大豆分离蛋白的功能特性及应用

冯建岭，彭云婷，李迎秋

1.威海市食品药品检验检测中心 (威海 264210)2.齐鲁工业大学食品科学与工程学院 (济南 250353)

大豆分离蛋白的功能特性及应用

冯建岭1，彭云婷1，李迎秋2

1.威海市食品药品检验检测中心 (威海 264210)2.齐鲁工业大学食品科学与工程学院 (济南 250353)

综述了大豆分离蛋白的功能特性及应用，并展望了大豆分离蛋白的发展前景，为未来大豆分离蛋白的研究趋势和新型大豆蛋白产品的开发提供一定的科学指导和理论依据。

大豆分离蛋白；功能特性；应用

大豆因其高营养价值及良好的功能特性而闻名，不仅是一种优良的油料作物，更是一种理想的食用蛋白质资源，多不饱和脂肪酸和有益的生物活性物质含量丰富。大豆中蛋白质占总干重的40%左右[1]，联合国粮农组织(FAO)已将大豆蛋白定位21世纪重点开发的蛋白质资源。

随着社会的进步与经济的发展，人们越来越强的健康意识促使了大豆相关食品市场的活跃。大豆蛋白加工已悄然成为大豆精深加工行业最具潜力和前途的发展领域，市场上出现了大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白等高技术含量、高附加值的新兴大豆蛋白制品。其中大豆分离蛋白是大豆蛋白产品中极为重要的产品，是一种蛋白质含量较高的功能性食品添加剂或食品原料，其主要成分是大豆球蛋白(11S)和β-伴大豆球蛋白(7S)。大豆分离蛋白具有多种优良的加工特性，被广泛的应用于乳制品、肉制品及面制品等，能够改善食品的品质，提高产品质量。

1 大豆分离蛋白功能特性及影响因素

大豆分离蛋白具有两大特点：第一，营养性，含蛋白90%以上，必须氨基酸含量丰富，是植物性的完全蛋白，被誉为“绿色乳牛”、“植物肉”；第二，具有一定的功能特性，主要表现为乳化性、凝胶性、起泡性、抑菌性、吸油性、调色性等[2]。

1.1 乳化性

乳化性是将油品和水混合在一起形成乳状液的能力，是指脂肪乳化的形成和稳定。大豆分离蛋白中存在乳化剂的特征结构，也就是通常说的两亲结构，在其分子结构中往往会表现出同时包含亲水基团与亲油基团[3-4]。而在油水混合物中，大豆分离蛋白具有扩散到油水界面的趋势，这时疏水性肽链部分就会展开向脂质，而极性肽链部分则会朝向水相。因此，当大豆分离蛋白应用于食品加工行业是作为一种表面活性剂，能够稳定产品的乳化状态从而延长货架时间。

其实影响蛋白质乳化特性的因素主要表现在两个方面：一是降低界面张力的力度，在油水界面中，蛋白质的吸附作用能引起界面张力大幅度地下降；二是成膜能力，乳化作用的形成还取决于快速解吸效果，比如在界面中展开以及重新定向，而能够决定其稳定能力的因素有界面自由能的变化与膜的流变学特性。其实蛋白质的变性程度、pH值、离子强度、温度等因素也能或多或少影响大豆分离蛋白的乳化性能。

1.2 凝胶性

已经发生变性的蛋白质分子以聚集的方式组成一个比较有规则的蛋白质网络，这个过程就称为凝胶作用。此蛋白质网络的出现是蛋白质与蛋白质以及蛋白质与溶剂之间产生的相互作用,相邻的多肽结构吸力与斥力达到一个平衡状态的结果[5]。凝胶的形成分两步完成: 第一，初步变性导致蛋白黏度上升、结构开始发生变化，“预凝胶”形成，蛋白质分子肽链逐步解开；第二，大豆分离蛋白分子中的二硫键、氢键、疏水键等的作用使发生断链的多肽之间再重新相互交联聚集成网，这一步是不可逆的过程，即变性分子从此形成。实际上，如果第二步比第一步进行得更慢一些的话，就可以组成更好地蛋白质凝胶网。

关于大豆分离蛋白的凝胶特性已有较多地探讨，其中，可以影响大豆分离蛋白凝胶结构形成的因素主要表现为以下两方面。

1.2.17S组分与11S组分

在大豆分离蛋白质中，只有11S组分与7S组分才是具有胶凝性能的，其中11S组分凝胶硬度以及组织性能都要比7S组分更强,这种情况出现的主要原因可能是7S与11S组分中所含的巯基、二硫键以及胶凝过程中发生不同变化而导致的。大豆分离蛋白质的热诱导凝胶能力的强弱与7S组分中β-亚基以及11S组分中B多肽的含量有很大的关系，所以，蛋白质的可溶部分含有7S组分与11S组分蛋白，而且β-亚基可以和B多肽链发生相互作用，组成大分子复合体的结构，即导致凝胶的出现。所以说，B多肽链与β-亚基的含量越多，该大豆分离蛋白质的胶凝能力就会越强，所形成的凝胶粘度也越大。

1.2.2变性程度

通常情况下，具有较高热诱导胶凝能力的大豆分离蛋白是那些变性程度较高[6]，但在11S组分的B肽链和7S组分的β-亚基之间没有明显聚集的蛋白质。已经完全变性的大豆分离蛋白质，胶凝能力会变低，出现这种现象与11S和7S球蛋白的相对含量有着密切的关系。另外，pH值和离子强度、温度、美拉德反应、蛋白质浓度等因素都能不同程度的影响大豆分离蛋白的凝胶性能。

1.3 起泡性能

当对大豆蛋白质溶胶进行急速搅拌时，会使得大量气体进入，这时能出现相当量水-空气界面，大豆蛋白质分子会吸附到这些界面上，导致界面张力降低，从而大大促进界面的形成；而且，大豆蛋白质中部分多肽链在此界面上一一伸展开，肽链之间(通常是分子内和分子间)会发生相互作用，进而形成二维的保护网络，界面膜能够变得更加稳固，这样所形成的泡沫也会更加稳定。这里说的“稳定”，指泡沫出现以后能够保持一定的时间不发生改变，而且具备一定的抗破坏能力，这种特征对于实际应用来说是一种先决条件。

1.4 抑菌性

食品防腐问题历来是食品行业的研究热点，多少年来众多学者一直致力于安全性高、效果好、成本低的食品防腐剂的开发。杨百重[7]等提出，0.5 mg/mL和1 mg/mL的7S球蛋白能够明显抑制4种菌株(S.enteritidis, E.coliO114, E.coli O111和S.typhimurium)对LoVo细胞的粘附。由于7S球蛋白是一种糖蛋白，其中的甘露糖结构可能是这种抑制作用的主导因素。正是由于7S球蛋白的这种特性，其作为一种抵抗E.coli和Salmonellae感染的有效成分具有潜在的应用价值。左伟勇[8]等研究伴大豆球蛋白水解肽对小鼠抗沙门氏菌感染的作用，指出大豆球蛋白胃蛋白酶水解肽能提高动物机体免疫机能，抵御外源沙门氏菌的侵袭感染，预防胃肠道疾病的发生。

大豆分离蛋白是一种植物性食用蛋白，安全性高，营养丰富，功能特性优良，如果作为食品防腐剂进行研究，前景必然非常广阔。

1.5 吸油性

1.5.1促进脂肪吸收作用

大豆分离蛋白吸收脂肪的作用是另一种形式的乳化作用。将大豆分离蛋白质加入到肉制品中，会形成乳状液以及凝胶基质，这样就防止脂肪向表面移动，从而能促进脂肪吸收或者脂肪结合，应用到肉制品加工过程中，可以大大减少脂肪和汁液的损失，进而有助于维持外形的稳定。吸油性随蛋白质含量增加而增加，随pH值增大而减少[9]。

1.5.2控制脂肪吸收作用

如果在特殊的加工条件下，分离蛋白也能起到控制脂肪吸收的作用，比如可以防止在煎炸时过多的吸入油脂，这是因为蛋白质遇热会发生变性，在油炸面食的表面形成一层油层，从而控制脂肪的吸收。

1.6 调色性

大豆分离蛋白对制品产生的漂白作用和增色作用被称为调色性。比如说，能对小麦粉中的类胡萝卜素进行漂白。

2 大豆分离蛋白在食品行业中的应用

2.1 在肉制品中的应用

大豆分离蛋白质应用于肉制品中，既可以作为一种非功能性填充物质，又可以用作功能性食品添加剂，改善肉制品的整体质构以及增加独特风味，充分利用不理想的边角原料肉，降低加工成本[10]。这主要是由于大豆分离蛋白质经过强酸或强碱等刺激处理后，其本身的三、四级结构会发生部分调整，分子中亲水基团、疏水基团更易于接近，使其具备独特的功能性质，如乳化性、持水性等，尤其适用于肉制品的加工。如若替代部分瘦肉，改变瘦肉与脂肪的比例，生产出来的肉制品蛋白质含量高，成本也会降低。另一方面，由于蛋白质的凝胶作用会使得产品的组织结构加强，口感较好、保鲜期延长。从营养学层面来讲,大豆分离蛋白质应用于肉制品中还具有低脂肪、低热能、低糖等优势，同时稳固维生素与矿物质等合理营养物质。

马宇翔等[11]指出，大豆分离蛋白的添加可以明显提高火腿肠的得率，改善火腿肠的质构特性，在添加量为2%～3%时，火腿肠的硬度、弹性和内聚性均较好。

2.2 在面制食品中的应用

大豆分离蛋白应用于面制食品中，可以增加面筋强度[12]，改善面团在加工过程中的吸水性和提高产品风味及营养成分。在面包加工过程中，大豆分离蛋白可提高其营养价值、增大面包体积、改善表面色泽以及质地、改良面包风味。

有研究[12]表明：当在面粉中加入7%～9%的大豆分离蛋白质时，能显著提高面粉的蛋白质含量，增加面筋的含量，可以改善面团的流变学特性，同时制作的面条韧性，口感也较好；没有明显的豆腥味，既增加了挂面的营养价值，又提高了挂面的加工工艺特性。

在制作蛋糕时，加入一定量的大豆分离蛋白，在搅拌时能形成稳定的泡沫，经烘焙或加热时，泡沫中气体遇热发生膨胀，蛋白会出现变性现象，因此制作出的蛋糕质地膨松，蜂窝细腻，色泽、口感良好，不易干硬，抗老化。

2.3 在乳制品加工中的应用

大豆分离蛋白可应用于乳制品生产，如配方奶粉、液体奶。大豆分离蛋白可以与乳的营养、风味结合，加工出的乳制品在氨基酸含量、配比及风味上具备独特优势。此外，大豆分离蛋白还具有分散性(冲调性)、溶解性、稳定性以及乳化性等，其蛋白质含量在90%以上，而且不含乳糖，能避免乳糖不适症反应，不含胆固醇，是一种低热量、高营养、安全方便的乳制品加工辅料。在冰淇淋生产配料中加入一定比例的大豆分离蛋白，不仅强化了冰淇淋的营养价值，而且有助于提高产品的膨化度，使产品组织更细腻[13]。

2.4 可作为食品的保鲜包装

大豆分离蛋白可作为食品的抗菌保鲜包装，一定浓度的伴大豆蛋白水解肽能抑制大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌、鸭疫里默氏菌等的生长，并且这种抑制效果随着剂量的增大而加强。可以将大豆分离蛋白做成食品包装或膜，安全性很高，还可以起到保鲜作用，且具有丰富的营养价值[14]。另外，大豆分离蛋白的阻氧性能也特别好。与一般包装材料相比，大豆分离蛋白膜的阻氧率远远高于低密度聚乙烯膜或高密度聚乙烯膜，因此可以用作多层包装中的阻氧层。当大豆分离蛋白涂层用于预烹调的肉制品中时，能很好地减少脂肪氧化，防止肉制品表面水分蒸发。

2.5 作为发泡剂

大豆分离蛋白质还可以作为一种发泡剂，其原理是通过胃蛋白酶使大豆分离蛋白水解，蛋白质在等电点时的不可溶性即可消失[15]。将水解物添加到食品、糕饼的混合料中，可增加鸡蛋蛋白发泡时的体积。同时还可作泡沫稳定剂，若将其用酸水解后，可用作啤酒中的泡沫稳定剂。

3 大豆分离蛋白的发展前景

随着社会生活水平的提高，人们对食品的要求逐渐从温饱型转向营养型。安全、营养已然走进大众的心中，所以各种功能性营养食品纷纷发展起来。大豆分离蛋白作为一种植物性食用蛋白，必需氨基酸含量丰富，营养价值高，而且其各种功能特性非常优良，在食品加工中深受欢迎，重点是大豆分离蛋白的各种性质迎合市场的需求，满足人们对绿色、营养的心理要求。因此，大豆分离蛋白是极具发展潜力的功能性物质，一直是众多学者研究的热点,相信能为今后有效利用蛋白质资源开辟全新的途径。

[1] Eduarda M Bainy, Susan M Tosh, Milena Corredig, et al. Protein subunit composition effects on the thermal denaturation at different stages during the soy protein isolate processing and gelation profiles of soy protein isolates[J]. J Am Oil Chem Soc，2008，85:581-590.

[2] 张 媛. 超高压均质对大豆分离蛋白影响及制备复合蛋白膜研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学, 2016.

[3] 许 晶, 齐宝坤, 赵青山, 等. 大豆分离蛋白结构特性与表面疏水性的关系[J]. 中国粮油学报,2015,30(8):32-36.

[4] 张 媛,姜 帆,刘 骞,等. 超高压均质对大豆分离蛋白乳化特性的影响[J]. 食品研究与开发,2017,38(1):1-5.

[5] Hua Yufei, Cui Steve W, Wang Qi, et al. Heat induced gelling properties of soy protein isolates prepared from different defatted soybean flours[J]. Food Research International, 2005,38: 377-385.

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[9] 李海旺,吕海燕,郭兴凤,等. 冷冻温度和时间对大豆分离蛋白功能特性的影响[J]. 粮食与油脂,2017,30(5):55-57.

[10] 李玉珍, 肖怀秋, 兰立新. 大豆分离蛋白功能特性及其在食品工业中的应用[J]. 中国食品添加剂, 2008 (1):121-125.

[11] 马宇翔, 周瑞宝, 黄贤校, 等. 大豆分离蛋白在火腿肠中的应用研究[J]. 郑州工程学院学报, 2004, 25(1):55-57.

[12] Eduarda M. Bainy, Milena Corredig, Vaino Poysa, et al. Assessment of the effects of soy protein isolates with different protein compositions on gluten thermosetting gelation[J]. Food Research International 2010,43:1684-1691.

[13] 刘 丽. 大豆分离蛋白冰淇淋的研制及其功能特性的研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学,2013.

[14] 李 昂,张华江,迟玉杰,等. 大豆分离蛋白在食品中的应用与前景[J]. 食品研究与开发,2016,37(12):202-204.

[15] 由耀辉,陈利维,项能双,等. 马来酸酐酰化改性对大豆分离蛋白功能性质的影响[J]. 中国油脂,2017,42(4):99-103.

Functionalpropertiesandapplicationsofsoyproteinisolate

Feng Jianling1, Peng Yunting1, Li Yingqiu2

1.Weihai Center for Food and Drug Inspection (Weihai 264210)2.College of Food Science & Engineering, Qilu University of Technology (Jinan 250353)

The functional properties and applications of soy protein isolate were showed. Furthermore, the prospect of soy protein isolate was reviewed and substantial scientific guidance and theoretical basis for the future research trends and exploitation of new products of soy protein isolate were provided.

soy protein isolate; functional properties; application

2017-04-17

冯建岭，男，1989年出生，硕士研究生，主要从事食品检验有关工作。

TS201

B

1672-5026(2017)06-037-04

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