大豆可溶性多糖的提取、功能特性及應(yīng)用

大豆可溶性多糖的提取、功能特性及應(yīng)用

朱可豆（psbs）是一種酸性茶多酚，結(jié)構(gòu)與果膠相似。它不僅具有許多生理功能，還具有分散、穩(wěn)定、乳化等功能特征。許多關(guān)于豆可溶性糖的報(bào)道在國(guó)外，但在中國(guó)沒(méi)有。許多豆渣被工廠用作廢物處理，不僅浪費(fèi)了資源，還污染了環(huán)境。本文對(duì)其提取、功能特性等進(jìn)行了簡(jiǎn)要綜述,期望為國(guó)內(nèi)豆渣的綜合利用及大豆多糖的工業(yè)化應(yīng)用提供參考。1大豆多糖的提取早在1961年Kawamura和Narasaki就在堿性條件下提取了大豆多糖;Morita于1965年在100℃熱水中提取了大豆多糖;Aspinall等人于1967年從大豆中提取了多糖類物質(zhì),并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步研究,此后國(guó)外陸續(xù)報(bào)道過(guò)一些大豆多糖的提取方法。在這些報(bào)道中有些是關(guān)于在中性pH熱水中提取多糖,使用或不使用螯合劑,或者是在堿性熱水中抽提。還有一些是關(guān)于作為發(fā)酵食品,例如,大豆醬油制作中多糖的提取[7,8,9,10,11,12,13]。Yamaguchi等則研究了六偏磷酸鹽對(duì)大豆膠質(zhì)多糖提取的影響;Hitoshi等系統(tǒng)研究了酸性條件下大豆多糖的提取;Morita等指出38%的大豆多糖可用沸水從純化的大豆子葉中提取;Kawamura等指出32%的大豆多糖可通過(guò)在90℃熱水中逐步加入草酸銨和0.5%NaOH的方法提取得到。2功能特性類質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)大豆多糖除具有膳食纖維所具有的功能特性外,還具有許多優(yōu)越的功能特性,如乳化及乳化穩(wěn)定性、酸性條件下對(duì)蛋白顆粒的穩(wěn)定作用、抗黏結(jié)性、成膜性能及泡沫穩(wěn)定性等。2.1調(diào)節(jié)微生物營(yíng)養(yǎng)的平衡大豆多糖不但具有一般膳食纖維所具有的功能,比如:促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、減肥、降低血壓、降低血清膽固醇以及甘三酯水平、降低血糖、提升高密度脂質(zhì)蛋白、降低低密度脂質(zhì)蛋白以及預(yù)防某些癌癥等外,還能調(diào)節(jié)胃腸中微生物營(yíng)養(yǎng)的平衡和類膽固醇的代謝以及抑制免疫血清中脂質(zhì)的氧化。2.2其他形態(tài)蛋白分散穩(wěn)定性酸性蛋白飲料常出現(xiàn)蛋白沉淀現(xiàn)象,工業(yè)中常加入穩(wěn)定劑比如果膠等使酸性蛋白飲料穩(wěn)定,羧甲基纖維素、卡拉膠和丙烯乙二醇藻酸鹽也是酸性乳飲料常用的穩(wěn)定劑,總體而言,果膠、羧甲基纖維素等主要是通過(guò)提高蛋白飲料的黏度來(lái)使其穩(wěn)定,相比在含有大豆多糖類的飲料中,黏度比較低,因此可得到無(wú)黏糊感較為爽口的酸性乳飲料,且不受體系鹽離子濃度以及pH的影響。JinRuLiu等人研究了pH對(duì)多糖穩(wěn)定的酪蛋白分散體系穩(wěn)定性的影響,研究結(jié)果顯示:果膠所穩(wěn)定的酪蛋白分散體系的穩(wěn)定性受體系pH影響很大,當(dāng)體系pH<4.0時(shí),果膠所穩(wěn)定的蛋白分散體系便會(huì)發(fā)生絮凝現(xiàn)象,而大豆多糖則不同,只有在添加濃度<0.3%時(shí),它所穩(wěn)定的蛋白分散體系的穩(wěn)定性才會(huì)受到體系pH的影響,在pH<3.8時(shí)具有較好的穩(wěn)定性,而pH>4.0時(shí)大豆多糖所穩(wěn)定的蛋白分散體系就會(huì)發(fā)生絮結(jié)。大豆多糖和果膠同屬陰離子多糖,半乳糖醛酸主鏈上分布著阿拉伯糖等中性糖側(cè)鏈,許多研究表明在酸性條件下,果膠可以和乳蛋白等發(fā)生靜電相互作用,當(dāng)多糖的濃度較低時(shí),這種吸附作用發(fā)生在不同的液滴之間,液滴通過(guò)多糖分子被聯(lián)結(jié)在一起,形成所謂的橋連絮凝,隨著果膠濃度的增加,多糖可以完全覆蓋蛋白質(zhì)包被的液滴,使液滴表面帶上凈負(fù)電荷,液滴因靜電排斥而達(dá)到穩(wěn)定;AkihiroNakamura等人對(duì)兩者穩(wěn)定蛋白的作用及機(jī)制進(jìn)行了探討,研究表明:大豆多糖和果膠穩(wěn)定蛋白的作用機(jī)理是不同的,兩者經(jīng)聚半乳糖醛酸酶酶解處理后,果膠對(duì)蛋白的穩(wěn)定作用顯著降低,而對(duì)大豆多糖所穩(wěn)定的蛋白分散體系的穩(wěn)定性幾乎沒(méi)有影響,但是大豆多糖的中性側(cè)鏈被酶解處理后,其穩(wěn)定效果大大降低,這表明中性糖側(cè)鏈對(duì)大豆多糖的分散穩(wěn)定性起著非常重要的作用,相對(duì)的,將果膠的中性側(cè)鏈酶解掉后,其穩(wěn)定效果沒(méi)有受到影響。這說(shuō)明大豆多糖主要依靠中性糖側(cè)鏈(80%)的空間位阻作用使蛋白液滴穩(wěn)定。2.3表面活性劑的作用和阿拉伯膠相似,大豆多糖也是一種糖蛋白,所以具有表面活性,且乳化性能要優(yōu)于阿拉伯膠,經(jīng)酶解、過(guò)柱后經(jīng)電泳分析表明蛋白分子質(zhì)量為50KDa左右,它對(duì)大豆多糖的乳化性能起著十分重要的作用,它能快速吸附到油滴表面,大豆多糖的糖鏈部分伸到水相在油滴周?chē)纬梢粚雍窈竦乃ねㄟ^(guò)空間位阻作用使油滴穩(wěn)定。與小分子乳化劑(Tween20及Tween80)的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)表明:大豆多糖不會(huì)被小分子乳化劑所競(jìng)爭(zhēng)取代,只有當(dāng)中性側(cè)鏈被酶解掉之后才會(huì)被小分子乳化劑所取代。并且乳液的穩(wěn)定性不受體系pH、鹽離子濃度的影響,且不與二價(jià)離子發(fā)生作用,即使在90℃的溫度下保溫30分鐘乳液的穩(wěn)定性也不會(huì)受到任何影響,這在工業(yè)生產(chǎn)上具有十分重要的意義。如乳化色素、咸味香精、油脂等,因?yàn)楦邷?、高鹽以及pH是食品生產(chǎn)中經(jīng)常面臨的工藝條件。日本不二制油株式會(huì)社已經(jīng)對(duì)大豆多糖作為乳化劑的應(yīng)用方法公開(kāi)申請(qǐng)了專利,并已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了咖啡奶油、乳化型調(diào)味料、咖啡伴侶、耐酸性起泡奶油、牛奶蛋黃奶油以及蛋黃醬風(fēng)味調(diào)味料中,顯示出了良好的風(fēng)味和濃香,并且激光粒度測(cè)定顯示經(jīng)三個(gè)月冷藏保存后其乳化粒子的中值粒徑基本無(wú)變化,性質(zhì)穩(wěn)定。2.4大豆多糖的提取大豆多糖可防止熱米飯、面條等在冷卻或冷凍過(guò)程中,產(chǎn)生米粒與米粒之間的黏結(jié)現(xiàn)象,具有良好的分散效果,大豆多糖黏附在淀粉類化合物如大米、面團(tuán)、面皮、米粉、米飯的表面形成水合層,增加其持水性,抑制淀粉回生,防止淀粉類化合物因失水而老化,使產(chǎn)品不粘連,不混湯,即使在冷藏時(shí)也不被凍裂。HitoshiFuruta等人研究了弱酸性條件下提取得到的大豆多糖在蒸煮米飯中的作用。研究結(jié)果表明:大豆多糖可以防止蒸煮后的米飯黏結(jié)、降低米飯的黏度,此外還可以增加米飯的硬度,并且認(rèn)為可能是由于在蒸煮過(guò)程中大豆多糖附在大米的表面抑制了淀粉的老化。2.5復(fù)合涂膜的制備大豆多糖有很強(qiáng)的膠著力,形成的膜的黏結(jié)強(qiáng)度好過(guò)阿拉伯樹(shù)膠,能作為無(wú)色透明水溶性可食用涂膜劑用于食品表面,大豆多糖形成的薄膜在不加任何添加劑時(shí)表現(xiàn)出和普魯蘭一樣高的張力抗性。2.6泡沫穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)凝膠化和抗泡沫去除性能大豆多糖還具有優(yōu)越的泡沫穩(wěn)定性、抑制蛋白凝膠化以及防止油脂氧化的功能特性。3其它酸性植物茶對(duì)飲料的穩(wěn)定效果3.1保健食品作為治療便秘、糖尿病、肥胖等各種疾病的健康食品的原輔料和載體,強(qiáng)化膳食纖維,降低熱量,這是目前我國(guó)除大豆多糖外其他膳食纖維(含水溶性膳食纖維)應(yīng)用的主體部分。大量臨床研究已證明,大豆膳食纖維具有明顯的生理功能和醫(yī)療功能,包括顯著降低血液中的膽固醇含量,預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病。調(diào)解腸內(nèi)雙歧桿菌的活力,促進(jìn)腸道的正常蠕動(dòng),預(yù)防便秘和結(jié)腸癌。促進(jìn)血糖和胰島素保持平衡,可有效防止糖尿病。對(duì)超氧陰離子自由基和羥基自由基具有超強(qiáng)的清除能力,是一種天然的抗氧化劑。3.2烘焙食品陳衛(wèi)梅等研究了大豆多糖添加到餅干、面包、饅頭等食品中的作用,研究結(jié)果顯示,在面包中僅添加少量的水溶性多糖就可使食感變得更為柔軟可口,在蛋糕中添加相當(dāng)于小麥粉1%的大豆多糖類有極為柔軟的食感,使面團(tuán)產(chǎn)出量增加,延長(zhǎng)保質(zhì)期;添加到餅干中,餅干成型性好,斷裂及表面裂紋減少;添加適量大豆纖維的饅頭品質(zhì)良好,內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)膩、彈性好、有嚼勁、爽口,并可延緩饅頭老化。3.3肉制品應(yīng)用于各種肉糜制品中,如火腿腸、香腸、午餐肉、三明治、肉松等,可以提高產(chǎn)品產(chǎn)出率,抑制蛋白凝膠化,避免油水分離,強(qiáng)化膳食纖維。陶菲等將水溶性大豆多糖應(yīng)用在火腿的制作中,效果良好,華欲飛等認(rèn)為水溶性大豆多糖低含量添加到乳化型碎肉制品中使其顯現(xiàn)出良好的保水性。3.4米面食品應(yīng)用于米飯、油炸及非油炸方便面、掛面、濕面、米粉、通心粉、饅頭、快速米飯、α化大米、糕團(tuán)、廣式年糕、廣式河粉、云南米線等中。大豆多糖類可防止米飯及粉面存放久時(shí)而產(chǎn)生的粘、糊現(xiàn)象具有良好的解離效果。這種防止粘、糊的性能與酸性條件下分散穩(wěn)定蛋白粒子的性能一樣,同樣是由于大豆多糖類的結(jié)構(gòu)所致。由于在米飯和粉面類表面吸附多糖類分子,能形成水合層保持水分,以防止米飯和粉面類相互粘著,使食物更為清爽可口。同時(shí)大豆多糖還能直接滲透到米面直鏈淀粉分子膠束中,保護(hù)膠束的水合層,防止淀粉分子膠束回復(fù),抑制淀粉回生,如日本壽司、非油炸方便面、日式米粉、日式方便米飯、保鮮濕面等就是用大豆多糖作為防粘連劑。3.5酸性乳飲料應(yīng)用于各種乳飲料及含乳飲料中如牛奶、豆奶、酸奶、奶粉、奶茶、杏仁露、椰汁、花生奶、咖啡奶、可可奶、果汁奶飲料、蛋奶飲料、巧克力乳飲料、麥精乳飲料、風(fēng)味番茄飲料、核桃乳等中,利用大豆多糖的乳化穩(wěn)定特性還能使這些形成酸性清爽型口感的產(chǎn)品。典型的如酸豆奶、酸椰汁奶、酸杏仁露、酸花生牛奶、酸奶茶等,在酸奶茶中穩(wěn)定效果更為明顯。傳統(tǒng)的配方中大多采用CMC、卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠等作為增稠穩(wěn)定劑,形成的產(chǎn)品濃、稠,口感黏糊,常常被消費(fèi)者誤解為有“東西”不符合現(xiàn)代飲料發(fā)展方向。其實(shí)天然原奶是低黏度,比較稀、很清爽的,國(guó)際上的同類產(chǎn)品也都是清爽型的,用大豆多糖作穩(wěn)定劑的乳飲料之類則非常清爽,接近天然,更健康更為安全。大豆多糖在發(fā)酵型活菌含乳飲料中穩(wěn)定蛋白的效果是目前所有其他穩(wěn)定劑所不能及的,這種功能是跟它本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)的。形成的產(chǎn)品穩(wěn)定性好,口感清爽。如益力多、養(yǎng)樂(lè)多等。大豆多糖用于清爽型含乳蛋白飲料中已被證明目前也是最好的。已成功上市的產(chǎn)品如旺旺的O泡、燕京的東東爽、KFC的優(yōu)可思、樂(lè)天的骨將軍和牛奶蘇打飲料等。這種類型的產(chǎn)品可能是未來(lái)的方向,尤其是南方炎熱的氣候條件下,既能解渴又能補(bǔ)充少量的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維。孫敏等研究了水溶性大豆多糖對(duì)酸性乳飲料的穩(wěn)定作用,發(fā)現(xiàn)水溶性大豆多糖的穩(wěn)定作用最好,穩(wěn)定效果與果膠相似,而明顯優(yōu)于阿拉伯膠、PGA和CMC。有人也將水溶性大豆多糖應(yīng)用于綠茶飲料的加工中。在非乳制品(專指乳成分含量極小的產(chǎn)品)乳酸菌飲料、雙歧桿菌飲料、果汁飲料等也能形成低黏度、口感清爽的低糖、低蛋白、低脂肪、低熱量產(chǎn)品,這類產(chǎn)品應(yīng)該會(huì)受到城市營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩一族的簇?fù)怼?.6其他飲料包括固體沖劑、果凍、碳酸飲料、礦泉水、運(yùn)動(dòng)飲料、植物蛋白飲料、保健醋、營(yíng)養(yǎng)飲料、果汁等各種功能性飲料中強(qiáng)化膳食纖維、穩(wěn)定微量營(yíng)養(yǎng)成分、增加稠感、改善產(chǎn)品的口感。3.7在酒類食品中添加大豆多糖可加速酒的陳釀,促進(jìn)酒微粒膠核的形成,使酒變得口感醇厚,看起來(lái)有稠感,喝起來(lái)不上頭。3.8月餅添加大豆多糖后的月餅皮成型性好,不會(huì)裂開(kāi);加工過(guò)程中減少面團(tuán)掛壁;在餡料(紅豆、水果餡)中添加后高溫烘焙下,水分、油分不會(huì)流失。姚曉玲等研究認(rèn)為添加了大豆多糖的月餅口感更細(xì)膩、柔軟、風(fēng)味更好。3.9速凍食品(速凍水餃或包子的表皮,肉丸魚(yú)丸等)李勇等研究表明大豆多糖應(yīng)用于魚(yú)丸等冷凍食品中,可改善魚(yú)丸的保水性和質(zhì)構(gòu),能提高冷凍、解凍穩(wěn)定性,降低表皮的凍裂率,防止混湯;在餡中添加可防止汁液流失,吸附游離水分。3.10擠壓膨化食品(小食品、谷物早餐)可以強(qiáng)化膳食纖維;提高成型穩(wěn)定性;改善產(chǎn)品表面品質(zhì);延長(zhǎng)耐泡期、提高產(chǎn)品的脆度;減少破損。3.11威化餅干、冰淇淋蛋筒使用后能強(qiáng)化膳食纖維;減少斷裂,減少破損;改善產(chǎn)品表面質(zhì)量;在調(diào)味食品如各種醬品、調(diào)味汁、湯料、耗油、醋、燒汁等中添加能強(qiáng)化纖維、增加產(chǎn)品的黏附性能、掛壁性能和光澤感;作為色素、香精等的乳化包埋劑,護(hù)色護(hù)香,可代替阿拉伯膠;在人造奶油、色拉調(diào)味油、奶油調(diào)味