大豆蛋白改性技术研究

程雪娇 李敏 王笛 黄文秀 时玉强 袁伟岗

摘 要：该文阐述了大豆蛋白的功能特性以及大豆蛋白改性技术的研究进展，探讨了大豆蛋白改性技术在大豆蛋白加工工业中的应用前景。

关键词：大豆蛋白;功能性质;改性技术

中图分类号 TS79文献标识码 A文章编号 1007-7731（2022）09-0020-03

Research on Modification Technology of Soy Protein

CHENG Xuejiao   LI Min   WANG Di   HUANG Wenxiu   SHI Yuqiang   YUAN Weigang

（Shandong Yuwang Ecogical Food Industry Co.， Lid.， Yucheng 251200， China）

Abstract： TThis paper systematically expounds the functional characteristics of soy protein， as well as the current research status of soy protein modification technology， and then discusses the application prospects of soy protein modification technology in the soybean protein processing industry.

Key words： Soy protein; Functional characteristics; Modification technology

大豆蛋白营养价值高，消化吸收好，资源丰富[1-5]，不仅是优良的蛋白质来源，而且具有良好的起泡性、乳化性、凝胶性持油性、持水性等功能特性，可有效改善食品的口感，提高保水保油能力，增加食品的弹性，现已成为近年来国际食品领域研究与开发的热点之一。但我国大豆蛋白种类较为单一，国际市场竞争能力较差，存在明显的瓶颈。大豆蛋白的分散性、溶解性、乳化性、乳化稳定性等功能性质欠佳[6-7]。本文主要介绍了大豆蛋白功能性质改善技术的发展现状，为改进大豆蛋白生产工艺，提高大豆蛋白的性能提供参考。

1 大豆蛋白的功能特性

蛋白质的功能特性（Functionality）是指蛋白质赋予食品体系的系列物理化学性质。在食品体系中，蛋白质的功能特性可以简单归结为以下3个方面[8]：（1）水合特性，也称水动力学特性（hydrodynamic properties），包括溶解性、分散性、持水性、溶胀性、增稠性、润湿性及脱水收缩作用等;（2）乳化特性，也称表面相关特性（surface-related proper-ties），包括乳化性、发泡性、持水及持油性;（3）流变和质构性能，包括胶凝性、粘附性、弹性、内聚性、咀嚼性等。详见表1。

2 改性技术

2.1 化学改性 化学改性是指采用化学的手段，通过改变蛋白质的多级结构、静电荷及疏水基团等，从而改变大豆蛋白的功能特性。近几年通过化学改性方法对大豆蛋白的功能性质进行改善，主要对大豆蛋白的分散性、溶解性、乳化性、乳化稳定性等功能特性进行改善。

王金梅[9]在酸性条件下对大豆蛋白进行升温处理，发现大豆分离蛋白在等电点附近的溶解度显著改善，而中性pH处其溶解度明显下降;蛋白纤维聚集体乳液的离子强度耐受性和冻融稳定性下降，但其 pH稳定性明显提高。邓塔等[10]采用酸条件热改性处理大豆蛋白，发现在温度50℃，pH=6.0，热处理60min，可显著提高大豆蛋白乳化性，改性大豆蛋白中Na+浓度1.0%（w/w）时，其乳化性比未处理样提高41.7%。Carlos Bengoechea等[11]通过调节pH值与温度对大豆蛋白乳化性进行改善，结果表明，在等电点处其乳化稳定性提高。M.C.A ón等[12]研究了NaCl浓度与高压对大豆蛋白热变性的影响，通过差示扫描量热法进行分析，得出添加NaCl可增加大豆蛋白的热稳定性，提高变性温度。

Madzlan Kasran等[13]对大豆乳清分离蛋白—香豆胶结合物的乳化性质进行了研究，结果表明，其乳化稳定性与处理温度呈正相关，且等电点处乳化稳定性更高。Baoru Yin等[14]利用大豆蛋白与大豆多糖复合制备纳米乳剂，结果表明，固定在大豆蛋白液滴表面的多糖形成纳米乳剂，该乳剂在pH值2～8、0.2mol/L的NaCl的介质中具有长期乳化稳定性。

Jun-Ru Qi等[15]通过美拉德反应使葡萄糖与酸沉大豆蛋白（SAPP）连接改善其功能性质，结果表明：SAPP-葡聚糖偶联物的乳化性能均较SAPP高约4倍，溶解度没有明显变化，在pH3.0时高性能乳化性被维持，在pH8.0时乳化性被进一步改善。迟玉杰等[16]对大豆球蛋白受糖基化反应的影响情况进行了探究，发现其热稳定性与凝胶粘弹性提高，凝胶点前提。邱天福等[17]发现烷过氧自由基氧化修饰可减弱大豆蛋白凝胶的持水性。

化学改性是通过不定向断裂蛋白质链，引入其他亲水、疏水基团，从而影响大豆蛋白的功能特性。除上述酸碱、糖基化、氧化等化学改性方法，磷酸化、酰化、去酰胺化等亦是常用的蛋白化学改性手段，均对蛋白质的溶解性、起泡性等有一定程度的的改善。另外，虽然化学改性的研究较为深入，但受到安全性的限制，并未广泛应用到食品加工领域中。

2.2 物理改性 物理改性是指利用热、电、磁、机械剪切等物理力改变大豆蛋白的功能性质。主要方法有高静压处理、挤压、超声、微波等处理方式。M.C.Puppo等[18，19]研究了加热和高压处理大豆乳状液对其物理化学和流变学性质的影响，结果表明，随着温度和压力的增大，乳状液的表观黏度增加;当压力达到400MPa时，结合温度处理，蛋白发生聚集，其凝胶性降低。Gonzalo G.Palazolo等[20]研究了天然和热改性的大豆分离物的冻融稳定性，结果表明：随着浓度（0.5～2.0%w/v）的增加，冻融稳定性增加，初始絮凝降低。Jambrak等[21]研究了超声波设备对大豆蛋白的影响，发现采用探头式超声，20kHz处理可显著增强大豆蛋白的表面活性与乳化性。孟小波等[22]研究发现，加热使蛋白质分子的共价键断裂，内部结构破坏，NSI由原来的5%左右提高到50%以上，溶解性明显提高，同时SPC的凝胶强度在150℃加热时可达到400g左右。袁道强[23]研究发现大豆分离蛋白在200W超声功率下处理5min后，在溶液pH3.6環境中，与未经超声处理相比，溶解性提高86%。王中江等[24]研究了热处理与大豆球蛋白乳化性的关系，发现SPI的乳化性能在90℃热处理5min时最佳，而在此变性条件下其7S组分的乳化性明显降低，11S的乳化性升高;热变性后SPI形成的乳液稳定性增强，7S乳液稳定性降低，11S乳液稳定性升高。罗东辉[25]以SPI为对照进行微射流改性（120MPa，一次），结果表明：SPI和7S组分溶解性改善，11S溶解性下降;SPI、中间组分和7S组分乳化活性显著提高，乳化稳定性下降;11S乳化活性明显下降，乳化稳定性上升;SPI和7S组分经改性后凝胶强度增强，起始凝胶时间缩短，改性11S凝胶强度下降且凝胶时间延长。FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8

物理改性一般不涉及大豆蛋白的一级肽链结构。传统的物理改性方式热处理、机械处理等已在食品生产加工中得到了广泛应用，但射频、辐照、微波等改性技术与传统物理改性相比，具有效率高、耗能低等优势，发展空间巨大。但由于设备需求、技术尚不成熟等问题，尚未在实际生产中大范围应用。

2.3 酶改性 蛋白质的酶法改性是指蛋白酶通过对蛋白质肽链的水解作用，改变其分子结构，从而达到改善蛋白质功能特性的方法。酶改性法可以最大程度地保留蛋白质的原有营养，反应控制较简单、条件温和，且改性效果明显，因此已成为当今蛋白改性方法中发展最为迅速的一种绿色加工方法。

Jin-Long Li等[26]利用过氧化酶通过调节pH值、离子浓度等对乳清蛋白改性提高其乳化稳定性。Boen Yuan等[27]在高压均质条件下，采用胃蛋白酶限制酶解大豆分离蛋白，结果表明：大豆蛋白的乳化性、抗冷冻/解冻和发泡性均有改善，但其溶解性没有显著改善。Gan等[28]将大豆蛋白与核糖、蔗糖通过谷氨酰胺转胺酶交联，凝胶胶性明显增强。安静等[29]发现SPI经谷氨酰胺酶处理后胶的硬度显著增强，但持水性下降。杨春华等[30]利用Protex 7L中性蛋白酶对SPI改性，结果表明，在加酶量13.5AU/g反应温度55℃、底物浓度10%、pH值7.0，酶解时间1h的条件下，SPI的分散性改善效果明显，蛋白质分散指数（PDI）值达到91.8%。徐莹等[31]利用转谷氨酰胺酶交联木瓜蛋白酶对大豆分离蛋白进行改性，结果表明：SPI和中低度水解（DH2%～10%）样品经转谷氨酰胺酶交联后乳化活性和乳化稳定性均显著提高，水解度10%樣品交联后的乳化活性和乳化稳定性改善最显著。

酶改性主要有共价交联作用、水解作用、脱酰胺作用和磷酸化等，涉及的酶类包括：转谷氨酰胺酶、多酚氧化酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、谷氨酰胺酶、蛋白激酶等。其专一性强、安全性高，在蛋白生产、加工产业中应用广泛。但关于酶改性的机理目前尚未明朗，仍需继续探究。

3 展望

目前，随着国际贸易的日益发展，我国大豆蛋白产业发展迅速，大豆蛋白产量、出口量均列于世界前列，但在大豆蛋白产业飞快发展的同时，其缺点亦暴露无遗。我国大豆蛋白产品类型较为单一，功能特性种类较少，应用范围较窄，不利于大豆产业的长久发展。因此，大豆蛋白的改性技术是改变目前这一制约条件的重要方向，但需要考虑以下几个方面：（1）生产设备的制约，大部分的改性技术均具有自身工艺特点，无法采用一套通用设备来实现多种改性工艺，且专一的设备又可能导致生产成本的增加;（2）往往一种改性技术并不能达到预期的效果，多种改性技术的复合使用又会带来生产的复杂性;（3）众多改性技术只有少部分应用于于工业生产，很大一部分原因是安全性问题，如何保证改性食品的安全性是今后研究并解决的问题。

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（责编：张宏民）FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8