大豆蛋白在食品體系中的特性

李軍霞　宋靜　王璐

當今社會，在食品加工的各個領域中大豆蛋白應用地越來越廣泛。一方面是由于大豆蛋白的資源豐富、營養價值高、原料成本低；另一方面則是因為大豆蛋白還具有與食品的嗜好性、加工性等相關的各種功能特性。

食品體系中，蛋白質功能特性是指在食品加工、儲存和消費中，蛋白質和其他食品組分相互作用表現出的物理化學性質的總和（如溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性等）。決定蛋白質的功能性的因素有蛋白質本身的性質（蛋白質分子大小、形狀、氨基酸組成和序列、電荷分布和凈電荷、表面疏水性、空間結構、分子的柔性及剛性）、所處體系的性質（溫度、pH值、離子強度和離子對種類、脂類和糖類、食品添加劑等）以及蛋白質分子內和分子間的相互作用。從分子水平上看，蛋白質的功能性是蛋白質的水合性質和與蛋白質表面性質有關的性質。蛋白質的功能特性也可以看成是蛋白質-水的相互作用、蛋白質-蛋白質的相互作用、蛋白質-空氣的相互作用，體現蛋白質的流體力學性質和界面性質。

大豆蛋白的利用，無論是直接利用天然資源，還是已開發產品中蛋白質的再利用，都要綜合考慮大豆蛋白的功能和營養特性。營養特性是蛋白質資源的基礎，而功能特性則決定蛋白質的加工性能。大豆蛋白質往往含有脂肪、糖類及礦物質等，在加工過程中還需加入抗氧化劑、乳化劑、穩定劑等非蛋白組分，這些成分都會不同程度地影響蛋白質的內在性質，因此充分了解大豆蛋白的功能特性和營養特性，以及加工過程中加熱、冷卻、電滲析、膜過濾等工藝對植物蛋白質功能、性質的影響，才有可能生產出符合市場需求的優質食品。

大豆蛋白的溶解性

溶解性是指蛋白質在水溶液或食鹽溶液中溶解的性能，其溶解的程度又稱溶解度。在各種不同條件下，溶解度性質是蛋白質可應用性的一個很重要的指標，它影響著蛋白質的凝膠作用、乳化作用和起泡作用的能力。高溶解度的蛋白質有較好的功能特性，也就是說其具有良好的膠凝性、乳化性、發泡性、脂肪氧化酶活性也較高，比較容易摻合到食品中；而低溶解度的蛋白質的功能性和使用范圍則受到限制。

大豆蛋白質的溶解性受原料的加熱處理、溶出時加水量、pH、共存鹽類等條件的影響很大。加熱處理時，大多數蛋白質的溶解度是顯著地和不可逆地降低。pH 對球蛋白影響較大，在pH4.2～4.6時，球蛋白幾乎不溶解。共存鹽類對溶解度也有影響，如有氯化鈉和氯化鈣存在時，即使在等電點范圍內，pH4.2～4.6也能溶解。另一方面，一些鹽類（如石膏粉）能降低蛋白溶解度，可作沉淀劑。

影響大豆蛋白溶解性主要包括內在因素和外在因素兩方面：內在因素包括疏水作用、氫鍵作用等；外在因素則包括pH、鹽的種類和離子強度等。例如，隨著離子強度從0增加到0.1mol·L-1 ，大豆分離蛋白的溶解性不斷下降；但是當離子強度高于0.1mol·L-1時溶解性又會有所上升。pH值會影響大豆分離蛋白中的各組分溶解度，如果緩沖體系中離子強度低于0.03mol·L-1，當pH 值大約在6.0左右時，大豆球蛋白溶解性很差而β-大豆伴球蛋白卻很好；然而pH值大約在4.8時β-大豆伴球蛋白卻很難溶。

蛋白質的溶解性與它的等電點有密切的關系，但是目前對大豆分離蛋白及其組分等電點的報道因為實驗條件的不同并不能很好地統一起來。如大豆分離蛋白的等電點有報道為pH=4.64，但也有文獻報道為pH=4.2；β-大豆伴球蛋的等電點為pH=4.8，大豆球蛋白等電點為pH=6.4。很明顯，大豆分離蛋白的等電點與其兩個重要組分大豆球蛋白和β-大豆伴球蛋白的等電點并不匹配，這可能是在實驗中蛋白質分散體系并不相同，如采用緩沖溶液（磷酸鹽緩沖液、tris-HCl緩沖液等）、甘油、尿素以及KCl和NaCl的濃溶液等，也有使用巰基乙醇作變性劑先破壞其次價鍵的例子。但是，目前這些分散體系都是懸濁液或乳濁液，極少有得到光學澄清的大豆分離蛋白水溶液的報道。

大豆蛋白的乳化性

在食品乳化體系中，蛋白質能夠降低油水界面的界面張力，從而阻止體系中油滴的聚集，提高體系的穩定性。常用乳化能力、乳化活性指數（EAI）和乳化穩定性指數（ESI）來評價蛋白質的乳化性質。乳化能力是衡量蛋白質促進油- 水型乳狀液形成能力的指標。乳化穩定性是指維持乳狀液穩定存在的能力。蛋白質是一種表面活性劑，它能降低水和油的表面張力，使之易于乳化。另一方面，蛋白質分散在非連續相和連續相之間的界面上，阻止非連續相的聚積，起到穩定乳狀液的作用。乳化能力及乳化穩定性受多種因素的影響。如蛋白質濃度、pH 值、溶解性、離子強度、糖類物質的存在、溫度等。大豆分離蛋白是一種表面活性劑，它既能降低水和油的表面張力，又能降低水和空氣的表面張力，所以容易形成較穩定的乳狀液。而乳化的油滴被聚集在油滴表面的蛋白質所穩定，從而形成一種保護層。這個保護層可以防止油滴聚集和乳化狀態的破壞，從而使乳化性能穩定。在烤制食品、冷凍食品以及湯類食品的制作中，已見大量加入大豆分離蛋白作乳化劑使制品狀態穩定的研究報道。

大豆蛋白的起泡性

蛋白質分子具有典型的兩親結構，因而在分散液中能表現較強的界面活性，起到降低界面張力的作用，這就決定了蛋白質溶液具有一定的起泡能力和穩定泡沫的能力。作為起泡劑的蛋白質一般滿足三個基本條件：a.能快速地吸附至氣- 液界面；b.易于在界面上展開和重排；c .通過分子間相互作用形成粘彈性膜。

這就要求蛋白質的結構應是疏水、柔順和無序的。有限的水解，可以增加疏水基團的暴露，增加多肽鏈的交聯，這會增加片層的粘度，增加泡沫的穩定性，疏水性的增加可以增強起泡能力。

有限的水解會提高起泡度；相反，過度水解的結果，高的凈電荷濃度會導致分子之間的排斥使氣泡塌陷，穩定性就會降低。蛋白分子的柔順性、大小、分子交聯程度都對起泡性有影響，而粘度又是反映這方面的特征，因此起泡度還與粘度有關，粘度越大，其起泡度越大。過度的水解使溶液粘度下降，也是導致起泡性差的原因。所以為了得到最好的起泡特征，要兼顧溶解性、疏水性和粘度，使親水和疏水達到一種良好的平衡。

大豆蛋白的凝膠性

凝膠性是指蛋白質形成枝體狀結構的性能。它使大豆分離蛋白具有較高的黏度、可塑性和彈性， 既可做水的載體也可做風味物、糖及其它配合物的載體， 這對食品加工極為有利。大豆蛋白質的分散物質經加熱、冷卻、滲析和堿處理可得到凝膠。其形成受固形物濃度、溫度和加熱時間、制冷情況、有無鹽類、巰基化合物、亞硫酸鹽或脂類的影響， 蛋白含量愈高， 愈易制成結實強韌性的、有彈性的硬質凝膠， 而蛋白含量小于7%的， 只能制成軟質脆弱的凝膠。蛋白質分散物至少高于8%才能形成凝膠。11S球蛋白制成的凝膠比7S球蛋白制成的凝膠更為堅實， 更易恢復原狀， 這是因為它們的球朊對加熱變性的敏感度不同。

大豆蛋白在食品中加工的應用

大豆蛋白在肉制品中的應用：大豆蛋白用于肉制品， 即可作為非功能性填充料， 也可作為功能性添加劑， 改善肉制品的質構和增加風味， 充分利用邊角原料。從營養學角度講，將大豆蛋白用于肉制品還可以做到低脂肪、低熱能、低膽固醇、低糖等強化維生素和礦物質等合理營養。

大豆蛋白在面制品中的應用：用于面包加工中， 可提高營養價值、增大面包體積、改善表皮色澤和質地、增進面包風味。另外， 它還可用于餅干、蛋糕、面條等面食加工中。在面條加工中的應用。加工面條時， 加入適量的大豆蛋白粉在面粉中， 面團吸水性好， 面條水煮后斷條少， 煮的時間長， 面條色澤好， 口感與強力粉面條相似。面條中大豆蛋白粉的添加量以2%～3%為宜。在焙烤食品中的應用。在生產餅干時， 面粉中添加15%～30%的大豆蛋白粉， 可以提高蛋白質的含量， 增加其營養價值， 并且能夠增加餅干酥性， 還有保鮮作用。在炸面圈時， 加入一些脫脂大豆蛋白粉， 可以防止透油。另外由于其吸水性， 可以調節混合面的水量， 可改善風味和色澤及組織狀態。

前景與展望

大豆蛋白具有多種功能特性，用途廣泛。我國地域幅員遼闊，大豆種植面積范圍廣，具有豐富的原料資源。因此，在以往研究的基礎上還應在大豆蛋白的功能特性與應用、制備工藝的改進、改性產品的研制等方面繼續深入研究，進一步開發大豆蛋白在有關行業中的新用途， 使之更好地為我國的經濟建設和人民身體健康服務。