大豆分離蛋白的功能特性及應(yīng)用

馮建嶺，彭云婷，李迎秋

1.威海市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心 (威海 264210)2.齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 (濟(jì)南 250353)

大豆分離蛋白的功能特性及應(yīng)用

馮建嶺1，彭云婷1，李迎秋2

1.威海市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心 (威海 264210)2.齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 (濟(jì)南 250353)

綜述了大豆分離蛋白的功能特性及應(yīng)用，并展望了大豆分離蛋白的發(fā)展前景，為未來大豆分離蛋白的研究趨勢(shì)和新型大豆蛋白產(chǎn)品的開發(fā)提供一定的科學(xué)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

大豆分離蛋白；功能特性；應(yīng)用

大豆因其高營養(yǎng)價(jià)值及良好的功能特性而聞名，不僅是一種優(yōu)良的油料作物，更是一種理想的食用蛋白質(zhì)資源，多不飽和脂肪酸和有益的生物活性物質(zhì)含量豐富。大豆中蛋白質(zhì)占總干重的40%左右[1]，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)已將大豆蛋白定位21世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)的蛋白質(zhì)資源。

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓綇?qiáng)的健康意識(shí)促使了大豆相關(guān)食品市場(chǎng)的活躍。大豆蛋白加工已悄然成為大豆精深加工行業(yè)最具潛力和前途的發(fā)展領(lǐng)域，市場(chǎng)上出現(xiàn)了大豆分離蛋白、大豆?jié)饪s蛋白等高技術(shù)含量、高附加值的新興大豆蛋白制品。其中大豆分離蛋白是大豆蛋白產(chǎn)品中極為重要的產(chǎn)品，是一種蛋白質(zhì)含量較高的功能性食品添加劑或食品原料，其主要成分是大豆球蛋白(11S)和β-伴大豆球蛋白(7S)。大豆分離蛋白具有多種優(yōu)良的加工特性，被廣泛的應(yīng)用于乳制品、肉制品及面制品等，能夠改善食品的品質(zhì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 大豆分離蛋白功能特性及影響因素

大豆分離蛋白具有兩大特點(diǎn)：第一，營養(yǎng)性，含蛋白90%以上，必須氨基酸含量豐富，是植物性的完全蛋白，被譽(yù)為“綠色乳?！薄ⅰ爸参锶狻?；第二，具有一定的功能特性，主要表現(xiàn)為乳化性、凝膠性、起泡性、抑菌性、吸油性、調(diào)色性等[2]。

1.1 乳化性

乳化性是將油品和水混合在一起形成乳狀液的能力，是指脂肪乳化的形成和穩(wěn)定。大豆分離蛋白中存在乳化劑的特征結(jié)構(gòu)，也就是通常說的兩親結(jié)構(gòu)，在其分子結(jié)構(gòu)中往往會(huì)表現(xiàn)出同時(shí)包含親水基團(tuán)與親油基團(tuán)[3-4]。而在油水混合物中，大豆分離蛋白具有擴(kuò)散到油水界面的趨勢(shì)，這時(shí)疏水性肽鏈部分就會(huì)展開向脂質(zhì)，而極性肽鏈部分則會(huì)朝向水相。因此，當(dāng)大豆分離蛋白應(yīng)用于食品加工行業(yè)是作為一種表面活性劑，能夠穩(wěn)定產(chǎn)品的乳化狀態(tài)從而延長貨架時(shí)間。

其實(shí)影響蛋白質(zhì)乳化特性的因素主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是降低界面張力的力度，在油水界面中，蛋白質(zhì)的吸附作用能引起界面張力大幅度地下降；二是成膜能力，乳化作用的形成還取決于快速解吸效果，比如在界面中展開以及重新定向，而能夠決定其穩(wěn)定能力的因素有界面自由能的變化與膜的流變學(xué)特性。其實(shí)蛋白質(zhì)的變性程度、pH值、離子強(qiáng)度、溫度等因素也能或多或少影響大豆分離蛋白的乳化性能。

1.2 凝膠性

已經(jīng)發(fā)生變性的蛋白質(zhì)分子以聚集的方式組成一個(gè)比較有規(guī)則的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)過程就稱為凝膠作用。此蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)以及蛋白質(zhì)與溶劑之間產(chǎn)生的相互作用,相鄰的多肽結(jié)構(gòu)吸力與斥力達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)的結(jié)果[5]。凝膠的形成分兩步完成: 第一，初步變性導(dǎo)致蛋白黏度上升、結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，“預(yù)凝膠”形成，蛋白質(zhì)分子肽鏈逐步解開；第二，大豆分離蛋白分子中的二硫鍵、氫鍵、疏水鍵等的作用使發(fā)生斷鏈的多肽之間再重新相互交聯(lián)聚集成網(wǎng)，這一步是不可逆的過程，即變性分子從此形成。實(shí)際上，如果第二步比第一步進(jìn)行得更慢一些的話，就可以組成更好地蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)。

關(guān)于大豆分離蛋白的凝膠特性已有較多地探討，其中，可以影響大豆分離蛋白凝膠結(jié)構(gòu)形成的因素主要表現(xiàn)為以下兩方面。

1.2.17S組分與11S組分

在大豆分離蛋白質(zhì)中，只有11S組分與7S組分才是具有膠凝性能的，其中11S組分凝膠硬度以及組織性能都要比7S組分更強(qiáng),這種情況出現(xiàn)的主要原因可能是7S與11S組分中所含的巰基、二硫鍵以及膠凝過程中發(fā)生不同變化而導(dǎo)致的。大豆分離蛋白質(zhì)的熱誘導(dǎo)凝膠能力的強(qiáng)弱與7S組分中β-亞基以及11S組分中B多肽的含量有很大的關(guān)系，所以，蛋白質(zhì)的可溶部分含有7S組分與11S組分蛋白，而且β-亞基可以和B多肽鏈發(fā)生相互作用，組成大分子復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)致凝膠的出現(xiàn)。所以說，B多肽鏈與β-亞基的含量越多，該大豆分離蛋白質(zhì)的膠凝能力就會(huì)越強(qiáng)，所形成的凝膠粘度也越大。

1.2.2變性程度

通常情況下，具有較高熱誘導(dǎo)膠凝能力的大豆分離蛋白是那些變性程度較高[6]，但在11S組分的B肽鏈和7S組分的β-亞基之間沒有明顯聚集的蛋白質(zhì)。已經(jīng)完全變性的大豆分離蛋白質(zhì)，膠凝能力會(huì)變低，出現(xiàn)這種現(xiàn)象與11S和7S球蛋白的相對(duì)含量有著密切的關(guān)系。另外，pH值和離子強(qiáng)度、溫度、美拉德反應(yīng)、蛋白質(zhì)濃度等因素都能不同程度的影響大豆分離蛋白的凝膠性能。

1.3 起泡性能

當(dāng)對(duì)大豆蛋白質(zhì)溶膠進(jìn)行急速攪拌時(shí)，會(huì)使得大量氣體進(jìn)入，這時(shí)能出現(xiàn)相當(dāng)量水-空氣界面，大豆蛋白質(zhì)分子會(huì)吸附到這些界面上，導(dǎo)致界面張力降低，從而大大促進(jìn)界面的形成；而且，大豆蛋白質(zhì)中部分多肽鏈在此界面上一一伸展開，肽鏈之間(通常是分子內(nèi)和分子間)會(huì)發(fā)生相互作用，進(jìn)而形成二維的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，界面膜能夠變得更加穩(wěn)固，這樣所形成的泡沫也會(huì)更加穩(wěn)定。這里說的“穩(wěn)定”，指泡沫出現(xiàn)以后能夠保持一定的時(shí)間不發(fā)生改變，而且具備一定的抗破壞能力，這種特征對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說是一種先決條件。

1.4 抑菌性

食品防腐問題歷來是食品行業(yè)的研究熱點(diǎn)，多少年來眾多學(xué)者一直致力于安全性高、效果好、成本低的食品防腐劑的開發(fā)。楊百重[7]等提出，0.5 mg/mL和1 mg/mL的7S球蛋白能夠明顯抑制4種菌株(S.enteritidis, E.coliO114, E.coli O111和S.typhimurium)對(duì)LoVo細(xì)胞的粘附。由于7S球蛋白是一種糖蛋白，其中的甘露糖結(jié)構(gòu)可能是這種抑制作用的主導(dǎo)因素。正是由于7S球蛋白的這種特性，其作為一種抵抗E.coli和Salmonellae感染的有效成分具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。左偉勇[8]等研究伴大豆球蛋白水解肽對(duì)小鼠抗沙門氏菌感染的作用，指出大豆球蛋白胃蛋白酶水解肽能提高動(dòng)物機(jī)體免疫機(jī)能，抵御外源沙門氏菌的侵襲感染，預(yù)防胃腸道疾病的發(fā)生。

大豆分離蛋白是一種植物性食用蛋白，安全性高，營養(yǎng)豐富，功能特性優(yōu)良，如果作為食品防腐劑進(jìn)行研究，前景必然非常廣闊。

1.5 吸油性

1.5.1促進(jìn)脂肪吸收作用

大豆分離蛋白吸收脂肪的作用是另一種形式的乳化作用。將大豆分離蛋白質(zhì)加入到肉制品中，會(huì)形成乳狀液以及凝膠基質(zhì)，這樣就防止脂肪向表面移動(dòng)，從而能促進(jìn)脂肪吸收或者脂肪結(jié)合，應(yīng)用到肉制品加工過程中，可以大大減少脂肪和汁液的損失，進(jìn)而有助于維持外形的穩(wěn)定。吸油性隨蛋白質(zhì)含量增加而增加，隨pH值增大而減少[9]。

1.5.2控制脂肪吸收作用

如果在特殊的加工條件下，分離蛋白也能起到控制脂肪吸收的作用，比如可以防止在煎炸時(shí)過多的吸入油脂，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)遇熱會(huì)發(fā)生變性，在油炸面食的表面形成一層油層，從而控制脂肪的吸收。

1.6 調(diào)色性

大豆分離蛋白對(duì)制品產(chǎn)生的漂白作用和增色作用被稱為調(diào)色性。比如說，能對(duì)小麥粉中的類胡蘿卜素進(jìn)行漂白。

2 大豆分離蛋白在食品行業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在肉制品中的應(yīng)用

大豆分離蛋白質(zhì)應(yīng)用于肉制品中，既可以作為一種非功能性填充物質(zhì)，又可以用作功能性食品添加劑，改善肉制品的整體質(zhì)構(gòu)以及增加獨(dú)特風(fēng)味，充分利用不理想的邊角原料肉，降低加工成本[10]。這主要是由于大豆分離蛋白質(zhì)經(jīng)過強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等刺激處理后，其本身的三、四級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生部分調(diào)整，分子中親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)更易于接近，使其具備獨(dú)特的功能性質(zhì)，如乳化性、持水性等，尤其適用于肉制品的加工。如若替代部分瘦肉，改變瘦肉與脂肪的比例，生產(chǎn)出來的肉制品蛋白質(zhì)含量高，成本也會(huì)降低。另一方面，由于蛋白質(zhì)的凝膠作用會(huì)使得產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，口感較好、保鮮期延長。從營養(yǎng)學(xué)層面來講,大豆分離蛋白質(zhì)應(yīng)用于肉制品中還具有低脂肪、低熱能、低糖等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)穩(wěn)固維生素與礦物質(zhì)等合理營養(yǎng)物質(zhì)。

馬宇翔等[11]指出，大豆分離蛋白的添加可以明顯提高火腿腸的得率，改善火腿腸的質(zhì)構(gòu)特性，在添加量為2%～3%時(shí)，火腿腸的硬度、彈性和內(nèi)聚性均較好。

2.2 在面制食品中的應(yīng)用

大豆分離蛋白應(yīng)用于面制食品中，可以增加面筋強(qiáng)度[12]，改善面團(tuán)在加工過程中的吸水性和提高產(chǎn)品風(fēng)味及營養(yǎng)成分。在面包加工過程中，大豆分離蛋白可提高其營養(yǎng)價(jià)值、增大面包體積、改善表面色澤以及質(zhì)地、改良面包風(fēng)味。

有研究[12]表明：當(dāng)在面粉中加入7%～9%的大豆分離蛋白質(zhì)時(shí)，能顯著提高面粉的蛋白質(zhì)含量，增加面筋的含量，可以改善面團(tuán)的流變學(xué)特性，同時(shí)制作的面條韌性，口感也較好；沒有明顯的豆腥味，既增加了掛面的營養(yǎng)價(jià)值，又提高了掛面的加工工藝特性。

在制作蛋糕時(shí)，加入一定量的大豆分離蛋白，在攪拌時(shí)能形成穩(wěn)定的泡沫，經(jīng)烘焙或加熱時(shí)，泡沫中氣體遇熱發(fā)生膨脹，蛋白會(huì)出現(xiàn)變性現(xiàn)象，因此制作出的蛋糕質(zhì)地膨松，蜂窩細(xì)膩，色澤、口感良好，不易干硬，抗老化。

2.3 在乳制品加工中的應(yīng)用

大豆分離蛋白可應(yīng)用于乳制品生產(chǎn)，如配方奶粉、液體奶。大豆分離蛋白可以與乳的營養(yǎng)、風(fēng)味結(jié)合，加工出的乳制品在氨基酸含量、配比及風(fēng)味上具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，大豆分離蛋白還具有分散性(沖調(diào)性)、溶解性、穩(wěn)定性以及乳化性等，其蛋白質(zhì)含量在90%以上，而且不含乳糖，能避免乳糖不適癥反應(yīng)，不含膽固醇，是一種低熱量、高營養(yǎng)、安全方便的乳制品加工輔料。在冰淇淋生產(chǎn)配料中加入一定比例的大豆分離蛋白，不僅強(qiáng)化了冰淇淋的營養(yǎng)價(jià)值，而且有助于提高產(chǎn)品的膨化度，使產(chǎn)品組織更細(xì)膩[13]。

2.4 可作為食品的保鮮包裝

大豆分離蛋白可作為食品的抗菌保鮮包裝，一定濃度的伴大豆蛋白水解肽能抑制大腸桿菌、鼠傷寒沙門菌、鴨疫里默氏菌等的生長，并且這種抑制效果隨著劑量的增大而加強(qiáng)?？梢詫⒋蠖狗蛛x蛋白做成食品包裝或膜，安全性很高，還可以起到保鮮作用，且具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值[14]。另外，大豆分離蛋白的阻氧性能也特別好。與一般包裝材料相比，大豆分離蛋白膜的阻氧率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低密度聚乙烯膜或高密度聚乙烯膜，因此可以用作多層包裝中的阻氧層。當(dāng)大豆分離蛋白涂層用于預(yù)烹調(diào)的肉制品中時(shí)，能很好地減少脂肪氧化，防止肉制品表面水分蒸發(fā)。

2.5 作為發(fā)泡劑

大豆分離蛋白質(zhì)還可以作為一種發(fā)泡劑，其原理是通過胃蛋白酶使大豆分離蛋白水解，蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)的不可溶性即可消失[15]。將水解物添加到食品、糕餅的混合料中，可增加雞蛋蛋白發(fā)泡時(shí)的體積。同時(shí)還可作泡沫穩(wěn)定劑，若將其用酸水解后，可用作啤酒中的泡沫穩(wěn)定劑。

3 大豆分離蛋白的發(fā)展前景

隨著社會(huì)生活水平的提高，人們對(duì)食品的要求逐漸從溫飽型轉(zhuǎn)向營養(yǎng)型。安全、營養(yǎng)已然走進(jìn)大眾的心中，所以各種功能性營養(yǎng)食品紛紛發(fā)展起來。大豆分離蛋白作為一種植物性食用蛋白，必需氨基酸含量豐富，營養(yǎng)價(jià)值高，而且其各種功能特性非常優(yōu)良，在食品加工中深受歡迎，重點(diǎn)是大豆分離蛋白的各種性質(zhì)迎合市場(chǎng)的需求，滿足人們對(duì)綠色、營養(yǎng)的心理要求。因此，大豆分離蛋白是極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ苄晕镔|(zhì)，一直是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn),相信能為今后有效利用蛋白質(zhì)資源開辟全新的途徑。

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Functionalpropertiesandapplicationsofsoyproteinisolate

Feng Jianling1, Peng Yunting1, Li Yingqiu2

1.Weihai Center for Food and Drug Inspection (Weihai 264210)2.College of Food Science & Engineering, Qilu University of Technology (Jinan 250353)

The functional properties and applications of soy protein isolate were showed. Furthermore, the prospect of soy protein isolate was reviewed and substantial scientific guidance and theoretical basis for the future research trends and exploitation of new products of soy protein isolate were provided.

soy protein isolate; functional properties; application

2017-04-17

馮建嶺，男，1989年出生，碩士研究生，主要從事食品檢驗(yàn)有關(guān)工作。

TS201

B

1672-5026(2017)06-037-04

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