Vol. 35 ,No. 10
Oct. 2020
2020年10月第35卷第10期
中国粮油学报
张淇云1谢晶V 邵则淮V 甘建红2
李晓晖V 薛斌V 孙涛2
(上海海洋大学食品学院打上海201306)
(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心；农业部冷库及制冷设备质量监督检验测试中心2，上海201306)
摘要本文首先综述了美拉德反应对大豆分离蛋白的溶解性、乳化性以及凝胶性等一系列功能特性的 影响，进而阐述了美拉德反应对大豆分离蛋白生物活性的影响，如抗氧化性和抗菌性
。对大豆分离蛋白的美
拉德反应在食晶领域的研究进行了展望，以期对大豆分离蛋白的美拉德反应在食晶领域的研究提供参考。
关键词大豆分离蛋白美拉德反应功能特性生物活性
中图分类号:TS214.2
文献标识码:A
文章编号/003 -0174(2020)
10 -0196 -07
网络首发时间：
2020 -09 -09 14：35：
37
网络首发地址:https :
//kns . cnki. net/kcms/detail/11.2864. TS. 20200904.1729. 012. html 大豆分离蛋白(SPI )是脱皮脱脂的大豆进一步
去除所含非蛋白成分后，所得到的一种精制大豆蛋
白产品，主要成分是0 -伴球蛋白和大豆球蛋
白［1,2］ °蛋白质的结构决定了其独特的功能特性［］, SPI 中肽键或氨基酸的侧链同水分子之间发生相互
作用表现出溶解性；而其含有亲水基团和亲油基团, 在油水混合液中，分散蛋白质有扩散到油-水界面
趋势，从而表现出乳化性；SP I 分子中的二硫键、氢键 以及疏水键相互作用，使发生断裂的多肽之间再重孙涛
新相互交联聚集成网表现出凝胶性；而SPI 部分肽链
在界面上展开，并通过肽链间相互作用，形成一个二 维保护网络，使界面膜得以加强表现出发泡性［,］° 正是由于SPI 具有溶解性、乳化性、凝胶性以及发泡 性等多种性质，使其在食品工业中被广泛应用，如
SPI 作为乳化剂加入到烤制食品、冷冻食品以及汤类
食品的制作, 制品 ； SPI 用于 制食品中,
可以增加面筋强度;SPI 还可作为食品的抗菌保鲜包
装材料等［6］ °
美拉德反应也称为琰氨反应，主要指的是醛、
酮、还原糖的琰基与氨基酸、肽、蛋白质等含氮化合
物的游离氨基之间发生的一系列反应［7］°作为食品 体系的重要成分，蛋白质和糖在食品体系中处于共
基金项目："十三五”国家重点研发计划(2016YFD0400106)，国
家自然科学基金(31571914)
收稿日期:2020 -01 -14
作者简介：张淇云，女,1995年出生，硕士，食品科学与工程
通信作者：孙涛，女,1970年出生，副教授，主要从事多糖的结构
与功能研究
存状态，在食品加工和贮藏期间很容易发生美拉德
反应［］° SPI 的美拉德反应通过增加其极性基团，改
变界面张力，进而来改变SPI 的功能特性，如改变溶 解性［9］、提升乳化性和乳化稳定性［10］等。本文从美
拉德反应影响SPI 的功能特性和生物活性这2个方
面进行综述，以期对SPI 在食品领域的应用提供 参考。
1美拉德反应对SPI 功能特性的影响
美拉德反应可以改变spi 的结构，进而改变其功
能特性刘口溶解性、乳化性、凝胶性、黏弹性、发泡性、
热稳定性以及结晶性等［11］ °
1.1
溶解性
溶解性通常指蛋白质在水溶液中溶解的性
能［12］° SPI 与糖发生美拉德反应，会消耗SPI 的氨 基，同时会引入含多轻基的糖链，改变其亲水基团数 目，从而使溶解性发生改变［13>14］。美拉德反应对SPI
溶解性的影响见表1 ° SPI 与葡萄糖(G -)发生美拉
德反应制备G - SPI 偶联物，在较宽的pH 范围内
G - SPI 偶联物均具有良好的溶解性，而未经处理的 SPI 在pH 4-6下的溶解性较差。这是由于SPI 中的
氨基与 中的 基发生 应,
亲水基团数目增多。反应后的SPI 具有更强的亲水
能力，从而使SPI 的溶解性得到明显提升15］ ° SPI 与
乳糖在相对湿度为79%，反应温度60 C 条件下发生
美拉德反应，溶解性可以提升约30% ［16］ °
第35卷第10期张淇云等大豆分离蛋白美拉德反应研究进展197
反应进程会影响SPI的溶解性。在质量比为
4：1，反应温度80C的条件下,SPI与木糖和果糖同
时发生反应制备美拉德反应产物（MRPs）o反应时
间为2h和10h时，SPI的溶解性分别比原来提升
43%和59%，这是因为SPI中的不溶性聚合物在加
热2h后变得可溶；尽管反应继续到6h时，松弛的
多肽链再次聚集，使得溶解性略有下降；但继续加热
到10h时，聚合物再次解离，溶解性又明显提升［7］。
糖的种类也会影响SPI的溶解性。SPI分别与
葡萄糖、麦芽糖这2种还原糖按质量比4：1混合后,
在80C下发生美拉德反应。反应时间为2h和6h
，SPI-
麦得到的MRPs SPI-得到的
MRPs溶解性均随着反应时间的延长而增加，前者的
溶解性要优于后者，且均优于对比试样SPI。反应至
10h时，种MRPs的溶解性均显著降低，其中SPI-
葡萄糖-MRPs的溶解性甚至低于对比试样SPI o这
是由于反应时间过长，美拉德反应进入了高级阶段,
生成了不溶于水的大分子聚合物。葡萄糖的分子量
小于麦芽糖，其空间位阻小，更易于生成不溶性的物
质。即美拉德反应改变了SPI的溶解性，且麦芽糖对
SPI溶解性的改变效果更明显［18］。
表1美拉德反应对spi溶解性的影响
反应体系
性的
检测方法
性
考
文献
SPI+
(G-)
紫外透射法溶解性提升2倍Tian等[15] SPI+乳双缩k法溶解性提升约30%
2h10h，SPI的
布冠好等［16］
SPI+木糖+果糖溶剂蒸发法
性提升43%
和59%左右；6h时，略
Wang等[17]有下降
2h6h，体
SPI+麦SPI+考马斯亮蓝
G250法
系的溶解性都提升;10
h，体的
性都下降，与麦芽糖反
应的溶解性更佳
王鲁慧等［18］
1.2乳化性
乳化性是蛋白质可以促进乳浊液形成及稳定的性质,SPI具有乳化性质的原因是其具有亲水基团和亲油基团［19,20］。美拉德反应会使SPI亲水性增强，其在油相和水相界面可以更加有序紧密的排列，形成更为致密的蛋白膜，从而使乳化性得到明显改善［1,2］。糖的种类、反应进程等因素会影响SPI结，影响乳性。应对SPI乳性的影响2。
与发生应后，SPI乳性发生改变。SPI与麦芽糖在质量比为1：1，反应温度100C以及反应时间2h制得MRPs o较SPI相比，乳化活性提升8.5%，乳化稳定性提升10.9%［23］。SPI 与麦芽糊精在高温、2h干热条件下，经美拉德反应得到SPI-麦芽糊精偶联物。偶联物中接枝的麦芽糊精增强了乳液液滴间的空间排斥作用，从而提升乳液的稳定性「⑷。SPI与大豆壳半纤维素在干燥条件下发生美拉德反应，与大豆壳半纤维素和SPI相比，产物的乳化能力有了显著的提升。这是由于SPI与大豆壳半纤维素的交联作用，使产物乳化性得以提升［5］。SPI与黄原胶按质量比为10：1发生美拉德反应。由于SPI表面能够提供亲水基团，所以与黄原胶发生反应后会形成大量水合界面层，进而提升产物的乳化活性，其乳化活性最大值可达到191.6m2/g［6］。SPI与海藻酸钠按质量比为9:10、68C以及反应时间24h条件下，得到的MRPs接枝度为27.2%，其乳化活性和乳化稳定性分别为39.4m2/g和15.3。较SPI相比，分别提升了121%和255%［7］。
表2美拉德反应对SPI乳化性的影响
应体
乳性的
检测方法
乳性
考
文
SPI+麦分光光度法
乳化活性提升8.5%,
乳化稳定性提升10.9%
Xu等[3] SPI+麦芽糊精离心法
产物的接枝度为
（26.46±3.17）%，其
乳化稳定性有了明显
提升
蓝亭等［24］
SPI+大豆壳
半纤维素
离心法
的乳性应
了提升
Wang等[25]
SPI+黄
度法
乳化活性最大值为
191.6m2/g
Li等[26] SPI+海藻酸钠度法
乳化活性为39.4m2/g,
提升121%；乳化稳定
性为15.3，提升255%
赵磊等［27］SPI+度法
乳化活性从0.168提
升到0.574
王松等［28］SPI+乳度法
乳活性及乳
性24h、
36h达到大
冠好［16］SPI+度法
6h后，乳活性提升
56.18%；h后，乳化
性提升92.78%
左颖昕等［29］
反应进程会影响SPI的乳化性。SPI与葡萄糖按质量比为4:1和反应时间为0、1、2、3、4、5、6h发生应，得到基。应程的加深，乳化活性逐渐增强，从0.168（未处理的SPI）增到0.574（反应时间为6h）［28］。SPI与乳糖在相对湿度79%、反应温度60C条件下，经美拉德反应制不同应的基合，乳活性及乳化稳定性分别在24,36h达到最大［16］。SPI与葡萄
198中国粮油学报2020年第10期
糖按质量比为1：1、反应温度55C发生美拉德反应。反应6h后，乳化活性提升56.18%；反应8h后，乳化稳定性提升92.78%［29］o
1.3凝胶性
凝胶性是指蛋白质形成枝体状结构的性能，它使蛋白质具有较高的黏度、可塑性和弹性［30］等PI经加热、冷却、渗析和碱处理可得到凝胶［1］。SPI凝胶性的临界浓度对pH值有较高的依赖性，而美拉德反应会使体系的pH下降，诱导SPI构象发生改变，使SPI，性［32］；应
可发生蛋白质共价交联，使SPI长链疏水性基团的含量增加等曾强疏水相互作用力，提升凝胶的抗断强度和黏弹性，从而改善其凝胶性［33］o SPI与麦芽糊精通过美拉德反应制备SPI/麦芽糊精糖基化复合物，对其流变性和微观结构进行了研究。结果表明，由于SPI和麦芽糊精这两种高分子聚合物之间的相分离作用，使得SPI/麦芽糊精混合体系凝胶储能模量显著增加；凝胶微观结构表明等P I和麦芽糊精混合体系能够形成高强度、均匀、致密的凝胶网络，从而提升SPI的凝胶性［34］o SPI与木糖在高压灭菌条件下发生美拉德反应，反应过程中，体系的pH从中性降低到5.5o经应力松弛测定，美拉德反应形成凝胶的破断强度增强，弹性增大等卩木糖的加入可显著提高SPI的凝胶性［5］o
1.4性
此外，美拉德反应还可以有效改变SPI的黏弹性、发泡性、热稳定性、结晶性及其他功能特性。蛋白质的黏弹性是指液体流动时表现出来的内摩擦，又称流动性［36］o SPI与木糖在质量比为4：1、相对湿度26.10%以及反应时间5h条件下，得到的MRPs 的初始黏度、储能模量以及损耗模量均大于未处理的SPI和木糖的简单混合物。这是由于SPI和木糖发生反应生成了结构更加复杂的分子，从而使得产物溶液的弹性明显增强、黏度明显增加［37］。在干热条件下SPI与核糖也易
于发生美拉德反应，且最适条件为:SPI与核糖质量比1：1、反应温度80C、相对湿度26.10%以及反应时间6h o差示扫描量热法分析结果，SPI与核通应生了
的中，MRPs中的弹性得到提升［8］
发泡性是指大豆蛋白质在加工中体积的增加率，可起到酥松作用⑷。SPI与糖发生反应时，会改变SPI分子空间结构，改变分子间的作用力，提升水-空气界面的蛋白质膜厚度和硬度，从而改善其发泡性［39］o SPI与黄原胶按质量比为10：1发生美拉德反应时等PI的发泡稳定性从2.6%提升到8.2%，其发泡活性最大值从155mL提升到205mL，发泡性明增强［26］。
热稳定性是指蛋白质在受热或加热过程中，能够保持其本来的性质，而不发生分解反应或其他类型反应。SPI与右旋糖酹按质量比1：1、pH=6.5、反应温度60C以及反应时间30h发生美拉德反应，制备SPI-葡聚糖偶联物。差示扫描量热法结果表明，SPI-葡聚糖偶联物的变性温度和变性箱均高于SPI。这是由于右旋糖P与SPI的共价结合，分子的电负性、空间位阻和静电斥力均增强。因此，在加热过程中，接枝产物不易团聚，从而提升SPI的热稳定性［0］o
结晶性质于度的他因，从溶液中析出的性能。将SPI与竣甲基纤维素为原料发生美拉德反应,X射线衍射扫描结果表明,SPI 在22°处有很强的特征反射。随着竣甲基纤维素含量的增加，产物在22。时的特征反射强度明显降低。即与竣甲基纤维素发生反应等PI的晶体结构逐渐被破坏，以致减弱了SPI的结晶性［41］o
2美拉德反应对SPI生物活性的影响SPI的生物活性较差，美拉德反应可以改变SPI 的结，抗性抗性［42］。
2.1性
科学研究表明，癌症、衰老或其他疾病大都与过量自由基的产生有关联，清除自由基可以有效克服其所带来的危害［43］。由SPI制备的氨基酸与糖发生反应得到MRPs，具有良好的还原能力、清除轻基自由基及DPPH自由基的能力［44'45］o美拉德反应对SPI抗氧化性的影响见表3o
SPI与葡萄糖反应生成MRPs，将其添加到熟肉糜中，可以显著降低熟肉糜的硫代酸反应物(TBARS)值，随着MRPs的添加量增加，熟肉糜的TBARS值减小，即对脂肪氧化的抑制作用越明显。同时可以减少红度值降低的幅度，保持体系中pH的稳定。因此,MRPs可以作为一种安全的抗氧化剂添
加到肉糜中，提升抗氧化能力，保持感官特性，延长期［46］。
反应程度会影响SPI的抗氧化性。SPI与葡萄糖按质量比为1：1混合得到MRPs。随着反应时间的延长，以及反应温度的提高，MRPs的抗氧化性增
第35卷第10期张淇云等大豆分离蛋白美拉德反应研究进展
199
强，其还原能力、轻基自由基清除能力以及DPPH 自 由基清除能力均优于SPI °这是由于美拉德反应后
MRPs 中氨酸发生偏移，芳香族氨基酸暴露出来,
从而使MRPs 具有很强的抗氧化性[47] ° SPI 与葡萄
糖按质量比1：1发生美拉德反应得到大豆糖蛋白，
随着反应程度的加深，大豆糖蛋白的游离氨基含量 下降、反应褐变程度逐渐加深、抗氧化性逐渐提 升[48]
表3美拉德反应对SPI 抗氧化性的影响
应
反体抗 性的
检测方法
抗性
参考 文献
SPI +TBARS
较添加SPI 的对照组 相比，添加MRPs 的处
组 TBARS 降低李芳菲等[6]
SPI +
葡萄糖
DPPH
基
清除、还原能力 以及径基自由基 清除能力DPPH
基 能
力 SPI 提 升 3. 67
倍；还原能力较SPI 提
升5.6倍；基自由
基 能力 SPI 提
升 1. 69
杨健等[47]
SPI +
葡萄糖DPPH
基
的 DPPH 基
能力 SPI 提升 2. 68
夏秀芳等[48]
2.2抗菌性
近年来，抗菌剂和抑菌剂被广泛地应用于食品
和日用品行业。SPI 与糖发生美拉德反应制得
MRPs 。除了具有良好的抗氧化性，还具有抗菌作用。 SPI 与壳聚糖在质量比1：1、反应温度60 C ，制得大
豆蛋白-壳聚糖偶联物，对大肠杆菌的抑制效果明
显优于SPI 。这是由于大豆蛋白-壳聚糖偶联物具 有表面活性，可以更大程度破坏大肠杆菌细胞膜的
稳定性，从而提升其抗菌活性。因此，大豆蛋白-壳
聚糖偶联物可以作为一种新型的具有抗菌活性的功
能性大豆蛋白应用于食品中[49]°
MRPs 还可以保护有益菌的生长° SPI 与卡拉
胶质量比1： 3、反应时间6 h 制得MRPs °通过测定
长双歧杆菌在贮藏过程中的存活率，研究其对长双
歧杆菌的保护作用。添加MRPs 处理组和没有添加
MRPs 对照组长双歧杆菌的数量分别减少了约0. 4 CFU/mL 和3 CFU/mL °因此，MRPs 可以保护长双
歧杆菌的生长，从而对益生菌在食品中的应用具有 重要意义[50] °
3结论与展望
spi 作为一种植物性食用蛋白，不仅必需氨基酸
含量丰富，营养价值高，而且具有溶解性、乳化性以
及抗菌性等多种性质。因此刘pi 是大豆深加工中最 有潜力、最有前景的功能性物质。由于单一的spi 溶 解性、乳化性以及凝胶性等一系列性质较差，这在一
定程度上限制了其应用。因此，通过美拉德反应来
改变SPI 的功能特性和生物活性，进而扩大其在食品
领域中的应用。在产品应用上刘PI 的需求量将在世
界上有一个很大的跃升，必将会蓬勃发展°
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