大豆蛋白改性修饰技术研究进展

大豆蛋白改性修饰技术研究进展
中国食物与营养２０１４，２０（１）：２７－３１
Ｆ００ｄａｎｄＮｕｔｒｉｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ
王中江，王
晶，李
杨，齐宝坤，江连洲
（东北农业大学食品学影国家大豆工程技术研究中心，哈尔滨１５００３０）
摘要：介绍了大豆蛋白的基本结构与组成及功能性质，并且对大豆蛋白的改性技术，包括物理、化学、酶和生物工程等技术进行了综述，并概述改性手段对大豆蛋白结构和功能影响的研究进展。

关键词：大豆蛋白；改性；结构；功能
大豆中的蛋白质含量可高达４０％，远高于其他谷类食品。

其氨基酸组成与牛奶蛋白质相近，除蛋氨酸外，其余必需氨基酸的含量均为较丰富，是一种植物性的完全蛋白质。

蛋白的功能性质包括蛋白凝胶、分散相、蛋白溶液等性质…。

蛋白质的亚基组分皿。

和结构∞１都会影响其在食品加工中的功能特性。

人为地对蛋白质结构进行改变和修饰即为蛋白改性。

通常分为物理、化学和生物学方法，为了改变蛋白质大分子空间结构和理化性质，采用修改氨基酸残基和多肽链之间的结构的方法，同时达到保留营养价值的同时能够改善其功能特性的目的Ｈ１。

因此，本文介绍了大豆
蛋白的分子结构组成和功能性质，并且综述了大豆蛋白的改性技术的分类与研究的进展。

１
性高于ａ亚基和ａ７亚基㈨。

综上所述，Ｂ－大豆伴球蛋白中性质上的不同是由于各个亚基结构上的差异导致的。

２大豆蛋白的功能性质
蛋白质的功能特性可分为水合特性、乳化特性、流变和质构性能３个方面¨０｜。

大豆蛋白所表现出来的功能特性与其理化性质密切相关。

大豆蛋白因功能特性不同应用在不同的食品体系。

具有一定的凝胶性和持水持油能力的大豆蛋白用于肉制品，如将大豆分离蛋白加入西式火腿肠。

大豆蛋白还可以加入到饮料、乳品等液态食品中，需要其具有良好的溶解性和分散性。

由于食品加工对大豆蛋白功能特性要求的不一致，为了获得较好功能特性和营养特性的蛋白质，选择适当的改性技术，以拓宽蛋白质在食品工业中的应用范围。

大豆蛋白的结构与组成
根据离心分离系数（即沉降系数）不同大豆蛋白
３大豆蛋白的改性修饰技术
为了加强或改善大豆蛋白质的功能性，通过改变蛋白质的理化性能，达到提高营养利用率的目的，同时除去有害物质或抑制酶的活性。

物理改性、化学改性、酶改性和生物工程改性是大豆蛋白的常用改性方法…。

３．１
可分为４种组分，分别是２Ｓ、７Ｓ、１１Ｓ和１５ｓ。

其中７ｓ组分占３５％、１１Ｓ组分占５２％，而其中大豆蛋白的主要要成分是７Ｓ组分中的Ｂ一伴大豆球蛋白和１１Ｓ组分中的大豆球蛋白。

１１Ｓ球蛋白是由非共价键连接的６个亚基对构成大豆球蛋白的主
要成分，每一对含有一个分子量约３２ｋＤａ的酸性亚基和一个分子量约２０ｋＤａ的碱性亚
基’５ｏ，大豆球蛋白分子是由６个亚基对堆积形成的成两
物理改性修饰技术
物理改性是利用热、机械、电、磁能等物理作用改
变蛋白质分子间聚集方式和高级结构，通常不涉及氨基酸一级序列的改变。

大豆蛋白常见的物理改性方法有加热改性、超声改性、超高压改性、微波改性等¨“。

加热处理可以增加蛋白质的交联程度，使其拥有更有序、更稳定的结构¨３｜。

目前对大豆蛋白的热处理改性有广泛的研究。

Ｍｏｎａｇｌｅ¨４１研究发现，水热处可提高凝
个堆叠的六圆环油ｏ。

７Ｓ球蛋白作为Ｂ－伴大豆球蛋白的主要成分是由三个亚基对组成，分别为ａ亚基、ａ’亚基和Ｂ亚基＂ｊ。

其中ａ亚基和ａ’亚基可分为外围区域和核心区域旧１。

由氨基酸序列可以计算得到ａ亚基和ａ’亚基的等电点以及疏水性均低于Ｂ亚基ｐ。

，但ｐ亚基的热稳定
基金项目：国家十二五支撑项目“大宗低值蛋白增值加工关键技术研究与示范”（项目编号：２０１２ＢＡＤ３４８０４）。

作者简介：
王中江（１９８７一），男，硕士，研究方向：粮食油脂及植物蛋白工程。

通讯作者：江连洲（１９６０一），博士，博士生导师，教授，从事粮食油脂及植物蛋白研究。

万方数据
２８
中国食物与营养
第２０卷
胶型大豆蛋白产品的溶解性、持水性、耐盐性，同时降低其低粘度。

ｚｈｅｎｇ【ｌ副研究发现，醇洗大豆浓缩蛋白通过水热处理氮溶指数及乳化性得到较大提高。

袁德保¨钊研究了亚基水平上热变性对大豆蛋白凝胶性的影响。

发现０【、仅’亚基抑制蛋白的热聚集沉淀的效果远好
于Ｂ亚基。

超声处理能显著提高大豆蛋白的溶解性，因为超声在水相介质中产生强大的压力、剪切力和高温的“空化”作用，会破坏蛋白质的四级结构，释放出小分子亚基或肽。

王小英Ⅲ１等通过试验发现，超声处理能显著提高大豆蛋白的溶解性，大豆蛋白的亚基组成和相对分子质量分布。

袁道强¨８ｊ试验发现，大豆分离蛋白经过超声处理，溶解性得到很大的提高。

有助于开拓食品加工业的一个新领域。

超高压技术是一种可以在一定温度下，用１００ＭＰａ以上压力（１００—１０００ＭＰａ）处理食品的新型的非热加工手段。

它不
影响共价键，仅使形成生物高分子立体结构的氢键、离子键和非共价键发生变化，这与热处理具有本质的不同，即不破坏小分子物质，从而对蛋白质结构和性质产生影响¨９。

Ｃａｌａｚ．ｋａ等Ⅲ１研究表明，高压处理可有效地改善大豆蛋白的凝胶和凝结性能，形成的大豆蛋白凝胶可在低粘度保持其柔滑的质地和弹性，这是由于高压处理导致大豆蛋白质的降解、变性和絮凝反
应。

ＲｅｎａｔａＴｏ玎ｅｚａｎ等。

２¨研究也指出ｓＰＩ浓度、ｐＨ值和
压力处理在某种程度上显著影响大豆蛋白的乳化活性。

微波是一种频率在３００一３００ＧＨｚ的电磁波，通过对蛋白质中的极性分子高速的振荡作用，产生的热作用和机械作用改变蛋白质结构，从而改变蛋白质的功能性质。

当频率较高时，蛋白质的功能性最好，分子构型发生变化；当频率继续增大，蛋白质分子将聚集沉淀，使溶解性急剧下降旧“。

张春红’２到等通过试验发现，微波处理能够提高醇法大豆浓缩蛋白的乳化性、吸油性和吸水性。

钟振声等Ⅲ１发现，微波辐射对大豆分离蛋白改
性效果最好，显著影响其分散性、乳化性和黏眭。

此外，还有脉冲电场、超滤、低剂量辐射及添加小分子双亲物质等大豆蛋白的物理改性方法∞Ｊ。

３．２化学改性修饰技术化学改性是通过改变蛋白质的静电荷、疏水基团的分布和结构组成，从而改变其功能性质。

包括酰化、去酰胺、糖基化、磷酸化、共价交联、水解及氧化等方法。

酰化改性主要就是通过使用酰化剂，大豆蛋白酞化有珑拍酞化和乙酞化等两种方法。

Ｈｗａｎｇ和Ｄａｍｏｄａ．ｍｎｍ。

将大量的羧基引入到ＳＰｌ分子链中，ｓＰｌ分子内静电引力被破坏，蛋白质分子链得到伸展，使蛋白质分子
万方数据
带有聚阴离子特性。

然后加入戊二醛交联剂，使制备的凝胶具有高吸水量的特点。

陈复生、郭东权等口¨用ｓＰＩ上的氨基与乙酸酐进行酰基化改性，制得的ＳＰＩ材料性能明显有所提高，说明酰化使ｓＰＩ的网络结构得到加强。

去酰胺改性在蛋白质化学中可通过两种方式实现，即酸或碱催化下水解和Ｂ．转变机制。

羧基中的Ｈ＋和Ｏ发生质子化作用，导致氨释放即为去酞胺。

大豆蛋白可以用磷酸盐进行去酞胺反应，因其富含谷酞胺和天冬酞胺残基，如用Ｎａ：ＨＰ０。

和ＮａＨ：ＰＯ。

对大豆蛋白进行改解小肽使整个ｐＨ范围内溶解度均有提高懈’。

蛋白质与碳水化合物或生物多聚物进行交联作用后，蛋白质被赋予一些新的特性且变得稳定。

新的糖蛋白是油单糖或低聚糖与￡．氨基酸在希夫氏碱还原作用下发生美拉德反应产生的。

同样的，由大豆蛋白与半乳糖甘露聚糖通过美拉德反应形成的结合体，其溶解性、热稳定性及乳化性在整个ｐＨ下都有所提高。

许多亲水胶体如赤槐豆胶、魔芋胶、卡拉胶、甘露胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶与大豆分离蛋白（ＳＰＩ）的美拉德反应产物不仅具有多糖的亲水性能，而且保留了蛋白质原本的表面活性，因而愈来愈受到大家广泛关注，应用前景十分广
阔㈣。

蛋白质的磷酸化是无机磷酸与蛋白质上特定的氮原子（Ｌｙｓ的氨基、Ａ曙的胍基末端Ｎ）或氧原子（Ｓｅｒ、１１１ｒ、Ｔｙｒ的一ＯＨ）作用形成Ｃ－Ｏ－Ｐｉ或Ｃ－Ｎ－Ｐｉ的酯化反应，使之变成（ｓｅｒ、Ｔｈｒ）Ｔｙ卜Ｐｏｊ‘和Ｌｙｓ—Ｐｏ；‘。

磷酸
化利用蛋白质侧链的活性基团是有选择性地，ｐＨ值决定其磷酸化的位置瑚Ｊ。

蛋白经磷酸化改性后，蛋白质体系电负性增加，分子之间静电斥力增强，这是由于大量磷酸根基团被引进，使之更易分散在食品体系中，故其在食品中应用范围能够得到有效的拓宽。

此外，大豆蛋白的溶解性、胶凝性、吸油性等功能还可以通过硫醇化作用，氨基酸共价连接，磺酸化作用，酸、碱、盐作用及羟甲基化作用等得到改善。

酶法改性技术通常是通过蛋白酶的内切和外切作用把蛋白分子切割成较小的分子，利用蛋白酶的有限水解蛋白质，达到改变蛋白功能特性的目的。

加酶量、底物浓度、水解时间等因素显著影响改性的程度＂“。

根据酶的来源不同，可分为植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶¨“。

植物蛋白酶中木瓜蛋白酶的报道最多，当水解度为性处理，得到的极性的天冬氨酸和谷氨酸和肽键部分水３．３酶法改性修饰技术３％时，得到的酶改性蛋白质的溶解度接近１００％”３Ｉ；
２９
乳化性在水解度为１７％时达到最佳；起泡性当水解度为１３％
时达到最好。

盈ｍｇ等Ⅲｏ发现木瓜蛋白酶交联形成的大豆分离蛋白的凝胶强度最大，是最有效的交联剂。

逯听口５３用菠萝蛋白酶热对变性的大豆分离蛋白进行改
性修饰，得到一种低黏度凝胶型大豆分离蛋白，它可广泛应用于高蛋白饮料、婴幼儿食品和汤类食品中。

胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶是常用的动物蛋白酶。

ｃａｌｄｅｍｎＤｅｅｔａｌｍｌ研究发现，用胃蛋白酶和胰凝乳蛋白酶复合水解大豆蛋白，可以降低水解物的苦味。

另外，同其他化学改性一样，酶改性也可用于生产胶黏剂。

ｕ．Ｋａｌ印ａｔｈｙ一７。

等人研究发现，ＳＰＩ经过胰蛋白酶改性后，胶黏性得到明显的增强。

刘晓毅等”纠为了得到纯度很高的仅亚基缺失型大豆蛋白，先分离大豆蛋白中的７Ｓ／１ｌｓ组分，再对胃蛋白酶水解条件进行控制。

枯草杆菌１３８９、放线菌１６６、～ｃａｌａｓｅ、栖土曲霉３９４２、黑曲霉３３５０等都是目前应用较广的微生物蛋白酶。

转谷氨酰胺酶（ＴＧａｓｅ）是一种可催化蛋白质分子之间发生共价交联反应，形成的聚合物具有高分子量的酰基转移酶，在可食性蛋白膜的开发上发挥着重要的作
用汹］。

Ｂ出ｋｅｒ［３９３等还报到了ＭＴＧａｓｅ催化大豆蛋白酶水
解物的交联聚合作用，其生成的聚合物与大豆蛋白直接交联所得的聚合物相比，更耐热、更耐酸，而且其乳化能力和起泡能力也大为提高。

Ｙｉｚｈｅｎｚｈａｎｇ‘帅１等人发现，大豆分离蛋白被米
曲蛋白酶水解后，生成物的苦味得到明显降低。

３．４生物工程改性
生物工程改性主要是指基因工程改性。

主要是指为了改变蛋白质分子结构和功能性质，采用分子技术和植物育种。

基因工程改性有广义和狭义之分，广义包括基因突变、基因工程重组和染色体变异；狭义基因工程改性则指基因定点修饰。

ＨｅＨｎａｎＨｌ。

等通过基因沉默技术，阻止大豆中生成Ｐ３４蛋白质的基因发挥作用，抑制了大豆种子中一种主要过敏原Ｐ３４／Ｇｌｙ
ｍＢｄ
３０ｋ蛋白的合
成，培育出了对大豆过敏患者可能更为安全的抗敏转基因大豆。

姬月梅等Ｈ２１用农杆菌介导法把有关抗逆的小麦基因（ＴａＮＨ）（２）转入大豆，检测结果表明目的基因已导入并整合到大豆基因组中。

４结语
综上所述，大豆蛋白的结构和功能性质通过采用不同的方法改性得到了明显改善和深度的开发，使大豆蛋白在工业中的应用范围得到不断扩展。

在所有的改性修饰技术中，人们认为酶法改性的潜力高于其他改性方法，也热衷于对其进行深入的研究。

但瓶颈在于与发达万方数据
国家相比，我国食品级酶制剂存在产率低、原料利用率低及成品得率低等问题，开发生产能力尚低，与其他国家存在差距。

这一亟需解决的问题有赖于微生物学家及食品专家的共同努力。

同时真正地掌
握并灵活运用改性方法改变大豆蛋白加工性质需要对蛋白结构从亚基的角度进行深入的了解。

随着对大豆蛋白改性方法进一步的深入研究，大豆蛋白资源的功能性综合开发与利用，将会面临新的机遇，迎来更广阔的发展空间。

◇
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ＦｏｏｄａｎｄＮｕｔｒｉｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ
富硒茶叶中硒的赋存形态研究
高柱１，蔡荟梅２，彭传姣２，董阳阳２
（１国家农副加工食品质量监督检验中心，合肥２３０００１；
２安徽农业大学教育部农业部茶叶生物化学与生物技术重点实
验室，合肥２３００３６）
摘要：利用氢化物一原子荧光光度法分析硒在富硒茶叶中的主要赋存形态及分布规律。

结果表明，富硒茶叶中的总
硒含量为５３３．５彬ｋｇ，硒主要以对人体有益的有机结合态形式存在，其含量占总硒的比例为８３．６６％，而有机硒中最主要的赋存形态为蛋白硒，占有机硒含量的７６．３５％，茶叶中的硒还有少部分与核酸和多糖结合。

关键词：茶叶；硒；分布规律；赋存形态
硒是人体重要的微量元素，可以预防癌变、抗衰老、保护与修复营养细胞、解毒排毒、提高免疫力等多种生理功能，被称为主宰生命的元素之一¨’２’。

硒对人体的重要性已非常明确，而权威资料显示，硒的功能随其赋存形态不同而异，食物中的无机硒对人体是有害的，无机形态的硒特别是六价硒毒性很大，对人体毫无营养价值；而有机形态的硒，可以在人体内被转变为生物活性物质，为机体所吸收利用口１。

我国有７２％属缺硒或低硒地区，其中约１／３为严重缺硒地区Ｈｏ，近年来在低硒地区，人们通过补硒产品来补充硒的摄入，这对
硒缺乏病人的治疗起到很好的疗效，尤以富硒生物制品，由于其易吸收、毒性小被广大消费者所接受¨１。

茶树是一种吸收、富集硒元素能力都较强的植物，茶树通过生物富集和转化途径，能将非生物活性与毒性高的无机态硒转化为安全有效、毒性低的有机态硒㈣。

本研究运用现代生物学的理论和氢化物一原子荧光分光光度法，研究安徽富硒茶叶中硒的赋存形态。

１材料与方法
１．１试验材料
富硒茶叶样品为市购的安徽天方富硒茶。

１．２试验试剂
硝酸、盐酸、高氯酸、硼氢化钾为优级纯；氢氧化钾、氢氧化钠、正辛醇、氯仿为分析纯；硒粉为高纯物质。

１．３仪器设备
ＡＦＳ—２３０Ｅ型双道原子荧光光度计：北京海光仪器
作者简介：高柱（１９８ｌ一），男，学士，助理工程师，主要从事食品、农产品等质量安全检验与研究工作。

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ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；
ｐｍｐｅｎｙ
（责任编辑刘宏）
万方数据。