酶复合改性大豆分离蛋白相关功能性研究

郭永，李党生，曲玲

（1.黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003；2.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110161）

目前，由于食品配料对于大豆分离蛋白功能性专业化要求越来越高，而且食品安全也越来越受到广大消费者的重视，因此，选择具有安全性高、快速、专一性强，对食品营养无破坏作用的酶法修饰改性大豆分离蛋白，进一步提高其功能性，已经成为当前大豆蛋白质改性的主要研究发展方向[1-3]。本试验利用微生物来源的中性蛋白酶水解大豆分离蛋白，以提高SPI的溶解性，在此基础上再用微生物谷氨酰胺转胺酶对其进行交联[4-6]，观察复合改性SPI相关功能性变化，并深入讨论大豆蛋白改性的机理，为大豆蛋白的深加工和在食品加工中的应用提供理论参考。

1 材料

1）大豆分离蛋白（蛋白质含量≥90%）：哈尔滨黎明植物蛋白厂；2）中性蛋白酶（活力≥20万U/g）：广西南宁庞博生物工程有限公司；3）谷氨酰胺转胺酶（活力100 U/g）：江苏一鸣精细化工有限公司；4）金龙鱼大豆色拉油：营口渤海油脂工业有限公司。

2 主要仪器

S-450型电子扫描显微镜、Himac CR21G高速冷冻离心机：日本日立公司；HH-2数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；PHS-3C精密pH计：上海雷磁仪器厂；1100型分光光度计：北京瑞利仪器公司。

3 试验设计

3.1 中性蛋白酶改性SPI的制作

经单因素和正交试验确定，称取60 g SPI于反应器中，配制成10%SPI溶液，控制反应体系pH为7，添加中性蛋白酶用量为4000 U/g SPI，50℃反应1 h。反应后将酶解液迅速在100℃水浴3 min钝化蛋白酶。

3.2 MTG改性SPI的制作

经单因素和正交试验确定，称取60 g SPI于反应器中，配制成10%SPI溶液，控制反应体系pH为7，添加MTG酶用量为0.3 U/g SPI，50℃反应1 h。

3.3 双酶复合改性改性SPI的制作

将中性蛋白酶酶解后的SPI溶液钝化后，加入谷氨酰胺转胺酶，MTG用量为0.3 U/g SPI，pH7.0，50℃下反应1 h。

4 分析方法

4.1 蛋白酶活力测定方法

采用紫外分光光度法（QB1805.3-93）。

4.2 吸水性、保水性、吸油性的测定[7]

采用肿胀法，利用自制的Baumann仪测定。

4.3 大豆蛋白溶解度的测定

采用双缩脲法。

5 双酶复合改性SPI与对照SPI相关功能性比较

在对SPI进行中性蛋白酶水解的基础上，继续对酶解产物进行MTG改性，经双酶复合改性后的SPI与对照（未改性处理的SPI）功能性对比如图1～图4。

图1 酶复合改性SPI与对照SPI溶解性比较Fig.1 Effects of comprehensive enzyme modification on the Solubility of SPI

从图1可以看出经过双酶复合改性的SPI比对照未改性SPI溶解性提高26.5%。

图2 酶复合改性SPI与对照SPI吸水性比较Fig.2 Effects of comprehensive enzyme modification on the water absorption of SPI

从图2可以看出经过双酶复合改性的SPI比对照未改性SPI吸水性提高48%。

图3可以看出经过双酶复合改性的SPI比对照未改性SPI保水性非常显著，提高173%。

图4显示经过双酶复合改性的SPI比对照未改性SPI吸油性提高35%。

图3 酶复合改性SPI与对照SPI保水性比较Fig.3 Effects of comprehensive enzyme modification on the water holding capacity of SPI

图4 酶复合改性SPI与对照SPI吸油性比较Fig.4 Effects of comprehensive enzyme modification on the oil absorption of SPI

在实际生产应用中，大豆分离蛋白的功能性并非孤立的，相互之间密切相关，对产品质量影响明显。本试验中酶复合改性大豆分离蛋白溶解性能的大幅提高，将有利于提高大豆蛋白作为食品配料的添加量，吸水性、保水性以及吸油性将对添加食品后期的保藏稳定性起到重要作用。

6 双酶复合改性对大豆分离蛋白微观结构的影响

双酶复合改性对大豆分离蛋白微观结构的影响见图 5、图 6。

图5 SPI的微观结构Fig.5 Micromechanism of SPI

图6 复合改性SPI的微观结构Fig.6 Micromechanism of SPI by composite enzymes modified

从图5与图6电镜对比观察分析认为，天然未经处理的SPI表面光滑、松散、不规则，而SPI经蛋白酶和MTG复合改性后，蛋白之间彼此连接成为比较规则的蜂窝网状结构。推测原因可能是由于先经蛋白酶水解处理，使SPI的分子量适度降低，蛋白质分子在水溶液中均匀分散，且较多的的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基暴露在蛋白质分子表面[8-9]，再经MTG作用，分子间互相交联，故形成网状结构。由此认为适度酶解改性可使蛋白质分子伸展、大豆球蛋白的结构打开，改变了蛋白质的空间构象，使其表面的赖氨酸和谷氨酰胺的含量增加，提高了SPI之间的交联程度，因此宏观上表现溶解性、吸水性和保水性、吸油性等相关功能性的显著提高。

7 结语

蛋白质的酶解和交联是改善蛋白质特性的一种很好的方式，既安全，功能性提高效果又明显。高功能性酶改性大豆分离蛋白的开发，对实际生产中改善食品加工和提高产品质量必然产生相应的积极作用，因此越来越受到研究者和相关食品生产企业的重视，其应用也将更加广泛。

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