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1、响应面分析法在改善谷朊粉凝胶特性中的优化研究2007年第32卷第5期粮食加工响应面分析法在改善谷朊粉凝胶特性中的优化研究贾光锋0f1.陕西教育学院化学系,西安710061;2.西安交通大学生命科学与技术学院,西安710049)摘要:研究利用转谷氨酰胺酶(TGase)的交联作用以改善谷朊粉的凝胶特性,通过响应面分析法优化了影响谷朊粉凝胶特性的因素,包括酶浓度,谷朊粉浓度,反应温度和反应时间.结果表明:当酶浓度为8.00U,g谷朊粉,谷朊粉浓度为20.00%.反应时间为2.50h.反应温度为40.00oC,pH为2.56时
2、,经过TGase修饰过的谷朊粉的凝胶质量最好.符合医药工业的原料要求.关键词:凝胶特性;转谷氨酰胺酶;响应面分析;谷朊粉中图分类号:Ts201.1文献标识码:A文章编号:1007—6395(2007)05—0087—04响应面分析法(ResponseSurfaceMethodology,简称RSM)由一组数学和统计学方法组成,可用于确定各因素及其交互作用在加工过程中对非独立变量的影响.精确地表述因素和响应值之间的关系,是一种优化反应条件和加工工艺参数的有效方法,由于其合理的设计和优良的结果.已被越来越多的食品行业工作者
3、采用I1].谷朊粉(vitalwheatgluten),又称活性面筋粉,是小麦淀粉生产的副产物.含有质量分数为70%～80%的蛋白质.且氨基酸组成比较齐全,是一种营养丰富,物美价廉的植物性蛋白源.但由于谷朊粉含有较多的疏水性氨基酸,分子内疏水作用区域较大,在水中分散性较差,导致其凝胶特性也得不到体现,因此限制了谷朊粉在食品和非食品中的深入应用.因此,要拓宽谷朊粉的应用领域,需对其进行适当的改性,以满足食品工业和其它工业中多种功能的需要.本研究借鉴大豆蛋白I2]成功的生物改性技术,利用微生物转谷氨酰胺酶(Transglu
4、taminase,简称TGase)X~谷朊粉进行适当的修饰.并采用响应面分析法对影响谷朊粉凝胶性能的因素进行优化,以获得性能较好的凝胶,为谷朊粉进一步在食品及医药领域的广泛应用奠定基础.同时对谷朊粉的工业化转化和增加农民收入有现实的指导意义.1材料与方法1.1实验材料谷朊粉:市售;转谷氨酰胺酶(TGase)(1000U/g):日本味之素株式会社提供.1.2主要设备收稿日期:2007—04—20作者简介:贾光锋(1977一),男,讲师,在读博士,研究方向:天然产物的生化分离.PHS一25B型酸度计.上海大中分析仪器厂:7
5、8一l型磁力加热搅拌器,上海南汇电讯器材厂;DZKW型电子恒温水浴锅,北京永光明医疗仪器厂;BS210S型电子天平.北京赛多利斯有限公司:LD5—2A型离心机.北京医用离心机厂;TA—XT2i物性测试仪.英国SMS公司.1.3实验方法1.3.1谷朊粉基本品质指标测定水分含量测定:GB5479—1985105oC恒重法.粗蛋白含量测定:GB/1r55ll一1985微量凯氏定氮法.蛋白质换算系数为5.7.1.3.2谷朊粉凝胶质构特性的测定【采用TA—XT2i进行凝胶质构特性测定,穿刺实验操作条件为:探头:P/1.OR.穿刺
6、速度:3.0mm/s.运行速度:0.5mm/s.返回速度:0.5mm/s.穿刺距离:20mm.停止时间:ls.1.3.3TGase处理谷朊粉实验步骤将谷朊粉分散于水中形成一定浓度的悬浮液,调pH值.加入一定量的TGase.放入振荡的恒温水浴锅中.同时用0.0lmol/L的磷酸盐缓冲液保持pH(变化范围±01),反应一定时间后,真空脱气,85灭酶20min[~.立即取出冷却至室温,然后置于4℃的冰箱16h成胶.利用TA—XT2i型物性仪测定其质构特性.结果为3次测定的平均值.1.3.4响应面设计通过初步研究发现,蛋白浓度
7、对凝胶特性影响非常大,浓度越大,形成的凝胶的各项质构特性相应增强.根据Box—Behnken的中心组合设计原理,所以将其固定在20%,一个适中的浓度值.确定酶浓88粮食加工2007年第32卷第5期度,温度,时间和pH四个因素对指标影响的最佳范围,利用Design—Expert6.03软件设计四因素三个响应值(黏度,硬度和脆度)的响应面实验对谷朊粉的改性条件进行优化,见表1.表1响应面实验设计2结果与讨论2.1谷朊粉的基本品质指标经测定可知,谷朊粉的水质量分数含量为8.11%,蛋白质质量分数含量(干基)为83.25%,符
8、合实验要求.2.2TG酶处理对谷朊粉凝胶性能的响应面分析根据表1设计的响应面实验条件.进行了21组实验,得到相应的凝胶性能指标(结果见表2),找到各因素对TGase交联反应的相互影响,得到各因素之间的最佳组合.运用SAS—RSR(ResponseSurfaceRegression1程序对21个实验点响应值进行回归分析,经回归拟和后
