蚕豆蛋白的功能特性

1.溶解性

蛋白质溶解性是蛋白质溶解在液体溶剂中形成均匀溶液的理化性质，其常用的表示方法为蛋白质分散指数，它在很大程度上取决于蛋白质-蛋白质和蛋白质-溶剂的相互作用。蛋白质溶解性也与其他功能特性如凝胶性、乳化性、起泡性等密切相关。影响蚕豆蛋白溶解性的因素有很多，包括温度、pH值、离子强度以及提取方式等。

温度对蚕豆蛋白溶解性的影响具有两面性，即在蛋白质热变性温度范围界限外，适当提高温度有利于蚕豆蛋白溶解性的增加，在到达蚕豆蛋白质热变性温度时，其溶解性随温度的升高和加热时间的增加迅速下降，大大降低了蛋白质在食品加工中的利用率，故工业生产中要严格控制温度变化。

蚕豆蛋白的溶解性与溶液的pH值密切相关。宋晓敏等研究发现蚕豆蛋白质随pH值的变化呈“U”形，当pH<4.0时，蚕豆蛋白溶解性随着pH的降低而增大；当pH>5.0时，蚕豆蛋白溶解性随pH值的增大而增大，在pH为7.0-8.0时溶解性最大，可达56.47%。在蚕豆蛋白等电点附近（经许多学者研究证明蚕豆蛋白质的等电点在4.0-5.0之间，本文中不同学者测定结果的微小差异可能是因为蚕豆的品种以及提取方式不同造成的）溶解性最低。

盐离子对蚕豆蛋白溶解度的影响主要为盐溶效应和盐析效应。当C（NaCl）<1.0mol/L时，随着盐离子浓度增加，蚕豆蛋白的溶解性也会增加，当盐离子浓度大于1.0mol/L时，盐离子浓度的继续增加，会导致蚕豆蛋白溶解性降低。这是因为在低盐浓度下，离子会与蛋白质中的荷电基团发生相互作用，减弱相邻分子之间相反电荷的静电吸引作用，从而促进蛋白质的水化和溶解度提高，这便是盐溶效应。但随着盐浓度的进一步增加，离子的水化作用争夺了水导致蛋白质脱水，发生盐析效应，因此蛋白质的溶解度会降低。

蚕豆蛋白质不同的提取方式可能会造成溶解性差异，如超滤法较碱溶法提取的蚕豆粗蛋白具有更高的PDI值，因为部分乳清蛋白被无机陶瓷膜截留，乳清蛋白分子量较小，尤其在等电点处也可保持溶解性，故分离蛋白的溶解度高。超声辅助提取法因超声的空化作用可减小蛋白质尺寸，破坏不溶性聚集体内非共价键，形成可溶性聚合物，溶解性相应提高；但超声作用应控制在一定范围内，若超声条件过强，会使部分蛋白质变性、聚集，造成其溶解性下降。

溶解性是蚕豆蛋白质的功能特性中最重要的一个性质，蚕豆蛋白质良好的溶解性可以显著提高其潜在利用率，在食品加工中起着重要作用。

2.持水性

蛋白质的持水性是指一定量的干蛋白质充分吸水、离心后所能结合和包埋水的量。这是蛋白与水之间的物理截留作用，是一种蛋白质与水结合的性质，内部因素主要是由蛋白质分子中极性基团的含量与极性的强弱决定的。

蚕豆蛋白的持水性与pH值和温度等外部因素有关。pH值对蚕豆蛋白持水性的影响与吸水性类似。蔡金星等研究发现，蚕豆蛋白质的持水性在等电点附近最小，随着pH的增大，蛋白质的持水性显著增加，pH值小于等电点时，蛋白质的持水性随pH的减小而增大。这是由于在蛋白质等电点附近，分子间静电斥力最小，大部分极性基团参与蛋白质蛋白质相互作用而无法结合水，故此时持水性最小；pH值远离蚕豆蛋白等电点时，蛋白质分子间的静电斥力增加，使持水性增大。实验数据表明，温度较低时，随温度的升高蛋白质持水性增大，在40℃时，蚕豆蛋白持水性达到最高值，随着温度进一步升高，蚕豆蛋白持水性显著下降。这是因为在较低温度范围内，温度的升高有利于蛋白质分子的适度伸展，增强了其与水作用的程度，而过高的温度会使蛋白质结构改变，增加了蛋白质分子间的作用，持水性下降。

蛋白质的持水性是食品生产中的一个重要指标，其对于保持食品的湿润口感和良好风味至关重要，相关工业生产中必须采取适当措施保持和增强蛋白质的持水性。

3.吸水性

蛋白质的吸水性是指干燥蛋白质在一定湿度中达到水分平衡时的水分含量。影响蛋白质吸水性的主要因素为蛋白质分子表面的极性基团与极性水分子具有亲合性的大小，蛋白质分子表面的极性基团越多，则吸水性越强。除此之外，蚕豆蛋白质的吸水性还受溶液pH值、温度、离子强度等的影响。

pH值对蚕豆蛋白吸水性的影响与其对溶解性的作用类似。黄群等研究发现在pH<4.0时，蚕豆蛋白的吸水性随pH值的降低而升高；在pH为4.0时吸水性最低（该实验测定蚕豆蛋白质等电点为4.0）；在pH>4.0时，随pH值的增加蛋白质吸水性增加。这一现象是由于蛋白质在等电点附近净电荷趋近于零，此时蛋白质容易发生疏水作用，吸水性最弱。

温度对蚕豆蛋白吸水性的作用具有双重性，李雪琴等实验发现温度对蚕豆蛋白吸水性的影响趋势为：在温度较低时，随温度升高蚕豆蛋白吸水性下降，当温度到达90℃时，蚕豆蛋白的吸水性增强。这是因为在热力学定律中非极性基团周围的疏水水化层和氢键水化层对温度较敏感，在带电基团周围的水化层对温度不敏感，故温度升高疏水作用增强，吸水性降低。而当温度升至90℃时，蚕豆蛋白质变性以及产生凝聚作用，原来埋藏在分子内部的肽键和一些侧链转向表面，部分基团暴露，蛋白质的吸水性因此增加。

盐离子的浓度会对蚕豆蛋白吸水性产生影响，在盐浓度较低时，盐离子的存在增强了蛋白质的电荷密度，有利于蛋白质与水的结合。离子浓度到达一定范围时，离子的水化作用与蛋白质竞争水分子，导致蛋白质“脱水”，吸水能力下降。

蛋白质的吸水性与食品的口感、质构息息相关，研究蚕豆蛋白的吸水性有利于工业生产和产品开发。

4.乳化性和乳化稳定性

蛋白质的乳化性和乳化稳定性是指蛋白质促使油和水形成乳化液并保持乳化液稳定的性质。蚕豆蛋白质在食品加工中可作良好的乳化剂。影响蛋白质乳化性和乳化稳定性的因素有蛋白质浓度、pH值和离子浓度等。

蛋白质乳化性与乳化稳定性都随蛋白质浓度的增加而增加，这是因为界面上的蛋白质分子数量随浓度的增加而增加，乳化液液膜的厚度和强度相应提升，从而使蛋白质乳化性及稳定性增加。

pH值和离子浓度对蚕豆蛋白乳化性和乳化稳定性的影响与对溶解度的影响类似。即在接近蛋白等电点时（pI约4.0-5.0），蛋白的乳化性和乳化稳定性较差，越远离等电点，乳化性和乳化稳定性就越好；当C（NaCl）<1.0mol/L时，蚕豆蛋白的乳化性随盐离子浓度的增加而增加，当C（NaCl）>1.0mol/L时，随着盐浓度的进一步增加，蛋白质乳化性和乳化稳定性降低。

蚕豆蛋白的乳化性还与蛋白质的分子结构及加工过程有关，如李雪琴等对比了碱溶酸沉法和超滤法提取蚕豆蛋白的结果发现，酸沉过程中部分蛋白质变性，而超滤法不涉及pH的改变，提取相对温和，故超滤法提取的蚕豆蛋白乳化性与乳化稳定性优于酸沉法。其他研究表明，经超声提取的蚕豆蛋白乳化性为63.0％，放置120min后仍有37.9％的乳化稳定性，超声法的提取效果较好，可用于相关工业生产。

5.起泡性与泡沫稳定性

蛋白质的起泡性指其在气液界面形成坚韧薄膜、促使气泡大量产生的能力，其要求蛋白质分子能够迅速到达内表面并展开。而泡沫稳定性则指泡沫保持稳定的能力。通过蛋白质搅打后体积的增加以及泡沫的稳定时间，可以确定起泡性和泡沫稳定性。

蚕豆蛋白质具有较好的起泡性，主要用于冰淇淋和烘焙食品的制作，可以赋予食品疏松的结构和良好的口感。蛋白质的起泡性和泡沫稳定性与蛋白质浓度、pH值、离子强度、温度、蛋白质的改性及蛋白质的种类有着密切的关系。

随着蚕豆蛋白质浓度的提高，蛋白质的起泡性和稳定性也会随之增强。这是由于蛋白质浓度增加，其形成气泡厚度与强度相应增加，泡沫不易破裂。pH值对蚕豆蛋白起泡性影响较小，在一定pH范围内，蛋白质起泡性相对稳定，但泡沫稳定性在蚕豆蛋白等电点（pI约4.0-5.0）附近最大。

研究表明，具有良好起泡性的蛋白质通常不具备稳定泡沫的特性，而能够形成稳定泡沫的蛋白质常常缺乏良好的起泡性。如黄群等通过超声波辅助提取蚕豆蛋白质的起泡性为83.4％，但放置120min后泡沫稳定性不理想，仅为7.4％，故在提取后要尽快处理，合理利用其起泡性。一些学者研究进一步改善蚕豆蛋白的起泡性，如在碱性pH（11.0）条件下加热蚕豆分离蛋白粉（FBP），可使FBP的发泡能力和稳定性得到显著提高。

蚕豆蛋白质的起泡性对于评估产品的质地和感官特性起重要作用，这些研究对于蚕豆蛋白在食品生产中的应用具有指导意义。

6.凝胶性

蛋白质的凝胶性是通过氢键和疏水作用形成凝胶的性质。是否形成凝胶和形成凝胶的强弱与蛋白质浓度、pH值和离子强度等外部条件的影响密切相关。

随着蚕豆蛋白质浓度的提高，它的凝胶特性也随之增强。这是由于蛋白质浓度的增加，使蛋白质之间的相互作用逐渐增强，形成的二硫键使得蛋白质聚集体的束状结构转变成凝胶。宋晓敏实验得出蚕豆蛋白质的最小凝胶浓度为14%。

实验发现，在pH4.0-6.0时蚕豆蛋白质无法形成凝胶，这可能是由于在等电点附近，蛋白质所带电荷少，分子间相对作用力较小，无法凝集形成有序的空间网络结构。在离等电点较远的情况下，蚕豆蛋白质分子间会随着pH值的增加而产生更强的斥力，导致凝胶性增强。蚕豆蛋白质在盐离子浓度影响下的凝胶性呈现先增后减的变化趋势：低盐浓度时，盐离子的存在可以使蛋白质的凝胶网络更加致密，从而增强凝胶性。高盐浓度时，盐离子会影响水分活度，降低了蛋白质与水分子之间的相互作用力，使蛋白质凝胶性下降。

蛋白质凝胶性还受到蛋白质自身结构和提取工艺的影响，如Johansson，M等学者研究发现11S蛋白质几乎在所有盐浓度下都可以形成细链凝胶结构；Boye，J.I研究结果显示超滤法提取的蛋白质比酸沉法得到的蛋白质的凝胶性要强，这是因为超滤法提取蛋白质分子较大，且提取过程中可能截留一部分非蛋白物质，对于蛋白质凝胶网络的形成具有促进作用。

蚕豆蛋白质的凝胶网状结构可以吸附水、油脂和部分风味物质，应用于生产加工中不仅增加了蛋白质含量，还增强了某些食品独特的质构、口感，提升产品风味。

7.吸油性

蛋白质的吸油性是指每克蛋白质可吸收的油量或蛋白质通过其疏水侧链结合油的能力。蚕豆蛋白吸油性受到内部因素的影响，包括蛋白质的类型、构象以及蛋白质之间的相互作用。当蚕豆蛋白质分子含有更多疏水基团时，其吸油性就会更强。影响蚕豆蛋白吸油性的外部因素包括外界温度、加工方法以及油脂的成分和性质等。随温度的升高蛋白质的吸油性逐渐下降，这主要是因为油的黏性随着温度升高而降低，使单位蛋白质的吸油量下降。

8.其他功能特性

一些研究表明，蚕豆蛋白质还具有其他功能特性，如Amat，T在中性pH下，蚕豆浓缩物中的蛋白质、钙和植酸可能形成某些二元配合物。他们将进一步研究分离出的蛋白质组分（白蛋白、球蛋白、11S、7S）哪些会优先参与形成特定复合物，这项研究将有助于我们掌握配方、口味以及包含这些成分的食物稳定性。

国内外学者对蚕豆蛋白质功能特性的研究，为蚕豆蛋白的开发利用奠定了基础，可有效增强其在食品加工和工业生产中的应用价值。