品种选择和加工方法是调整豌豆(Pisum sativum L.)蛋白成分的物理化学性质和功能特性的关键工具
《Current Research in Food Science》:Cultivar selection and processing methods are crucial tools for tailoring the physico-chemical properties and functionality of pea (Pisum sativum L.) protein ingredients
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时间:2025年10月10日
来源:Current Research in Food Science 7
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豌豆蛋白功能特性及感官评价研究:比较10个豌豆品种经干法和湿法提取的浓缩物与分离物的理化特性、持水油能力和泡沫性能,发现浓缩物溶解度高(最高81%),适合植物基饮料;分离物持水能力显著(7.54g/g)和持油能力(3.54g/g),适用于烘焙及肉替代品。感官分析表明品种间存在明显风味差异(甜、咸、苦、豆腥味),热处理可降低苦味。干法保留蛋白质天然构象,湿法导致聚集,影响功能特性。
在本研究中,科学家们探讨了10种豌豆品种(Akooma、Astronaute、Bagoo、Greenway、Ingrid、Kaplan、Karacter、Manager、Orchestra和Skol)的蛋白质提取方法及其对食品应用的影响。通过采用干法分级和湿法提取两种方式,研究人员制备了两种类型的豌豆蛋白产品:蛋白浓缩物和蛋白分离物。这些产品在蛋白质含量、感官特性、技术功能等方面展现出显著差异,为开发植物基食品提供了重要的参考依据。
干法分级得到的豌豆蛋白浓缩物平均蛋白质含量为48.3%,而湿法提取的豌豆蛋白分离物平均蛋白质含量达到80%。研究发现,浓缩物的蛋白质大多保持原生状态,其天然pH值较低(5.4-5.9),而分离物由于提取过程中的碱性条件和等电点沉淀,表现出较高的天然pH值(6.7-8.2)。此外,分离物的蛋白质颗粒尺寸更大,这可能影响其与水和油的相互作用能力。尽管浓缩物和分离物在成分特征上存在差异,但这些差异并未显著影响其物理化学性质,而是对技术功能特性产生重大影响,进而决定了其在食品中的适用性。
研究还评估了浓缩物和分离物的持水性和持油性,发现分离物在持水性(7.54 g水/g粉末)和持油性(3.54 g油/g粉末)方面明显优于浓缩物(2.16 g水/g粉末和1.63 g油/g粉末)。这种差异可能与分离物中较大的蛋白质颗粒以及更高效的水油结合能力有关。而浓缩物则表现出更高的蛋白质溶解度,尤其是在中性和碱性条件下,最高可达65%和81%。这表明浓缩物在某些特定的食品加工条件下可能更适合作为蛋白质来源。
在泡沫形成能力方面,浓缩物在自然pH值下表现出更高的泡沫形成能力(40%-70%),而分离物的泡沫形成能力(30%-60%)较低。这一差异可能与浓缩物中较小的颗粒尺寸有关,因为较小的颗粒可以更有效地在气-水界面形成薄膜,从而增强泡沫的稳定性。而分离物中较大的蛋白质颗粒可能影响泡沫的形成机制,导致泡沫形成能力下降。此外,研究还发现,浓缩物在自然pH值下具有更明显的甜味、鲜味、苦味和涩味,而不同品种的浓缩物在风味上存在显著差异,如绿色豌豆味、黄色豌豆味、坚果味和苦味。
在感官评估中,研究人员发现,浓缩物的感官特性受到品种和加工方法的影响。例如,Astronaute浓缩物表现出较高的黄色豌豆味,而Greenway浓缩物则具有更明显的绿色豌豆味。Orchestra和Karacter浓缩物则表现出较强的坚果味。同时,某些品种的浓缩物在加热处理后,其苦味和豆类风味有所变化,而其他品种则表现出相对稳定的感官特性。这些结果表明,豌豆蛋白的感官质量不仅与蛋白质的化学组成有关,还与加工过程和品种特性密切相关。
研究还探讨了蛋白质溶解度与泡沫形成能力之间的关系。虽然某些研究认为蛋白质溶解度对泡沫形成能力有直接影响,但本研究并未发现两者之间存在显著的正相关。相反,蛋白质的溶解度与泡沫稳定性之间存在一定的关联。例如,浓缩物的蛋白质溶解度较高,这可能有助于在泡沫形成过程中更好地吸附在气-水界面,从而增强泡沫的稳定性。然而,分离物的泡沫稳定性相对较低,这可能与其较大的蛋白质颗粒和较低的溶解度有关。
通过主成分分析(PCA),研究人员进一步揭示了浓缩物和分离物在物理化学特性和功能特性上的差异。PCA结果显示,浓缩物主要集中在高溶解度和泡沫形成能力的区域,而分离物则在高持水性和持油性方面表现突出。这表明,浓缩物更适合用于需要高溶解度和泡沫形成的食品,而分离物则在需要良好持水性和持油性的食品中具有更高的应用潜力。例如,分离物在烘焙产品、肉制品替代品和乳化产品中可能表现更优,因为其能够更好地保留水分和油脂。
本研究的结论表明,豌豆蛋白的加工方法和品种选择对最终产品的功能特性具有重要影响。干法分级保留了蛋白质的天然结构,使得浓缩物在某些食品应用中更具优势,而湿法提取虽然提高了蛋白质的纯度,但可能影响其溶解度和泡沫形成能力。因此,根据不同的食品需求,选择合适的豌豆品种和加工方法对于优化植物基食品的性能至关重要。研究还强调了进一步系统研究的重要性,以更好地理解豌豆蛋白的多样性和功能特性,从而为食品工业提供更全面的指导。
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