超声处理对蛋白结构和特性的影响

皮桂泉，胡义泽，乔佳琦，潘文文，丁胜杰，郭美美，石婷婷

江苏大学 食品与生物工程学院 (镇江 212013)

超声波是一种频率高于20 000 Hz的声波，具有良好的传播方向和反射能力，声能量易于聚集，在水中传播能力强。超声波在食品的物理加工用应用广泛，尤其是近年来，常被用于膳食纤维、多糖、蛋白质及各种食品功能成分的提取与改性。本文主要综述超声波对蛋白结构与功能改性的影响。

1 蛋白质改性研究

1.1 酸溶对蛋白质改性的研究

田金河等[1]研究了pH和超声波处理对鲢鱼肉蛋白提取效果及其凝胶特性，结果表明：高强度超声波显著提高蛋白回收率(pH 3.0时，提高3.77%)，pH降低能够显著减少等电点处可溶性中等分子的蛋白种类及浓度，而高强度超声波对此影响不大。

杨伟强[2]研究了超声波辅助花生浓缩蛋白糖基化改性工艺，以低温冷榨花生蛋白粉为原料，以糖基化改性蛋白的乳化活性指数(EAI)和乳化稳定性指数(ESI)为指标，利用单因素和响应面分析优化工艺条件。结果显示：糖基化改性的最优工艺条件下的EAI和ESI验证实验值分别为48.61±0.32 m2/g和±0.32 m2/g；在pH 2～12范围内，糖基化改性花生浓缩蛋白的乳化活性高于未改性蛋白。

邵艳红[3]通过超声波结合糖基化改性牛血清白蛋白(BSA)，研究其结构特征、功能活动的变化以及超声波对BSA糖基化产物主要成分的影响，探索了超声波对BSA糖基化反应影响的机理。

1.2 热处理对蛋白改性的研究

王正雯[4]研究不同加热温度(50 ℃～100 ℃)对麻鸭胸脯肉肌原纤维蛋白的凝胶结构与特性的影响，详细研究了凝胶质构、微观结构、表面疏水性和保水性与温度的关系，并分析了其构效关系。结果表明，随着温度升高，凝胶网络孔径变大，保水性显著降低(P<0.05)，50 ℃时保水性降到最低，60 ℃时蛋白发生聚集，70 ℃时形成凝胶。迟玉杰[5]阐述了食品加工中热处理对蛋清蛋白质改性及热聚集行为的影响。

1.3 超声波对蛋白质的改性研究

王小英[6]研究了超声波对大豆蛋白的溶解性和蛋白组分的影响，结果表明：在蛋白浓度12.5 mg/mL、超声功率700 W条件下超声时间20 min，大豆蛋白的NSI可提高到72.71%，为超声前的5.9倍；超声处理后相对分子质量为15 100的大豆蛋白组分显著减少，相对分子质量17 800和52 500的组分明显增加；说明超声波导致大豆蛋白严重聚集，平均相对分子质量变大。

Schurer等[7]认为超声波处理将会使小麦面筋蛋白分子内部发生-S-S-断裂和重排，并且有较高含量的麦谷蛋白更容易受到超声波的影响。

朱建华等[8]研究了超声波对大豆分离蛋白功能特性的影响，发现超声处理对大豆分离蛋白的溶解特性、起泡性及泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性、凝胶强度等都有一定程度的改善。

康梦瑶等[9]利用超声波处理对水溶性猪肝蛋白进行处理并研究其乳化特性。结果表明，超声波对猪肝水溶性蛋白的乳化稳定性、乳化活性、表面特性、液滴粒径大小及分布、乳化液乳析指数和分子作用力均有显著影响，超声波功率420 W、处理时间7 min时乳化性能最好，乳化性和乳化稳定性分别为45.55 m2/g和93.32%。适宜功率和时间的超声波处理能有效改善水溶性猪肝蛋白乳化性，以及蛋白质在水溶液中的分散效果和蛋白质的分子作用力。

李长乐[10]探究超声波、超声波结合酸葡萄糖酸内酯(glucono-delta-lactone，GDL)处理对鲣鱼肌原纤维蛋白(myofibrillar protein，MP)凝胶性质的影响，提高鲣鱼的附加值及鲣鱼产品的品质，以鲣鱼肌原纤维蛋白为原材料，对其进行超声波及超声波结合GDL处理，结果表明：超声处理提高肌原纤维蛋白的凝胶预备阶段，削弱了凝胶强化阶段；MP凝胶的凝聚性、咀嚼性、硬度、弹性明显下降；超声波3 min结合GDL处理后，提升MP凝胶预备阶段，维持原有的凝胶强化能力，硬度、弹性无明显变化，凝聚性与咀嚼性显著增加；超声波结合酸处理后，与单一超声处理相比，样品的持水性明显增加，但与未处理组相比偏低；样品的溶解度无显著差异，但与原样相比明显增加。

目前关于超声处理蛋白课题相关的外国团队中研究较多的为Isabel Arredondo-Parada[11]等研究超声波对巨型鱿鱼蛋白质浓缩物的理化指标和起泡性的影响。结果表明：超声波增加了黏度和表面疏水性，降低了颗粒尺寸和净表面电荷，发泡能力得到改善，并且发泡稳定性在1 h内保持在100%。超声波的应用代表了改善发泡性能的替代方法。

2 结论

我国人口多，增长速度快，蛋白作为人体必需的重要营养物质，其结构和功能改性研究也越来越受重视。超声波因其能够对蛋白质结构进行适度的物理改性,已在蛋白分子的结构改性和功能优化研究中得到了广泛应用。超声波技术对蛋白结构与特性的影响将为蛋白资源的开发提供新的思路与方法，并且还可带来巨大的经济效益和理论研究价值。