正常情况下，绝大多数的人考虑到，高温会使蛋 白变性，也就是说蛋白质经热处理后，肽链舒展结构 发生变化，大量疏水性基团暴露在蛋白质表面，蛋白 质发生热变性，蛋白质溶解性急剧下降［1］。但是，很 多研究却得到了不同的结果： Estela L Arrese、S Petruccelli 和 Jorge R Wagner 等［12 － 14］研究者对高温处 理后 的 大 豆 分 离 蛋 白 溶 解 性 进 行 了 研 究，发 现 100 ℃ 处理后的大豆分离蛋白仍然具有较高的溶解 性。
关键词 改性 蛋白质 溶解性 中图分类号：TS201． 2 文献标识码：A 文章编号：1003 － 0174（2011）08 － 0123 － 06
蛋白质产品由于良好的功能特性和较高的营养 特性已经被 广 泛 的 应 用 于 食 品 行 业，用 来 改 善 食 品 的质地和 营 养 等。 依 据 来 源，蛋 白 质 产 品 可 分 为 植 物性蛋白质产品和动物性蛋白质产品。由于不同来 源蛋白质的 氨 基 酸 组 成 的 差 异，造 成 了 蛋 白 质 功 能 性的差异［1］，其 中 溶 解 性 是 蛋 白 质 的 一 个 重 要 的 功 能特性。蛋白质的自身结构和溶液中的 pH 值、离子 强度以及 温 度 等 都 是 蛋 白 质 溶 解 性 重 要 的 影 响 因 素［2］。蛋白质的溶解性可表达为氮溶解指数（ NSI） 和蛋白质分散指数（ PDI） 2 种。
Choi 等［15］利用微波技术对大豆进行处理，结果 发现大豆细 胞 微 结 构 明 显 被 破 坏，能 明 显 的 提 高 可 溶性大豆蛋白的含量。经过微波处理过的鳕鱼可溶 性蛋白质，经 SDS － PAGE 分析发现分子质量明显降 低，较大分子质量的亚基消失，出现两条 20 ku 的新 条带，证明鳕 鱼 蛋 白 质 通 过 微 波 处 理 后 发 生 了 降 解 作用［16］，使得鳕 鱼 可 溶 性 蛋 白 质 含 量 提 高。 微 波 造 成水分子激 烈 的 原 地 震 动，使 得 水 分 子 与 蛋 白 质 分 子相互碰撞 次 数 增 加，这 种 震 动 和 撞 击 造 成 了 大 量 的能量聚集，当 达 到 一 定 程 度 后 便 会 向 外 释 放 大 量 热［17］。由于微波的辐照和产生的大量热从而导致蛋 白质空间结构发生变化，蛋白质分子质量减小，亲水 性氨基酸残基大量暴露，溶剂化能力增强，蛋白质溶 解性提高。
超声波的瞬态空化作用使能量密度高度聚集， 故能在崩溃 瞬 间 作 用 产 生 高 压、高 温 等 一 系 列 极 端 物理效应［9］，从而使蛋白质分子发生了结构的变化， 溶解性提高。利用超声波处理可较好的提高蛋白质 的溶解性。
研究证实，超 声 处 理 有 效 地 提 高 了 蛋 白 质 的 溶 解度，Wanlop Chanasattru 等［10］认为经超声波处理过 的球状蛋白 质，蛋 白 质 分 子 性 质 和 在 溶 剂 化 能 力 发 生了改变，使得蛋白质体积缩小，在溶剂中的可压缩 性增强，从 而 使 蛋 白 质 更 易 分 散 在 溶 剂 中。同 样 Jambrak 等［4 － 5］利用 20 kHz 的超声波探头处理乳清 蛋白和大豆 蛋 白 后，认 为 蛋 白 质 溶 解 性 明 显 提 高 的 原因是由 于 超 声 波 的 空 化 作 用 使 得 蛋 白 质 结 构 展 开，肽 健 断 裂，蛋 白 质 分 子 质 量 减 小，更 多 的 亲 水 性 氨基酸处在外层； 但 Chuan － He Tang 等［11］持相反的
2011 年 8 月 第 26 卷第 8 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 26，No． 8 Aug. 2011
不同改性方法对蛋白质溶解性的影响研究进展
任为聪1 程建军1 张智宇1 赵伟华1 朱秀清2
（ 东北农业大学食品学院1 ，哈尔滨 150030） （ 国家大豆工程技术研究中心2 ，哈尔滨 150030）
NSI = 水溶性氮 × 100% 样品中总氮
PDI = 水分散蛋白质 × 100% 样品中总蛋白质
大量的研究发现蛋白质的功能性与溶解性有着 密切的联系，通 过 蛋 白 质 的 溶 解 性 来 体 现 其 他 的 功 能性［1，3］。随着蛋白质溶解性的提高，蛋白质的凝胶 性、乳化性和发泡性都得到了相应的提高［4 － 8］，因此 提高蛋白质的溶解性具有重要的意义。随着蛋白质 改性技术的 不 断 发 展 和 研 究 手 段 的 不 断 更 新，蛋 白 质改性的机 理 的 研 究 不 断 深 入，研 究 表 明 蛋 白 质 结 构的变化 直 接 影 响 蛋 白 质 的 溶 解 性。 现 在，通 常 采 用物理方法、生 物 酶 方 法 和 化 学 方 法 改 变 蛋 白 质 高
1． 4 静态超高压改性 食品的高 压 处 理 技 术，一 般 是 指 将 密 封 于 柔 性
容器内的食品置于以水或其他液体作为传压介质的 压力 系 统 中，采 用 高 静 水 压 处 理 食 品，以 达 到 杀 菌、 抑酶和改善食品的功能特性等作用。静态超高压能 使蛋白质分子相互聚合成为聚合物，分子质量增大， 有利于与水相互作用，在水中形成 100 ～ 200 nm 的微 粒。试验证明，压力从 0 ～ 600 MPa，蛋白质溶解性先 下降后上升［18］。Wang XianSheng 等［6］发现经过静态 超高压处理 过 的 不 同 品 种 大 豆 分 离 蛋 白，随 着 压 力 的增大，溶解性呈现非线性的变化，并且达到最大溶 解度时所需的压力不同。通过对表面疏水性和表面 巯基的测定 发 现，蛋 白 质 高 级 结 构 在 处 理 过 程 中 不 断变化，蛋白质疏水作用力和共价键（ 二硫键） 共同 决定着可溶性蛋白质的高级结构。
我们通过 热 处 理 高 温 变 性 豆 粕，蛋 白 质 的 溶 解 度也得到显著的提高。通过研究发现高温条件下大 豆分离蛋白的高溶解性是由于 7S 和 11S 之间的亚 基通过二硫 键 重 新 结 合，疏 水 作 用 力 使 得 疏 水 性 基 团向新聚合物中间聚集，形成可溶性聚合物，因此加 热在一定条件下可以提高蛋白质的溶解性。 1． 3 微波改性
摘 要 溶解性是蛋白质主要的功能特性之一，更重要的是，溶解性是蛋白质生理功能特性及其他加工 功能特性的前提和基础。通过对蛋白质溶解性的物理、生物酶及化学改性 3 大类改性方法进行了分类论述， 分析了不同改性方法对蛋白质溶解性的影响。其中，物理方法介绍了微波、超声波及热处理等方法； 生物酶方 法介绍了木瓜、碱性及胰蛋白酶等处理方法； 化学方法介绍了不同活性基团的改性方法。分别对各种改性过 程中蛋白质的结构变化和蛋白质溶解性提高的机理进行了初步探讨。通过物理、生物酶和化学等方法等来引 起分子结构的微变化，可使人们获得各种符合预期的性能优良的蛋白产品。
伴随着压力的变化，蛋白质发生聚合，形成分子 质量更大的 聚 合 物，这 些 聚 合 物 将 阻 碍 蛋 白 质 溶 解 的疏水性氨 基 酸 残 基 掩 蔽 在 聚 合 物 中 心，这 些 疏 水 性氨基酸残基相互作用形成了蛋白质非共价键维持 聚合物的稳定性。由于非共价键的键能较低较不稳 定，因 此，当 聚 合 物 初 步 形 成 时，中 心 部 分 半 胱 氨 酸 残基相互作用形成更为稳定的共价键（ 二硫键） 。 1． 5 超高压均质改性
均质处理过 程 中，剧 烈 的 处 理 条 件，如 高 压、剪 切力、空穴爆炸力和温度会导致蛋白质特性的变化。 对经过超高压均质改性处理过的蛋白质溶解性提高 的机理，学术界持两种观 点，一 种 是 Sang － Ho Lee 等［19］研究发现经 过 超 高 压 均 质 处 理 的 乳 清 蛋 白，蛋 白质二级结构的 α － 螺旋和 β － 折叠均减少，高级结 构舒展，大量疏水基团暴露并相互之间吸引，形成可 溶性聚合物。而另一种是涂宗财等［20］认为经过超高 压均质处理 的 花 生 蛋 白 质 的 肽 链 被 打 开，溶 解 度 上 升。这是由于凝聚的球状的大豆分离蛋白经处理后 逐渐解缔和 伸 展，蛋 白 质 分 子 解 聚 成 一 些 更 小 颗 粒 亚基单位（ 7S 的三聚体解聚变成单链，11S 的亚基分 离） 而且亚基单位进一步有一定程度的伸展，使得球 状蛋白质内 部 的 极 性 基 团 和 疏 水 基 团 暴 露 出 来，蛋 白质分子（ 颗粒） 的表面电荷分布加强，围绕着新暴 露的极性基 团 的 结 合 水 增 多，蛋 白 质 的 水 化 作 用 增 强，溶解性也得到了改善［21］。 1． 6 脉冲电场改性
Li Yingqiu 等［22］利用脉冲电场对大豆分离蛋白 处理后，发现调整适当的脉冲强度和时间，大豆分离 蛋白产生极性并且亚基分解、高级结构开始伸展，分
第 26 卷第 8 期
任为聪等 不同改性方法对蛋白质溶解性的影响研究进展
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子构象变化，导 致 表 面 巯 基 和 表 面 疏 水 基 团 被 埋 藏 于分子内部，增强了蛋白质与水的相互作用，使得蛋 白质溶解性提高。
2 酶法改性蛋白质溶解性
蛋白的酶法改性是指通过蛋白酶部分降解蛋白 质，或增加其 分 子 内 或 分 子 间 交 联 或 连 接 特 殊 功 能 基团，改变 蛋 白 质 的 功 能 性 质。 酶 按 来 源 可 分 为 动 物性蛋白酶（ 胰蛋白酶、胃蛋白酶和糜蛋白酶等） 、植 物性蛋白酶（ 菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶和无花果蛋白 酶等） 和微生物蛋白酶（ Alcalase 碱性蛋白酶、中性蛋 白酶和复合蛋白酶等） 。 2． 1 植物性蛋白酶改性
不同的物理改性方法都不同程度的提高了蛋白 质的溶解性，其 主 要 通 过 极 端 的 物 理 效 应 改 变 蛋 白 质二、三和四级结构，或形成以不同化学键连接的可 溶性聚合物，使蛋白质亲水基团外露，蛋白质溶剂化 能力提高，溶 解 性 及 其 他 相 关 功 能 性 得 以 提 高。 但 具体的反应 机 理 尚 无 统 一 定 论，有 些 仍 存 在 相 反 的 理论假设，因此需要科研人员不断的探索，去找到真 正的答案。 通 过 物 理 改 性 的 蛋 白 质 无 毒 副 作 用，可 大规模生产，但耗能较多。