大豆蛋白改性技术研究进展

瑦 瑐
粮油食品科技 第 19 卷 2011 年 第 5 期
油脂开发
构、 静电荷及疏水基团等， 从而提高大豆蛋白的功能 但反应副产物多， 残留化 特性。化学改性方法很多， 美国 学修饰 剂 等 存 在 诸 多 安 全 隐 患。 截 至 目 前， FDA 还没有批准化学改性的大豆蛋白产品用于食 品体系
［29 ］
。黄晓辉等
［19 ］
在大豆蛋白质饱和溶液中添
然后用酸性 加各种助剂对大豆蛋白进行改性处理， 试剂修饰， 改性后的大豆蛋白质具有较好的韧性和 其断裂伸长率能达到 200% ， 饱和吸水率在 耐水性， 10% 以下。张春岭等［20］ 用脲和 SDS 处理 SPI， 改性 后的 SPI 表面疏水性明显提高。 龚向哲
［1 ］
1． 1
加热改性 孟小波等
［2 ］
研究发现经加热改性后大豆浓缩
NSI 由原来的 5% 蛋白（ SPC ） 的溶解性有明显提高， 左右提高到 50% 以上， 原因是加热破坏了蛋白质分 子之间的共价键， 打开其内部结构， 使溶解性增大； 研究还发现 SPC 的凝胶性在 150 ℃ 加热时也有明
［3 ］ 显提高， 其凝胶硬度可达到 400 g 左右。 田少君
［16 ］
研究了经
KH560 改性的碳酸钙晶须对 SPI 胶黏剂性能的影 响， 结果显示当 KH560 用量为 4% 、 碳酸钙晶须用量 SPI 含量为 10% 时体系的黏接强度和耐水性 为 2% 、 最好， 与未改性 SPI 胶黏剂相比， 干剪切强度提高了 28． 88% ， 浸泡后剪切强度提高了 71． 41% ， 湿剪切 强度提高了 76． 68% 。 2． 2 用于可降解塑料的化学改性 传统塑料的使用与合成胶黏剂一样存在着环境 污染和能源危机问题， 于是大豆蛋白可生物降解塑 料的研究就有了意义。 从分子学的角度， 大豆蛋白 具有类似合成材料的高分子所应有的分子量和分子 作用力， 但大豆蛋白材料的加工性能、 机械性能及抗 需要靠改性的手段来改善。 水性较差， 尿素分子具有的氧原子和氢原子能与蛋白质分 瑧 瑐
［8 ］
构的含量与胶黏性之间有一定的关系， 但近期李晓 静
［14 ］
研究了改性大豆蛋白二级结构变化对其黏接
强度的影响， 认为大豆蛋白胶的性能并不能简单地 用蛋白质二级结构的含量多少来衡量 。 贺宏彬等
［15 ］
以尿素和亚硫酸钠改性大豆蛋白，
与醋酸乙烯酯进行接枝共聚， 合成醋酸乙烯酯—大 豆蛋白共聚物， 并通过金属盐改性制得了具有良好 综合 性 能 的 乳 液 胶 黏 剂。 周 翠 等
收稿日期： 2011 － 03 － 03 作者简介： 张涛（ 1986 － ） ， 男， 硕士研究生． 通讯作者： 魏安池， 男， 副教授．
实验发
现大豆分 离 蛋 白 （ SPI ） 在 200W 超 声 功 率 下 处 理 5 min后， 在溶液 pH3． 6 环境中， 与未经超声处理相 比， 溶解性提高了 86% 。这开拓了食品加工业的一 个新领域， 可以考虑将 SPI 添加在酸性饮料中， 增加
Research progress on modification of soy protein
ZHANG Tao， WEI An － chi， LIU Ruo － yu （ College of Food Science and Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou Henan 450052 ） Abstract： The research progress of the soy protein modification technology was summarized， including chemical and biological methods． The physical and biological methods are safer and play an imphysical， portant role in food industry while the chemical methods are mainly applied in producing of the new chemical material． Modification improves the functional properties of soy protein and expands their application range in industries． Key words： soy protein； functional property； modification 大豆蛋白营养价值高， 消化吸收好， 资源丰富， 具有与食品的嗜好性、 加工性等相关联的各种功能 因此在食品工业中得到广泛应用。 另外有报 特性， 道大豆蛋白还可以作为一种新型原料应用于化工 业。但是， 天然的大豆蛋白很难同时满足工业加工 中对蛋白质功能特性的不同需求， 需要利用蛋白质 生产出功能特性各异的专用大豆蛋白 的改性技术， 系列产品 影响。
粮油食品科技 第 19 卷 2011 年 第 5 期
加入半胱氨酸能显著提高酶的作用效果 。菠萝蛋白 逯昕 酶也是一种常见的植物蛋白酶，
［128 ］
用菠萝蛋
白酶 改 性 热 变 性 的 SPI， 得到一种低黏度凝胶型 SPI， 可广泛应用于婴幼儿食品、 高蛋白饮料和汤类 食品中。 3． 3 微生物蛋白酶改性 Alcalase 蛋白酶是一种非特异性碱性内切蛋白 酶， 能作用于含疏水性羧基的肽键， 水解各种蛋白 质， 因此可以采用 Alcalase 蛋白酶来水解大豆蛋白 制取具有多种生理功能和较高营养价值的大豆肽 。 张毅
［21 ］
采用马
来酸酐、 邻苯二甲酸酐对 SPI 进行化学改性， 大豆蛋 白材料的力学性能、 耐水性能和透光率都有明显改 善。当然大豆蛋白塑料的最大优势在于其良好的生 物降解性， 可以解决一直困扰人们的白色污染问题 ， 侯红江等
［22 ］
以 SPI 为原料， 通过正交试验得出 Alcalase
酶的最佳水解条件为： 料液比 1 ∶ 20 ， 酶解 pH 8． 5 、 温 SPI 水 加酶量 5400 U / g 蛋白， 在此条件下， 度 60 ℃ ， 解度为 18． 79% ， 等 电 点 溶 解 度 为 86． 32% 。 吕 育 新
［30 ］
的研究证明了这一点。
3
大豆蛋白的酶法改性
酶法改性是利用蛋白酶的内切作用及外切作
在此基础上， 提出了采用 Alcalase 蛋白酶和风
味蛋白酶双酶法分步酶解工艺生产低苦味大豆多肽 的方法。 转谷氨酰胺酶 （ TGase ） 是一种酰基转移酶， 可 催化蛋白质分子之间发生共价交联反应， 形成高分 子量的聚合物， 在可食性蛋白膜的开发上具有重要 作用
［4 ］
物理、 化学和酶改性技术， 以及改性对其功能特性的
1
大豆蛋白的物理改性Байду номын сангаас
物理改性是利用热、 电、 磁、 机械能等物理作用
形式改变蛋白质高级结构和分子间聚集方式 ， 一般 具有费用低、 作用时间短、 不涉及蛋白质一级结构， 无毒副作用及对产品营养性能影响较小等优点 。常 用的物理改性方法有热处理、 超声改性、 超高压改 性、 微波改性等。
［1 ］
饮料的营养。 杨会丽等
［5 ］
还研究了超声循环处理
表面疏水性和起泡性的影响。 结 对 SPI 的乳化性、 果表明， 在超声处理时间 15 min 条件下， 当超声功 SPI 的乳化性与未经超声处理相比 率为 320 W 时， 提高了 17% ， 乳化稳定性提高了 49% ； 当超声功率 SPI 的疏水性提高了 39% ； 当超声功率 为 640 W 时， 800 W 时， SPI 的起泡性和起泡稳定性分 为 960 W、 与未经超声处理相比分别提高了 70% 别达到最大， 和 7% 。 1． 3 超高压改性 传统的热处理虽能够改善大豆蛋白的溶解性等 功能特性， 但会引发不利的风味改变。 超高压与热 它仅破坏蛋白质分子间的氢 处理具有本质的不同， 键、 离子键等非共价键， 使食品大分子的功能性发生 而对风味小分子物质不发生破坏。 超高压技 变化， 术处理过程简单、 能耗少、 常温处理最大限度保留了 食品的营养成分， 被誉为当今世界十大尖端科技之 一。涂宗财等
［13 ］ 度和耐水性。 Weining Huang 认为蛋白质二级结
研究发现超高压均质处理提高了
SPI 的溶解性， 且溶解度随压力增大而增大， 在0 ～ 100 MPa 之 间 溶 解 度 变 化 最 大。 Renata Torrezan 等
［7 ］
进一步研究发现， 超高压处理的大豆蛋白溶解
中性条件下处理得到的蛋白质 性也受 pH 的影响， 溶解度明显高于酸性条件下的处理结果 。 1． 4 微波改性 微波是 一 种 频 率 300 MHz ～ 300 GHz 的 电 磁 对蛋白质中的极性分子能产生高速的振荡作用 ， 波， 产生的热作用和机械作用使蛋白质结构发生变化 ， 从而改变蛋白质的功能性质。 当微波频率较低时， 部分极性分子结构发生改变， 使蛋白质功能性有所 蛋白质分子构型发生变化， 此 改变； 当频率较高时， 时其功能性最好； 频率继续增大时， 蛋白质分子将聚 溶解性急剧下降 集沉淀，
［6 ］
。目前化学改性主要应用于非食品领域，
国外在这方面的研究比较早， 值得欣慰的是近年来 国内一些学者也开始研究将改性大豆蛋白用作胶黏 并取得了一定的进展。 剂及可降解塑料， 2． 1 用于黏合剂的化学改性 传统的合成胶黏剂主要为脲醛树脂胶、 酚醛树 脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶。这种胶黏剂对石油有 很强的依赖性， 并且在生产、 运输和使用过程中会不 断释放甲醛， 严重影响了人们的健康。 因此开发新 型环保、 可持续生产的胶黏剂已成为趋势。 大豆蛋 可以用作胶黏剂， 但其 白具有许多优良的功能特性， 黏接强度和耐水性相对较差， 通过相应的改性可以 显著提高其胶黏性能。 NaOH［11］和乙醇［12］都可导致大豆蛋白变性， 使 形 蛋白质分子内部的疏水性氨基酸残基暴露出来 ， 成更多的活性基团， 从而提高大豆蛋白胶的黏接强