，每項指標(biāo)做3個平行實驗。詳見如下：激光粒度儀法測乳液的平均粒徑和分層系數(shù)高速離心分析法測乳液離心前后的吸光值靜置觀察法觀察乳液的分析情況和油滴析出程度離心后測乳液的分層系數(shù)技術(shù)路線大豆蛋白粉一溶解一熱處理一加油一高速分散一高壓均質(zhì)一乳液穩(wěn)定性檢測(激光粒度儀法、高速離心分析法、靜置觀察法、測分層系數(shù)法)實驗方案（1）加熱溫度對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響取樣品0.6g5份，制成大豆蛋白溶液，分別在50、60、70、80、90條件下熱處理10min

16、，然后迅速冷卻至室溫，并調(diào)節(jié)pH至中性，向溶液中加入大豆油，然后高速分散，高壓均質(zhì)得到5種乳狀液。比較不同熱處理溫度下得到的乳液穩(wěn)定性，選三個因素做正交試驗。（2）加熱時間對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響取樣品0.6g5份，制成大豆蛋白溶液，5份溶液分別在80條件下熱處理5min、10min、15min、20min、25min，然后迅速冷卻至室溫，并調(diào)節(jié)pH至中性，向溶液中加入大豆油，然后高速分散，高壓均質(zhì)得到5種乳狀液。分析比較不同加熱時間下乳液的穩(wěn)定性，選三個因素做正交試驗。（3）蛋白質(zhì)濃度對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響改變蛋白質(zhì)濃度（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1%），控制油相體積分?jǐn)?shù)

17、為20%，均質(zhì)壓力為80Mpa，均質(zhì)次數(shù)2次，且其他條件也相同，制成乳液。觀察乳液分層情況，靜置觀察乳液分層情況，比較乳液穩(wěn)定性。選三個濃度做正交試驗。（4）油相體積分?jǐn)?shù)對大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的影響在研究油相體積分?jǐn)?shù)對乳液穩(wěn)定性影響時，固定蛋白質(zhì)濃度為1%，均質(zhì)壓力為80Mpa，均質(zhì)次數(shù)為2次，改變油相體積分?jǐn)?shù)，使油相體積分?jǐn)?shù)分別為2%，4%，6%，8%，10%。分析比較乳液的穩(wěn)定性。并選三個因素做正交試驗。（5）正交實驗通過單因素實驗得出影響大豆蛋白乳液穩(wěn)定性的主要因素及水平，選用L9（34）正交表進(jìn)行正交實驗，最后得到大豆蛋白乳液分層系數(shù)較小的乳液制備方法。（6）實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析匯總各

18、階段的實驗數(shù)據(jù)，利用Excel等分析處理數(shù)據(jù)，將單因素的數(shù)據(jù)繪制成圖，直觀分析乳液穩(wěn)定性隨單因素的變化趨勢，參考試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理分析正交實驗結(jié)果。（7）進(jìn)行驗證試驗，得出優(yōu)方案。四、實驗條件實驗材料：大豆蛋白粉（湖北云夢龍云蛋白食品有限公司），大豆油（購自武商量販，金龍魚大豆油）試劑：濃硫酸，蒸餾水，硫酸鉀，硫酸銅，氫氧化鈉，硼酸，混合指示劑（1份甲基紅乙醇溶液與5份溴甲酚綠乙醇溶液混合），鹽酸，無水乙醚，甲基紅，磷酸一氫鈉，磷酸氫二鈉，SDS，無水乙醇等。設(shè)備與儀器：數(shù)顯電子恒溫水浴鍋、萬用電爐、電子天平、分析天平、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、消化爐、全自動凱氏定氮儀、集熱式磁力攪拌器、高速分散機(jī)

19、、高壓均質(zhì)機(jī)、臺式高速冷凍離心機(jī)、激光粒度儀、pH計、DSC儀、節(jié)能型低溫冷卻液循環(huán)機(jī)、紫外可見分光光度計、馬弗爐。五、課題預(yù)期成果1、了解蛋白質(zhì)濃度，油相體積分?jǐn)?shù)，熱處理溫度和時間對大豆蛋白乳液的穩(wěn)定性影響。2、分析熱處理對大豆蛋白乳液的穩(wěn)定性的影響，為大豆蛋白乳液的配置提供指導(dǎo)意見。3、完成畢業(yè)論文以及相關(guān)外文文獻(xiàn)的翻譯。六、完成課題所具備的條件因素等1、前期大量文獻(xiàn)查閱，對實驗已經(jīng)有了一定的理論基礎(chǔ)。2、設(shè)計合理的方案，并確保實驗室有足夠的實驗儀器及相關(guān)試劑。3、實驗過程中控制好實驗條件，及時的對實驗結(jié)果做出分析總結(jié)。七、論文工作進(jìn)度安排開始時間完成時間答辯時間階段時間論文各階段的主要內(nèi)

20、容階段成果查閱相關(guān)文獻(xiàn)，擬定實驗方案。撰.開題報告。翻譯相關(guān)外文。開題報告翻獻(xiàn)翻譯單因素實驗分析大豆蛋白乳液的穩(wěn)定性，正交實驗得出優(yōu)方案記錄數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)整理實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理整理數(shù)據(jù)撰寫畢業(yè)論文準(zhǔn)備畢業(yè)答辯論文八、參考文獻(xiàn)主要文獻(xiàn)目錄：(不少于篇)1田琨，管娟，邵正中等.大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)與性能M.化學(xué)進(jìn)展.2008,20(4)2FDAsFederalRegisterAnnouncement，1998，11，103Scrimshaw，SandYoung，V.R,inSoyProteinandHumanNutrition,ed.byWiiche，H.L，Hopkins，D.T，andWaggle

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