大豆蛋白改性技術(shù)研究

程雪嬌 李敏 王笛 黃文秀 時玉強(qiáng) 袁偉崗

摘 要：該文闡述了大豆蛋白的功能特性以及大豆蛋白改性技術(shù)的研究進(jìn)展，探討了大豆蛋白改性技術(shù)在大豆蛋白加工工業(yè)中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：大豆蛋白;功能性質(zhì);改性技術(shù)

中圖分類號 TS79文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2022）09-0020-03

Research on Modification Technology of Soy Protein

CHENG Xuejiao? ?LI Min? ?WANG Di? ?HUANG Wenxiu? ?SHI Yuqiang? ?YUAN Weigang

（Shandong Yuwang Ecogical Food Industry Co.， Lid.， Yucheng 251200， China）

Abstract： TThis paper systematically expounds the functional characteristics of soy protein， as well as the current research status of soy protein modification technology， and then discusses the application prospects of soy protein modification technology in the soybean protein processing industry.

Key words： Soy protein; Functional characteristics; Modification technology

大豆蛋白營養(yǎng)價值高，消化吸收好，資源豐富[1-5]，不僅是優(yōu)良的蛋白質(zhì)來源，而且具有良好的起泡性、乳化性、凝膠性持油性、持水性等功能特性，可有效改善食品的口感，提高保水保油能力，增加食品的彈性，現(xiàn)已成為近年來國際食品領(lǐng)域研究與開發(fā)的熱點(diǎn)之一。但我國大豆蛋白種類較為單一，國際市場競爭能力較差，存在明顯的瓶頸。大豆蛋白的分散性、溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性等功能性質(zhì)欠佳[6-7]。本文主要介紹了大豆蛋白功能性質(zhì)改善技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，為改進(jìn)大豆蛋白生產(chǎn)工藝，提高大豆蛋白的性能提供參考。

1 大豆蛋白的功能特性

蛋白質(zhì)的功能特性（Functionality）是指蛋白質(zhì)賦予食品體系的系列物理化學(xué)性質(zhì)。在食品體系中，蛋白質(zhì)的功能特性可以簡單歸結(jié)為以下3個方面[8]：（1）水合特性，也稱水動力學(xué)特性（hydrodynamic properties），包括溶解性、分散性、持水性、溶脹性、增稠性、潤濕性及脫水收縮作用等;（2）乳化特性，也稱表面相關(guān)特性（surface-related proper-ties），包括乳化性、發(fā)泡性、持水及持油性;（3）流變和質(zhì)構(gòu)性能，包括膠凝性、粘附性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等。詳見表1。

2 改性技術(shù)

2.1 化學(xué)改性 化學(xué)改性是指采用化學(xué)的手段，通過改變蛋白質(zhì)的多級結(jié)構(gòu)、靜電荷及疏水基團(tuán)等，從而改變大豆蛋白的功能特性。近幾年通過化學(xué)改性方法對大豆蛋白的功能性質(zhì)進(jìn)行改善，主要對大豆蛋白的分散性、溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性等功能特性進(jìn)行改善。

王金梅[9]在酸性條件下對大豆蛋白進(jìn)行升溫處理，發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白在等電點(diǎn)附近的溶解度顯著改善，而中性pH處其溶解度明顯下降;蛋白纖維聚集體乳液的離子強(qiáng)度耐受性和凍融穩(wěn)定性下降，但其 pH穩(wěn)定性明顯提高。鄧塔等[10]采用酸條件熱改性處理大豆蛋白，發(fā)現(xiàn)在溫度50℃，pH=6.0，熱處理60min，可顯著提高大豆蛋白乳化性，改性大豆蛋白中Na+濃度1.0%（w/w）時，其乳化性比未處理樣提高41.7%。Carlos Bengoechea等[11]通過調(diào)節(jié)pH值與溫度對大豆蛋白乳化性進(jìn)行改善，結(jié)果表明，在等電點(diǎn)處其乳化穩(wěn)定性提高。M.C.A ón等[12]研究了NaCl濃度與高壓對大豆蛋白熱變性的影響，通過差示掃描量熱法進(jìn)行分析，得出添加NaCl可增加大豆蛋白的熱穩(wěn)定性，提高變性溫度。

Madzlan Kasran等[13]對大豆乳清分離蛋白—香豆膠結(jié)合物的乳化性質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，其乳化穩(wěn)定性與處理溫度呈正相關(guān)，且等電點(diǎn)處乳化穩(wěn)定性更高。Baoru Yin等[14]利用大豆蛋白與大豆多糖復(fù)合制備納米乳劑，結(jié)果表明，固定在大豆蛋白液滴表面的多糖形成納米乳劑，該乳劑在pH值2～8、0.2mol/L的NaCl的介質(zhì)中具有長期乳化穩(wěn)定性。

Jun-Ru Qi等[15]通過美拉德反應(yīng)使葡萄糖與酸沉大豆蛋白（SAPP）連接改善其功能性質(zhì)，結(jié)果表明：SAPP-葡聚糖偶聯(lián)物的乳化性能均較SAPP高約4倍，溶解度沒有明顯變化，在pH3.0時高性能乳化性被維持，在pH8.0時乳化性被進(jìn)一步改善。遲玉杰等[16]對大豆球蛋白受糖基化反應(yīng)的影響情況進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)其熱穩(wěn)定性與凝膠粘彈性提高，凝膠點(diǎn)前提。邱天福等[17]發(fā)現(xiàn)烷過氧自由基氧化修飾可減弱大豆蛋白凝膠的持水性。

化學(xué)改性是通過不定向斷裂蛋白質(zhì)鏈，引入其他親水、疏水基團(tuán)，從而影響大豆蛋白的功能特性。除上述酸堿、糖基化、氧化等化學(xué)改性方法，磷酸化、?；⑷ヵ０坊纫嗍浅Ｓ玫牡鞍谆瘜W(xué)改性手段，均對蛋白質(zhì)的溶解性、起泡性等有一定程度的的改善。另外，雖然化學(xué)改性的研究較為深入，但受到安全性的限制，并未廣泛應(yīng)用到食品加工領(lǐng)域中。

2.2 物理改性 物理改性是指利用熱、電、磁、機(jī)械剪切等物理力改變大豆蛋白的功能性質(zhì)。主要方法有高靜壓處理、擠壓、超聲、微波等處理方式。M.C.Puppo等[18，19]研究了加熱和高壓處理大豆乳狀液對其物理化學(xué)和流變學(xué)性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，隨著溫度和壓力的增大，乳狀液的表觀黏度增加;當(dāng)壓力達(dá)到400MPa時，結(jié)合溫度處理，蛋白發(fā)生聚集，其凝膠性降低。Gonzalo G.Palazolo等[20]研究了天然和熱改性的大豆分離物的凍融穩(wěn)定性，結(jié)果表明：隨著濃度（0.5～2.0%w/v）的增加，凍融穩(wěn)定性增加，初始絮凝降低。Jambrak等[21]研究了超聲波設(shè)備對大豆蛋白的影響，發(fā)現(xiàn)采用探頭式超聲，20kHz處理可顯著增強(qiáng)大豆蛋白的表面活性與乳化性。孟小波等[22]研究發(fā)現(xiàn)，加熱使蛋白質(zhì)分子的共價鍵斷裂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，NSI由原來的5%左右提高到50%以上，溶解性明顯提高，同時SPC的凝膠強(qiáng)度在150℃加熱時可達(dá)到400g左右。袁道強(qiáng)[23]研究發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白在200W超聲功率下處理5min后，在溶液pH3.6環(huán)境中，與未經(jīng)超聲處理相比，溶解性提高86%。王中江等[24]研究了熱處理與大豆球蛋白乳化性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)SPI的乳化性能在90℃熱處理5min時最佳，而在此變性條件下其7S組分的乳化性明顯降低，11S的乳化性升高;熱變性后SPI形成的乳液穩(wěn)定性增強(qiáng)，7S乳液穩(wěn)定性降低，11S乳液穩(wěn)定性升高。羅東輝[25]以SPI為對照進(jìn)行微射流改性（120MPa，一次），結(jié)果表明：SPI和7S組分溶解性改善，11S溶解性下降;SPI、中間組分和7S組分乳化活性顯著提高，乳化穩(wěn)定性下降;11S乳化活性明顯下降，乳化穩(wěn)定性上升;SPI和7S組分經(jīng)改性后凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)，起始凝膠時間縮短，改性11S凝膠強(qiáng)度下降且凝膠時間延長。FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8

物理改性一般不涉及大豆蛋白的一級肽鏈結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的物理改性方式熱處理、機(jī)械處理等已在食品生產(chǎn)加工中得到了廣泛應(yīng)用，但射頻、輻照、微波等改性技術(shù)與傳統(tǒng)物理改性相比，具有效率高、耗能低等優(yōu)勢，發(fā)展空間巨大。但由于設(shè)備需求、技術(shù)尚不成熟等問題，尚未在實(shí)際生產(chǎn)中大范圍應(yīng)用。

2.3 酶改性 蛋白質(zhì)的酶法改性是指蛋白酶通過對蛋白質(zhì)肽鏈的水解作用，改變其分子結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善蛋白質(zhì)功能特性的方法。酶改性法可以最大程度地保留蛋白質(zhì)的原有營養(yǎng)，反應(yīng)控制較簡單、條件溫和，且改性效果明顯，因此已成為當(dāng)今蛋白改性方法中發(fā)展最為迅速的一種綠色加工方法。

Jin-Long Li等[26]利用過氧化酶通過調(diào)節(jié)pH值、離子濃度等對乳清蛋白改性提高其乳化穩(wěn)定性。Boen Yuan等[27]在高壓均質(zhì)條件下，采用胃蛋白酶限制酶解大豆分離蛋白，結(jié)果表明：大豆蛋白的乳化性、抗冷凍/解凍和發(fā)泡性均有改善，但其溶解性沒有顯著改善。Gan等[28]將大豆蛋白與核糖、蔗糖通過谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶交聯(lián)，凝膠膠性明顯增強(qiáng)。安靜等[29]發(fā)現(xiàn)SPI經(jīng)谷氨酰胺酶處理后膠的硬度顯著增強(qiáng)，但持水性下降。楊春華等[30]利用Protex 7L中性蛋白酶對SPI改性，結(jié)果表明，在加酶量13.5AU/g反應(yīng)溫度55℃、底物濃度10%、pH值7.0，酶解時間1h的條件下，SPI的分散性改善效果明顯，蛋白質(zhì)分散指數(shù)（PDI）值達(dá)到91.8%。徐瑩等[31]利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)木瓜蛋白酶對大豆分離蛋白進(jìn)行改性，結(jié)果表明：SPI和中低度水解（DH2%～10%）樣品經(jīng)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)后乳化活性和乳化穩(wěn)定性均顯著提高，水解度10%樣品交聯(lián)后的乳化活性和乳化穩(wěn)定性改善最顯著。

酶改性主要有共價交聯(lián)作用、水解作用、脫酰胺作用和磷酸化等，涉及的酶類包括：轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、多酚氧化酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、谷氨酰胺酶、蛋白激酶等。其專一性強(qiáng)、安全性高，在蛋白生產(chǎn)、加工產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。但關(guān)于酶改性的機(jī)理目前尚未明朗，仍需繼續(xù)探究。

3 展望

目前，隨著國際貿(mào)易的日益發(fā)展，我國大豆蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，大豆蛋白產(chǎn)量、出口量均列于世界前列，但在大豆蛋白產(chǎn)業(yè)飛快發(fā)展的同時，其缺點(diǎn)亦暴露無遺。我國大豆蛋白產(chǎn)品類型較為單一，功能特性種類較少，應(yīng)用范圍較窄，不利于大豆產(chǎn)業(yè)的長久發(fā)展。因此，大豆蛋白的改性技術(shù)是改變目前這一制約條件的重要方向，但需要考慮以下幾個方面：（1）生產(chǎn)設(shè)備的制約，大部分的改性技術(shù)均具有自身工藝特點(diǎn)，無法采用一套通用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多種改性工藝，且專一的設(shè)備又可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加;（2）往往一種改性技術(shù)并不能達(dá)到預(yù)期的效果，多種改性技術(shù)的復(fù)合使用又會帶來生產(chǎn)的復(fù)雜性;（3）眾多改性技術(shù)只有少部分應(yīng)用于于工業(yè)生產(chǎn)，很大一部分原因是安全性問題，如何保證改性食品的安全性是今后研究并解決的問題。

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（責(zé)編：張宏民）FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8