魔芋与大豆分离蛋白的相互作用研究进展综述

发布时间：2020-04-17

　　摘要：主要介绍了魔芋与大豆分离蛋白相互作用的研究现状及进展，此外，还简述了以魔芋和大豆分离蛋白为原辅料，开发新产品的研究现状及存在问题。

　　关键词：魔芋;大豆分离蛋白;相互作用;研究进展

　　1魔芋简介

　　魔芋(AmorphophalmsKonjac)又称药翦、蓖药、鬼芋，为天南星科魔芋属，是多年生宿根性块茎草本植物。在1700多年前，我国就有栽培魔芋的记载，现在全世界约有170个魔芋品种，我国有21种，主要品种有白魔芋、花魔芋等，我国的种植区主要在秦岭以南的山区，主产区有云、贵、川等地¨。魔芋干物质中，约含70%多糖(主要是魔芋葡甘聚糖和淀粉)、5%～14%粗蛋白和氨基酸、2.6%～7%矿物质、2%～5%粗纤维、1.5%～5.2%可溶性糖、少量生物碱和多巴胺、草酸钙、3，4一二羟基苯甲醛葡萄糖苷等褐变和呈味物质¨J。研究显示，魔芋具有抗衰老、通便、降血脂、降血糖和抗肿瘤的药理作用，魔芋食品因此也被称为“魔力食品”。

　　魔芋与大豆分离蛋白的相互作用研究进展综述相关期刊推荐：《食品与生物技术学报》月刊，创刊于1982年，是教育部主管、江南大学主办的自然科学与工程技术融合的学术刊物，主要刊登：自然科学领域中生物科学与化学的最新研究成果及其在食品工业、发酵工业、粮油工业、日化工业的应用，内容侧重仪器与轻化工生物技术，兼发机、电、纺等专业的科技论文。

　　魔芋葡甘聚糖(KonjacGlucomannan，简称KGM)是魔芋的主要功能性成分，是一种可溶性半纤维素，吸水后体积可膨胀80～100倍，在碱性加热条件下能形成热不可逆凝胶，此外，它还具有良好的生物相容性、吸湿性、增稠性、生物降解性等理化特性。国内外研究显示，不同品种魔芋的分子结构稍有差异。花魔芋葡甘聚糖主链是由摩尔比为1：1.5—1：1.78的葡萄糖和甘露糖残基通过13—1，4糖苷键聚合而成，大约每19个糖残基上有1个乙酰基，每32～80个糖残基上存在由B～1，3糖苷键组成的支链，每条支链含有几个至几十个糖残基不等;而白魔芋葡甘聚糖主链是由摩尔比为1：1.69的葡萄糖和甘露糖残基组成，相对分子质量也比花魔芋的稍高。魔芋葡甘聚糖分子结构如图1所示。

　　2大豆分离蛋白简介

　　大豆分离蛋白(soyproteinisolate，简称SPI)又名等电点蛋白粉，是将脱皮脱脂的大豆去除所含非蛋白质成分(可溶性糖、灰分、不溶性纤维等)后，得到的一种精制大豆蛋白产品，蛋白质含量通常在90%以上。大豆蛋白的主要成分是大豆球蛋白，依据其相对分子质量大小可以分为2s、7S、11S和15S四种组分，11S球蛋白(相对分子质量约为35万)和7s球蛋白(相对分子质量约为17万)约占大豆蛋白的80%一90%。7s组分的变性温度约70℃，11S组分的变性温度高于90~C。大豆分离蛋白具有乳化性、吸油性、保水性、黏性、胶凝性、起泡性、调色性等诸多功能特性，在食品行业中应用广泛。

　　3魔芋葡甘聚糖与大豆分离蛋白相互作用研究现状及进展

　　大豆分离蛋白变性后，分子链展开，内部的疏水基团暴露，增加了相互作用位点，与魔芋葡甘聚糖分子作用能形成可溶性或不可溶性络合物。麻建国等制备大豆蛋白一魔芋多糖复合物，初步研究其乳化性能，结果表明，与采用去离子水制备样品比较，采用不同pH值的磷酸盐或醋酸盐缓冲液制备样品，获得最佳乳化能力的反应时间缩短，即具有催化作用，而且随pH值的增加，乳化能力提高。孙远明等以魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白为原料，以1.0%Ca(OH)为凝固剂，共混制备复合凝胶，研究了两者在不同配比情况下，凝胶强度、松弛度、粘着性和失水率的变化，用NaC1和脲处理复合凝胶，研究其凝胶强度的变化，推断出魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白的作用力以氢键为主。丁金龙等研究魔芋胶与大豆分离蛋白的相互作用，结果表明，两者复配有明显的协同增稠作用和较好的胶凝性，大豆分离蛋白的乳化性能显著改善，但两者的化学基团没有发生本质上的改变，只是氢键作用增强。Dickinson从热力学角度研究了魔芋胶对大豆蛋白乳状液稳定性的影响，结果表明，魔芋胶浓度增加，由于球形脂肪和杆状多糖分子间的几何形成差异，使体系的热力学不稳定性增加，出现相分离，即富含魔芋胶相和贫含魔芋胶相。齐军茹等将魔芋多糖和大豆分离蛋白在温度60℃，相对湿度79%的条件下发生美拉德反应进行共价键合，结果表明，其产物对O/W乳状液的乳化能力提高，在pH3和pill0时，乳化活性保持较好，高温、高盐条件能提高复合物的乳化活性，聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示，主要是大豆分离蛋白的7s组分与魔芋多糖发生反应，生成分子量更高的复合物。张露等制备可食性膜时发现，单一的魔芋葡甘聚糖膜在pH>10时，阻隔性能下降，反应温度的升高对膜的阻氧性不利，增塑剂的添加，膜的阻湿性变差，但随着大豆分离蛋白的添加，膜的阻隔性能明显提高，在魔芋与大豆分离蛋白质量比为1：1、pH值为l0、反应温度为45℃、甘油添加量为1.5%时，膜的阻隔性能最佳。王才华等研究了魔芋胶对大豆蛋白乳状液稳定性的影响，结果表明，0.09%的魔芋胶对乳状液的稳定性效果最好，而且添加魔芋胶的大豆蛋白乳状液液顶部粒径、底部粒径分别与乳析率、离心沉淀率呈正相关。

　　龚加顺等”对魔芋葡甘聚糖一大豆分离蛋白复合凝胶展开了一系列研究：(I)用示差量热扫描法(DSC)研究了魔芋葡甘聚糖一大豆分离蛋白复合凝胶体系在温度变化过程中的热效应变化，结果显示，在强碱性条件下，大豆分离蛋白含量较高时，体系在高于85~C处有较强的放热反应，随着魔芋葡甘聚糖含量的增加，体系的放热温度上升，在弱碱性(Na2CO)条件下，魔芋葡甘聚糖含量≥13%时，凝胶体系才产生放热效应;(2)研究了高浓度(总浓度为15%)魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白复合凝胶的质构特性，结果表明，在pH值为9，90℃条件下加热40min，复合凝胶的凝胶强度和弹性较好，从微观结构观察，不同配比和不同处理的共混体系形成的复合凝胶微观结构差异较大，未加碱的样品网格较大，似蜂窝状，片层结构不明显，加NaOH的样品网格较小，网络结构变致密、层状感加强;(3)研究了高浓度的魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白共}昆体系的动态粘弹性，对体系进行温度、频率和应变扫描，温度扫描结果表明，随着凝胶时间的延长和温度的升高，共混体系的凝胶化作用加强，表现出典型的弹性凝胶特性，NaOH的加入能提高复合凝胶的弹性;频率扫描结果显示，未加碱的体系在低频区对频率有依赖性，而在高频区，加碱体系和未加碱体系的粘弹性都不随频率发生变化，保持储能模量>耗能模量;应变扫描显示，共混体系的动态模量不随应力发生变化，线性粘弹性范围较宽;(4)采用红外光谱、扫描电子显微镜等手段研究了魔芋葡甘聚糖与大豆分离蛋白共混凝胶形成过程中的相互作用力，结果表明：共混凝胶形成过程中的作用力主要是魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白分子问的多点氢键，其次是弱静电作用，交互作用的强弱与两者的含量和配比有密切关系，碱性凝固剂NaOH的加入，氢键作用增强，凝胶的韧弹性提高。

　　4魔芋一大豆分离蛋白食品研究开发现状及存在问题

　　4.1研究开发现状关于利用魔芋葡甘聚糖与大豆分离蛋白之间的相互作用开发新食品的研究，有少量报道。Koo等将魔芋粉、大豆分离蛋白与瘦肉复合制备低脂肉糜;张倩等将魔芋葡甘聚糖一大豆分离蛋白复合凝胶用于发酵型辣椒饮料的澄清;胡小静等用魔芋多糖和大豆分离蛋白研制仿生鸡肉;江洪波等以魔芋精粉、大豆分离蛋白和胡萝卜为原料，研制人造猪肉。

　　4.2存在问题魔芋凝胶食品蛋白质含量低，而且易脱水收缩，以魔芋精粉为原料制备魔芋凝胶食品时，具有易结团、静置吸水溶胀时间长等特点。大豆分离蛋白很“敏感”，金属离子、pH值、温度等都能使其聚沉，与魔芋共混制备复合凝胶时，易出现相分的离情况，形成质地不均一的产品，这也是市面上魔芋一大豆分离蛋白食品较少的原因之一_3。。魔芋精粉和大豆分离蛋白两者间存在着相互作用，两者分散性的好坏和相互作用的强弱，直接关系到魔芋一大豆分离蛋白凝胶食品的品质。因此，要开发新的魔芋一大豆分离蛋白凝胶食品，需寻求方法提高魔芋精粉和大豆分离蛋白的分散性，加强其相互作用，避免出现相分离的情况，与此同时，还需提高凝胶的持水性。