1、PAGE 7 -大豆7S與11S球蛋白理化特性及其改性修飾的研究進展人類對蛋白的需求量將不斷增加，如果僅一味地從動物獲取蛋白，那么預計到2050年，由于動物養(yǎng)殖造成的土地侵蝕及用于種植動物飼料原料對耕地的占用，將會導致全球溫室氣體排放量增加80%，不利于資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展1。同時，過多攝入動物蛋白會導致肥胖癥及型糖尿病的發(fā)生2。因此從健康、環(huán)保的角度出發(fā)，越來越多的學者推薦攝入植物性蛋白。大豆蛋白是優(yōu)質(zhì)植物蛋白的重要來源，因其富含人體所需8種必需氨基酸，且不含膽固醇，攝入后可降低患心血管疾病的風險，是動物蛋白的良好替代品3。另外，大豆蛋白具有良好的溶解性、乳化性、持水性、持油性、凝膠性、起泡性

2、等理化特性，是理想的食品加工助劑。大豆蛋白由多種組分組成，根據(jù)離心沉降系數(shù)不同分為2S(25kDa)、7S(180kDa)、11S(350kDa)和15S(600kDa)球蛋白4。7S和11S球蛋白是大豆蛋白的主要成分，約占大豆蛋白的70%80%，其中7S球蛋白約占30%，11S球蛋白約占40%，但7S與11S的比例也因大豆品種而異，約為0.64.15，二者對大豆蛋白的功能性質(zhì)起決定作用。7S球蛋白即-伴大豆球蛋白，是由多糖和N-端天冬氨酸結(jié)合形成的一種糖蛋白，含糖量約5%，主要由、和3個亞基通過氫鍵和疏水相互作用連接而成，呈平面三角形堆積(圖1-a)，相對分子質(zhì)量140180kDa，等電點4

3、.84。11S球蛋白即大豆球蛋白，是由6個分子質(zhì)量約為35kDa的酸性亞基(A1a、A1b、A2、A3、A4、A5)和5個分子質(zhì)量約為20kDa的堿性亞基(B1a、B1b、B2、B3、B4)通過疏水鍵和二硫鍵堆積形成的六聚體非糖蛋白(圖1-b)，相對分子質(zhì)量300370kDa，等電點6.46。7S球蛋白結(jié)構(gòu)包含核心區(qū)(含有2條糖鏈)和擴展區(qū)(含有1條糖鏈)，其中、亞基在核心區(qū)和擴展區(qū)均有存在，而亞基僅存在于核心區(qū)，由于3個亞基均含有糖基，因此7S球蛋白具有較柔性的空間結(jié)構(gòu)，且親水能力強。而11S球蛋白含有較多的分子內(nèi)和分子間二硫鍵，因此剛性結(jié)構(gòu)顯著，且親水能力較弱7。a-7S球蛋白；b-11S

4、球蛋白圖1大豆7S與11S球蛋白分子結(jié)構(gòu)示意圖4Fig.1Molecularstructurediagramof-glucoglobulinandglobulin47S、11S球蛋白分子結(jié)構(gòu)和氨基酸組成的不同導致二者性質(zhì)的差異，本文從理化性質(zhì)和改性修飾角度分別綜述了7S、11S球蛋白的研究進展，并提出合理性建議，旨在為7S、11S球蛋白的有效利用和進一步深入研究提供理論參考。2.4pH偏移技術(shù)球蛋白經(jīng)極堿性(pH1012)或極酸性(pH23)環(huán)境處理后，由于蛋白分子氨基質(zhì)子化(NH2到或羧基去質(zhì)子化(COOH到COO-)，因此自身帶有較多的正電荷或負電荷，強烈的靜電斥力增強了多肽段的解離。當體

5、系pH值調(diào)至中性(pH7)后蛋白分子內(nèi)部電荷斥力減弱，從而發(fā)生一定程度折疊，形成高度可溶的蛋白質(zhì)單體或聚集體，此聚集體被稱為“熔融球狀體”。熔融球狀體具有良好的乳化和發(fā)泡能力，且通過堿性pH偏移(pH12)處理后的蛋白單體可形成由二硫鍵連接的可溶性納米聚集體，有利于蛋白油水界面的吸附，從而提升乳化性(圖8)56。pH偏移技術(shù)破壞了蛋白四級結(jié)構(gòu)，平衡蛋白親水/親油性，顯著提高了蛋白溶解性。楊昱等57研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)極端堿性(pH1013)處理后，7S、11S球蛋白溶解度均增加，但7S溶解度較11S球蛋白增加程度??；酸性條件(pH14)處理后，7S球蛋白溶解度均不同程度減小，而11S球蛋白只有經(jīng)pH1處

6、理后溶解度稍有增大，因此，對于提高蛋白溶解度而言，堿性pH偏移比酸性pH偏移更有效，且較于7S球蛋白，pH偏移技術(shù)對提升11S球蛋白溶解度更有效。利用pH偏移技術(shù)改性后的球蛋白制備的乳液還具有較好的抗熱穩(wěn)定性，TIAN等58研究發(fā)現(xiàn)利用經(jīng)pH12處理后，7S球蛋白制備的乳狀液抗熱穩(wěn)定性較好。圖8pH偏移過程及其對蛋白質(zhì)表面性能的影響56Fig.8pHmigrationprocessanditseffectonproteinsurfaceproperties562.5酶法改性技術(shù)酶法改性是指蛋白在酶的催化下降解成小分子或交聯(lián)生成新結(jié)構(gòu)的過程59。與物理改性、共價改性等技術(shù)相比，酶法改性技術(shù)因其高

7、效、專一性強，作用條件溫和(pH68、溫度4060)，可最大程度保持改性產(chǎn)物的營養(yǎng)，且水解物易于人體消化吸收，因此具有更大的市場潛力和應用價值。酶法改性中蛋白酶的種類會直接影響改性后蛋白的理化性質(zhì)，常見的蛋白酶包括：動物蛋白酶、植物蛋白酶及微生物蛋白酶。楊春華等60研究發(fā)現(xiàn)與天然11S球蛋白相比，經(jīng)堿性蛋白酶和胃蛋白酶復合酶解后的大豆11S球蛋白熱穩(wěn)定性顯著提高，酶解使11S球蛋白分子內(nèi)部氫鍵斷裂，其中的親水基團更易與水分子緊密連接，從而限制了11S球蛋白結(jié)構(gòu)的展開，因而其熱穩(wěn)定性提高。段春紅等61采用菠蘿蛋白酶限制性酶解7S球蛋白，然后將其添加入豬肉腸中，發(fā)現(xiàn)在7S球蛋白水解度為6%時，得到

8、豬肉腸的質(zhì)構(gòu)特性(硬度、彈性、咀嚼性、回復性和內(nèi)聚性)最優(yōu)，且顯著高于未酶解7S球蛋白添加的豬肉腸，限制性酶解改變了7S球蛋白的表面疏水性和相對分子質(zhì)量，使蛋白交聯(lián)程度更大，從而提升了凝膠強度，同時可有效保留肉制品中的脂肪和水分。另外，蛋白酶解改性效果會受多種因素影響，如酶解溫度、底物濃度、酶解時間等，因此有效調(diào)控酶解反應條件對提升7S、11S球蛋白性能也至關(guān)重要。范麗麗等59采用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase，MTGase)對7S球蛋白進行酶解改性，研究發(fā)現(xiàn)最佳改性條件為55，pH7，酶添加量為20U/g，55反應溫度利于7S球蛋白結(jié)構(gòu)伸展，暴露出更多活性位點，同時此溫度下M

9、TGase酶活性較高，增強了MTGase酶催化7S球蛋白交聯(lián)作用，蛋白表面疏水性進一步增強，因此提升了改性后7S球蛋白乳化活性。2.6復合改性技術(shù)單一改性技術(shù)往往存在耗時耗能、效率低、改性效果不顯著等特點，采用多種技術(shù)手段(物理、化學、生物等)復合改性蛋白，綜合各單一改性技術(shù)優(yōu)點，可顯著提升蛋白理化特性，且具有高效、低成本的優(yōu)勢62。如采用酶法與糖基化技術(shù)結(jié)合，通過酶解后蛋白表面活性增強，更利于與糖類的共價交聯(lián)，從而提升蛋白糖基化改性效果；采用超聲輔助酶法改性技術(shù)，通過適度的超聲處理使蛋白暴露更多酶切位點，從而進一步提升酶解改性效果；采用超聲波聯(lián)合加熱技術(shù)，利用超聲波處理提高蛋白質(zhì)分子對加熱溫

10、度的敏感性，從而提升熱處理改性效果等。LIU等62通過超聲聯(lián)合加熱改性大豆11S球蛋白，復合改性后的11S球蛋白柔性增加，其乳化活性和乳化穩(wěn)定性較單獨超聲改性的11S球蛋白顯著提高。范麗麗63利用Na2SO3協(xié)同MTGase改性大豆7S球蛋白，7S球蛋白經(jīng)Na2SO3處理后，穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu)的分子間作用力遭到破壞，內(nèi)部的賴氨酸殘基和谷氨酸殘基暴露，增加了MTGase的反應位點，促進了蛋白分子內(nèi)和分子間-賴氨酸和-谷氨?；矁r鍵的形成，蛋白交聯(lián)成更加致密的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而增強了蛋白凝膠強度和凝膠持水性。目前，針對復合改性大豆蛋白的研究較多，但7S、11S球蛋白復合改性研究的報道較少，因此未來在采用

11、復合改性技術(shù)提升二者理化性質(zhì)方面具有更多的研究空間。3總結(jié)與展望綜上，7S、11S球蛋白根據(jù)自身結(jié)構(gòu)特點表現(xiàn)出不同優(yōu)勢的功能特性，同時二者可通過多種改性技術(shù)進一步提升理化性質(zhì)及抗環(huán)境壓力能力。大豆蛋白作為植物蛋白的主要來源，不僅是人體獲得優(yōu)質(zhì)蛋白的重要來源，也是重要的食品加工助劑。7S、11S球蛋白作為大豆蛋白的主要組分，如能充分明晰二者理化性質(zhì)，探索更加實用有效的改性方法，將對未來生產(chǎn)實際具有重要指導意義，將來可從以下幾個方面對7S、11S球蛋白展開進一步研究：(1)目前7S、11S球蛋白理化性質(zhì)的研究主要集中于溶解性、乳化性和凝膠性，而關(guān)于起泡性、成膜性的研究較少，未來可加大這方面的研究，以拓寬7S、11S球蛋白的應用領(lǐng)域；(2)目前針對大豆蛋白的改性技術(shù)手段較多，但應用于7S、11S球蛋白改性方面仍較少。如復合改性技術(shù)在大豆蛋白改性方面應用較多，但仍較少應用于7S、11S球蛋白的改性，因此針對7S、11S的改性仍有待進一步深入，以充分發(fā)揮7S、11S球蛋白的性能優(yōu)勢；(3)加快新型技術(shù)在7S、11S球蛋白改性方面的應用，冷等離子技術(shù)、電化學技術(shù)、脈沖電場技術(shù)等非熱加工技術(shù)均可在較大程度減少對食品感官和營養(yǎng)價值有害影響前提下，實現(xiàn)對蛋白理化性質(zhì)的改善，且具有高效節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點，將來可作為7S、11S球蛋白改性的研究重點