李美麒　張學(xué)敏　王金辰　刁靜靜　王長(zhǎng)遠(yuǎn)　徐旖欣　曹榮安

摘要：目前在食品加工、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域普遍存在蛋白質(zhì)聚集的現(xiàn)象。近年來(lái)，豆類蛋白生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及經(jīng)濟(jì)效價(jià)優(yōu)勢(shì)顯著?；诖耍絹?lái)越多的學(xué)者對(duì)豆類蛋白聚集、解聚行為進(jìn)行了深入探討。但豆類蛋白在食品加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些聚集行為，這是不可避免的現(xiàn)象。隨著加工食品的手段越來(lái)越多樣化，豆類蛋白的聚集行為對(duì)食品品質(zhì)、口感、風(fēng)味的影響也逐漸引起人們的重視。文章介紹了豆類蛋白聚集行為的產(chǎn)生機(jī)理，系統(tǒng)詳盡地綜述了調(diào)控豆類蛋白聚集行為的措施及對(duì)豆類蛋白聚集行為進(jìn)行表征的方法。相信豆類蛋白在未來(lái)可以成為更好的蛋白質(zhì)補(bǔ)充方式，有更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用空間，并希望為研究豆類蛋白聚集行為提供更多的理論支持。

關(guān)鍵詞：豆類蛋白；聚集行為；調(diào)控措施；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TS201.21文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2024）01-0209-05

Research Progress on Aggregation Mechanism and Regulatory Measures of Legume Proteins

LI Mei-qiZHANG Xue-minWANG Jin-chenDIAO Jing-jingWANG Chang-yuanXU Yi-xinCAO Rong-an1*

Abstract： At present， the phenomenon of protein aggregation is widely found in the fields of food processing， chemical industrial production and biomedicine. In recent years， the production scale of legume proteins has been continuously expanding， and its nutritional value and economic value advantages are significant. Based on this， more and more scholars have conducted in-depth discussion on aggregation and deaggregation behavior of legume proteins. However， it is inevitable that legume proteins exhibit some aggregation behavior during food processing. With the increasing diversification of food processing methods， the aggregation behavior of legume proteins has gradually attracted people's attention to its effect on food quality， taste and flavor. In this paper， the generation mechanism of aggregation behavior of legume proteins is introduced， and the measures to regulate the aggregation behavior of legume proteins and the methods to characterize the aggregation behavior of legume proteins are systematically reviewed. It is believed that legume proteins can become a better protein supplemental method in the future， with a broader development and application space， so as to provide more theoretical support for the study on aggregation behavior of legume proteins.

Key words： legume proteins; aggregation behavior; regulation measures; research progress

豆類蛋白的聚集行為主要是食品加工過(guò)程中蛋白質(zhì)因受到外界作用而產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)變性現(xiàn)象。由于豆類蛋白具有良好的功能特性，因豆類蛋白的變性或聚集引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的變化都可能影響其在食品加工中的應(yīng)用，還會(huì)導(dǎo)致食品生產(chǎn)過(guò)程中的口感變化以及對(duì)貯藏條件要求的變化。因此，深入了解豆類蛋白的聚集行為機(jī)理有利于深入了解其穩(wěn)定性，在加工過(guò)程中更好地利用豆類蛋白有利的聚集行為，或通過(guò)介入某些手段對(duì)產(chǎn)生的聚集行為進(jìn)行調(diào)控，從而改變不利的聚集行為，這些對(duì)豆類蛋白在食品加工過(guò)程中的應(yīng)用起著重要作用。例如，了解豆類蛋白的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性有助于最大限度地減少由熱引起的化學(xué)變化，有助于保持豆類蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、結(jié)構(gòu)和功能特性，通過(guò)控制豆類蛋白聚集行為可以得到不同類型的蛋白聚集體，用于營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的改善[1]，亦或是了解調(diào)控豆類蛋白聚集行為的一些方法，從而改變已經(jīng)發(fā)生的豆類蛋白聚集行為。

1 豆類蛋白聚集行為產(chǎn)生機(jī)理

豆類蛋白與其他蛋白質(zhì)一樣，本質(zhì)上都是通過(guò)肽鏈連接形成的，還有一些分子間或分子內(nèi)的次級(jí)鍵連接形成的具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽，如二硫鍵、氫鍵、離子鍵、疏水相互作用和范德華力等[2]。而豆類蛋白的聚集則是蛋白質(zhì)分子在某些特定的條件下發(fā)生改變，如部分展開(kāi)或折疊，并以特定的方式結(jié)合形成蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)[3]。產(chǎn)生了聚集行為的豆類蛋白構(gòu)象不會(huì)像天然蛋白質(zhì)那樣，變性后的蛋白是疏水性氨基酸暴露在蛋白質(zhì)表面，使暴露的疏水殘基增加了與其他分子相互作用的概率，通過(guò)疏水相互作用生成了豆類蛋白的聚集體。

Andrews等[4]指出，非天然蛋白質(zhì)聚集是指原始單體或未聚集的蛋白質(zhì)或多肽自發(fā)自組裝形成的，具有高水平的非天然二級(jí)結(jié)構(gòu)的中、高分子量聚集體的過(guò)程，這些非天然結(jié)構(gòu)通常（但不總是）富含蛋白質(zhì)內(nèi)和蛋白質(zhì)間的β-折疊。目前學(xué)者們較認(rèn)同的蛋白質(zhì)聚集的機(jī)理是 A Lumry-Eyring Nucleated Polymerization Model的動(dòng)力學(xué)模型，該模型包含5個(gè)階段：第一階段是未聚集的蛋白質(zhì)的構(gòu)象轉(zhuǎn)換，包括在構(gòu)象狀態(tài)之間的所有轉(zhuǎn)變，被足夠高的自由能壘隔開(kāi)，二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露；第二階段是預(yù)成核階段，該階段描述了肽鏈的可逆結(jié)合，暴露出來(lái)的疏水基團(tuán)相連接，導(dǎo)致變性蛋白質(zhì)相互作用形成新的可逆的寡聚體；第三階段是最小的不可逆聚集體的成核階段，也屬于啟動(dòng)或成核的階段，寡聚體重新排列組合形成了聚集體的核心；第四階段是通過(guò)聚合成可溶性聚集體，可溶性聚集體會(huì)發(fā)生重排或二級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化以形成不斷增長(zhǎng)的聚集體；第五階段是冷凝或聚集體-聚集體組裝過(guò)程，為了形成分子量更高的聚集體。

2 聚集體分類

聚集體通常指代二聚體、四聚體和其他可以通過(guò)分子排阻色譜分離的物質(zhì)，蛋白質(zhì)聚集描述了蛋白質(zhì)締合反應(yīng)，蛋白質(zhì)聚集體的大小范圍可以從納米到微米級(jí)?？赡娴模山怆x的）蛋白質(zhì)聚集通常是由相對(duì)較弱的非共價(jià)鍵相互作用引起的蛋白質(zhì)聚集，可以形成在溶液中的天然分子之間，聚集體的解離可以簡(jiǎn)單地通過(guò)稀釋溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常是由溶液條件（pH、溫度等）變化引起的；不可逆的（按條件解離的）聚集是發(fā)生在較高分子量的物質(zhì)中，不是簡(jiǎn)單地逆轉(zhuǎn)產(chǎn)生聚集的條件，而是需要添加變性劑或還原劑才能使聚集體解離，或通過(guò)加熱、添加緩沖液或增加其他條件來(lái)恢復(fù)單體物質(zhì)，因此蛋白質(zhì)聚集體的分類[5]可按其大小、可逆性、構(gòu)象變化、化學(xué)鍵修飾和形態(tài)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行總結(jié)，見(jiàn)表1。

3 豆類蛋白聚集行為的表征手段

3.1 濁度法

濁度法是通過(guò)測(cè)量豆類蛋白質(zhì)溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度值，從而確定蛋白質(zhì)在不同處理?xiàng)l件下的聚集程度，此操作中蛋白質(zhì)溶液的紫外吸光度值即可視為濁度，濁度值越高，蛋白聚集程度越明顯。為表征蛋白質(zhì)溶液的濁度變化，一般檢測(cè)小粒徑聚集體時(shí)，使用400 nm處的紫外吸光度值，而檢測(cè)大聚集體時(shí)，使用600 nm 處的紫外吸光度值[6]。李楊等[7]通過(guò)對(duì)濁度值的測(cè)量，得出了綠豆蛋白在超聲作用下能夠有效破碎溶液中的大聚集體，減小蛋白質(zhì)的粒徑，進(jìn)而降低綠豆蛋白溶液的濁度。

3.2 聚丙烯酰胺凝膠電泳法

SDS-PAGE又稱為聚丙烯酰胺凝膠電泳，是一種以聚丙烯酰胺凝膠作為支持物的區(qū)帶電泳，利用SDS作為陰離子去污劑，與蛋白質(zhì)亞基結(jié)合形成蛋白質(zhì)-SDS棒狀復(fù)合物，消除了不同種類蛋白質(zhì)分子之間的原有電荷差異。白俊堃等[8]使用聚丙烯酰胺凝膠電泳證明了超聲處理紅小豆分離蛋白導(dǎo)致其疏水性增強(qiáng)，表明超聲造成的蛋白質(zhì)聚集不是由共價(jià)鍵連接的而是由非共價(jià)鍵連接的，如靜電作用和疏水作用是促進(jìn)蛋白聚集的主要作用力，其缺點(diǎn)是改變了蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，破壞了蛋白質(zhì)分子之間及其他物質(zhì)分子之間的非共價(jià)鍵，因此不能作為豆類蛋白聚集形態(tài)的分析檢測(cè)。

3.3 表面疏水性

豆類蛋白中有許多非極性氨基酸暴露在蛋白質(zhì)分子的表面，這些氨基酸側(cè)鏈因排斥水而聚集在一起，這就是蛋白質(zhì)的疏水性。所以，可以通過(guò)檢測(cè)蛋白質(zhì)的疏水性這一指標(biāo)，從而判斷在不同條件下的蛋白質(zhì)聚集程度。疏水相互作用在蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性、構(gòu)象和功能特性中起著重要作用[9]，作為與周圍環(huán)境接觸的蛋白質(zhì)分子表面疏水基團(tuán)含量的指標(biāo)，蛋白質(zhì)表面疏水性比總疏水性對(duì)功能的影響更大[10]。Creusot等[11]得出，大豆球蛋白在經(jīng)過(guò)酶解后，內(nèi)部非極性殘基暴露出來(lái)，使其蛋白質(zhì)表面疏水性增大，從而導(dǎo)致了聚集。

3.4 傅里葉變換紅外光譜

傅里葉變換紅外光譜（FTIR）可用于研究各種條件影響下的蛋白構(gòu)象，并通過(guò)FTIR光譜定量評(píng)估其蛋白的結(jié)構(gòu)變化[12]。傅里葉變換紅外光譜常被用于研究各種食物蛋白質(zhì)的構(gòu)象，例如燕麥球蛋白、乳清蛋白、大豆球蛋白和小麥面筋等。孫佳悅等[13]利用傅里葉變換紅外光譜技術(shù)分析表明，熱處理會(huì)破壞蛋白結(jié)構(gòu)，變性過(guò)程中分子中的氫鍵會(huì)被破壞，引起聚集，產(chǎn)生變性蛋白聚合物。劉燕燕等[14]利用FTIR分析表明，短時(shí)間脈沖能夠引起β-折疊結(jié)構(gòu)略微減少，且隨著脈沖時(shí)間的延長(zhǎng)，峰會(huì)發(fā)生遷移，證明了大豆分離蛋白聚集行為增加。

3.5 熒光光譜

由于蛋白質(zhì)中存在酪氨酸和色氨酸，因此蛋白質(zhì)本身就能吸收紫外光而產(chǎn)生熒光，因此可用于蛋白質(zhì)的定量研究。蛋白質(zhì)的熒光光譜主要與自身芳香族氨基酸殘基的極性有關(guān)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)展開(kāi)后，色氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸的生色基團(tuán)會(huì)暴露在溶劑中，發(fā)生淬滅，熒光強(qiáng)度會(huì)降低，因而蛋白質(zhì)的熒光光譜可以用來(lái)推測(cè)蛋白質(zhì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化[15]。豆類蛋白的疏水區(qū)域可以使用熒光強(qiáng)度來(lái)表示，熒光強(qiáng)度與蛋白質(zhì)濃度成正比[16]。熒光光譜可以反映聚集的增長(zhǎng)過(guò)程，張業(yè)輝[17]通過(guò)熒光光譜檢測(cè)蛋白二級(jí)構(gòu)象，發(fā)現(xiàn)隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，熒光強(qiáng)度逐漸變強(qiáng)，α-螺旋轉(zhuǎn)化成β結(jié)構(gòu)，證明了加熱會(huì)導(dǎo)致蕓豆蛋白產(chǎn)生聚集行為。Wu等[18]通過(guò)熒光光譜檢測(cè)出大豆蛋白的聚集是通過(guò)疏水相互作用和暴露的疏水殘基來(lái)修飾的。

3.6 原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡

原子力顯微鏡用于直接觀測(cè)豆類蛋白聚集體，并可直接明確豆類蛋白的聚集形態(tài)和大小。張業(yè)輝通過(guò)原子力顯微鏡對(duì)蕓豆蛋白進(jìn)行了表征，證明了蛋白濃度和加熱時(shí)間促進(jìn)了蛋白質(zhì)纖維化聚集的增長(zhǎng)，并推測(cè)這種蛋白質(zhì)的纖維化聚集可能是螺旋狀結(jié)構(gòu)的[17]。

掃描電子顯微鏡圖像是在150倍放大率下獲得的，可以幫助觀察到不同處理?xiàng)l件下的豆類蛋白微結(jié)構(gòu)。Jiang等[19]應(yīng)用掃描電子顯微鏡得出：經(jīng)過(guò)不同程度超聲處理和冷凍干燥的樣品會(huì)表現(xiàn)出更多的無(wú)序結(jié)構(gòu)和不規(guī)則碎片，此時(shí)官能團(tuán)（如疏水基團(tuán)）暴露出來(lái)，它們立即相互作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集的形成。Tang等[20]發(fā)現(xiàn)分散體中的聚集體越小，它們的溶解度就越高。

3.7 圓二色譜法

圓二色譜法可以用于檢測(cè)豆類蛋白發(fā)生聚集前后二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化及對(duì)調(diào)控手段的檢測(cè)，如局部氨基酸序列片段之間的相互作用，以及處理后的分子不同部分之間的相互作用的破壞，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子的聚集，此時(shí)二級(jí)結(jié)構(gòu)中的α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲的比例會(huì)發(fā)生變化。Jiang等[19]通過(guò)圓二色譜法發(fā)現(xiàn)超聲處理誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)聚集體表現(xiàn)出高 β含量，并且具有大量天然α-螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)在超聲處理后顯示出β結(jié)構(gòu)的增加，同時(shí)聚集體中的α-螺旋結(jié)構(gòu)減少。畢爽等[21]通過(guò)圓二色譜法超聲處理黑豆分離蛋白（36 min，300 W）導(dǎo)致α-螺旋上升，β-折疊下降，認(rèn)為其余超聲處理?xiàng)l件均會(huì)導(dǎo)致α-螺旋下降。

3.8 分子排阻色譜法

分子排阻色譜法是以具有一定孔徑范圍的多孔凝膠為固定相，流動(dòng)相為液體的色譜法，又稱凝膠色譜法或空間排阻色譜法。樣品組分會(huì)按照分子大小受到不同的排阻而先后由色譜柱排出，因此可通過(guò)停留在色譜柱的時(shí)間不同來(lái)對(duì)其分子量進(jìn)行分布分析。郭健[22]通過(guò)分子排阻色譜法得知，變性蛋白質(zhì)的溶解性可以通過(guò)水熱處理提高，從而產(chǎn)生了可溶性聚集體，并且在pH 7.0，8.0，9.0時(shí)堿性多肽的譜圖表明，經(jīng)過(guò)水熱處理后可溶性組分（上清液）有大量聚集體形成。

4 豆類蛋白聚集調(diào)控措施

安然[23]將大豆蛋白進(jìn)行熱處理后，研究表明，蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組分含量發(fā)生了變化，其中β-折疊結(jié)構(gòu)含量降低，無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)含量增加，即大豆分離蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)從有序向無(wú)序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。王冬梅等[24]研究表明，隨著熱處理溫度的升高，大豆蛋白形成了可溶性聚集體，粒徑和分子量逐漸增大，濁度顯著增加。60，80 ℃熱誘導(dǎo)的聚集體以單個(gè)分子顆粒狀形式存在，而100 ℃熱誘導(dǎo)的聚集體呈小尺寸粒子形式。

豆類蛋白的聚集對(duì)于蛋白質(zhì)資源的有效利用和食品品質(zhì)的提高具有重要意義，增加豆類蛋白的聚集在食品生產(chǎn)過(guò)程中有重要意義，如豆腐是利用大豆蛋白的凝膠能力制成的大豆制品，腐竹也是利用豆類蛋白聚集行為的食品，對(duì)豆類蛋白聚集行為的有效利用可以得到一些品質(zhì)優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的食品。而一些物理方法如超聲、均質(zhì)化、高壓和脈沖電場(chǎng)等可作為調(diào)控蛋白聚集的手段用以修飾蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和改善蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，這些非熱技術(shù)被認(rèn)為是熱處理的替代品或輔助手段，可以在低溫下改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保存和食物的感官質(zhì)量[25]。近年來(lái)，使用超聲作為調(diào)控豆類蛋白聚集的手段較多，因?yàn)槌曊{(diào)控不僅操作簡(jiǎn)便，而且更適合在食品工廠中應(yīng)用。

4.1 熱處理對(duì)豆類蛋白聚集的影響

熱處理誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集是最常見(jiàn)的一種調(diào)控蛋白聚集的方式，因?yàn)樵诩庸ざ诡惖鞍讜r(shí)，無(wú)論是殺菌處理還是噴霧干燥等工藝操作都避免不了熱加工處理。而熱誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集的原理是當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí)，蛋白質(zhì)內(nèi)部熱處理誘導(dǎo)的蛋白聚集是蛋白質(zhì)非天然聚集，并且是一種不可逆過(guò)程[26]。加熱殺菌以及噴霧干燥對(duì)豆類蛋白及其制品的功能性質(zhì)，如溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性等具有較大影響。目前對(duì)豆類蛋白的熱處理改性有廣泛的研究[27]。

4.2 微波對(duì)豆類蛋白聚集的影響

微波是電磁頻譜的一部分，頻率范圍為300 MHz～300 GHz，對(duì)應(yīng)于1 m～1 mm的波長(zhǎng)范圍，微波處理的熱效應(yīng)與水、有機(jī)分子或離子吸收微波能量后產(chǎn)生的熱量有關(guān)[28]。然而，微波增強(qiáng)效應(yīng)是指可觀察到的現(xiàn)象，不能僅用微波處理物質(zhì)的溫度升高來(lái)解釋，大量科學(xué)證據(jù)將微波增強(qiáng)效應(yīng)歸因于微波處理的非熱效應(yīng)的存在。微波加熱是通過(guò)直接吸收能量并將其轉(zhuǎn)化為熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)的[27]，人們普遍認(rèn)為，微波場(chǎng)引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)象是由于微波的熱效應(yīng)造成的[29]。然而，Gomaa等[30]提出，微波的非熱效應(yīng)也可能對(duì)蛋白的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

4.3 冷凍對(duì)豆類蛋白聚集的影響

冷凍下的蛋白分子多肽鏈會(huì)由規(guī)則變化變?yōu)椴灰?guī)則聚集，可能發(fā)生的是不可逆的凍結(jié)變性。趙婭柔[31]在對(duì)大豆蛋白進(jìn)行冷凍誘導(dǎo)處理的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在較高溫度如-5 ℃下比在低溫條件下更容易發(fā)生游離變性，形成不易溶的聚集體，即大豆蛋白發(fā)生了不完全變性。隨著冷凍溫度降低，蛋白的聚集行為增強(qiáng)，形成了不可溶聚集體。榮薈等[32]研究表明，隨著冷凍誘導(dǎo)程度的加深，蛋白的溶解性降低，濁度升高，蛋白質(zhì)發(fā)生聚集，導(dǎo)致其微觀結(jié)構(gòu)由稀疏到致密，變得更加穩(wěn)定。

4.4 脂質(zhì)氧化作用對(duì)豆類蛋白聚集的影響

脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基可誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集，脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)聚集是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合引起蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的交聯(lián)[33]。丙烯醛作為脂質(zhì)過(guò)氧化的代表性次級(jí)副產(chǎn)物，Wu等[18]研究表明，隨著丙烯醛濃度的增加，聚集體會(huì)逐漸形成。

4.5 脈沖電場(chǎng)對(duì)豆類蛋白聚集的影響

脈沖電場(chǎng)（PEF）是一種非熱食品保存方法[34]，可替代巴氏殺菌。使用恒定的PEF處理288 μs，大豆分離蛋白的溶解度隨著PEF強(qiáng)度的增加而增加，當(dāng)PEF處理強(qiáng)度為30 kV/cm時(shí)，其溶解度達(dá)到最大值（82%）。當(dāng)PEF處理強(qiáng)度達(dá)到30 kV/cm 以上時(shí)，SPI的溶解度略有下降，即增加了聚集。Li等[35-36]研究PEF對(duì)大豆分離蛋白理化性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，經(jīng)一定強(qiáng)度的脈沖電場(chǎng)處理后的大豆分離蛋白會(huì)由于疏水相互作用和二硫鍵使其發(fā)生變性和聚集。

4.6 高壓均質(zhì)對(duì)豆類蛋白聚集的影響

將蛋白質(zhì)溶液分別以103 MPa和207 MPa通過(guò)高壓均質(zhì)機(jī)處理，Yang等[37]在對(duì)蠶豆蛋白進(jìn)行研究時(shí)，證明高壓均質(zhì)可以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)聚集體之間的疏水相互作用，導(dǎo)致大蛋白質(zhì)聚集體（>1 μm）解離成可溶性分子聚集體。

4.7 超聲調(diào)控對(duì)豆類蛋白聚集的影響

低功率的超聲處理會(huì)破壞豆類蛋白分子內(nèi)部疏水相互作用，加速蛋白質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集。而在中功率的超聲處理中會(huì)引發(fā)不穩(wěn)定的聚集體被空化力分解成較小的可溶性蛋白聚集體，在高功率的超聲處理中，聚集體會(huì)通過(guò)非共價(jià)相互作用再進(jìn)行聚合。

超聲處理對(duì)于豆類蛋白聚集行為的調(diào)控主要是由空化效應(yīng)引起的物理化學(xué)綜合作用的結(jié)果[38]，由于超聲波具有綠色、高效、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合在食品工廠中進(jìn)行食品加工[39]。超聲處理可以改變聚集體的三級(jí)結(jié)構(gòu)，減小粒徑，提高溶解度和表面疏水性[40]。高強(qiáng)度超聲可產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和機(jī)械力，可用于改變豆類蛋白的理化和功能性質(zhì)[41]。

5 總結(jié)與展望

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于豆類蛋白的研究已經(jīng)較為深入，研究豆類蛋白質(zhì)的聚集行為在食品加工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)和功能特性具有重要意義?，F(xiàn)有研究表明豆類蛋白的聚集行為會(huì)破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而影響其溶解性、乳化性及其他功能特性。由于豆類蛋白的聚集行為對(duì)結(jié)構(gòu)和功能的影響是復(fù)雜的，甚至有些調(diào)控手段會(huì)互相影響，因此不同的調(diào)控技術(shù)對(duì)豆類蛋白聚集的影響機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。而本文除了對(duì)豆類蛋白的聚集行為進(jìn)行概述以外，更希望植物蛋白資源可以被更多人研究、開(kāi)發(fā)和利用，豆類蛋白資源的應(yīng)用前景也會(huì)隨著研究的深入變得更加廣闊。未來(lái)，對(duì)豆類蛋白聚集可以在藥食同源方面進(jìn)行研究，利用豆類蛋白的聚集行為調(diào)節(jié)人體內(nèi)常見(jiàn)的高血脂、高血糖甚至心腦血管類疾病。

參考文獻(xiàn)：

[1]何秀婷.大豆7S蛋白熱聚集體的形成及其性質(zhì)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2015.

[2]KIM Y E， HIPP M S， BRACHER A， et al. Molecular chaperone functions in protein folding and proteostasis[J].Annual Review of Biochemistry，2013，82（1）：323-355.

[3]NILSSON M R. Techniques to study amyloid fibril formation in vitro[J].Methods，200 34（1）：151-160.

[4]ANDREWS J M， ROBERTS C J. A Lumry-Eyring nucleated polymerization model of protein aggregation kinetics：1.Aggregation with pre-equilibrated unfolding[J].The Journal of Physical Chemistry B，2007，111（27）：7897-7913.

[5]NARHI L O， SCHMIT J， BECHTOLD-PETERS K， et al. Classification of protein aggregates[J].Journal of Pharmaceutical Sciences，2011，101（2）：493-498.

[6]RYAN K N， VARDHANABHUTI B， JARAMILLO D P， et al. Stability and mechanism of whey protein soluble aggregates thermally treated with salts[J].Food Hydrocolloids，2012，27（2）：411-420.

[7]李楊，韓飛飛，齊寶坤，等.超聲處理對(duì)綠豆分離蛋白乳化性的影響[J].食品工業(yè)科技，2015，36（24）：226-229.

[8]白俊堃，肖志剛，王鵬，等.超聲促聚集行為對(duì)紅小豆蛋白結(jié)構(gòu)及功能影響的研究[J].糧食與油脂，2017，30（4）：80-84.

[9]ARZENI G， MARTINEZ K， ZEMA P， et al. Comparative study of high intensity ultrasound effects on food proteins functionality[J].Journal of Food Engineering，2012，108（3）：463-472.

[10]ALIZADEH-PASDAR N， LI-CHAN E C Y. Comparison of protein surface hydrophobicity measured at various pH values using three different fluorescent probes[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry，2000，48（2）：328.

[11]CREUSOT N， GRUPPEN H. Enzyme-induced aggregation and gelation of proteins[J].Biotechnology Advances，2007，25（6）：597-601.

[12]ELLEPOLA S W， CHOI S M， MA C Y. Conformational study of globulin from rice （Oryza sativa） seeds by Fourier-transform infrared spectroscopy[J].International Journal of Biological Macromolecules，2005，37（1-2）：12-20.

[13]孫佳悅，錢方，姜淑娟，等.基于紅外光譜分析熱處理對(duì)牛乳蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響[J].食品科學(xué)，2017，38（23）：82-86.

[14]劉燕燕，曾新安，陳曉東.FTIR分析脈沖電場(chǎng)和熱處理后的大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)變化[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010，30（9）：2340-2344.

[15]楊嵐.熱處理強(qiáng)度對(duì)大豆蛋白凝膠性質(zhì)的影響及機(jī)制初探[D].無(wú)錫：江南大學(xué).

[16]ZHANG H K， LI L， TATSUMI E， et al. Influence of high pressure on conformational changes of soybean glycinin[J].Innovative Food Science & Emerging Technologies，2003，4（3）：269-275.

[17]張業(yè)輝.蕓豆蛋白纖維狀聚集及凝膠機(jī)理研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2010.

[18]WU W， WU X J， HUA Y F. Structural modification of soy protein by the lipid peroxidation product acrolein[J].LWT-Food Science & Technology，2010，43（1）：133-140.

[19]JIANG L Z， WANG J， LI Y， et al. Effects of ultrasound on the structure and physical properties of black bean protein isolates[J].Food Research International，201 62：595-601.

[20]TANG C H， WANG X Y， YANG X Q， et al. Formation of soluble aggregates from insoluble commercial soy protein isolate by means of ultrasonic treatment and their gelling properties[J].Journal of Food Engineering，2009，92（4）：432-437.

[21]畢爽，齊寶坤，隋曉楠，等.超聲處理對(duì)黑豆蛋白結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的影響[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2016，16（6）：153-160.

[22]郭健.大豆蛋白熱聚集行為控制及其結(jié)構(gòu)表征的研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[23]安然.大豆分離蛋白可溶性熱聚集行為及其超聲調(diào)控研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

[24]王冬梅，范志軍，安然，等.大豆蛋白熱聚集體的溶液行為表征[J].現(xiàn)代食品，2020（7）：182-184.

[25]XUE S W， XU X L， SHAN H M， et al. Effects of high-intensity ultrasound， high-pressure processing， and high-pressure homogenization on the physicochemical and functional properties of myofibrillar proteins[J].Innovative Food Science & Emerging Technologies，2017，45：354-360.

[26]韓宗元，邵俊花，潘燕墨，等.蛋白質(zhì)適度加工：熱聚集與凝膠品質(zhì)闡述以及過(guò)度聚集的調(diào)控對(duì)策[J].食品科學(xué)，2023（9）：177-184.

[27]袁德保，李芬芳，楊曉泉，等.大豆蛋白的熱處理改性及熱聚集行為研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品科技，2012，28（12）：1829-1833.

[28]PORCELLIA M， CACCIAPUOTIA G， FUSCO S， et al. Non-thermal effects of microwaves on proteins： thermophilic enzymes as model system[J].FEBS Letters，1997，402（2-3）：102-106.

[29]KALLA A M， DEVARAJU R. Microwave energy and its application in food industry： a reveiw[J].Asian Journal of Dairy and Food Research，2017，36（1）：37-44.

[30]GOMAA A I， SEDMAN J， ISMAIL A A. An investigation of the effect of microwave treatment on the structure and unfolding pathways of β-lactoglobulin using FTIR spectroscopy with the application of two-dimensional correlation spectroscopy （2D-COS）[J].Vibrational Spectroscopy，2013，65：101-109.

[31]趙婭柔.冷凍誘導(dǎo)大豆分離蛋白聚集行為的影響[D].天津：天津科技大學(xué)，2019.

[32]榮薈，湯輝煌，趙婭柔，等.冷凍誘導(dǎo)對(duì)大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)和聚集行為的影響[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2021，42（3）：8-14.

[33]ROUBAL W T， TAPPEL A L.Polymerization of proteins induced by free-radical lipid peroxidation[J].Archives of Biochemistry and Biophysics，1966，113（1）：150-155.

[34]楊雅慧.電場(chǎng)對(duì)面筋蛋白理化和結(jié)構(gòu)性質(zhì)及風(fēng)味的影響[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2022.

[35]LI Y Q， CHEN Z X， MO H Z. Effects of pulsed electric fields on physicochemical properties of soybean protein isolates[J].LWT-Food Science and Technology，2007，40（7）：1167-1175.

[36]李迎秋，陳正行.高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)大豆分離蛋白疏水性和巰基含量的影響[J].食品科學(xué)，2006（5）：40-43.

[37]YANG J Q， LIU G Y， ZENG H B， et al. Effects of high pressure homogenization on faba bean protein aggregation in relation to solubility and interfacial properties[J].Food Hydrocolloids，2018，83：275-286.

[38]CHAVRIER F， CHAPELON J Y， GELET A， et al. Modeling of high-intensity focused ultrasound-induced lesions in the presence of cavitation bubbles[J].Journal of the Acoustical Society of America，2000，108（1）：432.

[39]PEZESHK S， REZAEI M， HOSSEINI H， et al. Impact of pH-shift processing combined with ultrasonication on structural and functional properties of proteins isolated from rainbow trout by-products[J].Food Hydrocolloids，2021，118（2）：106768.

[40]ZHENG T， LI X H， AHMED T， et al. Effect of high intensity ultrasound on the structure and physicochemical properties of soy protein isolates produced by different denaturation methods[J].Food Hydrocolloids，2019，97：105216.

[41]ZHAO C B， CHU Z J， MIAO Z C， et al. Ultrasound heat treatment effects on structure and acid-induced cold set gel properties of soybean protein isolate[J].Food Bioscience，2021，39（1）：100827.

收稿日期：2023-07-16

基金項(xiàng)目：中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)（DQKJJYD0001）

作者簡(jiǎn)介：李美麒（1997—），女，碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)。

*通信作者：曹榮安（1980—），男，副教授，博士，研究方向：食品科學(xué)。