碱提酸沉参数影响大豆分离蛋白变性、聚集和流变特性的研究进展

pH值、NaCl和温度是制备大豆分离蛋白的重要参数。pH值和NaCl通过改变蛋白质表面电荷和静电斥力影响其聚集程度;温度通过改变蛋白质表面疏水性和/或二硫键影响其聚集程度,三者进而改变其颗粒大小或致密程度,引起流变性和下游应用特性的变化。本文从相互作用、热稳定性、聚集程度及胶凝特性等方面综述了pH值、NaCl和温度对大豆分离蛋白及其组分glycinin和β-conglycinin的变性、聚集和流变特性的影响,探讨了可能的机理;梳理了蛋白质聚集度、凝胶链粗厚度、凝胶链曲直率、凝胶网络连续性与凝胶强度之间的关系;总结了pH值、NaCl和温度对蛋白质聚集影响的差异。旨在为通过制备参数调控大豆分离蛋白聚集程度提供帮助。

大豆分离蛋白制备过程中热处理及干燥方式对其热聚集行为和凝胶性能的影响

该研究以低温脱脂豆粕为原料,采用“碱溶酸沉”法收集大豆蛋白沉淀,对其进行分散、热处理和喷雾干燥或冷冻干燥制备获得大豆分离蛋白(SPI)。通过观察该产品的热聚集行为及其所成热致凝胶机械性能,考察热处理和干燥方式对所得产品凝胶性能的影响。结果表明,热处理使制得大豆分离蛋白多以聚集体的形式存在,导致其溶解性(pH值7.0)分别从79.9%和69.8%下降至35.2%和42.0%。相对于经过热处理制得的大豆分离蛋白,未经过热处理制得的大豆分离蛋白其差示扫描量热仪分析图存在78℃和98℃吸热峰;其分散液再次经历热处理后,分散液中蛋白的体积分数约从30%下降至20%,展现出进一步聚集并形成有序结构的趋势;对于质量分数为16%的喷雾干燥大豆分离蛋白(SD-SPI)和冷冻干燥大豆分离蛋白(FD-SPI)样品分散液所制备的凝胶,其断裂应力分别为10.80 kPa和12.50 kPa,显著高于对应HSD-SPI(经热处理)凝胶的3.69 kPa和HFD-SPI(经热处理)的4.36 kPa,但后两者硬度高于前两者。另一方面,干燥方式没有对所得大豆分离蛋白的凝胶性质产生显著的影响。可见,大豆分离蛋白制备过程中对大豆蛋白分散液进行升温热处理是影响所得蛋白产品溶解性、聚集行为和凝胶性能的关键步骤。寻找相应的替代工艺有望提高大豆分离蛋白的品质和功能特性,拓展其在食品工业尤其是植物基食品中的应用。

热变性程度对谷氨酰胺转氨酶诱导大豆分离蛋白凝胶性质的影响

大豆分离蛋白(soybean protein isolated,SPI)由于在实际生产过程中工艺不同导致其结构和性质不一,会影响最终谷氨酰胺转氨酶(glutamine transaminase,TG酶)诱导形成的凝胶类产品。为探索不同结构SPI对酶诱导蛋白凝胶的影响,制备了不同热变性程度的SPI,研究其蛋白组成、表面疏水性、溶解性、粒径分布以及凝胶强度、持水性和凝胶形态。结果表明,热处理加剧SPI亚基的解离与聚集,并导致SPI的表面疏水性增强、溶解性下降,同时,粒径随温度的升高而增大,但升至95℃后减小。SPI凝胶强度在85℃时最低,而在95℃时最高。对于95℃热处理SPI的凝胶,随着蛋白浓度的增大,凝胶强度增大,气孔增多;随着TG酶浓度的增加,凝胶强度增大,而持水性在TG酶浓度为1.80 U/g时达到最低,同时气孔较多;50℃培养的SPI凝胶强度高于4℃培养样品。结果表明,大豆蛋白一定程度的热变性(尤其95℃热处理)有利于经TG酶诱导形成蛋白凝胶,这为工业生产提供了一定的理论依据。

大豆蛋白纤维聚集体的体外消化特性研究

目的探究大豆蛋白纤维聚集体的体外消化特性。方法以大豆分离蛋白为材料,通过在pH 2.0条件下调控大豆蛋白形成大豆蛋白纤维聚集体。采用标准的静态体外消化模型INFOGEST 2.0对大豆蛋白纤维聚集体进行体外模拟消化实验,并通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、动态光散射仪(dynamic light scattering,DLS)及液相色谱-质谱法(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)对不同消化时间的胃肠消化产物的分子质量、粒径及肽段组成进行鉴定。结果大豆蛋白纤维聚集体通过消化后被水解为10~15 kDa小分子的肽,其粒径分布由120~800 nm减小至12~120 nm。LC-MS证实消化过程中肽段数量随着消化时间的增加呈阶梯式水解。主成分分析结果显示胃肠消化不同阶段产物组成具有明显的差异性。结论大豆蛋白纤维聚集体在体外模拟消化过程中,在胃/肠阶段中其分子量、粒径及肽段组成均表现出不同的消化行为,这可为大豆产品在消化过程中营养特性的变化提供理论参考。

热变性和热聚集对大豆分离蛋白溶解性的影响

研究了温度和浓度对大豆分离蛋白(SPI)溶解性的影响,并用SDS-PAGE电泳分析了其可溶部分中亚基的组成及聚集方式。结果表明,热诱导大豆蛋白聚集生成了可溶聚集体,使得低浓度热处理后完全变性的SPI具有良好的溶解性。

大豆分离蛋白水解多肽聚集物的组成及相互作用

研究了大豆分离蛋白(SPI)的枯草杆菌蛋白酶水解产物的聚集作用,以及参与聚集组分的氨基酸组成及其相互作用.十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和SE-HPLC分析显示,SPI的枯草杆菌蛋白酶降解产物大部分为分子质量小于6.5 ku的小分子组分,聚集物主要由这些小分子组分组成.聚集物可溶于脲素、盐酸胍或SDS,而难溶于β-巯基乙醇.氨基酸分析显示聚集物中的疏水性氨基酸含量高于SPI.说明疏水相互作用是聚集物形成的主要推动力,氢键、静电引力参与稳定聚集物的结构,而二硫键很少参与聚集物的形成.文中还从蛋白质分子结构的角度,探讨了SPI的枯草杆菌蛋白酶水解多肽的聚集机理.

不同浓度大豆分离蛋白热诱导聚集体的研究

采用体积排阻色谱(SEC-HPLC)和激光光散射(LLS)研究了由醇洗豆粕制备的不同浓度的大豆分离蛋白热诱导聚集体(100℃,15 min)的分子量分布和粒径分布。SEC-HPLC检测结果表明,经热处理的蛋白溶液主要由3部分组成,即聚集体、中间体及未聚集部分;蛋白浓度为1%时,聚集体的百分含量为18.70%;蛋白浓度增加到5%时,聚集体的百分含量增加到54.15%;同时LLS的测定结果表明,蛋白溶液有不均一的粒径分布且体系浓度增加时平均粒径(Rh)由56.5 nm增至144.9 nm。

商用大豆分离蛋白可溶絮凝物的制备及其性能研究

本文报道了超声处理制备可溶的商用大豆分离蛋白(SPI)絮凝物。经SDS-PAGE及SE-HPLC分析确认,超声处理可使不溶的SPI组份形成一种可溶的絮凝物,后者包含了原先不溶的大豆球蛋白的碱性亚基及大部分的β-伴大豆球蛋白。与未经超声处理的SPI分散液相比,经超声处理的分散液具有更高的热稳定性及凝胶性能。该研究结果可为商用SPI在食品中的应用提供一定的指导。

干燥方法对大豆分离蛋白热诱导聚集体的影响

为了深入了解干燥方法对大豆蛋白热聚集体的影响,从而有利于控制大豆制品的结构和质构,该文比较了常用的两种干燥方法对大豆分离蛋白热聚集体的分子量分布、粒径分布以及二级结构的影响。体积排阻色谱(SEC-HPLC)分析结果表明干燥前蛋白溶液主要由三部分组成(即聚集体,中间体以及未聚集部分),随着浓度的增加聚集体部分相应增加,冷冻干燥后样品的中间体显著减少,聚集体部分增加明显,喷雾干燥后中间体部分基本消失;激光光散射(LLS)的结果进一步证明干燥后的蛋白质聚集体具有较为均匀的粒径分布且体系的平均粒径增加;红外分析结果显示α-螺旋和无规卷曲都略有降低,但是β-折叠有明显的增加。上述结果表明干燥过程中聚集体体系的结构发生了重组,形成了尺寸较大且分布更为均匀的结构,这对在生产中选择合适的干燥方式,更好的控制大豆分离蛋白的聚集及凝胶结构有一定的指导意义。

大豆可溶性多糖对大豆分离蛋白的物性修饰

在60℃,相对湿度为79%的条件下,通过Maillard反应进行共价接枝,得到大豆分离蛋白(SPI)-大豆可溶性多糖(SSPS)共价接枝物(SSC).根据糖基化产物在SPI等电点附近(pH=4.5)和中性条件(pH=6.5)下的溶解性将其分成两个组分SC45和SC65,对其进行SDS-PAGE凝胶电泳,并分析了其浊度、粒径和Zeta电位等物化性质.结果显示:反应后生成大相对分子质量的接枝物,SPI的7S和11S中各亚基均参与了糖基化反应,SSC两个组分的接枝度分别高达41.79%和36.75%;SC45在酸性环境中的浊度显著低于SC65,说明SC45在蛋白的等电点附近溶解性能优越,能有效降低蛋白的自聚集;SSC的稳定性主要是由接入的SSPS分子亲水侧链空间位阻作用提供的.

大豆蛋白的可溶性水解物、可溶/不溶性聚集体对乳化香肠品质的影响

研究了不同形式的大豆分离蛋白(SPI),包括native、可溶性水解物、可溶/不溶性聚集体对乳化香肠品质的影响。测定了乳化肉糜的弹性模量,香肠的蒸煮得率和质构,并利用环境扫描电镜观察其微观结构。结果表明:所有SPI都显著(P<0.05)提高了香肠的蒸煮得率。SPI的不溶性聚集体显著提高了肉糜的弹性模量和香肠的质构,香肠结构最为连续致密;SPI的可溶性聚集体对香肠弹性模量和质构没有明显影响,但可见较细腻的网孔状结构;SPI的可溶性水解物很显著地破坏了香肠的质构,结构松散细碎,缺少连续的绳状交联网络结构;native SPI削弱了肉糜的弹性模量,但对香肠质构没有明显影响。

大豆分离蛋白聚集体及凝胶制品的研究进展

大豆分离蛋白凝胶制品的品质调控一直是产业热点,大豆蛋白聚集体作为蛋白成胶前体,其作用机理一直被广泛研究。在综述大豆蛋白聚集及凝胶机理的基础上,进一步综述了大豆蛋白聚集对凝胶成品的影响,提出了探索未变性大豆蛋白对大豆蛋白凝胶过程中物化性质的研究思路,对控制大豆蛋白凝胶形成过程、开发品质各异的大豆蛋白制品具有一定的参考价值。

枯草杆菌蛋白酶促大豆分离蛋白聚集:蛋白质和酶浓度以及热处理的影响(英文)

研究了大豆分离蛋白的枯草杆菌蛋白酶水解产物的聚集行为。加入枯草杆菌蛋白酶后,大豆蛋白分离物被迅速降解为分子量小于6.5 kDa小分子组分,这些组分相互作用形成大的聚集物。水解液的浊度变化趋势呈S型,底物浓度大于3.2%(酶浓度为750 U/mL)时蛋白质的浓度对聚集过程的影响更明显,此临界浓度主要取决于酶浓度。适当的预热处理有利于酶促聚集。由于聚集物能溶于SDS和尿素,说明非共价键(主要是疏水相互作用、氢键和离子键)对聚集物的形成有特别重要的作用。最后并提出了酶促聚集的机理。

细菌碱性蛋白酶促大豆分离蛋白聚集

研究了大豆分离蛋白(SPI)的细菌碱性蛋白酶水解产物的聚集行为。采用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和高效分子排阻色谱分析了细菌碱性蛋白酶对SPI的降解模式,结果显示,降解产物大部分为分子质量小于6.5kDa的小分子量组分,反应过程有不明聚集物生成。浊度分析表明,此聚集物可能由小分子的降解产物组成。在较高的蛋白质浓度下,蛋白酶甚至可以催化SPI形成弹性凝胶。

预热处理对SPI水解过程多肽稳定性的影响

研究了预热处理对大豆分离蛋白(SPI)水解多肽溶液稳定性的影响。采用浊度法监测聚集过程,结果表明预热处理后的SPI蛋白在水解过程的聚集速率明显升高,但过度的热处理不利于酶促聚集速率进一步提高。采用差示扫描量热法分析其热力学性质,结果显示11S经90℃热处理解聚并和解聚的7S通过疏水相互作用形成聚集物,聚集物的形成一方面导致水解液浊度的增大,另一方面减少了酶反应位点,不利于酶的作用。

大豆蛋白水解多肽的动态聚集

研究了大豆分离蛋白(SPI)水解多肽的动态聚集。采用高效分子排阻色谱(SE-HPLC)分析可以看出水解过程中不明聚集物的出现。同时探讨了浊度法结合蛋白酶抑制剂PMSF对这一动态聚集行为的可行性,并利用此方法比较了不同温度条件下水解多肽聚集行为的变化。结果表明:高温有利于多肽的聚集,而低温有利于稳定最终聚集物的结构。

基于两步法研究盐离子预聚集对大豆分离蛋白凝胶性的影响

为了改善大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)凝胶品质,提出了一种两步制备凝胶的新方法:首先利用3种不同浓度(0~15 mmol/L)的硫酸盐(CaSO_(4)、MgSO_(4)和ZnSO_(4))对SPI进行预聚集处理,然后通过添加CaSO_(4)至盐离子总浓度为35 mmol/L使蛋白质凝胶化,并探讨了不同盐离子预聚集对SPI结构及凝胶特性的影响。结果表明:盐离子与蛋白质分子之间的相互作用是自发的吸热反应,由熵变驱动,滴定ZnSO_(4)引起的热量变化较CaSO_(4)和MgSO_(4)更为剧烈;盐离子的加入引起了SPIα-螺旋结构含量上升,β-折叠结构含量下降及荧光强度降低。在同一浓度条件下,经ZnSO_(4)诱导的SPI聚集体颗粒的粒径、表观黏度均显著大于其他两种盐离子(P<0.05),说明Zn^(2+)的聚集能力更强。流变性分析结果表明,相较于未经预聚集处理的SPI凝胶,经10.0 mmol/L CaSO_(4)、10.0 mmol/L MgSO_(4)、5.0 mmol/L ZnSO_(4)预聚集处理的SPI凝胶的弹性分别提高了49.5%、30.0%和59.9%,但蛋白质分子过度预聚集会导致凝胶强度的下降。利用不同盐离子对SPI进行适当预聚集处理能够有效提高蛋白质凝胶性能,研究结果旨在为SPI凝胶制品质构性质的改良提供一种绿色、简洁的新思路。

大豆蛋白纤维聚集体Pickering乳液提高β-胡萝卜素的包埋稳定性

利用大豆蛋白纤维聚集体(soy protein isolate fibril,SPIF)制备Pickering乳液,并研究其对β-胡萝卜素的包埋稳定性。结果表明,大豆分离蛋白(soy protein isolated,SPI)经酸热处理可以生成含大量β-折叠结构的SPIF,其乳化活性可达到14.38 m~2/g,乳化稳定性可达到88.72%,均显著高于SPI。利用SPIF剪切乳化制备Pickering乳液,发现NaCl浓度未超过600 mmol/L时,随着其浓度的增加,SPIF乳液界面蛋白吸附率增加,从而使Pickering乳液稳定性提高。同时,SPIF乳液对β-胡萝卜素的包埋率可达到98.79%。当NaCl浓度为600 mmol/L时,SPIF形成的Pickering乳液中β-胡萝卜素在贮藏第7天的保留率达到最大值81.46%,相比SPI乳液提高了13.24%。

酸性热致大豆分离蛋白聚集体制备高冻融稳定性类蛋黄酱乳液

本文对酸性(pH 3.0)热致大豆分离蛋白聚集体(AHSPI)的平均粒径(Dh)、表面电位(ζ)、表面疏水性(H0)与溶解度进行了表征与测定,并用酸性(pH 3.0)天然大豆分离蛋白(ANSPI)、中性(pH 7.0)热致大豆分离蛋白聚集体(HSPI)作为对比分析,同时选用了AHSPI代替蛋黄制备高冻融稳定性的类蛋黄酱乳液,探讨了不同蛋白浓度对类蛋黄酱乳液的外观质地、微观结构、流变性质、DSC特性的影响。结果表明:AHSPI的平均粒径(204.67 nm)及H0(79418)均大于ANSPI与HSPI(pH 7.0),但ζ电位绝对值(35.93 mV)小于ANSPI与HSPI(pH 7.0),溶解度(89.47%)较HSPI(pH 7.0)更好。用AHSPI制备的类蛋黄酱乳液经过3次冻融循环保持稳定的最低浓度可达0.3 wt%,冻融前后乳液结构保持不变,只是乳液粒径的略微增大,流变性质表明类蛋黄酱乳液具有以弹性为主的凝胶网络结构,随着蛋白浓度的增大,油滴粒径逐渐减小,粘弹特性增强。DSC热分析表明:随着蛋白浓度的增加,类蛋黄酱乳液的结晶凝固点降低(-18→-28℃),而蛋黄酱即使具有低于冷冻温度(-20℃)的结晶凝固点(-27.89℃),仍发生了冻融破乳现象,类蛋黄酱乳液较好的界面稳定性赋予了其较好的冻融稳定性,为开发一类天然低胆固醇高冻融稳定性的酱类乳液提供了研究基础。

巯基乙醇对大豆分离蛋白热致聚合物界面性质的影响

为探讨β-巯基乙醇对大豆分离蛋白热致聚合物界面性质的影响,以大豆分离蛋白为原料,在pH7.0、90℃加热添加和不添加β-巯基乙醇(2 mmol/L)浓度为10 mg/mL的大豆分离蛋白溶液0 h和10 h,制备不同大豆分离蛋白质热致聚合物。观察了大豆分离蛋白、添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白、大豆分离蛋白热致聚合物和β-巯基乙醇大豆分离蛋白热致聚合物的微观形态、游离巯基含量的变化,同时比较了起泡能力、泡沫稳定性、乳化活性、乳化稳定性、表面疏水性和浊度的差异。结果表明,大豆分离蛋白和添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白呈现无规则状态,大豆分离蛋白热致聚合物为有规则的球状颗粒,而β-巯基乙醇大豆分离蛋白热致聚合物部分形成球状聚合物部分形成无规则聚合物。添加β-巯基乙醇改善了大豆分离蛋白的界面性质。与大豆分离蛋白相比较,添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白和添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白热致聚合物的起泡能力分别提高了64.56%和95.77%,乳化活性提高的幅度分别为12.94%和14.61%。添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白和添加β-巯基乙醇大豆分离蛋白热致聚合物在长时间储藏中表现出良好的乳化稳定性和泡沫稳定性。这种良好的界面性质源于β-巯基乙醇的加入赋予聚合物具有更高的游离巯基含量和表面疏水性。并且本实验建立了4种样品的泡沫稳定性和乳化稳定性随时间变化的Rational函数和Linear函数经验模型,为大豆分离蛋白质的实际应用奠定了理论基础。