《食品科学》：哈尔滨商业大学朱秀清教授等：热处理及植酸与脂肪对豆浆中大豆蛋白凝胶体系的影响研究进展

豆浆作为大豆加工制品，属于优质的植物蛋白饮料。其营养价值丰富，对人体健康有益，在人们日常生活中占有举足轻重的位置，此外更受到牛奶过敏、乳糖不耐、低胆固醇血的特殊人群喜爱，因此豆浆的生产具有重要的现实意义。

哈尔滨商业大学食品工程学院的谷雪莲、孙冰玉、朱秀清*等人综述了热处理过程中豆浆内大豆蛋白解离缔合行为的研究进展，归纳了豆浆在热处理条件下，混合体系中大豆蛋白的解离缔合行为以及体系中其他成分与蛋白互作对其解离缔合行为的影响，分析了相应条件下混合体系的解离缔合反应模型。

1、豆浆中大豆蛋白组分状态及其凝胶性

豆浆是从大豆中提取的胶体分散体，包含3.6%蛋白质、2.0%脂肪、2.9%碳水化合物和0.5%灰分。因此，豆浆属于一种混合体系。

豆浆中的蛋白质主要为大豆贮藏蛋白（大豆球蛋白和伴大豆球蛋白，沉降系数分别为11S和7S）。11S球蛋白是六聚体（300～380 kDa），通过二硫键链接组成亚基。7S球蛋白是三聚体（180～210 kDa）。虽然7S和11S都具有相对稳定的四级结构，但当它们所处的环境（如酸碱度、温度、共存物、超声波处理等）改变时，可以发生解离（解聚）或缔合反应。大豆蛋白的三级结构被盐键、氢键、疏水键、范德华力及二硫键等所稳定，二级结构被内部的主链氢键所稳定，因此容易被热、酸、碱等所影响。

凝胶性是大豆蛋白重要的功能性质，豆浆、豆花等传统食品的生产加工则利用了这一特性。豆浆中的大豆蛋白质分散于水中形成溶胶体，这种溶胶在一定条件下可以转变为凝胶。凝胶的形成受很多因素影响，如蛋白质溶液的浓度、加热温度与时间、分散体系中其他组分、pH值、离子浓度等。适当的变性可以改善蛋白凝胶的状态，但是过度的变性会产生负面影响。在大豆蛋白质中，只有11S和7S组分才可以形成凝胶，而且11S组分形成凝胶的硬度、组织程度高于7S组分凝胶。7S组分变性的温度在75 ℃左右，而11S的变性温度在90 ℃左右；且蛋白质中11S比例的升高会导致凝胶弹性模量（G′）的增加。

2、热处理过程中影响豆浆内大豆蛋白解离缔合行为的因素

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钙、镁、植酸盐的影响

植酸含有6 个磷酸基团，因此能够螯合钙、镁等金属离子。植酸盐和金属离子以各种形式存在于豆浆中，它们之间的结合方式会随着豆浆热处理过程中大豆蛋白结构的改变而发生变化。有证据表明，蛋白质的凝固反应发生在小分子（主要是植酸盐等多酸离子）与Ca2+相互作用形成可结合物质之后，表现为蛋白质分子聚集、生长并形成网络。

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脂肪的影响

未经加热的豆浆中油脂主要存在于颗粒组分中。当加热温度从65 ℃升高至75 ℃时，脂质的一部分以及几乎所有的α和α′亚基和β-球蛋白在颗粒组分中释放并向可溶性组分移动。在75 ℃下加热时，可溶部分和颗粒部分中的脂质开始释放并转移到浮动部分。在90 ℃时，几乎所有的脂质（中性脂质）都转移到了浮动部分，一半的磷脂保留在颗粒中。

3、热处理过程中影响豆浆混合体系解离缔合行为的因素

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加热方式的影响

豆浆加工中有不同的热处理方式，按照豆浆受热处理时的压力程度可以分为减压、常压、微压、高压、超高压热处理，表1总结了不同压力下热处理对豆浆混合体系的影响。

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加热温度的影响

当热处理温度过低时，未能达到蛋白质变性程度，则蛋白质的球状结构仍处于相对稳定状态，巯基等基团被包裹于蛋白分子内部，静电斥力也处于平衡位置。蛋白质聚集体含量也受加热温度的影响，高温（≥80℃）下豆浆会受热产生变性，促进大分子蛋白质聚集体的形成。

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加热时间的影响

热处理的程度以及蛋白质变性程度的大小都取决于热处理的温度和时间。不同的热处理方法下，可以分别调节热处理温度和时间最终达到相同的热处理效果。热处理时间的长短影响了蛋白质分子的变性程度及形成聚集体的大小和数量，且蛋白聚集体在加热初期的增长较快，随着时间的逐渐增加，聚集体尺寸逐渐下降。

4、热处理过程中豆浆内大豆蛋白解离缔合反应机理

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豆浆中不同成分与大豆蛋白混合体系凝胶解离缔合反应机理

植酸的影响：Wang Ruican等研究植酸盐对热诱导的蛋白质聚集和豆奶蛋白颗粒形成的影响，发现在豆浆加热至高温时，出现一个关键的“开放期”（图1），大豆蛋白结构展开，解离出酸性多肽和碱性多肽，此时大量的内部碱性氨基酸暴露在表面，从而吸引植酸盐与其结合。并且随着植酸盐与碱性多肽的结合，可以在一定程度上抑制α、α′亚基和酸性多肽的结合，使颗粒蛋白比例下降。植酸盐可使蛋白质表面负电荷数量增加，进一步增强11S的溶解度并抑制其热聚集。

脂肪的影响：如图2所示，在豆浆加热前，大豆中存在完整的油体，通过浸泡和研磨，油体的外源蛋白（油体蛋白）通过非共价（11S、7S）和共价（P34-24 kDa油体蛋白和7S（α′/α）-SS-P34-24 kDa油体蛋白，P34是24、18 kDa油体蛋白的巯基蛋白酶）的相互作用与完整的油体结合。通过加热，蛋白酶发生变性，外源蛋白展开。7S被解离成其游离亚基（α′、α和β），通过巯基/二硫键交换反应裂解11S酸性肽链（A）和碱性肽链（B）中的链间二硫键，形成A单体和含有A和/或B的二硫键连接产物，P34和24 kDa油体蛋白之间共价相互作用释放P34和α′/α-SS-P34。

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豆浆复合体系中蛋白亚基解离缔合反应机理

加热生豆浆时，大豆蛋白亚基发生变性，导致其组分发生变化，解离后聚集形成大小、成分和分子结构不均匀的颗粒。通过差示扫描量热法（DSC）分析发现大豆蛋白在加热过程中会出现两个峰，65.3～70.9 ℃的峰表明7S发生了变性，85.6～92.0 ℃的峰表明了11S发生了变性。因此有研究者根据11S和7S变性温度不同，提出了采取两步加热法来处理豆浆，达到控制豆浆中大豆蛋白适度变性的效果，其中黏度变化证明这种选择性变性改变了大豆蛋白的聚集状态。

结 语

大豆蛋白的解离缔合行为是现如今的热点，国内外学者已经对大豆蛋白及其亚基在热处理条件下的凝胶行为进行了基础的研究，但目前不足的是对类似豆浆这种蛋白和其他物质混合体系的解离缔合行为还没有系统地阐明，豆浆经热加工后的内在变化机理仍然没有相对全面的阐述。尤其是豆浆的浓缩工艺，尽管工厂在生产加工中可以得到理想化的豆浆或豆粉，但是没有完善的机理可以解释这一现象。还需要在纯蛋白的研究基础上，考虑实际的生产条件，模拟加工过程中的热处理条件以及添加的辅料，从机理方面深入探究蛋白以及蛋白与其他物质互作发生的解离缔合行为，才有助于寻找表征蛋白变性程度的指标及探究能使蛋白适度变性的条件，才能指导豆浆及其相关产业的生产加工。

通信作者简介

朱秀清 教授

哈尔滨商业大学食品工程学院

朱秀清教 授，博士生导师，哈尔滨商业大学食品工程学院植物蛋白化学及深加工技术方向负责人。 曾任国家大豆工程技术研究中心副主任、总工程师，黑龙江省绿色食品科学研究院大豆加工技术研究中心主任，现任哈尔滨商业大学食品工程学院教授，植物蛋白化学及深加工技术方向负责人，兼任大豆产业技术创新战略联盟常务理事、黑龙江省食品科学技术学会常务理事，国家及省级项目评审专家，黑龙江省现代农业产业技术协同创新体系岗位专家。 国际期刊 Journal of Food Science and Nutrition Therapy 、 Journal of Food Processing and Preservation 审稿专家，国内期刊《大豆科技》编委，《食品科学》、《农业工程学报》审稿专家等。

多年来一直致力于大豆蛋白质化学及深加工技术的研究与应用开发工作。在大豆营养成分分析、加工技术对大豆蛋白结构影响与表征及大豆加工副产物综合利用方面具有一定优势，在大豆蛋白的物理、酶法、化学改性、大豆蛋白挤压重组技术研究及传统大豆食品加工应用方面取得了一定成果。

迄今主持、参加完成 “十二五”农村领域国家科技计划课题、国家863、黑龙江省科技计划项目、黑龙江省重大科技专项课题等科技项目29项；获得国家科技进步奖二等奖1项，省长特别奖1项，省科技进步一等奖1项，省科技进步二等奖2项；获得发明专利15项；出版专著3部，发表论文100余篇；培养硕士研究生27名。

本文《热处理及植酸与脂肪对豆浆中大豆蛋白凝胶体系的影响研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷3期333-340页，作者：谷雪莲，孙冰玉，刘琳琳，王欢，石彦国，吕铭守，朱秀清。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201130-303。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改：哈尔滨商业大学食品工程学院谷雪莲；编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

通信作者简介及照片由作者提供。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。