大豆蛋白在食品體系中的特性

李軍霞　宋靜　王璐

當(dāng)今社會(huì)，在食品加工的各個(gè)領(lǐng)域中大豆蛋白應(yīng)用地越來越廣泛。一方面是由于大豆蛋白的資源豐富、營養(yǎng)價(jià)值高、原料成本低；另一方面則是因?yàn)榇蠖沟鞍走€具有與食品的嗜好性、加工性等相關(guān)的各種功能特性。

食品體系中，蛋白質(zhì)功能特性是指在食品加工、儲(chǔ)存和消費(fèi)中，蛋白質(zhì)和其他食品組分相互作用表現(xiàn)出的物理化學(xué)性質(zhì)的總和（如溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性等）。決定蛋白質(zhì)的功能性的因素有蛋白質(zhì)本身的性質(zhì)（蛋白質(zhì)分子大小、形狀、氨基酸組成和序列、電荷分布和凈電荷、表面疏水性、空間結(jié)構(gòu)、分子的柔性及剛性）、所處體系的性質(zhì)（溫度、pH值、離子強(qiáng)度和離子對(duì)種類、脂類和糖類、食品添加劑等）以及蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的相互作用。從分子水平上看，蛋白質(zhì)的功能性是蛋白質(zhì)的水合性質(zhì)和與蛋白質(zhì)表面性質(zhì)有關(guān)的性質(zhì)。蛋白質(zhì)的功能特性也可以看成是蛋白質(zhì)-水的相互作用、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用、蛋白質(zhì)-空氣的相互作用，體現(xiàn)蛋白質(zhì)的流體力學(xué)性質(zhì)和界面性質(zhì)。

大豆蛋白的利用，無論是直接利用天然資源，還是已開發(fā)產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的再利用，都要綜合考慮大豆蛋白的功能和營養(yǎng)特性。營養(yǎng)特性是蛋白質(zhì)資源的基礎(chǔ)，而功能特性則決定蛋白質(zhì)的加工性能。大豆蛋白質(zhì)往往含有脂肪、糖類及礦物質(zhì)等，在加工過程中還需加入抗氧化劑、乳化劑、穩(wěn)定劑等非蛋白組分，這些成分都會(huì)不同程度地影響蛋白質(zhì)的內(nèi)在性質(zhì)，因此充分了解大豆蛋白的功能特性和營養(yǎng)特性，以及加工過程中加熱、冷卻、電滲析、膜過濾等工藝對(duì)植物蛋白質(zhì)功能、性質(zhì)的影響，才有可能生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需求的優(yōu)質(zhì)食品。

大豆蛋白的溶解性

溶解性是指蛋白質(zhì)在水溶液或食鹽溶液中溶解的性能，其溶解的程度又稱溶解度。在各種不同條件下，溶解度性質(zhì)是蛋白質(zhì)可應(yīng)用性的一個(gè)很重要的指標(biāo)，它影響著蛋白質(zhì)的凝膠作用、乳化作用和起泡作用的能力。高溶解度的蛋白質(zhì)有較好的功能特性，也就是說其具有良好的膠凝性、乳化性、發(fā)泡性、脂肪氧化酶活性也較高，比較容易摻合到食品中；而低溶解度的蛋白質(zhì)的功能性和使用范圍則受到限制。

大豆蛋白質(zhì)的溶解性受原料的加熱處理、溶出時(shí)加水量、pH、共存鹽類等條件的影響很大。加熱處理時(shí)，大多數(shù)蛋白質(zhì)的溶解度是顯著地和不可逆地降低。pH 對(duì)球蛋白影響較大，在pH4.2～4.6時(shí)，球蛋白幾乎不溶解。共存鹽類對(duì)溶解度也有影響，如有氯化鈉和氯化鈣存在時(shí)，即使在等電點(diǎn)范圍內(nèi)，pH4.2～4.6也能溶解。另一方面，一些鹽類（如石膏粉）能降低蛋白溶解度，可作沉淀劑。

影響大豆蛋白溶解性主要包括內(nèi)在因素和外在因素兩方面：內(nèi)在因素包括疏水作用、氫鍵作用等；外在因素則包括pH、鹽的種類和離子強(qiáng)度等。例如，隨著離子強(qiáng)度從0增加到0.1mol·L-1 ，大豆分離蛋白的溶解性不斷下降；但是當(dāng)離子強(qiáng)度高于0.1mol·L-1時(shí)溶解性又會(huì)有所上升。pH值會(huì)影響大豆分離蛋白中的各組分溶解度，如果緩沖體系中離子強(qiáng)度低于0.03mol·L-1，當(dāng)pH 值大約在6.0左右時(shí)，大豆球蛋白溶解性很差而β-大豆伴球蛋白卻很好；然而pH值大約在4.8時(shí)β-大豆伴球蛋白卻很難溶。

蛋白質(zhì)的溶解性與它的等電點(diǎn)有密切的關(guān)系，但是目前對(duì)大豆分離蛋白及其組分等電點(diǎn)的報(bào)道因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件的不同并不能很好地統(tǒng)一起來。如大豆分離蛋白的等電點(diǎn)有報(bào)道為pH=4.64，但也有文獻(xiàn)報(bào)道為pH=4.2；β-大豆伴球蛋的等電點(diǎn)為pH=4.8，大豆球蛋白等電點(diǎn)為pH=6.4。很明顯，大豆分離蛋白的等電點(diǎn)與其兩個(gè)重要組分大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白的等電點(diǎn)并不匹配，這可能是在實(shí)驗(yàn)中蛋白質(zhì)分散體系并不相同，如采用緩沖溶液（磷酸鹽緩沖液、tris-HCl緩沖液等）、甘油、尿素以及KCl和NaCl的濃溶液等，也有使用巰基乙醇作變性劑先破壞其次價(jià)鍵的例子。但是，目前這些分散體系都是懸濁液或乳濁液，極少有得到光學(xué)澄清的大豆分離蛋白水溶液的報(bào)道。

大豆蛋白的乳化性

在食品乳化體系中，蛋白質(zhì)能夠降低油水界面的界面張力，從而阻止體系中油滴的聚集，提高體系的穩(wěn)定性。常用乳化能力、乳化活性指數(shù)（EAI）和乳化穩(wěn)定性指數(shù)（ESI）來評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)。乳化能力是衡量蛋白質(zhì)促進(jìn)油- 水型乳狀液形成能力的指標(biāo)。乳化穩(wěn)定性是指維持乳狀液穩(wěn)定存在的能力。蛋白質(zhì)是一種表面活性劑，它能降低水和油的表面張力，使之易于乳化。另一方面，蛋白質(zhì)分散在非連續(xù)相和連續(xù)相之間的界面上，阻止非連續(xù)相的聚積，起到穩(wěn)定乳狀液的作用。乳化能力及乳化穩(wěn)定性受多種因素的影響。如蛋白質(zhì)濃度、pH 值、溶解性、離子強(qiáng)度、糖類物質(zhì)的存在、溫度等。大豆分離蛋白是一種表面活性劑，它既能降低水和油的表面張力，又能降低水和空氣的表面張力，所以容易形成較穩(wěn)定的乳狀液。而乳化的油滴被聚集在油滴表面的蛋白質(zhì)所穩(wěn)定，從而形成一種保護(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，從而使乳化性能穩(wěn)定。在烤制食品、冷凍食品以及湯類食品的制作中，已見大量加入大豆分離蛋白作乳化劑使制品狀態(tài)穩(wěn)定的研究報(bào)道。

大豆蛋白的起泡性

蛋白質(zhì)分子具有典型的兩親結(jié)構(gòu)，因而在分散液中能表現(xiàn)較強(qiáng)的界面活性，起到降低界面張力的作用，這就決定了蛋白質(zhì)溶液具有一定的起泡能力和穩(wěn)定泡沫的能力。作為起泡劑的蛋白質(zhì)一般滿足三個(gè)基本條件：a.能快速地吸附至氣- 液界面；b.易于在界面上展開和重排；c .通過分子間相互作用形成粘彈性膜。

這就要求蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)是疏水、柔順和無序的。有限的水解，可以增加疏水基團(tuán)的暴露，增加多肽鏈的交聯(lián)，這會(huì)增加片層的粘度，增加泡沫的穩(wěn)定性，疏水性的增加可以增強(qiáng)起泡能力。

有限的水解會(huì)提高起泡度；相反，過度水解的結(jié)果，高的凈電荷濃度會(huì)導(dǎo)致分子之間的排斥使氣泡塌陷，穩(wěn)定性就會(huì)降低。蛋白分子的柔順性、大小、分子交聯(lián)程度都對(duì)起泡性有影響，而粘度又是反映這方面的特征，因此起泡度還與粘度有關(guān)，粘度越大，其起泡度越大。過度的水解使溶液粘度下降，也是導(dǎo)致起泡性差的原因。所以為了得到最好的起泡特征，要兼顧溶解性、疏水性和粘度，使親水和疏水達(dá)到一種良好的平衡。

大豆蛋白的凝膠性

凝膠性是指蛋白質(zhì)形成枝體狀結(jié)構(gòu)的性能。它使大豆分離蛋白具有較高的黏度、可塑性和彈性， 既可做水的載體也可做風(fēng)味物、糖及其它配合物的載體， 這對(duì)食品加工極為有利。大豆蛋白質(zhì)的分散物質(zhì)經(jīng)加熱、冷卻、滲析和堿處理可得到凝膠。其形成受固形物濃度、溫度和加熱時(shí)間、制冷情況、有無鹽類、巰基化合物、亞硫酸鹽或脂類的影響， 蛋白含量愈高， 愈易制成結(jié)實(shí)強(qiáng)韌性的、有彈性的硬質(zhì)凝膠， 而蛋白含量小于7%的， 只能制成軟質(zhì)脆弱的凝膠。蛋白質(zhì)分散物至少高于8%才能形成凝膠。11S球蛋白制成的凝膠比7S球蛋白制成的凝膠更為堅(jiān)實(shí)， 更易恢復(fù)原狀， 這是因?yàn)樗鼈兊那螂脤?duì)加熱變性的敏感度不同。

大豆蛋白在食品中加工的應(yīng)用

大豆蛋白在肉制品中的應(yīng)用：大豆蛋白用于肉制品， 即可作為非功能性填充料， 也可作為功能性添加劑， 改善肉制品的質(zhì)構(gòu)和增加風(fēng)味， 充分利用邊角原料。從營養(yǎng)學(xué)角度講，將大豆蛋白用于肉制品還可以做到低脂肪、低熱能、低膽固醇、低糖等強(qiáng)化維生素和礦物質(zhì)等合理營養(yǎng)。

大豆蛋白在面制品中的應(yīng)用：用于面包加工中， 可提高營養(yǎng)價(jià)值、增大面包體積、改善表皮色澤和質(zhì)地、增進(jìn)面包風(fēng)味。另外， 它還可用于餅干、蛋糕、面條等面食加工中。在面條加工中的應(yīng)用。加工面條時(shí)， 加入適量的大豆蛋白粉在面粉中， 面團(tuán)吸水性好， 面條水煮后斷條少， 煮的時(shí)間長， 面條色澤好， 口感與強(qiáng)力粉面條相似。面條中大豆蛋白粉的添加量以2%～3%為宜。在焙烤食品中的應(yīng)用。在生產(chǎn)餅干時(shí)， 面粉中添加15%～30%的大豆蛋白粉， 可以提高蛋白質(zhì)的含量， 增加其營養(yǎng)價(jià)值， 并且能夠增加餅干酥性， 還有保鮮作用。在炸面圈時(shí)， 加入一些脫脂大豆蛋白粉， 可以防止透油。另外由于其吸水性， 可以調(diào)節(jié)混合面的水量， 可改善風(fēng)味和色澤及組織狀態(tài)。

前景與展望

大豆蛋白具有多種功能特性，用途廣泛。我國地域幅員遼闊，大豆種植面積范圍廣，具有豐富的原料資源。因此，在以往研究的基礎(chǔ)上還應(yīng)在大豆蛋白的功能特性與應(yīng)用、制備工藝的改進(jìn)、改性產(chǎn)品的研制等方面繼續(xù)深入研究，進(jìn)一步開發(fā)大豆蛋白在有關(guān)行業(yè)中的新用途， 使之更好地為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民身體健康服務(wù)。