吴隆坤;肖志刚
【摘 要】油体是储存种子萌发和生长的营养物质三酰甘油的场所，大豆油体是由单层磷脂分子及其镶嵌的蛋白组成半单位膜包裹液态三酰甘油而形成的球体(粒径是0.2~0.5μm)。大豆油体富含多不饱和脂肪酸和生物活性物质，具有物理化学稳定性，可作为天然的乳化剂提高食品原料的稳定性，比乳化剂更加经济、健康。大豆油体在食品领域中应用主要有以下几个方面：基于大豆油体乳液和奶油性状，乳制品和仿制乳饮料自然是潜在应用的主要领域，还可以以油包水乳液的形式出现在其他液体、半液体或固体食物中，如沙司，蛋黄酱和拉调味品，大豆油体还可以应用到可食性膜和食品包装当中。对大豆油体的组成、结构、提取过程、物理化学性质及在食品中的潜在应用进行概述。%Oil body is used to store TAGs for germination and postgerminative growth.Soybean oil body is subcellular spherical (0.2~0.5μm in diameter),which consists of a core of triacylglycerol (TAG)surrounded by proteins embedded in a phospholipid monolayer.Soybean oil body contains of polyunsaturated fatty acids and fat-soluble biologically active substance,with physical and c hemical stability.Therefore it can be used as natural emulsifiers to enhance the stability of food materials.Additionally,compared with emulsifiers,it is much more economical and healthy.In general,soybean oil body has been applied in the following fields. Firstly, dairy products and imitation milk drinks naturally can be acknowledged as potential applications,based on oil bodies emulsions and creams.Besides,soybean oil body plays a significant role in other oil-in-water emulsions,such as mayonnaise,salad dressings and creams.Furthermore,soybean can be an essential part in the production of edible film and food packaging.This paper briefly states composition, structure of soybean oil body.Meanwhile extraction process,physical and chemical properties and potential applications are illustrated as well.
【期刊名称】激光夜视仪《沈阳师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(000)003
【总页数】4页(P369-372)
【关键词】大豆油体;油体蛋白;提取;物理化学性质;应用
【作 者】吴隆坤;肖志刚
【作者单位】沈阳师范大学 粮食学院，沈阳 110034;沈阳师范大学 粮食学院，沈阳 110034
【正文语种】中 文
【中图分类】TS214.2
大豆是世界上重要的油料作物之一,富含蛋白质和油脂,是食品工业中重要的功能性原料。植物中以三酰甘油酯(triacylglycerols, TAG)的形式存储脂类物质的亚细胞器叫做油体(oil body)。大豆油体富含对人体健康有益的脂溶性生物活性物质(如磷脂、生育酚和异黄酮等)和多不饱和脂肪酸,其特殊结构和功能性组分及其良好的稳定特性,以及可以作为天然的乳化剂使得大豆油体在食品、美容和医疗保健行业有广阔的应用前景。本文概述了近年来大豆油体结构、特性及在食品中潜在应用的研究现状,为进一步开展大豆油体应用和研究做以铺垫。
1.1 油体的主要成分
大豆子叶超显微结构中显示,油体紧密排列于蛋白体和细胞壁的周围,油体在细胞内部的密度小于在细胞壁附近,少量油体存在于蛋白体中。大豆油体的粒径是0.2～0.5 μm,外部为磷脂和蛋白组成的半单位膜,内部为液态的三酰甘油酯,磷脂层的疏水酰基与内部的三酰甘油酯相互作用,亲水头部基团则面向细胞液[1]。大豆油体作为一种天然的纳米级大小的亚细胞器,集中了大豆的多不饱和脂肪酸,包含中性脂类98.17%、蛋白质0.94%、磷脂0.80%、游离脂肪酸0.09%,其中PI、PC、PE、和PS的含量分别是8.4%、61.6%、5.0%、和25%[1]。大豆油体还含有生育酚,异黄酮及少量的细胞素C还原酶、脂酶和酰基甘油酶等物质。
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1.2 油体蛋白
大豆油体磷脂层中镶嵌着小分子碱性蛋白质,即油体结合蛋白(oil body banding protein, OBBP)。油体蛋白分子量为 15～26 kDa,占油体重量的 0.5%～4%。这些结合蛋白包括油体膜蛋白(oleosin)及油体钙蛋白(caleosin)和固醇蛋白(steroleosin),其中 oleosin 的含量最丰富。oleosin分子含有3个区域,即含有 50～70个氨基酸残基两亲性的 N-末端、70 个氨基酸残基左右的中央疏水区和长度可变两亲性 C-末端[1]。国内外对大豆油体蛋白的转基因研究很多。 徐等[2]克隆了大豆的24 k Da油体蛋白的基因和启动子,构建 “油体蛋白一肠肽酶
一水蛭素”植物表达载体,在转基因烟草中成功表达,通过肠肽酶切割重组蛋白的电泳分离得到水蛭素。庞实锋等[3]把大豆油体基因(DDoil)与EGF构建成融合基因,构建成植物表达载体p1390Do-EGF,转化进农杆菌LBA4404中用于侵染红花外植体,通过甘露糖筛选获得红花转化苗。利用RNAi 技术Monica等敲除大豆中的一种24 kD Oleosin,结果导致异常形态的OB形成。在大豆中,由于Oleosin 缺失形成的突变体会产生巨大OB, Oleosin的沉默导致Caleosin 含量增加[4],表明Oleosin在OB 个体发生过程中发挥重要作用,同时其他因子的参与也是必要的。
2.1 油体的提取方法
Tzen等[5]提出传统提取油体的方法,即首先有机溶剂萃取,离心除去沉淀,用去污剂洗涤,及盐离子洗脱,离液剂处理等步骤。Jacks 等[6]提出了的水提取大豆油体的方法。该方法省去溶剂提取植物油的过程,无毒,且不需要乳化剂和均质的过程,将大豆油体作为天然的稳定的植物油来源可直接添加到食品中。Chen等[7],通过两步水萃取法,可以得到约65%的油体,在储存期间平均粒径(D43)的油体的沉降增大,表明容易聚集。Kapchie等[8]用酶辅助法提取大豆油体, 用复合果胶酶、纤维素酶和β-葡聚糖酶的混合物,在 60 ℃,150 rpm对豆粉进行处理、
过滤、离心进而得到油体,并研究了超声和高静压2种前处理方法对油体的影响,油体的回收率最高可达到 84.65%。Kapchie等进行了中试规模的酶辅助法提取大豆油体的研究,这种方法提取大豆油体的显著效率高,提取产率由实验室规模的 76.83%上升至93.40%,并且得到的大豆油体蛋白和其他副产物性质相对稳定,为大豆油体的大规模工业化生产和广泛应用奠定了基础。
2.2 油体提取过程
在大豆油体提取预处理(均质,搅拌,研磨及湿浆液等处理)过程、提取温度、pH值及酶的种类和用量等都影响油体的提取率[9]。在大豆油体的提取过程中,大豆球蛋白、伴大豆球蛋白等许多外源性蛋白会结合到油体表面,其中Bd 30 K是大豆蛋白中一种重要的免疫显性过敏原,这给油体开发和应用带来安全问题。赵路苹等[10]研究发现80～100 ℃加热处理15 min 和使用大于6 mol·L- 1 尿素均有利于去除油体表面结合的大豆蛋白质,得到的油体纯度高。Chen等[11]报道,从pH值为11的生豆浆中提取得到的油体不含有过敏性蛋白(Bd 30 K)。但在100 ℃和pH值为11的条件会存在大豆蛋白质严重变性的情况,同时pH值较高提取油体也不利于环境保护。Chen[12]研究高碱性提取会使大豆油体表面的蛋白质和磷脂部分脱离油
体,油体粒径减小,蛋白质/中性脂比值减小、磷脂/中性脂比值减小,但对中性脂部分(生育酚、脂肪酸)基本无影响,证明了油体的天然乳化结构对于保护植物种子中性脂的意义重大。
3.1 油体的物理稳定性
热轧螺纹钢Mcclements等人研究了大豆油体在不同pH值、盐离子浓度和热处理温度等环境下的稳定性,发现大豆油体在pH值为4.0时表面静电荷为0。通常的蛋白质乳液在添加NaCl 时表面电荷绝对值会不同程度降低,而大豆油体表面电荷对NaCl的添加不敏感。在 30～90 ℃的温度处理下,大豆油体的平均粒径没有明显变化,说明在热处理过程中大豆油体蛋白的表面疏水性没有增加,这点有别于普通蛋白质稳定的乳液[13],这可能与大豆油体结合蛋白的结构特征有关。王丽丽等[14]通过透射电镜观察冷冻前后大豆子叶细胞中油体形态的变化,发现冷冻处理导致了较大粒径的油体聚集体出现,冷冻处理能够轻微地降低油体的等电点,增加油体表面的疏水性,稳定性降低。Wu等人[15]研究了3种不同的卡拉胶对大豆油体稳定性的影响,发现由于卡拉胶的覆盖能提高大豆油体稳定性,带有更密集带电荷螺旋结构的λ-卡拉胶效果最好。随后,该团队进一步研究了λ-卡拉胶对大豆油体在盐、热、冻融等处理过程中的稳定性
的影响[16]。Chen等[17]采用甜菜果胶覆盖大豆油体再用漆酶交联,以增加大豆油体稳定性,说明多糖的覆盖能增加油体的空间位阻和静电斥力,因此使油体的物理稳定性提高。
家庭自制黄豆芽机3.2 大豆油体的氧化稳定性微型超级电容器
Kapchie等[18]考察了pH值和金属离子对大豆油体油脂氧化稳定性的影响。发现铁离子对油体的氧化具有促进作用,在酸性(pH=2.0)环境下,较高的静电斥力使油体处于高度分散状态,增加了表面积,导致了较快的氧化速度。在中性(pH=7.0)环境下带正电的铁离子吸附在带负电的油体表面上,此时的表面电荷较低,油体倾向于聚集,减少了氧化面积,降低了氧化速度。冻融、冻结或热处理则对油体氧化稳定性没有明显影响。
3.3 油体的界面性质提金工艺
Waschatko等[19]利用LB膜天平和布鲁斯特角显微镜研究了天然大豆油体在气-水界面的吸附行为。研究结果表明大豆油体能够迅速扩散至界面,使界面压剧烈增加。到达界面后,油体发生破裂,磷脂、甘油三酯以及油体结合蛋白分别在界面上发生吸附或自组装。在接近于Oleosin的等电点或添加盐离子的情况下,可以获得更高的界面压。当采用胰蛋白酶处理大
豆油体,使界面上的油体结合蛋白的C-末端和N-末端2个亲水基团剪切后,界面压降低。说明油体结合蛋白对维持界面稳定起到关键作用。
4.1 乳制品和饮料
基于大豆油体乳液和奶油性状,乳制品和仿制乳饮料自然是潜在应用的主要领域。该类产品有仿牛奶和其他饮料,酸奶,奶酪,奶油,冰淇淋等;其中酸奶或奶酪会涉及发酵与使用微生物,因此也可被表征为益生菌的食品和饮料。豆乳是广为人知的仿制乳制品,通过混合的热处理含水提取物大豆与糖(甜豆浆)并加入调味添加剂而制成,大豆油体可作为自然乳化剂加入到豆乳当中。Jacques等人所述的制备蔬菜乳饮料的自然乳化过程,加入水提取杏仁油体[9]。
4.2 沙拉酱和调味料
大豆油体可以以油包水乳液的形式出现在其他液体、半液体或固体食物中,如沙司、蛋黄酱和拉调味品,作为掺入乳液的油、脂肪滴和蛋白质,或者应用在肉类、糕点或烘焙产品中作为多糖基的基质[9]。沙拉酱以稳定乳液和加厚的质感为特点,油脂和多糖结合需要相对低的浓度,在蛋黄酱中,油脂体积分数可能达到高达80%甚至更高。大豆油体能否成功的掺入成这
类产品的结构中,还取决于蛋黄的成分及界面特征,相对于疏水脱辅基脂蛋白的蛋黄与天然油体高度疏水的油质蛋白表面膜不同,可能导致絮凝现象的出现 [20]。
4.3 可食用膜和涂层
食品包装膜和涂料的研究领域中,将大豆油体掺入蛋白质或多糖的结构制作成可食性膜,是一个相对较新的研究方向。Wang从大豆中得到的油体水提取物制备了充满油体的可食用膜,但薄膜的机械性能较差[15]。可食用膜和涂层是具有改进的水阻隔性和作为生物活性疏水携带者的化合物,想要结合油体到薄膜基质,依赖于成膜生物聚合物与油体的表面间密切的相互作用,因此还需要深入研究。
近年来,随着对大豆油体研究趋向的多样化,内容包括提取方法的改进、存储稳定性测试、组成成分及功能开发、基因重组油体蛋白以及油体应用领域,为大豆油体在食品及其他领域的开发与利用提供更大的可能性。
[ 1 ]TZEN J T C, CAO Y Z, LAURENT P, et al. Lipids, proteins and structure of seed oil bodies from diverse species[J]. Plant Physiology, 1993,101(1):267-276.
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