粮食与油脂6 2010年第1期
大豆分离蛋白改性对其功能性质影响
郑红艳
（西南大学食品科学学院， 重庆 400715）
摘 要：大豆分离蛋白是大豆蛋白最为精制形式，广泛应用于食品工业，并在不同产品中表现出不同功能。该文综述近年来大豆分离蛋白物理、化学、酶法及基因工程改性对其功能性质影响，经不同方式改性可产生合适功能性质，从而拓宽大豆分离蛋白在食品工业中应用。关键词：大豆分离蛋白；蛋白改性；大豆蛋白
Modification on effects of soybean protein isolate functionality
ZHANG Hong-yan
（College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400715，China）
poor的反义词Abstract：Soybean protein isolate are the most elaborate form of all soybean proteins. It has been
opium
widely applied in the food industry and displays the different functions in the different product. The article mainly summarized the recent years physical，chemical，enzymatic genic modifications and the effects on the functionality of soybean protein isolates. The result indicated that appropriate modification through the different ways can produce appropriate function nature，expand the the application of soybean protein isolate in the food industry.Key words：soybean protein isolate；protein modification；soybean protein 中图分类号：TS201.2＋1 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2010）01―0006―03收稿日期：2009–11–17
作者简介：郑红艳，女，硕士研究生，专业：粮食、油脂及植物蛋白工程。
大豆分离蛋白（ Soybean protein isolate，SPI）一般是以低温脱脂大豆粕为原料，经酸、碱等一系列处理后得到一种全价蛋白类食品添加剂，其蛋白含量高达90%以上。大豆分离蛋白是以2S、7S、11S 和15S 为主要组分混合物，其中7S β–伴球蛋白和11S 大豆球蛋白占总含量67%左右〔1〕。同未经加工时相比，大豆分离蛋白功能特性已有很大改善，具有良好胶凝、乳化和起泡能力；但还存在等电点下易沉淀，粘度随浓度增大而迅速升高等不利因素，影响其在食品工业中应用。因此许多科研人员通过各种改性措施以达到改良其功能性质目的，并已取得一定研究成果。1 物理改性对其功能性质影响
所谓物理改性是利用加热、机械作用、超声波等方法改变蛋白质高级结构和分子间聚集方式，一般不
涉及蛋白质一级结构。目前常用物理改性方法有：加热、高压、超高压、超声波等；也有报道称可使用氮气改善大豆分离蛋白凝胶性、保水性、乳化性等。1.1 热处理
热处理是食品加工常用处理方法之一，其基本目的是减弱微生物作用，抑制对食品品质有害物质产生及一些有害物理变化发生，从而最大限度保持食品原
有质量〔2〕码头英文
。热处理对SPI 影响主要是诱导其解离、
变性及llS 和7S 组分聚集。改变热处理条件（例如温度、时间、pH 和蛋白质浓度），可改变SPI 表面疏水性和溶解度。经热处理的SPI，其功能性质，如乳化性、表面疏水性和溶解度都有所提高〔3〕。但热处理温度不能过高，时间不能过长，否则蛋白质分子会过度变性，分子链大量断裂，从而不利于蛋白质网络结构形成。1.2 高压处理
高压处理会破坏或形成蛋白质非共价键，从而对
蛋白质结构和性质产生影响〔4〕
。李汁生研究指出，用高压处理豆浆（蛋白质含量为15~25 g/kg）会使
分离蛋白溶解性明显提高，不溶性颗粒减少，固形物
变得较为细腻、透明，且随压力增大，大豆分离蛋白溶
液粘性和弹性均提高。Wang 等〔5〕
研究高压处理对大豆分离蛋白理化性质影响，200~600 MPa 压力能使SPI 表面疏水率明显降低，SPI 中自由巯基含量在200 MPa 压力处理下显著增加；但随压力进一步增大，巯基反而减少。Torrezan 等〔6〕研究发现，经高
压处理后大豆分离蛋白巯基含量减少；Puppo 等〔7〕
认为，这是由SH/S–S 键之间相互转化反应所引起。1.3 超高压处理
超高压处理会使大豆分离蛋白凝胶强度随分离蛋白溶液质量、温度及处理压力增高而增高，且比加热处理形成凝胶强度要高；不过，在超高压条件下，大豆分离蛋白溶液质量需达到一定值才能形成凝胶。从外观分析，超高压处理得到凝胶比加热处理更平滑、细致，还能保持原色，因此经超高压处理分离蛋白凝胶比加热处理具有更优品质，这是由于蛋白质加压变性与加
热变性过程不同所造成的〔8〕
。蛋白质加压变性原因可能是高压使水分子发生聚合，水分子之间距离减小，自由水填补到蛋白质氨基酸侧链周围而变成结合水，使蛋白质水溶液体积减小，导致离子键和疏水作用被破坏，从而使蛋白质分子内及分子间生成更多氢键，最后使蛋白质球状结构内部氨基酸侧链外露而造成变性。
涂宗财等〔9〕研究超高压均质处理对功能性影响。实验结果表明，SPI 溶解度随压力增大而增大，在0~
100 Mpa 时溶解度变化最大。刘国琴等〔10〕
认为，在压力300 MPa 时，随超高压处理时间延长和SPI 溶液浓度增
联系方式用英语怎么说加，SPI 起泡度明显增加。张宏康等〔11〕
研究超高压对大豆分离蛋白凝胶影响，发现经超高压处理得到凝胶强度随SPI 浓度增大、温度升高及处理压力增加而增高。1.4 超声波处理
超声波处理可增强大豆分离蛋白膜网络结构，从
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而提高其抗拉强度。其原因可能是经超声波处理后可使分子中一些化学键断裂，离子大小降低，许多反应基团暴露，有利于分子间相互作用，同时空穴效应产生巨大爆发力和冲击力，并对分子产生高温、高压作用，使分子间相互作用更迅速有序，导致坚韧膜形成，使大豆膜抗拉强度增大。此外，超声波处理对大豆分离蛋白凝胶质构性质有显著影响，如延长处理时间，可提升凝胶硬度值、弹性值和回弹性值；但对大豆分离蛋白凝胶脆性有降低作用〔12〕。这可能归结于超声波处理增强大豆分离蛋白溶液揉性，形成富有弹性凝胶网络结构。
朱建华〔13〕通过超声波以不同时间、不同功率处理SPI，结果表明，经超声波处理后SPI溶解性、起泡性、乳化性和凝胶性都有明显提高；使SPI溶液表观粘度有显著下降〔14〕；超声辐射处理还可显著提高SPI膜抗拉强度，降低膜的水蒸汽透过系数。杨晓泉等〔15〕研究低频超声波对大豆分离蛋白功能特性影响，采用300 W、12 Hz低频超声波处理大豆分离蛋白，发现处理后大多数分离蛋白乳化活性增加；但粘度下降。
此外，对大豆分离蛋白物理改性还有超滤、质构化和添加小分子双亲物质等方法。
2 化学改性对其功能性质影响
化学改性可改善大豆蛋白功能和营养特性，主要是通过改变蛋白质结构、静电荷和巯水基，除去抗营养因子，从而改善大豆蛋白性质。化学改性有广义和狭义之分，所谓广义是指利用所有化学手段，例
如pH、盐、表面活性剂等对蛋白质进行结构修饰方法；狭义是指蛋白质化学衍生化，利用特定化学试剂与蛋白质分子上特定基团反应〔16〕。
2.1 二硫键还原
二硫键和巯基是决定蛋白质功能性质主要基团。硫醇化可使蛋白质分子间甚至分子内二硫键断裂，使亚基伸展，疏水基暴露。二硫键还原，可提高SPI功能性质，使其溶解度增加，从而影响其凝胶性、起泡性和乳化性能，还原也可使其分子柔韧性加大。如经Na2SO3、尿素混合处理使之还原SPI，则具有最好乳化性能，这类SPI具有较高表面疏水性和溶解度〔17〕。2.2 乙酰化〔18〕
酰化反应是化学改性一种重要方法，具有很多优点：
（1）反应条件温和；
（2）酰化试剂易买到；
（3）反应可逆。而乙酰化对蛋白质作用：
（1）可改变其结构；
（2）增强蛋白质分裂成亚单位倾向，破坏蛋白质聚合，增加溶解性；
（3）增加净负电荷。
陈复生，郭东权等〔19〕用乙酸酐与SPI上氨基进行酰基化改性，制得性能明显提高SPI材料，拉伸强度11.4 MPa，断裂伸长率177.6%，吸水率30.4%，这说明酰化使SPI网络结构得到加强。姚玉静和杨晓泉〔20〕研究乙酰化对大豆分离蛋白改性影响，结果表明，乙酰化大豆蛋白在5.0~9.5范围内可显著提高发泡性、乳化性。对于乙酰化大豆分离蛋白营养价值，国外很多报道认为在食用价值上，乙酰化蛋白无毒、易消化。伴随乙酰化所产生酸，存在于三羧酸循环体中，与它们高同系物相比，其衍生物无毒性。
2.3 自身制备条件
SPI制备条件也能影响SPI结构和功能性质。如在pH 7和pH 9时，高温处理导致蛋白质变性和聚合，这一点可为持水力增加、溶解度和表面疏水性降低及高水平AB–1lS聚集所证实。若在酸沉大豆蛋白碱性溶液中添加醇类化合物，可增加溶液粘度，如能选择合适pH和醇浓度，可得到透明凝胶。
2.4 其它方法广州电脑培训
常见美拉德反应〔21〕及戊二醛与SPI交联〔22〕均可降低蛋白质溶解度，此类反应使蛋白质共价交联增加，可改变SPI凝胶性质。且戊二醛与SPI交联形成聚合物，其起泡能力高于SPI，与蛋清类似，泡沫稳定性也明显高于SPI和蛋清〔23〕。
添加适量黄原胶可明显提高基于SPI乳状液氮溶解指数和粘弹性，提高其乳化活力和乳化稳定性〔24〕。此外，黄原胶添加可增强SPI起泡性能，而黄原胶溶液本身并无起泡能力。这是因蛋白质一阴离子多糖与单独蛋白质相比是一种较好表面活性剂，有利于泡沫稳定，通过添加适当多糖到液态分散相中，提高溶液粘度，以增强泡沫稳定性〔25〕。
此外，还可利用抗坏血酸或海藻酸钠处理SPI，能显著提高大豆分离蛋白粘度；且抗坏血酸能对大豆分离蛋白起泡性和乳化性有不同程度提高。
3 酶法改性对其功能性质影响
由于天然大豆分离蛋白在某些功能性质方面存有一定缺陷，例如起泡性差等，为满足加工及特殊用途之需，需进行改性处理。酶处理是一种制取低粘度、高分散性和不凝胶蛋白方法；且作用条件温和，专一性强。大体上，经酶处理大豆分离蛋白有增大溶解度，阻止热凝结，增大泡沫体积等功能性改变。通过酶处理可获得理想结果，又不破坏专门用途对功能要求，这与酶水解蛋白几种特性相符，如分子量较低，离子性基团数增加，疏水基团暴露等。
3.1 木瓜蛋白酶
木瓜蛋白酶是一种巯基蛋白酶，为单一肽链，由212个氨基酸残基组成，可被HCN、H2S或SH基硫氢
化合物如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽等所活化。Zhong等〔26〕比较六种蛋白酶对大豆分离蛋白凝胶能力影响，在凝胶强度和凝胶速度方面，木瓜蛋白酶是最有效交联剂。使用木瓜蛋白酶水解大豆分离蛋白，可使大豆分离蛋白溶解度、乳化能力、发泡能力有较大提高，但乳化剂发泡稳定性下降、粘度下降，感官特性方面产生有利方面同时也带来不利一面〔27〕。
3.2 转谷氨酰胺酶
转谷氨酰胺酶是一种可催化转酰基反应，催化蛋白质赖氨酸上ε–氨基和谷氨酸上γ–羟酰胺基之间结合反应，从而导致蛋白质（或多肽）之间发生共价交联，形成共价化合物的聚合酶。可通过胺的导入、交联及脱胺三种途径改性蛋白质，不仅可通过引入赖氨酸等氨基酸提高蛋白质营养效价，还能改善食品功能特性，延长货架期及减少食品中过敏源。徐幸莲等研究转谷氨酰胺酶对蛋白质凝胶性能影响，结果表明，转谷氨酰胺酶添加浓度在10~40 U/g时，可提高大豆分离蛋白凝胶能力及凝胶性能〔28〕。
gaddafiGan等〔29〕以转谷氨酰胺酶为交联剂合成大豆分离蛋白凝胶，并研究其理化性质及微观结构，与未加交联剂凝胶相比，酶交联SPI凝胶具有更好压缩凝胶强度、粘弹性。
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3.3 枯草杆菌蛋白酶
枯草杆菌蛋白酶是一种常用微生物蛋白酶，作用底物较广乏，酶解能力强，可将大豆分离蛋白水解成小分子肽。张洪等利用此酶对大豆分离蛋白进行酶法改性，改性后大豆分离蛋白功能特性，如溶解性、乳化性、起泡性、持水性等得到很大提高；且改性后大豆分离蛋白营养效价得到提高，氨基酸含量增加，蛋白质更易于消化吸收；同时随水解度提高，大豆分离蛋白豆腥味也逐渐减少，而苦味则逐渐增强〔30~31〕。
3.4 胰酶
胰酶水解〔32〕SPI可改变相对分子质量，增加表面疏水性，提高SPI功能属性（如溶解度和乳化活力）。胰酶水解后SPI表面疏水性和溶解度提高可能是由于乳化活力增加之故。此外，酪蛋白激酶Ⅱ可作用于大豆球蛋白和β–伴球蛋白，使之磷酸化，β–伴球蛋白是其最适底物。研究表明〔33〕，磷酸化蛋白质溶解度将大幅提高。
3.5 其它酶制剂
其它酶制剂还包括如胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等动物蛋白酶，及放线菌166、栖土曲霉、黑曲霉3350等微生物蛋白酶。
fuck you什么意思4 基因工程改性对功能性质影响
基因工程改性是指应用植物育种和分子技术，改变蛋白质分子结构，进而影响其功能性质方法。通过基因工程改性可改变大豆球蛋白组成，提高其营养价值，也可改变脂肪氧合酶同工酶组成，从而减少大豆产品异味等〔34〕。但通过此法改性得到大豆分离蛋白在功能性质方面改变仍不是很具体，有待进一步研究。
对大豆分离蛋白改性，经不断研究，已取得一定成果；但在将其应用到食品体系前，仍有许多问题需进一步研究。在众多改性方法中，酶法改性和物理改性安全性优于化学改性，现已逐步应用于实际生产；但化学改性可揭示蛋白质结构与功能关系，为寻找可行、温和、安全改性方法提供依据。此外，多种改性方法联用将是今后大豆分离蛋白改性一个主要研究方向。
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