收稿日期:1998—10—18大豆蛋白的吸水和持水性能华欲飞,顾玉兴(无锡轻工大学食品学院,214036江苏省无锡市惠河路170号;第一作者:男,38岁,副教授/博士)摘要:对大豆蛋白的吸水和持水性能及其影响因素进行了论述,大豆蛋白制品吸水能力的差别很小,一般为40g水/100g蛋白～60g水/100g蛋白。大豆蛋白制品的持水能力差别很大,约为130g水/100g蛋白～625g水/100g蛋白,持水性能在本质上是蛋白分子物理截留水的能力,其影响因素包括蛋白分子大小、形状、空间、构象等。高分子物理方法是一种新的研究方法,对这个方法在大豆蛋白吸水及持水性能方面的应用进行了讨论。关键词:蛋白质;大豆蛋白;大豆产品;吸水性;功能性质大豆蛋白与水的相互作用是这类产品最重要的物理化学性质。目前,粉状大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白大量用于肉制品中,主要就是利用其保留水的能力,达到改善产品质量、提高产品得率的目的。传统上,大豆蛋白质与水的相互作用可区分为结合水性能(或吸水性能)和持水性能[1]两种基本作用方式,前者是“化学结合”,后者是“物理截留”。近年来,高分子物理方法被应用于蛋白质水化性能的研究,该方法认为蛋白质、淀粉等生物大分子是无定型的或部分结晶玻璃态或高弹态物质,而水是普适增塑剂,具有增加聚合物链段的分子运动性、降低玻璃化温度Tg的作用[2]。本文对大豆蛋白的结合水与持水性能的影响因素进行了讨论,并对高分子物理方法在蛋白质——水相互作用中的应用进行了介绍。1蛋白质保留水分的方式吸湿等温线是研究物料——水相互作用的基础[3]。曲线一般分成三个区域,区域Ⅰ和Ⅱ中水分子与蛋白质带电基团、亲水基团以及非极性基团紧密结合,这部分水的特征是在-40℃下不凝结、没有增塑作用、不能作为溶剂等特征;区域Ⅲ的水与普通水的性质基本相同,但由于物理截留作用其宏观流动性受到限制。与吸湿等温线相对应的是大豆蛋白的吸水性,即干燥的蛋白与一定相对湿度水蒸汽平衡后的含水量。蛋白质吸收水分时的结合能为-20.9kJ/mol,并伴随系统熵减小。因此,结合水过程是一个放热反应,而且水分子在蛋白表面结合之后的有序程度增加,与水蒸汽冷凝相似。如果结合水超过单分子层,结合过程的焓及熵将迅速减小。一般情况下,蛋白质在低水分时(A�W:0～0.25)吸附较慢,达到平衡需要5d～7d,在中等水分时(AW为0.25～0.5)吸附加快,在高水分时吸附速率最低。有关大豆分离蛋白吸水性能的报道差距很大,84%和99%相对湿度时的吸水能力分别为20g水/100g蛋白～35g水/100g蛋白和40g水/100g蛋白～60g水/100g蛋白。将干燥蛋白质与液态水直接作用,所吸收的水分称为持水性,它在本质上是一种超分子水平作用,与蛋白质吸水性能相比是一种宏观现象。一般认为,持水性能是蛋白质溶胀、粘度增加、形成凝胶等一系列物理化学反应的综合效应。不同大豆蛋白产品的持水能力差别很大[4]。大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白的持水能力分别为:1.3g水/g蛋白质～2.6g水/g蛋白质、2.2g水/g蛋白质～2.75g水/g蛋白质、和4.4g水/g蛋白质～6.25g水/g蛋白质。显然持水性强的蛋白质将有较大的吸水能力,但吸水能力大并不保证持水性能好。2蛋白质的吸水能力的影响因素[3]2.1氨基酸组成带电基团、极性基团对水的亲和性、结合水速率以及与水的结合程度都较强,然而这些极性基团必须在分子表面,在分子内部的基团有由于空间效应而无法与水结合。2.2蛋白质构象蛋白质从紧密的球状结构转变为疏松的随机线团结构有利于基团暴露,结合水能力增加。一般来说,蛋白质变性后每克蛋白质结合水增加0.01g～64中国油脂1999年第24卷第4期0.1g。2.3pH在等电点时净电荷为0,蛋白质结构紧密,结合水能力最小,在等电点两端结合水能力增加。电离后氨基酸基团结合的水比未电离基团多2～3倍。2.4盐离子当浓度较低时(0.1mol～0.15mol),中性电解质存在有利于蛋白质结合水,因为少量离子与蛋白质结合后,相当于增加了蛋白质的电荷密度;继续增加离子浓度,则蛋白质结合水能力下降,其原因是离子与水竞争蛋白基团,削弱了蛋白质的双电层。盐离子的“脱水”能力与离子的电荷密度相关,离子半径越小,电荷密度越大,则“脱水”能力越强。2.5温度根据热力学定律,结合水随温度升高而下降,其中在非极性基团...
