湿热条件下大豆分离蛋白与葡萄糖、麦芽糖的美拉德反应

作为少数几种可以与动物性蛋白相提并论的植物源蛋白之一，大豆分离蛋白（SPI）在食品工业中占有重要地位，但由于其溶解性、乳化性和起泡性等功能性质较差，在一定程度上限制了应用，因此对其进行改性具有重要的实际应用价值。糖基化能有效改善SPI的功能性质，美拉德反应是实现蛋白质糖基化的一种重要途径。

青岛农业大学食品科学与工程学院的王鲁慧、肖军霞和山东省农业科学院农产品研究所的徐同成等人拟在湿热条件下使SPI与Glu 、麦芽糖（Mal）发生美拉德反应，研究各条件对美拉德反应程度的影响，并对所得产物的部分性质进行表征。旨在为美拉德反应在SPI改性中的实际应用提供一定的理论参考。

反应温度对美拉德反应的影响

随着温度的升高，SPI-Glu-MRPs的A290 nm和A420 nm都呈增加的趋势，且A290 nm和A420 nm均在100 ℃时达到最大值，表明Glu与SPI发生了美拉德反应。随着温度的升高，SPI-Mal-MRPs的A290 nm和A420 nm也基本呈增大趋势，在100 ℃时A290 nm达到最大，但A420 nm在90 ℃时最大，100 ℃时显著降低（P＜0.05），这可能是由于美拉德反应程度过高，形成了大量不溶性的高级反应产物所致。

反应时间对美拉德反应的影响

SPI-Glu-MRPs的A290 nm随着反应时间的延长呈现先升高后降低的变化趋势，并在6 h时达到最大；相应SPI-Glu-MRPs的A420 nm随着反应时间的延长而缓慢升高，6 h后差异不显著（P＞0.05），表明美拉德反应逐渐进入到高级阶段，且在6 h时美拉德反应程度较完全。反应时间对SPI和Mal美拉德反应的影响规律基本与Glu一致，即随着反应时间的延长，A290 nm先升高后降低，A420 nm缓慢增加。

混合比例对美拉德反应的影响

在SPI比例保持不变的情况下，随着Glu比例的减少，SPI-Glu-MRPs的A290 nm随之显著降低（P＜0.05），A420 nm也基本呈现出了类似的趋势。然而，混合质量比对SPI与Mal美拉德反应的影响要小很多。随着反应体系中Mal含量的减少，虽然A290 nm也随之降低，但是降低幅度远小于SPI-Glu-MRPs，这同样可能是由于Glu和Mal分子结构不同造成的。

溶解性测定结果

当反应时间为2 h和6 h时，SPI-Mal-MRPs和SPI-Glu-MRPs的溶解性均随着反应时间的延长而增加，且前者的溶解性要高于后者，但是均高于在相同条件下加热的SPI-H；当反应时间进一步延长至10 h时，2 种美拉德反应产物的溶解性均显著降低（P＜0.05），其中SPI-Glu-MRPs的溶解性甚至低于SPI-H，这表明当反应时间过长时形成了不溶于水的大分子聚合物，美拉德反应进入了高级阶段，且Glu更易于与SPI形成此类产物。

乳化活性测定结果

相同条件下SPI-H的乳化活性最高，加入还原糖会降低SPI-H的乳化活性，这可能是SPI与大豆油形成的乳状液的稳定结构被加入的还原糖破坏所致。湿热条件下加热6 h后，SPI-H及2 种美拉德反应产物的乳化活性均随之降低，且SPI-Glu-MRPs的乳化活性略高于SPI-Mal-MRPs，但是仍低于SPI-H，这与上述干热条件下得到的美拉德反应产物乳化活性的变化规律相反。

美拉德反应产物溶液的pH值测定结果

与Glu和Mal发生美拉德反应6 h使SPI溶液的pH值由8.9降低至7.2和7.6。研究表明，SPI中参与美拉德反应的氨基酸主要是赖氨酸和精氨酸，在湿热条件下，这2 种碱性氨基酸更容易参与美拉德反应；同时，美拉德反应会生成酸性物质，这导致了SPI溶液pH值的降低。

美拉德反应产物的ζ电势测定结果

在反应时间为6 h时美拉德反应产物溶液的pH值降低，这一溶液pH值与ζ电势的关系同研究者的测定结果一致；但是当反应时间进一步延长至10 h时，SPI-Glu-MRPs和SPI-Mal-MRPs溶液的ζ电势又开始增加，且高于SPI-H，这与研究者在SPI水解物与Glu和Mal美拉德反应产物中得到的结果一致。

美拉德反应产物的热稳定性

变化速率明显分为3 个阶段，分别为第1阶段60～200 ℃、第2阶段200～300 ℃、第3阶段300～500 ℃。在60～200 ℃范围内，SPI-Glu-MRPs和SPI-Mal-MRPs的热量损失与SPI-N和SPI-H相比均较小。该温度范围内的热量损失通常是由于水分蒸发所致，水分蒸发减少表明美拉德反应可能导致了大分子质量产物的形成，使其持水能力增强。

美拉德反应产物的傅里叶变换红外光谱分析

3 441 cm－1处的吸收峰为—NH2＋的伸缩振动峰，在SPI-Glu-MRPs和SPI-Mal-MRPs均出现了该峰，表明该基团并未完全参与美拉德反应；但是在SPI-Glu-MRPs中与SPI-H相比峰变宽，表明发生的美拉德反应对该基团产生了一定的影响；1 650 cm－1对应乙酰胺基CH3—O＝C—NH—中的—CO—的伸缩振动，与SPI-H相比，2 种反应产物的峰也变宽，表明SPI与2 种糖发生了美拉德反应。

美拉德反应产物的荧光强度分析

2 种美拉德反应产物在400～425 nm波长处均具有特征吸收，且吸收均强于相应的单体及简单混合物，这与在酪蛋白和乳清蛋白同Mal或乳糖形成的美拉德反应产物中观察到的结果一致，表明SPI与还原糖发生了美拉德反应。

美拉德反应产物的SDS-PAGE分析

SPI-H比SPI-N条带数少，具体表现为11S组分中对应于蛋白分子质量43 kDa的条带、7S组分中对应于22 kDa的条带消失，推断可能是加热使得SPI变性和聚集所致；与SPI-Mal-Mix（条带2）和SPI-Glu-Mix（条带4）相比，SPI与Mal（条带1）和Glu（条带3）发生美拉德反应后在高分子质量处出现了明显的条带，11S组分有2 个条带颜色变浅，同时与SPI-H相比66.2 kDa的条带消失，这证实了SPI与Mal和Glu发生了美拉德反应并形成了高分子聚合物。

结 论

分别对Glu、Mal与SPI的美拉德反应条件进行优化，研究发现，反应温度越高，时间越长，美拉德反应程度越高。综合考虑能源消耗问题，确定美拉德反应表征的研究条件为SPI与Glu/Mal混合质量比4∶1、反应温度80 ℃、反应时间6 h。

美拉德反应明显改善了SPI的溶解度，并且Mal比Glu对SPI的改性效果更佳；美拉德反应降低了SPI的乳化性，这与干热条件下的大部分报导结论相反，表明干热和湿热条件下SPI与糖的美拉德反应进程可能有所不同；美拉德反应对SPI的ζ电势有一定影响，随着美拉德反应程度的增加，SPI的负电荷明显减少；美拉德反应会使SPI溶液的pH值降低；热稳定性分析表明美拉德反应降低了SPI的热稳定性；傅里叶变换红外光谱分析表明美拉德反应在SPI中引入了新的化学键；荧光分析表明美拉德反应增强了SPI的荧光强度；SDS-PAGE表明美拉德反应导致了大分子的形成。

本文《湿热条件下大豆分离蛋白与葡萄糖、麦芽糖的美拉德反应》来自于《食品科学》2018年39卷16期19-26页，作者：王鲁慧，肖军霞，徐同成，王 鹏，黄国清。DOI:10.7506/spkx1002-6630-201816004。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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