酶復合改性大豆分離蛋白相關功能性研究

郭永，李黨生，曲玲

（1.黃河水利職業技術學院，河南 開封 475003；2.沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110161）

目前，由于食品配料對于大豆分離蛋白功能性專業化要求越來越高，而且食品安全也越來越受到廣大消費者的重視，因此，選擇具有安全性高、快速、專一性強，對食品營養無破壞作用的酶法修飾改性大豆分離蛋白，進一步提高其功能性，已經成為當前大豆蛋白質改性的主要研究發展方向[1-3]。本試驗利用微生物來源的中性蛋白酶水解大豆分離蛋白，以提高SPI的溶解性，在此基礎上再用微生物谷氨酰胺轉胺酶對其進行交聯[4-6]，觀察復合改性SPI相關功能性變化，并深入討論大豆蛋白改性的機理，為大豆蛋白的深加工和在食品加工中的應用提供理論參考。

1 材料

1）大豆分離蛋白（蛋白質含量≥90%）：哈爾濱黎明植物蛋白廠；2）中性蛋白酶（活力≥20萬U/g）：廣西南寧龐博生物工程有限公司；3）谷氨酰胺轉胺酶（活力100 U/g）：江蘇一鳴精細化工有限公司；4）金龍魚大豆色拉油：營口渤海油脂工業有限公司。

2 主要儀器

S-450型電子掃描顯微鏡、Himac CR21G高速冷凍離心機：日本日立公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；PHS-3C精密pH計：上海雷磁儀器廠；1100型分光光度計：北京瑞利儀器公司。

3 試驗設計

3.1 中性蛋白酶改性SPI的制作

經單因素和正交試驗確定，稱取60 g SPI于反應器中，配制成10%SPI溶液，控制反應體系pH為7，添加中性蛋白酶用量為4000 U/g SPI，50℃反應1 h。反應后將酶解液迅速在100℃水浴3 min鈍化蛋白酶。

3.2 MTG改性SPI的制作

經單因素和正交試驗確定，稱取60 g SPI于反應器中，配制成10%SPI溶液，控制反應體系pH為7，添加MTG酶用量為0.3 U/g SPI，50℃反應1 h。

3.3 雙酶復合改性改性SPI的制作

將中性蛋白酶酶解后的SPI溶液鈍化后，加入谷氨酰胺轉胺酶，MTG用量為0.3 U/g SPI，pH7.0，50℃下反應1 h。

4 分析方法

4.1 蛋白酶活力測定方法

采用紫外分光光度法（QB1805.3-93）。

4.2 吸水性、保水性、吸油性的測定[7]

采用腫脹法，利用自制的Baumann儀測定。

4.3 大豆蛋白溶解度的測定

采用雙縮脲法。

5 雙酶復合改性SPI與對照SPI相關功能性比較

在對SPI進行中性蛋白酶水解的基礎上，繼續對酶解產物進行MTG改性，經雙酶復合改性后的SPI與對照（未改性處理的SPI）功能性對比如圖1～圖4。

圖1 酶復合改性SPI與對照SPI溶解性比較Fig.1 Effects of comprehensive enzyme modification on the Solubility of SPI

從圖1可以看出經過雙酶復合改性的SPI比對照未改性SPI溶解性提高26.5%。

圖2 酶復合改性SPI與對照SPI吸水性比較Fig.2 Effects of comprehensive enzyme modification on the water absorption of SPI

從圖2可以看出經過雙酶復合改性的SPI比對照未改性SPI吸水性提高48%。

圖3可以看出經過雙酶復合改性的SPI比對照未改性SPI保水性非常顯著，提高173%。

圖4顯示經過雙酶復合改性的SPI比對照未改性SPI吸油性提高35%。

圖3 酶復合改性SPI與對照SPI保水性比較Fig.3 Effects of comprehensive enzyme modification on the water holding capacity of SPI

圖4 酶復合改性SPI與對照SPI吸油性比較Fig.4 Effects of comprehensive enzyme modification on the oil absorption of SPI

在實際生產應用中，大豆分離蛋白的功能性并非孤立的，相互之間密切相關，對產品質量影響明顯。本試驗中酶復合改性大豆分離蛋白溶解性能的大幅提高，將有利于提高大豆蛋白作為食品配料的添加量，吸水性、保水性以及吸油性將對添加食品后期的保藏穩定性起到重要作用。

6 雙酶復合改性對大豆分離蛋白微觀結構的影響

雙酶復合改性對大豆分離蛋白微觀結構的影響見圖 5、圖 6。

圖5 SPI的微觀結構Fig.5 Micromechanism of SPI

圖6 復合改性SPI的微觀結構Fig.6 Micromechanism of SPI by composite enzymes modified

從圖5與圖6電鏡對比觀察分析認為，天然未經處理的SPI表面光滑、松散、不規則，而SPI經蛋白酶和MTG復合改性后，蛋白之間彼此連接成為比較規則的蜂窩網狀結構。推測原因可能是由于先經蛋白酶水解處理，使SPI的分子量適度降低，蛋白質分子在水溶液中均勻分散，且較多的的谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基暴露在蛋白質分子表面[8-9]，再經MTG作用，分子間互相交聯，故形成網狀結構。由此認為適度酶解改性可使蛋白質分子伸展、大豆球蛋白的結構打開，改變了蛋白質的空間構象，使其表面的賴氨酸和谷氨酰胺的含量增加，提高了SPI之間的交聯程度，因此宏觀上表現溶解性、吸水性和保水性、吸油性等相關功能性的顯著提高。

7 結語

蛋白質的酶解和交聯是改善蛋白質特性的一種很好的方式，既安全，功能性提高效果又明顯。高功能性酶改性大豆分離蛋白的開發，對實際生產中改善食品加工和提高產品質量必然產生相應的積極作用，因此越來越受到研究者和相關食品生產企業的重視，其應用也將更加廣泛。

[1]李川.大豆蛋白改性[J].食品工業科技,2000,21(3):75-76

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