大豆蛋白乳化性研究進(jìn)展

張宏露，江連洲，胡少新

（1.中國檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)黑龍江有限公司，哈爾濱 150001；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030；3.國家大豆工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150030）

食品乳化劑的基本物理化學(xué)性質(zhì)是表面活性和乳化增溶性。食品乳化體系是指分散互不相容的兩個(gè)液態(tài)相，常見的液態(tài)相為水相和脂肪相，由于乳化體系兩相的極性不同，在界面上存在相當(dāng)大的界面張力，所以乳化體系在熱力學(xué)上為不穩(wěn)定分散系，需要通過表面活性物質(zhì)（乳化劑）的作用來降低界面張力，增加體系的穩(wěn)定性，蛋白質(zhì)由于分子中具有親水、親油基團(tuán)或區(qū)域，所以可以在乳化體系的形成中發(fā)揮乳化劑作用。蛋白質(zhì)的溶解度與其乳化性質(zhì)存在著正相關(guān)，一般來講不溶解的蛋白質(zhì)對乳化系的形成無影響，因此蛋白質(zhì)溶解性能的改善將有利于蛋白質(zhì)的乳化性能提高[1]。

大豆具有豐富的營養(yǎng)成分，大約含有40%的蛋白質(zhì)、18%的脂肪和25%的碳水化合物，此外，還含有豐富的維生素和生物活性物質(zhì)等，營養(yǎng)價(jià)值很高[2]。大豆含有的蛋白質(zhì)屬于全價(jià)蛋白質(zhì)，并被公認(rèn)為最具開發(fā)潛力的植物蛋白源[3]。大豆蛋白按照沉降系數(shù)的不同可分為2S、7S、11S、15S四種成分。大豆蛋白作為食品工業(yè)中不可或缺的原輔料，具有的各種功能特性（如起泡性、乳化性、溶解性、凝膠性等）被應(yīng)用于改善食品品質(zhì)，如改善口感、增加彈性、增加保水性、增加吸油性、提高貯存性等，這些功能性質(zhì)對大豆蛋白在食品中的應(yīng)用具有重要價(jià)值。

大豆蛋白分子中同時(shí)含有親水和親油的兩親結(jié)構(gòu)，大豆蛋白分子是由多種L-型氨基酸組成的大分子，沿著蛋白質(zhì)大分子主鏈，分布著-NH3、-COO-、-CONH等親水基團(tuán)，也分布著許多疏水集團(tuán)如-(CH2)N-、-C6H5-，這些基團(tuán)的存在決定了蛋白質(zhì)分子的表面活性特征。當(dāng)它聚集于油水界面時(shí)，使其表面張力降低，促進(jìn)形成油—水乳化液。形成乳化液后，乳化的油滴被聚集在其表面的蛋白質(zhì)所穩(wěn)定，形成一種保護(hù)層，這個(gè)保護(hù)層可以防止油滴聚集和乳化狀態(tài)的破壞，這就是大豆蛋白的乳化穩(wěn)定性[4]。大豆蛋白的乳化性受蛋白質(zhì)成分和蛋白質(zhì)變性程度影響比較大。

1 不同因素對大豆蛋白乳化性的影響

1.1 蛋白質(zhì)濃度對大豆蛋白乳化性的影響

大豆蛋白濃度不同時(shí)乳化性是不同的，大豆蛋白在低濃度時(shí)表面張力隨乳化劑濃度增加而迅速減小，當(dāng)濃度上升到一定程度時(shí)，部分蛋白質(zhì)分子彼此靠在一起形成聚基團(tuán)稱為膠束，此時(shí)膠束的形成是可逆的。隨著乳化劑濃度的繼續(xù)增加，能形成穩(wěn)定膠束的乳化劑（蛋白質(zhì)）最低濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。膠束的形成有利于乳化性的提高，但乳化液達(dá)到CMC濃度后，油水界面上的乳化劑不隨濃度增加而增多，以至乳化活性（EAI）和乳化穩(wěn)定性（ESI）不再升高。

1.2 不同pH值對大豆蛋白乳化性的影響

大豆蛋白的乳化性和溶解性相關(guān)，主要是由其內(nèi)在因素所決定的。大豆蛋白質(zhì)是由一系列氨基酸通過肽鍵所組成的。盡管在蛋白質(zhì)內(nèi)部氨基酸殘基之α-羧基與α-氨基的電離性在形成肽鍵時(shí)消除，但天門冬酸與谷氨酸殘基的支鏈羧基，賴氨酸與精氨酸的殘基仍然可以電離，使得蛋白質(zhì)所帶的凈電荷可以隨環(huán)境的pH而變化。在pH較低時(shí)，堿性氨基酸的羧基質(zhì)子化，因而蛋白質(zhì)帶正電荷。在pH較高時(shí)，質(zhì)子從堿性與酸性功能基被移除，因而蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)為電中性，此時(shí)它具有相等數(shù)目的正電荷與負(fù)電荷。蛋白質(zhì)所帶正電荷的多少及性質(zhì)不同，其在溶液中的三維結(jié)構(gòu)也不同，故溶解程度及乳化性不同。在堿性條件下，由于OH的作用，使-COO-增多，增加了分子間的靜電斥力，使離散雙電層加厚，溶液界面膜增厚，同時(shí)也有利于膠束的形成，因而乳化性得到提高。當(dāng)pH為9以后，溶液中-COO-趨于平穩(wěn)，故乳化性也不再增加。

1.3 溫度對大豆蛋白乳化性的影響

大豆蛋白的乳化作用取決于NSI（可溶性氮溶解指數(shù)），即蛋白質(zhì)的溶解性。隨著溫度的升高，大豆蛋白的氮溶解指數(shù)降低，即在50℃之前，ESI和EAI都有減小的趨勢；一般在55℃蛋白質(zhì)開始變性，隨著溫度升高，蛋白質(zhì)的變性速度加劇，一般在80℃左右，蛋白質(zhì)部分被展開而導(dǎo)致疏水氨基酸的暴露，使其能在水油界面很好地定位。

1.4 NaCl濃度對大豆蛋白乳化性的影響

低濃度的NaCl存在時(shí)，由于鹽溶效應(yīng)使蛋白質(zhì)的溶解性增強(qiáng)并使蛋白分子的展開度增加，從而提高了大豆蛋白體系的乳化性，隨著鹽濃度的進(jìn)一步增大，由于鹽析效應(yīng)，蛋白質(zhì)的溶解性下降，大豆蛋白的乳化性能迅速下降，當(dāng)NaCl達(dá)0.05mol/L后，體系的乳化性呈緩慢下降趨勢。因此較低濃度的NaCl有助于蛋白的溶解，從而能更加充分地發(fā)揮其表面活性作用，NaCl濃度過高則起到了相反的作用。

1.5 增稠劑濃度對大豆蛋白乳化性的影響

丁金龍[5]等人研究了魔芋膠對大豆分離蛋白乳化性的影響，結(jié)果表明有明顯的改良作用，魔芋膠對大豆分離蛋白乳化性能的提高作用強(qiáng)于黃原膠和瓜爾豆膠。0.5%大豆分離蛋白與0.05%魔芋膠形成的復(fù)合體系乳化性能更好。張根生[6]等人研究了卡拉膠對大豆蛋白乳化性的影響，卡拉膠的結(jié)構(gòu)特征都是由1,3苷鍵鍵合的β-D-吡喃半乳糖殘基和1,4苷鍵鍵合的α-D-吡喃半乳糖殘基交替地連接而成的線性多糖。當(dāng)卡拉膠的濃度在0.2%時(shí)取得最大的ESI和EAI值，濃度在0.1%到0.2%之間的區(qū)域內(nèi)，ESI和EAI值都隨著卡拉膠濃度的升高而增大，在0.2%到0.5%之間的區(qū)域內(nèi)，ESI和EAI值都隨卡拉膠濃度的升高而減小。

1.6 物理作用力對大豆蛋白乳化性的影響

大豆蛋白乳化性隨所受物理作用力增大顯著升高，物理作用力使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而肽鏈得到進(jìn)一步伸展，極性側(cè)鏈基團(tuán)水合作用增強(qiáng)，親水性提高；與此同時(shí)，一些內(nèi)部疏水基團(tuán)也暴露出來，增強(qiáng)親油性，使乳化能力提高。但當(dāng)物理作用力過大時(shí)，會使蛋白質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步聚集，導(dǎo)致吸附到油水界面上的蛋白減少，乳化性和乳化穩(wěn)定性下降。

1.7 測定方法不同對大豆蛋白乳化性的影響

郭興鳳[7]等比較了不同測定方法對大豆蛋白乳化性的影響，采用了離心法、分光光度法、電導(dǎo)法對幾種不同大豆蛋白的乳化性進(jìn)行了測定。測定結(jié)果表明，采用不同方法測定四種大豆分離蛋白的乳化性，其總的趨勢基本相同；相對而言，離心法簡單可行，是一種比較適用的方法，而且對儀器設(shè)備要求不高，且操作步驟比較簡單。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

大豆蛋白如今被越來越多的應(yīng)用在食品工業(yè)中，如烘焙食品、飲料等，但由于生產(chǎn)工藝條件的不同和原料豆粕經(jīng)過的加工工藝的不同對產(chǎn)品的功能特性的影響也各不相同。大豆蛋白作為表面活性劑來穩(wěn)定乳化結(jié)構(gòu)，可以防止脂肪的析出，延長某些產(chǎn)品的貨架期，廣泛的應(yīng)用于食品行業(yè)中，如湯料、香腸、烤制食品、冷凍食品以及湯類食品的制作中。如何提高大豆蛋白的乳化性能，有待于進(jìn)一步的深入研究，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］趙新淮．食品化學(xué)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

［2］江連洲，胡少新．中國大豆加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與建議[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2007，9（6）：22-27．

［3］孫瑩.高濕擠壓纖維化大豆組織蛋白仿真雞肉的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009．

［4］Wager J R.Surface functional properties of native， acid-treated and reduced soy glycinin 2Emulsifying properties[J].J.Agric.Food Chem.,1999,47(6):2181-2187.

［5］丁金龍，孫遠(yuǎn)明，樂學(xué)義．魔芋膠對大豆分離蛋白乳化性的影響研究[J]．中國糧油學(xué)報(bào)，2002，2：46-48．

［6］張根生，岳曉霞，李繼光，等．大豆分離蛋白乳化性影響因素的研究[J]．食品科學(xué)，2007，7：48-51．

［7］郭興鳳，慕運(yùn)動，阮詩豐．不同測定方法對大豆分離蛋白乳化性測定結(jié)果的影響[J]．食品研究與開發(fā)，2007，2：129-131．