植物蛋白酸性條件下溶解性提高的改性方法及應(yīng)用研究進(jìn)展

李佳笑，石愛民，劉紅芝，劉 麗，胡 暉，王 強

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193)

軟飲料種類繁多，風(fēng)味多樣，深受各國消費者歡迎。而軟飲料中60%～70%為酸性飲料，如碳酸飲料、果蔬汁飲料、運動飲料、營養(yǎng)素強化飲料等。這些酸性飲料因口感較好而受到消費者喜愛，但其主要成分為水、糖、色素、食用香精等，幾乎不含蛋白質(zhì)。隨著人們健康消費意識的提升，這些成分單一的酸性飲料已經(jīng)無法滿足消費者的營養(yǎng)需求。植物蛋白易被人體消化吸收，對預(yù)防肥胖等疾病具有積極的意義，因而植物蛋白飲料受到越來越多消費者的青睞[1]。

花生蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白、核桃蛋白等植物蛋白的等電點多分布在酸性環(huán)境下，而大多數(shù)酸性飲料的pH為3.0～4.5，植物蛋白在等電點處絮凝沉淀限制了其在酸性飲料中的應(yīng)用[2]。市面上現(xiàn)有的植物蛋白飲料則多為中性或堿性，且蛋白質(zhì)含量較低。如何擴(kuò)展植物蛋白在酸性飲料中的應(yīng)用成為目前植物蛋白應(yīng)用領(lǐng)域中的熱點和難點。目前應(yīng)用較多的方法是在飲料中加入果膠、海藻膠、黃原膠等多糖類膠體穩(wěn)定劑[3]，通過提高飲料的黏度，抑制蛋白粒子的沉淀從而起到穩(wěn)定作用。但采用這一方法生產(chǎn)的商品長期放置或儲存后溶液易出現(xiàn)分層或沉淀等現(xiàn)象，影響口感。因此，對植物蛋白進(jìn)行改性得到一種在酸性條件下溶解性、穩(wěn)定性良好的植物蛋白是科研和實際生產(chǎn)中急需解決的難題，開發(fā)綠色高效的植物蛋白改性方法勢在必行。

本文對物理改性、化學(xué)改性、酶法改性及復(fù)合改性等改性方法對植物蛋白酸性條件下溶解性的影響，改性后植物蛋白的亞基組成、空間結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)變化，乳化性、起泡性等功能性質(zhì)變化，以及目前國內(nèi)外對酸性條件下可溶性植物蛋白的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述。以期為改善植物蛋白酸性條件下溶解性的后續(xù)研究提供參考，推進(jìn)其在酸性飲料等食品工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1 不同改性方法對植物蛋白酸性條件下溶解性的影響

1.1 物理改性

蛋白質(zhì)的物理改性是利用加熱、微波、超聲波以及機(jī)械作用等方式改變蛋白質(zhì)二、三級或四級結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)分子聚集方式，從而改善蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)[4]。目前，應(yīng)用于植物蛋白酸性條件下增溶的物理方法有超聲波法、超高壓處理法等。

超聲波可以在液體介質(zhì)中產(chǎn)生空化效應(yīng)，溶液中懸浮的蛋白質(zhì)物料受到超聲波作用時位于空化區(qū)域中的蛋白質(zhì)分子在空穴效應(yīng)所產(chǎn)生的強烈壓縮和膨脹作用下變形、破裂，其水合性有所提高，溶解性因而增加[5-6]。目前，已有研究表明超聲波處理可以提高大豆分離蛋白酸性條件下的溶解性[7]，將6 g/100 mL 的大豆分離蛋白在200 W超聲功率下超聲處理5 min后，在溶液pH為3.6時，其溶解性較未經(jīng)超聲處理的大豆分離蛋白提高了86%。

超高壓處理可分為靜高壓處理、高壓均質(zhì)和微射流高壓均質(zhì)[8]。物料在高壓均質(zhì)過程中通過產(chǎn)生空穴現(xiàn)象釋放的能量改變蛋白質(zhì)分子的內(nèi)部空穴、肽鏈骨架等立體結(jié)構(gòu)和分子聚集狀態(tài)，使得蛋白質(zhì)被有效地分散[9]。Cecilia等[10]等用ACB高壓裝置在20℃以不同的壓力對花生分離蛋白高壓處理10 min，發(fā)現(xiàn)在壓力200 MPa下處理后的大豆分離蛋白在pH為3.0下的溶解性較未處理的大豆分離蛋白提高5%左右。Torrezan等[11]研究了超高壓處理后的大豆分離蛋白在不同pH范圍(2.66～4.34和5.16～6.84)內(nèi)的溶解性、乳化性和流變學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力為450 MPa時，大豆分離蛋白溶解性在pH 2.6時達(dá)到峰值53%，比未經(jīng)高壓處理的大豆分離蛋白溶解性提升11.5%。

物理改性使蛋白質(zhì)分子解聚、亞基伸展，使蛋白質(zhì)內(nèi)部的極性基團(tuán)和疏水基團(tuán)得到更大程度的暴露，蛋白質(zhì)分子表面電荷分布加強，增強了蛋白質(zhì)的水合作用，從而提高蛋白質(zhì)酸性條件下的溶解性。物理改性具有簡單方便，耗時短，對蛋白質(zhì)的破壞小等優(yōu)點。但物理改性主要通過機(jī)械作用等方式改變蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)或分子間的聚集方式，而不涉及蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，存在改性范圍窄，改性效果有限的缺點。

1.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性是指利用化學(xué)手段，如pH、鹽及表面活性劑等的添加、化學(xué)衍生化，而對蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，或利用特定的化學(xué)試劑與蛋白質(zhì)分子上的特定基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、靜電荷和疏水基團(tuán)，從而改變蛋白質(zhì)溶解性等功能特性[12]。應(yīng)用于植物蛋白酸性條件下增溶的化學(xué)改性方法有磷酸化、糖基化、?；?、酸堿處理等[13]。

1.2.1 磷酸化

磷酸化改性提高植物蛋白在酸性條件下的溶解性通過在蛋白質(zhì)側(cè)鏈活性基團(tuán)結(jié)合磷酸根基團(tuán)，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)分子的電負(fù)性，提高蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力，降低其等電點，使其在食品體系中相互排斥更易分散，從而提高蛋白質(zhì)的溶解性和聚集穩(wěn)定性[14]?？捎糜谥参锏鞍琢姿峄男缘牧姿猁}有三氯氧磷、三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉等。

田少君等[15]用三氯氧磷對大豆分離蛋白進(jìn)行磷酸化改性，發(fā)現(xiàn)加入三氯氧磷與大豆分離蛋白物質(zhì)的量比為1∶3 000時，改性后大豆分離蛋白等電點由4.5移動至3.0左右。Miedzianka等[16]用三偏磷酸鈉對土豆分離蛋白磷酸化改性，使其在pH 5.2時溶解性提高至26%。姚玉靜等[17]采用三聚磷酸鈉對大豆分離蛋白進(jìn)行磷酸化改性，研究了不同改性程度下大豆分離蛋白功能特性的變化。實驗結(jié)果表明，磷酸化改性使大豆分離蛋白等電點向酸性區(qū)域偏移，改性程度越高偏移值越大，當(dāng)改性程度達(dá)到52.86%時，大豆分離蛋白等電點由4.41降至3.86，乳化能力和持水性也有明顯提高。在蛋白質(zhì)改性中磷酸鍵可以和羥基、氨基、羧基以及咪唑基結(jié)合增加蛋白質(zhì)的電負(fù)性,提高蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力,使之更易分散。

三聚磷酸鈉可以作為食品添加劑應(yīng)用于食品工業(yè)[18]。雖然從毒理學(xué)的觀點來看,采用磷酸化對植物蛋白進(jìn)行改性是安全可行的，但是有必要進(jìn)行動物實驗來觀察哺乳動物消化、吸收、利用磷酸化蛋白的情況，研究引入磷酸基的潛在影響。

1.2.2 糖基化

糖基化通過蛋白質(zhì)與多糖進(jìn)行共價結(jié)合，在蛋白質(zhì)多肽鏈中引入糖鏈形成蛋白-多糖復(fù)合物。蛋白質(zhì)與帶有親水性羥基的多糖發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)使蛋白質(zhì)親水性增強，同時限制了酸性條件下蛋白質(zhì)分子之間的相互作用，從而提高蛋白溶液和乳狀液的穩(wěn)定性[19-20]。

Liu等[21]研究了花生分離蛋白、花生分離蛋白與葡聚糖混合物及花生分離蛋白和葡聚糖干熱處理不同時間制備得到的接枝產(chǎn)物三者在不同pH下的溶解性。發(fā)現(xiàn)經(jīng)接枝改性后的花生分離蛋白與未經(jīng)改性的花生分離蛋白和花生分離蛋白與葡聚糖混合樣品相比在pH 4.0～6.0的溶解性顯著增加。與葡聚糖干熱處理7 d接枝改性后的花生分離蛋白在pH 4.0時氮溶指數(shù)較花生分離蛋白對照組提升了75%；α螺旋、無規(guī)則卷曲顯著降低，β折疊明顯增加，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而降低了對pH的敏感性，酸性條件下溶解性增強。

多糖與蛋白質(zhì)也可通過靜電相互作用結(jié)合形成可溶性復(fù)合物或凝聚體[22]?？扇苄詮?fù)合物的形成有助于改善植物蛋白酸性條件下溶解性，凝聚體的形成則有助于改善其起泡性[23]。殼聚糖是自然界中唯一帶正電荷的多糖。在蛋白溶液中加入大量帶正電荷的殼聚糖，蛋白的負(fù)電荷基團(tuán)就會與殼聚糖依靠靜電作用結(jié)合，形成可溶性復(fù)合物或凝聚體[24-25]，使植物蛋白在等電點時仍帶一定量的凈正電荷，不會因為疏水作用而沉淀。

袁楊[26]研究了蛋白質(zhì)與殼聚糖復(fù)合比對大豆11S球蛋白與殼聚糖可溶性復(fù)合物在不同pH下溶液濁度的變化。研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)與殼聚糖復(fù)合比分別為0.05∶1、0.1∶1、0.2∶1，大豆11S球蛋白等電點從4.3偏移到5.2、5.7和6.4，添加殼聚糖可顯著降低大豆11S球蛋白在等電點處的聚集情況。大豆11S球蛋白與殼聚糖在pH 5.5和pH 6.0時則呈現(xiàn)一種類似凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得大豆11S球蛋白在酸性pH范圍內(nèi)保持了較好的穩(wěn)定性。

郭睿[27]在大豆蛋白中添加殼聚糖進(jìn)行高溫水熱處理得到大豆分離蛋白-殼聚糖復(fù)合物。研究了殼聚糖不同添加量對pH 4.0條件下大豆蛋白氮溶指數(shù)的影響。發(fā)現(xiàn)在pH 4.0條件下隨著殼聚糖添加量的增加，大豆蛋白的氮溶指數(shù)明顯提高。程志先[25]研究了不同殼聚糖比例對大豆分離蛋白-殼聚糖復(fù)合體系在不同pH下的性質(zhì)的影響，結(jié)果表明在pH 4.0和pH 5.0時，高濃度(大豆分離蛋白與殼聚糖質(zhì)量比分別為50∶1、40∶1、30∶1)的殼聚糖可使溶液的濁度值降低。

1.3 酶法改性

酶通過對蛋白質(zhì)分子的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行修飾，使蛋白質(zhì)分子部分降解或交聯(lián)聚合從而改變蛋白質(zhì)的溶解性等功能性質(zhì)[28]。酶法改性具有反應(yīng)過程溫和、反應(yīng)條件易于控制、水解產(chǎn)物易于被人體消化吸收等優(yōu)點。

黃橙子等[29]用植酸酶酶解大豆分離蛋白，結(jié)果表明經(jīng)植酸酶酶解的大豆分離蛋白在pH 3.5時溶解性達(dá)到45.8%，透光率達(dá)到68.5%，比未經(jīng)酶解的大豆分離蛋白分別提高了30.6%和29.4%。研究還發(fā)現(xiàn)，使用植酸酶和酸性蛋白酶復(fù)合酶酶解比單獨使用植酸酶處理的大豆蛋白酸溶性的改善更為明顯，大豆蛋白酸性飲料的口感更佳。

齊軍茹等[30]采用胃蛋白酶和植酸酶復(fù)合酶酶解得到酸性條件下溶解性良好的大豆分離蛋白，發(fā)現(xiàn)在pH 4.0左右時相對于未經(jīng)改性的大豆分離蛋白，其氮溶指數(shù)由10.0%提升至80.0%。分析其原因是由于植酸酶的處理使得蛋白結(jié)合的植酸減少，而植酸帶負(fù)電荷，因此改性得到的蛋白在酸性條件下所帶的正電荷增強，等電點向右偏移，提高了大豆分離蛋白的溶解性。

1.4 復(fù)合改性

由于單一的物理改性、化學(xué)改性、酶法改性具有一定的局限性，因此可以考慮采用不同改性方法相結(jié)合對植物蛋白進(jìn)行改性修飾。常用于植物蛋白酸性條件下增溶改性的復(fù)合改性有物理-酶法復(fù)合改性，化學(xué)-物理復(fù)合改性等。

物理-酶法復(fù)合改性較單一酶法改性相比效果更好是因為超聲波等物理處理使蛋白質(zhì)內(nèi)部基團(tuán)暴露并影響其次級鍵，溶液中游離巰基增加，二硫鍵被破壞，暴露出更多的酶切位點，使酶更容易作用于肽鍵，肽鍵斷裂，加速蛋白的分解[31]。楊曉泉等[32]發(fā)現(xiàn)，將大豆蛋白分離物通過植酸酶和酸性蛋白酶的復(fù)合酶解，并通過一次連續(xù)水熱處理噴霧干燥得到的大豆蛋白粉有良好的酸溶性，制得的酸溶蛋白在pH 3.8時的氮溶指數(shù)大于90%。Radha等[33]將大豆蛋白經(jīng)高壓滅菌鍋121℃熱處理30 min后再用真菌蛋白酶45℃下酶解20 min，改性后可以將大豆蛋白在pH 4.5下溶解性從17.0%提高到56.0%。李婷婷等[34]研究了超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性、擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性兩種改性方法對大豆分離蛋白在pH 4.0時溶解性的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性后大豆分離蛋白在pH 4.0時的氮溶指數(shù)為81.8%，比未經(jīng)改性的大豆分離蛋白提高了68%。經(jīng)擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性的大豆分離蛋白在pH 4.0時的氮溶指數(shù)為79.2%，比未經(jīng)改性的的大豆分離蛋白提高了65.7%。說明物理和酶法復(fù)合改性改變了蛋白表面的疏水性和親水性基團(tuán)的分布，使大豆分離蛋白在酸性條件下的溶解性得到改善。

此外，化學(xué)改性效果比較明顯，可對傳統(tǒng)化學(xué)改性工序進(jìn)一步改良，與其他改性方法復(fù)合形成有效可行的復(fù)合改性工藝，并合理應(yīng)用于植物蛋白酸性條件下增溶改性。

臧艷妮等[35]利用超聲波和糖基化復(fù)合對小麥面筋蛋白進(jìn)行改性。改性后的小麥面筋蛋白在pH 4.0～7.0范圍內(nèi)溶解性均有提高，在等電點處的溶解性較對照組提高了82.15%。適當(dāng)?shù)某暡ㄌ幚碛欣谛←溍娼畹鞍椎奶腔男?，?jīng)超聲波處理的小麥面筋蛋白與葡萄糖接枝后表面疏水性降低，在酸性條件下溶解性更佳。Huang等[36]研究了超聲波協(xié)同酸處理大豆分離蛋白對其結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在pH 3.0條件下超聲波輔助酸處理對大豆分離蛋白中可溶性聚集體的含量沒有顯著影響。熒光強度的增加和最大發(fā)射波長的紅移表明酸誘導(dǎo)了大豆分離蛋白分子解折疊和疏水基團(tuán)的暴露。此研究中超聲波和酸處理對大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)解折疊和解離有協(xié)同作用，但對照和酸預(yù)處理之間的溶解性沒有顯著差異。Jiang等[6]對豌豆蛋白進(jìn)行類似處理，發(fā)現(xiàn)超聲波協(xié)同pH偏移處理對豌豆蛋白酸性條件下溶解性同樣影響不大。

經(jīng)復(fù)合改性后植物蛋白的乳化性有所改善。李婷婷等[34]使用超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性和擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性兩種改性方法得到酸性條件下的溶解性較好的大豆蛋白，測定其乳化性，發(fā)現(xiàn)超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性的大豆分離蛋白的乳化活性為0.53 m2/g，比未改性大豆分離蛋白顯著提高了196%，乳化穩(wěn)定性為17 min，比未改性大豆分離蛋白顯著提高了25.9%；擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性的大豆分離蛋白的乳化活性為0.46 m2/g，比未改性大豆分離蛋白顯著增加了155%，乳化穩(wěn)定性為17 min，比未改性大豆分離蛋白顯著增加了25.9%。Matsudomi等[37]利用酸和加熱處理增加大豆蛋白酸性條件下的溶解性，發(fā)現(xiàn)其乳化穩(wěn)定性由2 min左右提高至8 min左右。經(jīng)酸變性和熱處理改性后大豆蛋白功能特性的改善主要是由于大豆蛋白谷氨酰胺和天冬酰胺的脫酰胺作用以及天冬氨酸兩側(cè)肽鍵的斷裂，使大豆蛋白的表面疏水性得到了顯著的提高。

Jarpa-Parra等[38]研究了pH偏移處理對扁豆球蛋白在pH 3.0和pH 5.0條件下的起泡性影響，發(fā)現(xiàn)pH 3.0和pH 5.0條件下的扁豆球蛋白起泡性分別為403%、425%，泡沫穩(wěn)定性分別為25.5 min和50.7 min。若在扁豆球蛋白中加入瓜爾豆膠、黃原膠和果膠等多糖可使其起泡性和泡沫穩(wěn)定性得到更明顯的提升[23]。其原因是由于在氣-液界面，蛋白和多糖形成了凝聚體(靜電交聯(lián)的界面網(wǎng)絡(luò))，這種凝聚層可以穩(wěn)定泡沫界面。Molina Ortiz等[2]用菠蘿蛋白酶對大豆分離蛋白進(jìn)行酶解，酶解后的大豆分離蛋白在pH 4.5時溶解性較未經(jīng)酶解的大豆分離蛋白提高20.0%～26.0%;起泡性和泡沫穩(wěn)定性較未經(jīng)處理的大豆分離蛋白顯著提高，140 s起泡時間內(nèi)起泡最大體積由0.5 mL提高至5.0 mL左右。對改性后的大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)研究的結(jié)果表明，其溶解性對其在酸性條件下起泡能力和泡沫穩(wěn)定性具有很大的影響。Calderón等[39]將大豆分離蛋白經(jīng)胰蛋白酶水解和超濾復(fù)合改性，改性后其蛋白在pH 4.0時溶解性良好，起泡性和泡沫穩(wěn)定性較未經(jīng)改性的大豆分離蛋白有顯著提高，起泡性由24.00 mL/100 mL提高至200.67 mL/100 mL。分析其原因是經(jīng)改性后大豆分離蛋白相對分子質(zhì)量變小，使其在酸性條件下依然能保持較高的溶解性和表面疏水性，具有較好的起泡性等界面性質(zhì)。

2 酸性可溶植物蛋白的理化性質(zhì)

Zeta電位、圓二色光譜分析、SDS-PAGE、掃描電鏡是觀測植物蛋白經(jīng)改性后亞基組成、微觀結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)變化的常用方法，為分析其酸性條件下溶解性提高的機(jī)制提供了基礎(chǔ)。

李婷婷等[34]使用超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性和擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性兩種改性方法得到在pH 4.0時溶解性較好的大豆分離蛋白，對改性后蛋白進(jìn)行游離巰基和二硫鍵含量的分析，發(fā)現(xiàn)兩種處理方式均使游離巰基含量顯著增加，二硫鍵含量顯著降低。改性后的大豆分離蛋白的游離巰基含量為3.9 μmol/g，比未經(jīng)改性的大豆分離蛋白增加了68.8%，二硫鍵含量為8.8 μmol/g，比未經(jīng)改性的大豆分離蛋白顯著減少了60%。擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性后的大豆分離蛋白游離巰基含量為3.4 μmol/g，比未經(jīng)改性的大豆分離蛋白增加了43.6%，二硫鍵含量8.2 μmol/g，比未經(jīng)改性的大豆分離蛋白減少了71.7%。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)未經(jīng)改性的大豆分離蛋白表面光滑，微粒半徑大，立體感好，顆粒分布不均勻。而經(jīng)超聲波聯(lián)合植酸酶-酸性蛋白酶改性的大豆分離蛋白大部分球狀結(jié)構(gòu)已被破壞，呈多孔狀；經(jīng)擠壓膨化聯(lián)合菠蘿蛋白酶改性后的大豆分離蛋白的球狀結(jié)構(gòu)被分解更充分，結(jié)構(gòu)松散，粒徑相對減小，呈現(xiàn)破碎均一、多孔的微觀結(jié)構(gòu)。掃描電鏡分析表明經(jīng)改性處理后大豆分離蛋白空間被破壞，親水和疏水基團(tuán)的排列改變，粒徑變小。

趙謀明等[31]通過將樣品酸處理后得到在酸性條件下溶解性較好的花生分離蛋白。經(jīng)掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)酸處理后得到的花生分離蛋白粒徑增大，結(jié)構(gòu)變得較為伸展。結(jié)合內(nèi)源性熒光和SDS-PAGE分析其原因，發(fā)現(xiàn)酸處理使花生分離蛋白結(jié)構(gòu)展開，內(nèi)部基團(tuán)暴露，被酸分解成較多相對分子質(zhì)量小的亞基且酸解產(chǎn)生新的33 ku亞基，與水的相互作用增強，故在酸性pH范圍內(nèi)花生分離蛋白粒徑增大，溶解性和溶液穩(wěn)定性提高。

顧煒等[40]在低pH條件下對質(zhì)量濃度為5mg/mL 的大豆11S球蛋白80℃熱處理30 min，處理后的大豆11S球蛋白在pH 4.0時溶解性良好。Zeta電位分布結(jié)果表明，酸處理和加熱復(fù)合改性后的大豆11S球蛋白顆粒帶正電荷增多。測定蛋白平均粒徑，未經(jīng)改性的大豆11S球蛋白在等電點處平均粒徑大幅度增高，蛋白大量聚集，發(fā)生沉淀。而經(jīng)改性處理的大豆11S球蛋白的粒徑略微增大，幅度明顯小于未改性的。圓二色光譜分析了處理后大豆11S球蛋白的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)，222 nm下對處理后蛋白進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)測試，發(fā)現(xiàn)蛋白無規(guī)則卷曲含量略有增加。在283 nm下對其進(jìn)行三級結(jié)構(gòu)測試，發(fā)現(xiàn)處理后樣品的特征峰吸收值明顯降低。說明改性后蛋白的二級和三級結(jié)構(gòu)展開程度更大，結(jié)構(gòu)更松散，減少了蛋白在靜電作用力下的聚集，保持了酸性條件下溶液的澄清度。

3 酸性可溶植物蛋白的應(yīng)用

大豆蛋白、花生蛋白等植物蛋白是重要的食品工業(yè)原料，但國內(nèi)目前關(guān)于酸性可溶植物蛋白在酸性飲料加工領(lǐng)域的應(yīng)用十分有限，主要集中在果汁、豆奶等酸性乳飲料中的應(yīng)用，在運動飲料和碳酸飲料中的應(yīng)用基本處于空白，僅有部分專利中有涉及。表1為國內(nèi)酸性可溶植物蛋白專利及其特點。

表1 國內(nèi)酸性可溶植物蛋白專利及其特點

國外一些企業(yè)近年也開展了對酸性可溶植物蛋白的研究和應(yīng)用。美國Archer Daniels Midland Company(ADM)公司研制出一款既澄清又具有完全蛋白營養(yǎng)的大豆分離蛋白CLARISOY，可將其應(yīng)用于pH低于4.0的酸性飲料中，溶解后溶液澄清，穩(wěn)定性良好，但目前國內(nèi)還沒有大規(guī)模應(yīng)用的產(chǎn)品出現(xiàn)。

植物蛋白的乳化性常應(yīng)用于肉制品、乳制品、飲料制品及面制品等食品工業(yè)中，可以達(dá)到改善產(chǎn)品感官狀態(tài)和理化性能的目的。但是普通大豆蛋白、花生蛋白等植物蛋白乳化性不佳，在酸性體系中蛋白絮凝沉淀和變性使其喪失了原有的乳化能力，限制了植物蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用。蛋白質(zhì)溶解性能的改善有助于提高蛋白質(zhì)的乳化性，使植物蛋白更好地應(yīng)用于乳液體系中。

蛋白質(zhì)形成和穩(wěn)定泡沫的能力取決于其結(jié)構(gòu)特征及物理化學(xué)性質(zhì)，以往大多數(shù)對植物蛋白起泡性的研究主要集中在研究中性pH下蛋白質(zhì)的起泡性。而體系pH顯著影響蛋白質(zhì)的起泡性[23]。在以往研究中提高植物蛋白在酸性條件下溶解性主要是通過改變蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)(相對分子質(zhì)量、表面電荷、疏水性和構(gòu)象等)從而影響其表面張力、膨脹和剪切流變等表面特性進(jìn)而改善其發(fā)泡功能，使其更好地應(yīng)用于攪打奶油、蛋糕、面包、冰淇淋、起泡啤酒等泡沫型產(chǎn)品。因此，研究在酸性條件下具有高溶解性的植物蛋白產(chǎn)品對植物蛋白在食品行業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義。

4 問題和展望

酸性條件下，具有高溶解性的植物蛋白潛在應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相關(guān)研究也日漸增多，但是在改性方法、性質(zhì)研究和應(yīng)用方面仍存在一定的問題:

(1)在以往的酸性可溶植物蛋白改性方法中，物理改性主要通過亞基解離來改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，可能存在改性后對溶解性的改善效果不顯著的特點；磷酸化改性效果比較明顯，但易伴有化學(xué)殘留或產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物的問題，其毒性和生理功能仍需進(jìn)行實驗評估，應(yīng)用于食品中需進(jìn)一步考慮其反應(yīng)條件和安全性；殼聚糖結(jié)合植物蛋白的方法雖然能得到一種酸性條件下溶解性良好的蛋白，但殼聚糖帶有強正電荷，進(jìn)入人體腸道后可能會引起腹瀉，并且殼聚糖的加入，蛋白會有強烈的澀味，影響口感，因此其應(yīng)用也具有局限性；酶法改性若水解度控制不佳，蛋白的深度酶解會生成有苦味的肽，同樣影響口感。

(2)對酸性植物蛋白飲料穩(wěn)定方式的大多數(shù)研究均需使用多糖類膠體作主要穩(wěn)定劑使飲料穩(wěn)定，這樣制得的飲料中因含大量穩(wěn)定劑而溶液澄清度不高，口感不佳，在貯藏運輸中易沉淀，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀及市場表現(xiàn)。

(3)雖然近年來國內(nèi)外在提高植物蛋白酸性條件下溶解性方面也開展了相關(guān)研究，但目前研發(fā)出的產(chǎn)品種類還較少，且存在應(yīng)用于果汁飲料體系中易于產(chǎn)生沉淀難以穩(wěn)定，或因澄清度較低添加在運動飲料中影響消費者購買欲望等問題。

針對上述問題，對酸性可溶植物蛋白的改性方法，性質(zhì)研究和應(yīng)用方面進(jìn)行展望：

(1)研究者還需進(jìn)一步開發(fā)綠色高效，更適用于工業(yè)生產(chǎn)的改性制備方法。單一改性方法在改性效果及改性后產(chǎn)物安全性上均存在不足。復(fù)合改性方法改性效果好，物理改性和酶法改性方法復(fù)合可以大大縮短酶解時間，提高酶解效率，將成為今后研究的重要方向。

(2)改性制備酸性條件下溶解性、穩(wěn)定性良好的植物蛋白，同時應(yīng)對其理化性質(zhì)及乳化性、起泡性等功能性質(zhì)深入研究，使植物蛋白更廣泛地應(yīng)用于食品行業(yè)，如烘焙食品、飲料、人造奶油、冰淇淋等。

(3)盡快推進(jìn)酸性條件下溶解性良好的植物蛋白在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，既可將其添加到果汁飲料、運動飲料等酸性飲料中，開發(fā)具有豐富均衡營養(yǎng)的新型植物蛋白酸性飲料，也可將其應(yīng)用于代餐產(chǎn)品和減肥產(chǎn)品，滿足有健康意識和減肥需求的消費者的需求。

對酸性條件下可溶植物蛋白的深入研究，可推進(jìn)植物蛋白資源的開發(fā)及綜合利用，還可以減少飲料中乳化劑、穩(wěn)定劑的使用對人體健康造成的潛在不良影響，滿足消費者對營養(yǎng)飲料、功能飲料的多元化需求，具有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。