植酸、钙/镁离子与蛋白质的结合作用对豆乳蛋白粒子结构形成机制的影响研究

Soymilk is a typical representative of plant protein beverage which has higher nutrition and physiologic function. Protein is the main composition of soymilk, existing as particle state and playing a very important role in the quality and the formation of processing characteristics of soymilk. This subject, on the basis of previous research about interactions of protein molecules and particle properties, centering on building the structural model of soymilk protein particles, focusing on the interactions and complexes formation mechanisms of proteins and protein molecules, proteins and other small molecules, mainly aims to analyze the compound binding mode of the small molecules as endogenous phytic acid, calcium/magnesium protein components and protein in soymilk system and protein structural changes caused by the small molecules, through which the binding mechanism of protein and small molecules could be addressed. Besides, through analysis of the formation conditions and properties of the compound, we will explore the possible mechanisms of small molecular components affecting the formation of soymilk protein particles and propose the structural model of soymilk protein particles. Furthermore, the structure, properties, and formation mechanism of soymilk protein particles will be completed and the soymilk protein particles theoretical system will be well established. The system will provide a theoretical basis for improvement of soymilk products' nutrition and innovation of soy milk (vegetable protein milk) processing technology.

豆乳是植物蛋白饮料的典型代表，具有较高的营养价值和生理调节功能。蛋白质是豆乳的核心成分，其粒子性存在状态对豆乳的质量品质和加工特性的形成具有十分重要的作用。本课题在前期有关豆乳粒子中蛋白分子的相互作用及粒子性质的研究成果基础上，以构建豆乳蛋白粒子的结构模型为核心，围绕蛋白质与蛋白质分子、蛋白质与其他小分子的相互作用和复合物的形成机制，重点分析豆乳体系中内源性植酸、钙/镁盐等小分子成分与蛋白组分的结合方式和引起的蛋白结构变化，明确蛋白与小分子成分的结合规律，通过对复合物的形成条件和性质分析，探讨小分子成分影响豆乳蛋白粒子结构形成的可能机制，提出豆乳蛋白粒子结构模型，进一步完善豆乳蛋白粒子的结构、性质及其形成机制理论，建立完善的豆乳蛋白粒子理论体系，为提高豆乳产品的营养价值以及创新豆乳（植物蛋白乳）加工技术提供理论依据。

大豆中除含有蛋白、脂肪、多糖等大量成分外，还含有多种小分子成分，其中，在营养学上最受关注的是植酸和钙、镁二价离子，它们与蛋白有强烈的结合作用从而影响了大豆产品的营养性和加工性能。本课题研究了植酸和钙镁在豆乳中的存在形式，并分析了植酸对豆乳蛋白粒子形成的影响，明确了植酸对豆乳加热过程中蛋白质粒子形成的抑制作用。其次，用超滤法去除豆乳中的小分子物质，探究小分子的去除对整个豆乳凝固过程的流变学性质、凝胶的微观结构及质地的影响。豆乳凝固曲线即蛋白质沉淀量与Ca2+浓度之间的关系符合Logistic方程 (y=a/(1+b*exp⁡(-kx)))，蛋白质开始大量沉淀所需的Ca2+浓度与大豆中磷的含量显著负相关。随着豆乳中小分子物质含量的降低，豆乳聚集反应更容易进行（活化能降低），反应速率更快，其直接的结果是凝胶的保水性显著下降，凝胶硬度增强。以植酸为主多元酸根小分子能降低蛋白质与凝固剂（Ca2+）直接反应的几率，降低蛋白质对Ca2+敏感性。凝固反应进行的速率对其形成凝胶（豆腐）的结构和性质影响很大，反应速率过快时，形成的凝胶结构松散、不均匀，得率低，保水性差，质地粗糙坚硬。另外，从植酸等小分子物质存在状态的角度研究了豆乳制备条件（热烫大豆）对蛋白与小分子复合体的形成其及性质的影响，结果表明热烫豆乳在凝固剂存在条件下或微生物发酵时形成粗糙的“酸奶样”质地与植酸的结合状态及粒子组分的组成变化有关。.本研究从小分子角度阐述了蛋白质聚集敏感性与蛋白粒子及凝胶形成过程、凝胶结构和质地的关系。植酸对蛋白质的聚集具有明显的抑制和调节作用。总地来说，蛋白质聚集的敏感性决定了其凝固的速率，凝固的快慢决定了蛋白质交联网络结构的形态，从而影响凝胶的持水性、质地等功能特性。在实际生产中，可通过育种、外源添加等方式调节豆乳中小分子的含量或改变加工参数来获得理想的豆腐、酸豆乳等产品。