醇法大豆浓缩蛋白的改性技术研究进展

醇法大豆浓缩蛋白的改性技术研究进展 xxx 武汉轻工大学食品科学与工程学院 食工 xxx 班 xxx 摘要 摘要 本文概括了醇法大豆浓缩蛋白的各种改性方法 通过对各种方法的作用机理进行分 析 比较各个方法的优劣 以供大豆浓缩蛋白工业化借鉴 关键词 关键词 醇法大豆浓缩蛋白 改性 1 前言前言 醇法大豆浓缩蛋白是以含水酒精淋洗低温脱脂豆粕 除去豆粕中的可溶性杂质而制得 的大豆蛋白制品 醇法大豆浓缩蛋白制备工艺简单 无环境污染 且生产的大豆浓缩蛋白 具有高蛋白 低脂肪 高纤维等优点 是优质的蛋白质来源 但是由于醇法大豆浓缩蛋白 在加工过程中蛋白质与乙醇作用发生变性 蛋白质分子结构改变 氮溶解指数大大降低 造成在食品中的应用受到限制 不过研究发现 经过改性可以提高其功能特性 因此醇法 大豆浓缩蛋白的改性技术得到管饭的研究 其改性方法多种多样且各有千秋 在此本文对 国内外醇法大豆浓缩蛋白的应用现状和改性技术做出了整理和归纳 2 醇法大豆浓缩蛋白的功能性及应用现状醇法大豆浓缩蛋白的功能性及应用现状 大豆浓缩蛋白的功能性概括起来主要有十个方面 乳化性 吸油性 吸水性与保水性 凝胶性 溶解性 起泡性 被膜性 黏结性 调色性 附着性 1 针对其应用领域不同 对大豆浓缩蛋白进行改性 使其具有不同的功能 在食品中发挥不同的作用 分析发达国家大豆蛋白生产应用 浓缩蛋白 分离蛋白 组织蛋白三足鼎立 其中尤 以浓缩蛋白所占市场份额最大 在此之中又以醇法大豆浓缩蛋白占据 94 的绝对主导地位 按照食品加工的需求 开发出数十种大豆蛋白制品 广泛应用与各类食品中 2 3 醇法大豆浓缩蛋白的改性方法醇法大豆浓缩蛋白的改性方法 大豆蛋白的功能性取决于蛋白质在液 液界面和气 液界面的吸附性质 而蛋白质吸 附性质的强度主要受四个方面的影响 蛋白质的结构特性 如分子大小 形状 柔韧性 表面电荷 疏水性和溶解性 被吸附蛋白质层的特性 如厚度 流变学特性 静电荷及其 分布 水合程度等 溶液状况 如 pH 离子强度 温度等 加工过程的有关参数 如剪切 力 温度 相的组成及粘性 液滴大小等 3 针对上述影响因素 可以采取不同手段对其 进行修饰处理 大豆浓缩蛋白的改性方法主要有物理改性 化学改性 酶改性 生物工程 改性 3 1 物理改性物理改性 所谓物理改性就是利用物理方法 热 电 磁 机械剪切等 改变大豆蛋白的二 三 四级结构 从而达到改善大豆蛋白功能特性的目的 物理改性具有费用低 无毒副作用 耗时短 对产品营养性能影响小等特点 3 1 1 热改性热改性 热改性是大豆蛋白在一定温度下加热一定时间 使其发生改性的方法 研究表明热改 性对大豆蛋白的溶解性 粘性 凝胶性 乳化性及其稳定性均有一定程度的影响 4 张梅 等 5 研究物理改性对醇法大豆浓缩蛋白的影响时 发现 90100 加热 4 min 可将大豆浓缩 蛋白的 NSI 提高到 65 以上 乳化性及乳化稳定性等功能也有不同程度的改善 在工业化 生产中 热处理时一般采用注入热蒸汽的方法 再经过减压降温迅速冷却 这种方法的优 点在与能够使物料迅速达到预期温度 加热时间短 蛋白质改性可控程度强 在达到改善 蛋白质性质的同时能较好的保持产品原有性状 3 1 2 机械改性机械改性 机械改性是利用机械力力使大豆蛋白在高速运动的条件下受到剪切 碰撞等外力的作 用 蛋白质的次级键断裂 再经过高温作用 使蛋白质分子重组 转变为大分子结构 类 似于天然蛋白质结构 6 使蛋白质原有的一些功能特性得到恢复 经机械改性得到的蛋白 质的结构与未加工的蛋白质结构有一定区别 两者在功能上也有很大的不同 华欲飞等 7 以FA25型均质机对醇法大豆浓缩蛋白进行物理改性研究 大豆浓缩蛋白溶出度有很大的提 高 3 1 3 超声改性超声改性 超声改性主要通过超声空化对溶液中悬浮的大豆蛋白粒子起强烈振荡 膨胀及崩溃作 用 打断蛋白质的四级结构 释放小分子亚基或肽 提高大豆蛋白的溶解性 超声处理时 间 功率不同以及在不同pH和离子强度下超声处理对大豆蛋白有不同程度的影响 朱建华 等 8 试验得出 采用频率25KHz 功率为400W超声波对大豆分离蛋白处理10min 能显著地 提高蛋白质的凝胶性 3 1 4 微波改性微波改性 微波改性是利用高频率的微波场极化蛋白质分子 使其成为有序分子 暴露出分子内 部的非极性基团 改善大豆浓缩蛋白的功能特性 但是由于微波的热作用 随着微波作用 时间延长 蛋白质会由球形结构变为棒状结构 从而暴露出疏水基团 反而使蛋白质的溶 解性降低 3 2 化学改性化学改性 化学改性有广义与狭义之分 前者泛指所有利用化学手段 例如 pH 盐 表面活性剂 等对蛋白质进行结构修饰的方法 后者专指利用特定的化学试剂与蛋白质分子的特定基团 反应 在大豆蛋白分子中引入各种功能基团 改变蛋白质的一级结构 从而改善大豆蛋白 功能特性 化学改性对于改善大豆蛋白的功能特性效果显著 但化学方法反应复杂 剧烈且副产 物多 难以控制 残留化学修饰剂等诸多安全隐患 目前已较少采用 3 2 1 酸碱作用下的改性酸碱作用下的改性 不同的酸碱水解条件可破坏大豆蛋白的四级结构甚至是二 三级结构 生成亚基 肽 或氨基酸 酸碱作用对大豆蛋白的结构改变较大 但对其功能性影响却有限 另外 酸 碱水解 对设备要求较高 且反应条件不易控制 易发生羰氨褐变 胱赖反应等影响产品的质量 3 2 2 酰基化改性酰基化改性 用酰化试剂与蛋白质分子的亲核基团 如氨基 苯环 进行反应 使大豆蛋白分子中引 入新功能基团 酰化最常用的试剂为琥珀酸酐和乙酸酐 酰化后的蛋白质分子表面电荷下 降 多肽链伸展 空间结构改变 酰基化增加了蛋白质的溶解性 乳化性 3 2 3 磷酸化改性磷酸化改性 磷酸化试剂选择性的与蛋白质侧链的活性基团相互作用 使蛋白质分子中引入磷酸基 使大豆蛋白质的表面电荷及电离度发生改变 从而达到改善蛋白质功能的目的 三氯氧磷 和三甲磷酸钠是磷酸化大豆蛋白最适宜的化学试剂 研究表明 9 磷酸化后蛋白质等电点发 生漂移 溶解性 发泡性 乳化性 持水性得到不同程度的改善 3 2 4 糖基化改性糖基化改性 大豆蛋白质的糖基化作用即将多羟基化合物以共价键与大豆蛋白分子上的氨基或羟基 相结合的化学反应 最简单的例子是美拉德反应 10 研究发现 随着糖基化程度的提高 所有类型的糖基化蛋白在等电点范围的溶解性皆有提高 溶解能力由糖配基的类型和分子 量决定 糖配基分子量越大 糖基化蛋白的溶解能力也越大 3 3 酶改性酶改性 酶改性是采用酶制剂对大豆浓缩蛋白进行有限水解 将大分子的蛋白质水解为肽 使 蛋白质的表面活性剂作用增强 其溶解性 乳化性 起泡性等功能性得以改善 目前采用 的酶制剂主要有动物蛋白酶 植物蛋白酶 微生物蛋白酶 蛋白酶解作用条件温和 专一性强 在水解过程中通过对反应条件 酶种类 底物浓 度 酶浓度 PH 温度 时间等 进行控制 可以得到水解度不同的产品 水解度不同其 功能特性也不同 可应用的方向也不同 酶改性法对大豆浓缩蛋白的改性效果非常显著 通过水解度的控制可以制备不同功能性大豆浓缩蛋白产品 蛋白质酶改性的缺点在于苦味肽使产品的口感和风味较差 可通过控制水解程度 活 性炭脱苦 水解过程中加入掩盖剂等来控制苦味的产生 另外酶改性大豆浓缩蛋白的成本 较高 这使得酶改性法与其他方法相比在价格方面没有优势 这也是酶制剂在大豆浓缩蛋 白应用中受限制最主要的要原因 3 4 生物工程改性生物工程改性 生物工程改性是应用植物育种和分子技术 改变蛋白质分子的结构 从而影响其功能 特性 主要集中在以下几个方面 11 13 改变大豆球蛋白的组成 提高其营养性 改变脂 肪氧化酶同功酶组成 减少大豆产品的异味 改变脂肪合成酶系 使其脂类组成发生变化 4 结语结语 综上所述 醇法大豆浓缩蛋白的改性方法很多 但受环保问题和食品安全问题影响 物理改性成为对大豆浓缩蛋白改性的首选方法 酶改性虽然也环保节能 但对酶制剂的要 求高 生产成本昂贵 只适合于生产高端产品 目前 国内几家大型醇法大豆浓缩蛋白的生产企业采用的改性方法都以物理改性法为 主 但均为引进技术 反映了我国在改性技术方面的不足 所以我国的研究者应该更好的 将研究的内容与生产相结合 使大豆蛋白加工技术不断创新 将大豆蛋白产业推向新的发 展 参考文献参考文献 1 刘景顺 黄纪念 谭本刚 大豆分离蛋白的改性研究 一 J 郑州粮食学院学报 1997 18 4 2 9 2 杨学军 醇法大豆浓缩蛋白的应用及产业化现状 J 科技创新 与应用 2012 26 122 3 宋宏哲 赵勇 白志明 醇法大豆浓缩蛋白的改性技术综述 J 粮油食品科技 2008 16 2 30 4 韩军 徐廷丽 茹梅 热水蒸煮大豆蛋白产品的功能性研究 J 粮食加工 2004 5 55 57 5 张梅 醇法大豆浓缩蛋白物理改性研究 J 粮食与油脂 2003 8 3 5 6 顾玉兴 华欲飞 陈莹 醇法大豆浓缩蛋白应用技术研究 J 中国油脂 1999 24 I 48 50 7 华欲飞 黄友如 顾玉兴 酵变性大豆浓缩蛋白在物理改性条件下的溶出行为和机理 J 食品与发酵工业 2004 30 8 125 129 8 朱建华 杨晓泉 雄犍 超声处理对大豆分离蛋白热致凝胶功能性质的影响 J 食品 与生物技术学报 2006 25 1 15 20 9 刘天 迟玉杰 大豆分离蛋白的磷酸化改性及功能性质的研究 J 食品与发酵工业 2004 30 6 118 121 10 Srinivasan Damodaran Food Protein M Food protein and Their Apllication Marcel Dekker INC Press 1997 11 Mazur B et al Gene Discovery Product development for Grain Quality Traits J Science USA 1999 285 372 375 12 Staswick D E Nielsen N C Characterization of a Soybean Cultiv