大豆蛋白中7S與11S球蛋白的研究進(jìn)展

劉頔，趙曉燕，符力丹

（濟(jì)南大學(xué)酒店管理學(xué)院食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)系，山東濟(jì)南250000）

大豆蛋白中7S與11S球蛋白的研究進(jìn)展

劉頔，趙曉燕*，符力丹

（濟(jì)南大學(xué)酒店管理學(xué)院食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)系，山東濟(jì)南250000）

大豆蛋白是高品質(zhì)植物蛋白資源的來(lái)源之一，其營(yíng)養(yǎng)全面，具有較好的保健作用。7S與11S球蛋白為大豆蛋白中主要成分，對(duì)大豆蛋白的功能特性具有重要影響。在對(duì)兩者的制備方法進(jìn)行總結(jié)的同時(shí)，闡述了7S與11S球蛋白亞基的分離純化以及亞基與大豆蛋白功能性間的相關(guān)性，表明亞基含量可影響大豆蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及加工特性，為大豆蛋白的深入研究及工業(yè)化生產(chǎn)提供借鑒；同時(shí)，對(duì)大豆蛋白在食品領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，以期為今后大豆蛋白產(chǎn)品的多樣化發(fā)展提供新思路。

大豆蛋白；7S球蛋白；11S球蛋白；制備工藝；功能特性；應(yīng)用

大豆是我國(guó)的主要農(nóng)作物之一，最常用來(lái)制作各種豆制品、榨取豆油、釀造醬油，因其含有豐富的蛋白質(zhì)，也常用作蛋白質(zhì)提取資源。

相比禾谷類以及薯類食物的蛋白含量，大豆的蛋白含量更為豐富，高達(dá)40%左右，同時(shí)，大豆蛋白所含氨基酸種類豐富，且氨基酸各組分構(gòu)成合理，是植物蛋白中的優(yōu)質(zhì)資源。更值得注意的是，大豆蛋白的氨基酸分?jǐn)?shù)與動(dòng)物蛋白十分接近，即大豆蛋白與肉類蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值接近，可成為取代動(dòng)物蛋白的選擇之一。在我國(guó)動(dòng)物蛋白資源十分有限的現(xiàn)狀之下，開(kāi)發(fā)大豆蛋白及其制品對(duì)于為人們提供新的蛋白質(zhì)資源具有十分重要的意義。

另外，大豆蛋白所具備的一系列營(yíng)養(yǎng)保健功能也備受關(guān)注，例如預(yù)防心血管疾病、抗高血壓、預(yù)防骨質(zhì)疏松癥以及增強(qiáng)免疫力等。在大豆蛋白預(yù)防心血管疾病的研究中，Ham等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，食用大豆蛋白后，高密度脂蛋白（HDL）有所升高，人體血液膽固醇含量可下降約9.3%［1］。同時(shí)，大豆蛋白能夠有效的調(diào)節(jié)血壓，川村等證實(shí)，大豆7S與11S球蛋白中含有可抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的成分，因此認(rèn)為食用大豆可調(diào)節(jié)血壓［2］。恰因大豆蛋白具備著如此之多的營(yíng)養(yǎng)保健功能，才推動(dòng)其成為了食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和研究熱點(diǎn)。

本文就目前大豆蛋白7S與11S球蛋白及其亞基的制備、分離方法的發(fā)展現(xiàn)狀及大豆蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，以期在大豆蛋白產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面做出突破，使其營(yíng)養(yǎng)更高、特性更優(yōu)。

1　7S與11S球蛋白的制備方法

大豆7S與11S球蛋白的制備方法包含冷沉法、超速離心分離法、Saios法（即鈣鹽沉淀法）、Thanh法（即等電點(diǎn)法）以及Nagano法等［3-6］，各制備方法工藝、特點(diǎn)及所得球蛋白純度總結(jié)如下（見(jiàn)表1）。

表1　7S與11S球蛋白的制備方法Table 1Preparation methods of 7S and 11S globulins

2　7S與11S球蛋白亞基的分離純化

上述7S與11S球蛋白的制備方法，已較多應(yīng)用于食品領(lǐng)域和相關(guān)研究。但為了能夠更加嚴(yán)謹(jǐn)、精確的對(duì)7S與11S球蛋白進(jìn)行研究，有必要對(duì)7S與11S球蛋白的各組分進(jìn)行更細(xì)致的劃分，即分離與純化兩者亞基，為更深層次的研究做準(zhǔn)備。

2.1SDS-PAGE分析

SDS-PAGE分析技術(shù)根據(jù)蛋白質(zhì)分子量大小的不同對(duì)其進(jìn)行分離，利用該技術(shù)分離純化7S與11S球蛋白的優(yōu)勢(shì)在于，可以同時(shí)得到兩者亞基的含量、分布位置、相對(duì)分子質(zhì)量等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。7S球蛋白的MW約為180 kDa～210 kDa，其中α亞基MW68 kDa，α’亞基MW72 kDa，β亞基MW52 kDa；11S球蛋白MW約為350 kDa～370 kDa，其中酸性亞基MW35 kDa，堿性亞基MW20 kDa［6，9］。SDS-PAGE分析發(fā)現(xiàn)，高分子質(zhì)量區(qū)域較多分布的是7S球蛋白亞基，11S球蛋白亞基分布則相反［10］。綜上所述，該方法可以應(yīng)用于7S與11S球蛋白亞基的分離純化。

2.2層析技術(shù)

離子交換層析法（IEC）自1948年發(fā)展至今，在食品、生物、化學(xué)等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。金屬螯合親和層析法（MCAC）在生物大分子的分離領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，該法主要利用蛋白質(zhì)與金屬離子間的親和力差別來(lái)分離蛋白質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)在于適用性強(qiáng)、處理量大、純化時(shí)間較短等，已逐漸成為蛋白質(zhì)分離純化的常用技術(shù)之一。

目前，已有研究者將上述兩種方法聯(lián)用，并應(yīng)用于大豆蛋白亞基的分離純化。例如，袁德寶等利用該方法分離純化大豆蛋白亞基并證實(shí)，所得大豆蛋白的亞基組純度以及回收率均較高，且認(rèn)為該方法可大規(guī)模對(duì)大豆蛋白亞基進(jìn)行分離純化［11］。鄭樹(shù)貴等同樣利用該方法對(duì)大豆蛋白亞基進(jìn)行純化，結(jié)果同樣表明，可以得到高純度大豆蛋白亞基［12］。

但層析技術(shù)的應(yīng)用依舊存在亟需改進(jìn)之處。例如，在層析過(guò)程當(dāng)中，除特異性吸附外，還可能會(huì)吸附一部分雜蛋白，從而影響所需蛋白的純度。

2.3反膠束法

反膠束（reverse micelles）是用于活性物質(zhì)萃取的新技術(shù)，主要通過(guò)表面活性劑增溶于非極性有機(jī)溶劑中形成的納米級(jí)體系，其特點(diǎn)為透明且熱力學(xué)穩(wěn)定。反膠束體系中表面活性劑的極性頭部向內(nèi)排列，形成球形或圓柱形含水的極性核，通常稱為“水池”，水池可溶解大分子極性物質(zhì)，并保持它們的活性。

為將反膠束技術(shù)更好的應(yīng)用于植物蛋白的萃取過(guò)程中，已有不少研究者做出了努力和貢獻(xiàn)，詳述見(jiàn)表2。反膠束技術(shù)除應(yīng)用于植物蛋白萃取方面，在其它蛋白的萃取當(dāng)中也表現(xiàn)出較為出色的能力，例如，反膠束萃取脂肪酶，可提高其熱穩(wěn)定性；CTAB反膠束體系對(duì)牛血清白蛋白（BSA）及血紅蛋白的萃取率均高達(dá)90%以上等，表明反膠束技術(shù)對(duì)于蛋白質(zhì)的萃取應(yīng)用廣泛且優(yōu)勢(shì)明顯。

表2　反膠束法萃取植物蛋白的典型應(yīng)用Table 2Vegetable protein extraction using reverse micelles

盡管反膠束技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，但其不足之處也需得到重視。例如，趙曉燕、張淑霞等在研究中證實(shí)，在利用反膠束技術(shù)萃取大豆蛋白時(shí)，分布于20 kDa～35 kDa之間的亞基較少，主要集中于47 kDa～93 kDa之間，表明反膠束法對(duì)于小分子蛋白質(zhì)具有較強(qiáng)的萃取能力，而對(duì)大分子蛋白質(zhì)的萃取能力仍需提升［18-19］。

目前，研究中鮮有利用反膠束法分離純化7S與11S球蛋白亞基的案例。反膠束技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于樣品處理量大、成本低、萃取率高等優(yōu)勢(shì)，并且反膠束技術(shù)萃取得到的大豆蛋白功能特性更加優(yōu)良。因此，確定萃取大豆球蛋白及其亞基最佳的反膠束體系及工藝參數(shù)或許會(huì)成為今后的發(fā)展方向之一。

3　7S與11S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關(guān)性研究

大豆蛋白主要包括溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性以及表面疏水性等功能特性。7S與11S球蛋白作為大豆蛋白的最主要成分，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜Q定了大豆蛋白所表達(dá)的功能特性。

3.17S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關(guān)性研究

研究認(rèn)為，大豆蛋白可使人體發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)，而姜振峰等證實(shí)，導(dǎo)致過(guò)敏反應(yīng)的主要因素之一即為7S球蛋白的α’亞基［20］，因此α’亞基的大量存在，可能會(huì)導(dǎo)致部分人群食用大豆蛋白致敏或影響機(jī)體對(duì)大豆蛋白的吸收利用。此外，因7S球蛋白的β亞基對(duì)蛋白質(zhì)合成無(wú)促進(jìn)作用，從營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的層面考慮，可適當(dāng)降低其含量。

但7S球蛋白的加工特性不容忽視。例如，大豆蛋白的乳化性主要由7S球蛋白含量高低決定，兩者之間呈正相關(guān)［21］。Rivas也曾證實(shí)，7S球蛋白的乳化性顯著優(yōu)于11S球蛋白［22］。究其原因，第一，大豆蛋白的乳化性受表面疏水性影響，7S球蛋白疏水性強(qiáng)，可提升對(duì)油脂的吸附速率；第二，11S球蛋白所含二硫鍵減緩了油脂吸附速率；第三，11S球蛋白的高電荷同樣會(huì)對(duì)其乳化性產(chǎn)生負(fù)面影響［21］。

3.211S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關(guān)性研究

11S球蛋白中含硫氨基酸的含量遠(yuǎn)超7S，因此，通常認(rèn)為11S球蛋白含量與大豆蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值呈正比。即含硫氨基酸含量的增加，可以使人體補(bǔ)充并吸收利用更多的自身無(wú)法合成的蛋氨酸，從而更好地體現(xiàn)大豆蛋白所具備的各種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

11S球蛋白加工特性如下，宋鵬等認(rèn)為，11S球蛋白的酸性亞基對(duì)凝膠的形成有所幫助［9］。胡超等在研究中證實(shí)，11S球蛋白會(huì)降低大豆蛋白的凝膠透明性，同時(shí)，其含量與大豆蛋白起泡性呈正相關(guān)［23］。

綜上所述，7S與11S球蛋白亞基的含量，即球蛋白的結(jié)構(gòu)可影響大豆蛋白的功能特性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而兩者亞基含量的多少依賴于制備方法及分離純化方法的選擇，因此，選擇合適的方法得到7S與11S球蛋白及其亞基則成為研究其功能特性的首要任務(wù)。

4　大豆蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1大豆蛋白與肉制品

在食品領(lǐng)域，我國(guó)目前對(duì)大豆蛋白的應(yīng)用相對(duì)集中于肉制品行業(yè)。大豆蛋白在肉制品中的添加使用，因減少了動(dòng)物脂肪的含量，因此可以改善肉制品原有的油膩口感，提高產(chǎn)品品質(zhì)［24］。有研究證實(shí)，11S球蛋白的含量與肉制品的硬度、彈性等呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明了大豆蛋白對(duì)于肉制品品質(zhì)具有重要影響［25］。同時(shí)，大豆蛋白的加入可以與肉制品自身?yè)碛械陌被徇M(jìn)行互補(bǔ)，形成更為理想的蛋白質(zhì)，使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到提升。

4.2大豆蛋白與乳制品

大豆蛋白應(yīng)用于乳制品生產(chǎn)中，可以代替奶粉的使用，應(yīng)用于嬰幼兒配方食品、冰淇淋、豆乳類飲料等食品當(dāng)中時(shí)，可以有效避免乳糖不耐癥的發(fā)生。我國(guó)目前已研制出大豆蛋白冰淇淋的配方，可以有效提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并賦予了產(chǎn)品大豆所具備的一系列功能特性［26］。另外，大豆蛋白所具備的乳化穩(wěn)定性，對(duì)于牛乳、干酪等食品的開(kāi)發(fā)同樣具有重要作用，可以改善產(chǎn)品的乳化特性，預(yù)防“起砂”現(xiàn)象。

4.3大豆蛋白與面制品

大豆蛋白與面制品的相互結(jié)合，在增加面制品的蛋白含量的同時(shí)，還可使面制品的功能特性更佳，便于加工。例如，將大豆蛋白添加至面團(tuán)，可提升面團(tuán)吸水性，在制作面條時(shí)，可保證面條不易煮斷且口感、色澤更好；大豆蛋白還可應(yīng)用于高級(jí)糕點(diǎn)的裝飾，其起泡性可以使糕點(diǎn)類產(chǎn)品的體積蓬松，從而獲得更好的質(zhì)地及外觀［27］。

4.4大豆蛋白與其他制品

大豆蛋白除了上述領(lǐng)域的應(yīng)用之外，還可以利用其成膜性加工成食用膜，可應(yīng)用于香腸等產(chǎn)品的制作；還可應(yīng)用于仿生食品領(lǐng)域，如在羊肝羹、蟹肉棒等產(chǎn)品中加入大豆蛋白。同時(shí)，更多的在方便食品、保健食品、膨化食品等多種類別的食品中添加大豆蛋白也或?qū)⒊蔀榻窈蟀l(fā)展趨勢(shì)。

與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)于大豆蛋白的應(yīng)用在很多領(lǐng)域仍舊空白，我國(guó)對(duì)于大豆蛋白的研究，無(wú)論是分離純化、特性改良還是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，都需要得到重視。大豆蛋白作為一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、品質(zhì)優(yōu)良、價(jià)格低廉的食品原料，而我國(guó)又是大豆生產(chǎn)大國(guó)，且又面臨動(dòng)物蛋白資源緊缺的局面，因此，對(duì)于大豆蛋白及其產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用則顯得尤為迫切和重要。相信隨著研究的不斷深入，大豆蛋白及其產(chǎn)品終會(huì)在食品領(lǐng)域大放異彩。

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Study of 7S and 11S Globulins from Soy Protein

LIU Di，ZHAO Xiao-yan*，F(xiàn)U Li-dan
（Department of Food and Nutrition，School of Hotel Management，University of Jinan，Jinan 250000，Shandong，China）

The soy protein is a good resource of vegetable protein，which has rich nutrition and great health function.It chiefly consists of 7S and 11S globulins，which play a very important role in the functional properties. This paper summarized the preparation methods of 7S and 11S globulins，it also elaborated the separation and purification of 7S and 11S globulins subunits and analyzed the pertinence between subunits and the functional properties of soy protein.It indicated that the subunits content had influences on nutritive value and processing properties of soy protein，which provided reference for further research and industrial production.Meanwhile，by analyzing the development status of soy protein in food field，it was expected to provide new ideas for the development of soy protein's product variety in the future.

soy protein；7S globulin；11S globulin；preparation methods；functional properties；applications

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.049

2015-10-20

國(guó)家自然科學(xué)基金（21406133）

劉頔（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：天然產(chǎn)物的制備及功能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

趙曉燕，女，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向：食品加工理論與應(yīng)用研究。