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摘 要

本文利用乳酸菌和酵母菌分别对大豆分离蛋白质（SPI）进行发酵，探究发酵对大豆分离蛋白质起泡性、稳定性和流变学性质的影响。在此过程中，酵母菌发酵后SPI起泡能力和泡沫稳定性均显著降低；而乳酸菌发酵后SPI起泡性提升了3.33%，泡沫稳定性下降了3.98%。乳酸菌发酵对大豆分离蛋白乳化性有损害；而酵母菌发酵的SPI样品的乳化活力指数降低，乳化稳定性显著提升。流变试验表明，适度的乳酸发酵可以改变体系黏度。发酵3h表观黏度增加，有助于改善蛋白质乳化性能；而发酵6h表观黏度较低，能提升蛋白质的起泡性，但损害乳化性能。上述研究表明，适度乳酸菌发酵可以增加大豆分离蛋白起泡活性，酵母菌发酵可以增加其乳化稳定性，因此可以应用于改善产品质地和提升其稳定性。

关键词：大豆分离蛋白；乳酸菌发酵；酵母菌发酵；功能性质

Effects of microbial fermentation on protein structure and functional properties

ABSTRACT

In this paper, the commercial lactic acid bacteria and Saccharomyces cerevisiae were used to ferment soy protein isolate (SPI) respectively, and the effects of SPI on foaming, stability and rheological properties of SPI were studied. During the process, the foaming capability and foaming stability of SPI decreased significantly after yeast fermentation, while the SPI foaming capability increased by 3.33% and the foaming stability decreased by 3.98% after lactobacillus fermentation. The emulsification of soybean protein isolate was damaged by lactobacillus fermentation. However, the emulsifying activity index of SPI samples fermented by yeast decreased and the emulsifying stability increased significantly. The rheological test showed that the viscosity of the system can be changed by moderate Lactobacillus fermentation. The increase of apparent viscosity after 3 hours of fermentation is helpful to improve the emulsifying property of protein, while the decrease of apparent viscosity after 6 hours of fermentation can improve the foaming property of protein, but damage the emulsifying property. The above results proved that moderate lactobacillus fermentation can increase the foaming activity of soy protein isolate, and yeast fermentation can increase its emulsifying stability, so it could be applied to improve texture quality and stability of products.

Key words: Soybean protein isolate (SPI); lactobacillus fermentation; yeast fermentation; functional properties

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

1.1 大豆分离蛋白 1

1.1.1 大豆分离蛋白简介 1

1.1.2 大豆分离蛋白在食品工业上的应用 2

1.1.3 大豆分离蛋白开发的瓶颈及改性方法 4

1.2 乳酸菌/酵母菌对蛋白质的发酵作用 6

1.2.1 乳酸菌对蛋白质的发酵作用 6

1.2.2 酵母菌对蛋白质的发酵作用 7

1.3 蛋白质的界面性质 7

1.3.1 乳化性 8

1.3.2 起泡性 8

1.4 研究内容 9

第二章 实验材料与方法 10

2.1 实验材料 10

2.2 实验方法 10

2.2.1 微生物发酵SPI样品的制备 10

2.2.2 起泡性 11

2.2.3 乳化性 11

2.2.4 流变性质 12

2.2.5 统计分析 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 起泡性 13

3.2 乳化性 14

3.3 流变性质 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 20

致 谢 24

前言

• 1. 大豆分离蛋白
     1. 简介

大豆分离蛋白(Soybean protein isolate，SPI) 它是用低T对原料大豆进行处理，分离出其中的油分和可溶于水的杂质后，剩余部分主要是蛋白质^[1]。大豆分离蛋白由球蛋白和伴球蛋白两种组成。将SPI处理后，根据其沉降系数（S）的不同一共测出4种不同的组分，其中7S成分和14S成分占据了SPI的大部分，比例占到整个蛋白质的70%，在对SPI的某些功能性质的表现上有着关键的地位，揭示性质变化机理。大豆分离蛋白的组分如表1-1所示。

表1-1 大豆分离蛋白的组成^[2]

Table 1-1 The composition of SPI ^[2]

大豆分离蛋白属优质植物蛋白，它含有近20种氨基酸，如含量较多的：甘氨酸（Gly）、谷氨酸（Glu），但是蛋氨酸（Met）较少，且含有人体生长发育过程中必不可少的，需要靠外界摄入的8种必需氨基酸，其氨基酸组成非常接近动物蛋白，是不可多得的动物蛋白替代品，因而在蛋白质开发及利用方面具有广阔的应用前景。除此之外，SPI有着较好的水合能力以及其他的优良的加工性质，可以应用于食品加工的过程中，以期提高产品的质量。

• • 1. 大豆分离蛋白在食品工业上的应用
       1. 在肉制品中的应用

大豆分离蛋白在肉制品中使用，既可以当作功能性的辅料来使用，改变肉制品的营养组成提升加工性能；也可以仅仅作为一种填充物，替代原料肉，对肉制品进行质构调整，例如利用其成纤维性模仿真肉的肌肉纤维制作“素肉”，或可形成独特的风味，降低加工成本，提升产品的附加值^[3]。加工过程中，由于大豆分离蛋白质在不同的pH值下，其本身的高级结构发生变化，使得带电粒子增加，静电作用力增大，致使SPI高级结构展开，其结构网络更加疏松，使SPI夹持住更多的水分子和离子，从而提高了蛋白质的持水性，那么在具体应用过程中，可以改善肉制品的嫩度，提升产品的口感。由于大豆分离蛋白作为植物蛋白质添加进肉制品中，调整肉品的肥瘦比例，降低脂肪含量，也更加的健康，对于开发功能性的低卡食品有很好的应用价值，而且由于其价格低廉、易于获得，成本也会因此降低。另外，针对于一些素食主义者来讲，大豆分离蛋白可以用来制作“素肉”，一方面利用大豆分离蛋白的凝胶性质，所制成的食品可以形成肉品的纤维质构，可以很好的模拟肉的口感。一些因素食主义或道德因素不能食用真肉的消费者，可以食用“仿真肉”产品，满足了他们的感官需求；另一方面也能避免肉中脂肪等物质给人体带来的负担，对于一些“三高”患者来讲是福音。

刘广娟^[4]等研究发现，当SPI的用量在4%时，肉的消耗率降低至16%左右，SPI持水的性质明显提高；SPI含量增加的过程中，肉的弹性、硬度、咀嚼性增加，但是大豆分离蛋白也会因为添加量过多，影响肉的口感，有使肉生硬的趋势。李龙祥^[5]等研究发现，当大豆分离蛋白的添加量在2.0%时，对重组肉品的质构有改善作用，且对感官特性没有负面影响，总体接受度高，一定程度上提升了重组牛肉制品的质量。这是由于随着蛋白质含量的增加，促进了凝胶网络的形成，一方面增加蛋白质的持水性，另一方面使得蛋白质的结构更加牢固所致。Joseph M. Wambui^[6]等研究表明，增加SPI可提高香肠的水分含量，提高材料的弹性，但降低了粘结性和咀嚼性，对兔肉香肠的化学性质和组织结构的影响十分显著。Nopparat^[7]等采用预乳化技术，研究了豆油部分替代猪油对香肠品质的影响。以黄斑鱼分离蛋白（FPI）为乳化剂，制备了预乳化豆油（pre-SBO），并与大豆分离蛋白（SPI）进行了比较。用pre-SBO代替猪脂肪，提高了产品的稳定性。实验表明，SPI比FPI具有更好的乳化能力，然而，FPI则在增强香肠蛋白质基质方面更有效。

• • • 1. 在面制品中的应用

将SPI加入面制品中，一方面提升其营养物质比例，增加其营养性，另一方面利用SPI的性质，可以改进制备工艺，改善食品品质。大豆蛋白中含有均衡的氨基酸组成，且含有丰富的赖氨酸，小麦中含有较多的蛋氨酸，可以与豆类蛋白氨基酸组成互补，满足人的机体所需^[8]。另一方面，添加大豆分离蛋白，还可以改善原料的加工性质，如：乳化性、凝胶性等等，改善面制品的色、香、味、形，延长食品货架期和保存期。

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