大豆蛋白中7S與11S球蛋白的研究進展

劉頔，趙曉燕，符力丹

（濟南大學酒店管理學院食品科學與營養系，山東濟南250000）

大豆蛋白中7S與11S球蛋白的研究進展

劉頔，趙曉燕*，符力丹

（濟南大學酒店管理學院食品科學與營養系，山東濟南250000）

大豆蛋白是高品質植物蛋白資源的來源之一，其營養全面，具有較好的保健作用。7S與11S球蛋白為大豆蛋白中主要成分，對大豆蛋白的功能特性具有重要影響。在對兩者的制備方法進行總結的同時，闡述了7S與11S球蛋白亞基的分離純化以及亞基與大豆蛋白功能性間的相關性，表明亞基含量可影響大豆蛋白的營養價值及加工特性，為大豆蛋白的深入研究及工業化生產提供借鑒；同時，對大豆蛋白在食品領域的發展現狀進行了分析，以期為今后大豆蛋白產品的多樣化發展提供新思路。

大豆蛋白；7S球蛋白；11S球蛋白；制備工藝；功能特性；應用

大豆是我國的主要農作物之一，最常用來制作各種豆制品、榨取豆油、釀造醬油，因其含有豐富的蛋白質，也常用作蛋白質提取資源。

相比禾谷類以及薯類食物的蛋白含量，大豆的蛋白含量更為豐富，高達40%左右，同時，大豆蛋白所含氨基酸種類豐富，且氨基酸各組分構成合理，是植物蛋白中的優質資源。更值得注意的是，大豆蛋白的氨基酸分數與動物蛋白十分接近，即大豆蛋白與肉類蛋白的營養價值接近，可成為取代動物蛋白的選擇之一。在我國動物蛋白資源十分有限的現狀之下，開發大豆蛋白及其制品對于為人們提供新的蛋白質資源具有十分重要的意義。

另外，大豆蛋白所具備的一系列營養保健功能也備受關注，例如預防心血管疾病、抗高血壓、預防骨質疏松癥以及增強免疫力等。在大豆蛋白預防心血管疾病的研究中，Ham等通過實驗證實，食用大豆蛋白后，高密度脂蛋白（HDL）有所升高，人體血液膽固醇含量可下降約9.3%［1］。同時，大豆蛋白能夠有效的調節血壓，川村等證實，大豆7S與11S球蛋白中含有可抑制血管緊張素轉化酶的成分，因此認為食用大豆可調節血壓［2］。恰因大豆蛋白具備著如此之多的營養保健功能，才推動其成為了食品、醫藥等領域的開發和研究熱點。

本文就目前大豆蛋白7S與11S球蛋白及其亞基的制備、分離方法的發展現狀及大豆蛋白在食品領域的應用現狀進行了綜述，以期在大豆蛋白產品的開發方面做出突破，使其營養更高、特性更優。

1　7S與11S球蛋白的制備方法

大豆7S與11S球蛋白的制備方法包含冷沉法、超速離心分離法、Saios法（即鈣鹽沉淀法）、Thanh法（即等電點法）以及Nagano法等［3-6］，各制備方法工藝、特點及所得球蛋白純度總結如下（見表1）。

表1　7S與11S球蛋白的制備方法Table 1Preparation methods of 7S and 11S globulins

2　7S與11S球蛋白亞基的分離純化

上述7S與11S球蛋白的制備方法，已較多應用于食品領域和相關研究。但為了能夠更加嚴謹、精確的對7S與11S球蛋白進行研究，有必要對7S與11S球蛋白的各組分進行更細致的劃分，即分離與純化兩者亞基，為更深層次的研究做準備。

2.1SDS-PAGE分析

SDS-PAGE分析技術根據蛋白質分子量大小的不同對其進行分離，利用該技術分離純化7S與11S球蛋白的優勢在于，可以同時得到兩者亞基的含量、分布位置、相對分子質量等實驗數據。7S球蛋白的MW約為180 kDa～210 kDa，其中α亞基MW68 kDa，α’亞基MW72 kDa，β亞基MW52 kDa；11S球蛋白MW約為350 kDa～370 kDa，其中酸性亞基MW35 kDa，堿性亞基MW20 kDa［6，9］。SDS-PAGE分析發現，高分子質量區域較多分布的是7S球蛋白亞基，11S球蛋白亞基分布則相反［10］。綜上所述，該方法可以應用于7S與11S球蛋白亞基的分離純化。

2.2層析技術

離子交換層析法（IEC）自1948年發展至今，在食品、生物、化學等領域均得到廣泛應用。金屬螯合親和層析法（MCAC）在生物大分子的分離領域已得到廣泛應用，該法主要利用蛋白質與金屬離子間的親和力差別來分離蛋白質，其優點在于適用性強、處理量大、純化時間較短等，已逐漸成為蛋白質分離純化的常用技術之一。

目前，已有研究者將上述兩種方法聯用，并應用于大豆蛋白亞基的分離純化。例如，袁德寶等利用該方法分離純化大豆蛋白亞基并證實，所得大豆蛋白的亞基組純度以及回收率均較高，且認為該方法可大規模對大豆蛋白亞基進行分離純化［11］。鄭樹貴等同樣利用該方法對大豆蛋白亞基進行純化，結果同樣表明，可以得到高純度大豆蛋白亞基［12］。

但層析技術的應用依舊存在亟需改進之處。例如，在層析過程當中，除特異性吸附外，還可能會吸附一部分雜蛋白，從而影響所需蛋白的純度。

2.3反膠束法

反膠束（reverse micelles）是用于活性物質萃取的新技術，主要通過表面活性劑增溶于非極性有機溶劑中形成的納米級體系，其特點為透明且熱力學穩定。反膠束體系中表面活性劑的極性頭部向內排列，形成球形或圓柱形含水的極性核，通常稱為“水池”，水池可溶解大分子極性物質，并保持它們的活性。

為將反膠束技術更好的應用于植物蛋白的萃取過程中，已有不少研究者做出了努力和貢獻，詳述見表2。反膠束技術除應用于植物蛋白萃取方面，在其它蛋白的萃取當中也表現出較為出色的能力，例如，反膠束萃取脂肪酶，可提高其熱穩定性；CTAB反膠束體系對牛血清白蛋白（BSA）及血紅蛋白的萃取率均高達90%以上等，表明反膠束技術對于蛋白質的萃取應用廣泛且優勢明顯。

表2　反膠束法萃取植物蛋白的典型應用Table 2Vegetable protein extraction using reverse micelles

盡管反膠束技術優勢眾多，但其不足之處也需得到重視。例如，趙曉燕、張淑霞等在研究中證實，在利用反膠束技術萃取大豆蛋白時，分布于20 kDa～35 kDa之間的亞基較少，主要集中于47 kDa～93 kDa之間，表明反膠束法對于小分子蛋白質具有較強的萃取能力，而對大分子蛋白質的萃取能力仍需提升［18-19］。

目前，研究中鮮有利用反膠束法分離純化7S與11S球蛋白亞基的案例。反膠束技術的優勢在于樣品處理量大、成本低、萃取率高等優勢，并且反膠束技術萃取得到的大豆蛋白功能特性更加優良。因此，確定萃取大豆球蛋白及其亞基最佳的反膠束體系及工藝參數或許會成為今后的發展方向之一。

3　7S與11S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關性研究

大豆蛋白主要包括溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性以及表面疏水性等功能特性。7S與11S球蛋白作為大豆蛋白的最主要成分，它們在很大程度上決定了大豆蛋白所表達的功能特性。

3.17S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關性研究

研究認為，大豆蛋白可使人體發生過敏反應，而姜振峰等證實，導致過敏反應的主要因素之一即為7S球蛋白的α’亞基［20］，因此α’亞基的大量存在，可能會導致部分人群食用大豆蛋白致敏或影響機體對大豆蛋白的吸收利用。此外，因7S球蛋白的β亞基對蛋白質合成無促進作用，從營養價值的層面考慮，可適當降低其含量。

但7S球蛋白的加工特性不容忽視。例如，大豆蛋白的乳化性主要由7S球蛋白含量高低決定，兩者之間呈正相關［21］。Rivas也曾證實，7S球蛋白的乳化性顯著優于11S球蛋白［22］。究其原因，第一，大豆蛋白的乳化性受表面疏水性影響，7S球蛋白疏水性強，可提升對油脂的吸附速率；第二，11S球蛋白所含二硫鍵減緩了油脂吸附速率；第三，11S球蛋白的高電荷同樣會對其乳化性產生負面影響［21］。

3.211S球蛋白亞基與大豆蛋白功能性的相關性研究

11S球蛋白中含硫氨基酸的含量遠超7S，因此，通常認為11S球蛋白含量與大豆蛋白的營養價值呈正比。即含硫氨基酸含量的增加，可以使人體補充并吸收利用更多的自身無法合成的蛋氨酸，從而更好地體現大豆蛋白所具備的各種營養價值。

11S球蛋白加工特性如下，宋鵬等認為，11S球蛋白的酸性亞基對凝膠的形成有所幫助［9］。胡超等在研究中證實，11S球蛋白會降低大豆蛋白的凝膠透明性，同時，其含量與大豆蛋白起泡性呈正相關［23］。

綜上所述，7S與11S球蛋白亞基的含量，即球蛋白的結構可影響大豆蛋白的功能特性及營養價值，而兩者亞基含量的多少依賴于制備方法及分離純化方法的選擇，因此，選擇合適的方法得到7S與11S球蛋白及其亞基則成為研究其功能特性的首要任務。

4　大豆蛋白在食品領域的應用

4.1大豆蛋白與肉制品

在食品領域，我國目前對大豆蛋白的應用相對集中于肉制品行業。大豆蛋白在肉制品中的添加使用，因減少了動物脂肪的含量，因此可以改善肉制品原有的油膩口感，提高產品品質［24］。有研究證實，11S球蛋白的含量與肉制品的硬度、彈性等呈負相關，說明了大豆蛋白對于肉制品品質具有重要影響［25］。同時，大豆蛋白的加入可以與肉制品自身擁有的氨基酸進行互補，形成更為理想的蛋白質，使其營養價值得到提升。

4.2大豆蛋白與乳制品

大豆蛋白應用于乳制品生產中，可以代替奶粉的使用，應用于嬰幼兒配方食品、冰淇淋、豆乳類飲料等食品當中時，可以有效避免乳糖不耐癥的發生。我國目前已研制出大豆蛋白冰淇淋的配方，可以有效提高產品的營養價值，并賦予了產品大豆所具備的一系列功能特性［26］。另外，大豆蛋白所具備的乳化穩定性，對于牛乳、干酪等食品的開發同樣具有重要作用，可以改善產品的乳化特性，預防“起砂”現象。

4.3大豆蛋白與面制品

大豆蛋白與面制品的相互結合，在增加面制品的蛋白含量的同時，還可使面制品的功能特性更佳，便于加工。例如，將大豆蛋白添加至面團，可提升面團吸水性，在制作面條時，可保證面條不易煮斷且口感、色澤更好；大豆蛋白還可應用于高級糕點的裝飾，其起泡性可以使糕點類產品的體積蓬松，從而獲得更好的質地及外觀［27］。

4.4大豆蛋白與其他制品

大豆蛋白除了上述領域的應用之外，還可以利用其成膜性加工成食用膜，可應用于香腸等產品的制作；還可應用于仿生食品領域，如在羊肝羹、蟹肉棒等產品中加入大豆蛋白。同時，更多的在方便食品、保健食品、膨化食品等多種類別的食品中添加大豆蛋白也或將成為今后發展趨勢。

與國外相比，我國對于大豆蛋白的應用在很多領域仍舊空白，我國對于大豆蛋白的研究，無論是分離純化、特性改良還是產品開發，都需要得到重視。大豆蛋白作為一種營養價值高、品質優良、價格低廉的食品原料，而我國又是大豆生產大國，且又面臨動物蛋白資源緊缺的局面，因此，對于大豆蛋白及其產品的開發利用則顯得尤為迫切和重要。相信隨著研究的不斷深入，大豆蛋白及其產品終會在食品領域大放異彩。

［1］Ham J O，Chapman K M，Essex-Sorlie D，et al.Endocrinological response to soy protein and fiber in mildly hypercholesterolemic men［J］.Nutrition Research，1993，13（8）：873-884

［2］Kawamura Y.Food protein and antihyper tension in proceedings of sino-Japanese workshop on advanced food technology［D］.Beijing：China Agricultural University，1997：23-24

［3］朱建華，楊曉泉，陳剛，等.大豆7S球蛋白和11S球蛋白的研究［J］.糧油加工與食品機械，2003（8）：37-39

［4］韓雅君，郭順堂.不同pH值和離子強度下大豆蛋白質抽提過程中蛋白粒子的分布及組成［J］.食品工業科技，2003（z1）：23-27

［5］王孝英，張雪旺，劉漢靈，等.7S和11S大豆球蛋白的分離研究［J］.中國食品添加劑，2006（3）：74-77，43

［6］張雪旺.7S和11S大豆球蛋白的分離及酶解研究［D］.南寧：廣西大學，2006：6-7

［7］Thanh V H，Shibasaki K.Major proteins of soybean seeds，a straightforward fraction and their characterization［J］.Agriculture and Food Chemistry，1976，24（6）：1117-1121

［8］Nagano T，Hirotsuka M，Mori H.Dynamic viscoelastic study on the gelation of 7S globulin from soybeans［J］.AgricultureandFoodChemistry，1992，40：941-944

［9］宋鵬，周瑞寶，魏安池.大豆蛋白亞基組成對其功能特性影響的研究現狀［J］.糧油食品科技，2010，18（5）：19-21，37

［10］Freitas R L，Ferrira R B，Teixeira A R．Use of a single method in the extraction of the seed storage globulins from several legume species. Application to analysis structural comparisons within the major classes of globulins［J］.International Journal of Food Sciences and Nutrition，2000，51：341-352

［11］袁德保，楊曉泉，黃科禮.伴大豆球蛋白亞基色譜分離和制備及結構表征［J］.分析化學，2010，38（6）：877-880

［12］鄭樹貴，秦貴信，曹松屹，等.β-伴大豆球蛋白天然活性亞基的分離純化［J］.食品科學，2009，30（8）：137-141

［13］Zhao X，Zhu H，Chen J.Effects of sodium is（2-ethylhexyl）sulfo succinate（AOT）reverse micelles on physicochemical properties of soy protein［J］.Food and Bioproducts Processing，2015，94：500-506

［14］王建平，任健，宋春麗，等.反膠束法萃取葵花籽蛋白的結構及營養特性分析［J］.糧油食品科技，2013，21（5）：43-46

［15］王憲昌，虎海防，趙曉燕，等.反膠束法提取核桃粕中蛋白的前萃工藝研究［J］.中國糧油學報，2014，29（1）：91-94

［16］Lin M，Cao M.Reverse micelle extraction and molecular simulation with papain［C］.Proceedings of the 7th International Conference on Separation Science and Technology，2013：209-209

［17］He S，Shi J，Walid E，et al.Extraction and purification of a lectin from small black kidney bean（Phaseolus vulgaris）using a reversed micellar system［J］.Process Biochemistry，2013，48（4）：746-752

［18］趙曉燕.反膠束萃取大豆蛋白質結構與特性研究［D］.北京：中國農業大學，2007：35-61

［19］張淑霞，陳復生，趙俊廷，等.反膠束萃取大豆蛋白的功能性研究［J］.食品科技，2007（6）：77-80

［20］姜振峰，赫衛，汪洋，等.大豆種子7S、11S球蛋白及7S球蛋白亞基的研究［J］.中國油料作物學報，2007，29（2）：138-141

［21］陳海敏，華欲飛.大豆蛋白組成與功能關系研究［J］.西部糧油科技，2001，26（3）：36-38

［22］Utsumi S，Matsumura Y，Mori T.Structure-function relationships of soy proteins［M］//.Damodaran S，Para A.Food Proteins and Their Applications，New York：Marcel Decker，1997：257-289

［23］胡超，黃麗華，李文哲.大豆球蛋白11S/7S比值對大豆蛋白功能性的影響［J］.中國糧油學報，2004，19（1）：40-42

［24］Belloque J，Garcia M C，Torre M，et al.Analysis of soybean proteins in meat products［J］.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2002，42（5）：507-532

［25］段春紅，孫婉，潘思軼.大豆分離蛋白亞基及7S/11S比例對肉腸品質的影響［J］.中國糧油學報，2010，25（1）：18-21

［26］劉麗.大豆分離蛋白冰淇淋的研制及其功能特性的研究［D］.哈爾濱：東北農業大學，2013：18-20

［27］Wang L，Hou G，Hsu Y，et al.Effect of phosphate salts on the Korean non-fried instant noodle quality［J］.Journal of Cereal Science，2011，54（3）：506-51

Study of 7S and 11S Globulins from Soy Protein

LIU Di，ZHAO Xiao-yan*，FU Li-dan
（Department of Food and Nutrition，School of Hotel Management，University of Jinan，Jinan 250000，Shandong，China）

The soy protein is a good resource of vegetable protein，which has rich nutrition and great health function.It chiefly consists of 7S and 11S globulins，which play a very important role in the functional properties. This paper summarized the preparation methods of 7S and 11S globulins，it also elaborated the separation and purification of 7S and 11S globulins subunits and analyzed the pertinence between subunits and the functional properties of soy protein.It indicated that the subunits content had influences on nutritive value and processing properties of soy protein，which provided reference for further research and industrial production.Meanwhile，by analyzing the development status of soy protein in food field，it was expected to provide new ideas for the development of soy protein's product variety in the future.

soy protein；7S globulin；11S globulin；preparation methods；functional properties；applications

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.049

2015-10-20

國家自然科學基金（21406133）

劉頔（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：天然產物的制備及功能產品開發。

趙曉燕，女，博士，碩士生導師，研究方向：食品加工理論與應用研究。