食品蛋白质功能研究进展

食品蛋白质功能研究进展

摘要：食品蛋白质功能是指在食品加工，保藏，制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理和化学性质。对国内外关于食品蛋白质功能研究进行了综述，为未来研究食品蛋白质功能性质的应用提供参考。

关键词：食品蛋白质功能，物理性质，化学性质，研究进展

前言：

食品的感官品质是由各种食品原料复杂的相互作用产生的。例如蛋糕的风味、质地、颜色和形态等性质，是由原料的热胶凝性，起泡、吸水作用、乳化作用、粘弹性和褐变等多种功能性组合的结果。因此，一种蛋白质作为蛋糕或其他类似产品的配料使用时，必须具有多种功能特性。动物蛋白，例如乳（酪蛋白）、蛋和肉蛋白等，是几种蛋白质的混合物，它们有着较宽范围的物理和化学性质，及多种功能特性，例如蛋清具有持水性、胶凝性、粘合性、乳化性、起泡性和热凝结等作用，现已广泛地用作许多食品的配料，蛋清的这些功能来自复杂的蛋白质组成及它们之间的相互作用，这些蛋白质成分包括卵清蛋白、伴清蛋白、卵粘蛋白、溶菌酶和其他清蛋白。然而植物蛋白（例如大豆和其他豆类及油料种子蛋白等）；和乳清蛋白等其他蛋白质，虽然它们也是由多种类型的蛋白质组成，但是它们的功能特性不如动物蛋白，目前只是在有限量的普通食品中使用，因为并没有完全了解，哪些蛋白质的分子决定了蛋白质在食品中所具有的各种期望的功能性质，往往通过特定的方法来提高其功能特性，使其应用领域更广阔。

1、蛋白质的功能性质

蛋白质的功能性质，通常是指蛋白质的水化性、戳着性、胶凝作用、乳化性、发性等。

(1)蛋白质的水化性蛋白质的水化取决子蛋白质与水的相互作用，包括水的吸收

与保留、湿润性、溶胀、戳着性、分散性、溶解度和强度等。

蛋白质的水化是通过蛋白质的败键和氨基酸侧链与水分子间的相互作用而实现的，见

图（1）

大多数的食品是蛋白质水化的固态体系，蛋白质中水的存在及存在方式直接影响着食骏的质构和口感。干燥的蛋白质原料并不能直接加工，须先将其水化。干燥蛋白质遇

水逐步才化，在其不同的水化阶段，表现出不同的功能特性。蛋白质的水化过程，见图

从蛋白质水化过程中可以看出，蛋白质的水吸收、溶胀、润湿性、持水能力、部着性i水化过程的前四步(图4—15①一④)相关，而蛋白质的溶解度、速溶性、新度还与蛋白员水化的第五步(图4—15⑤)有关。蛋白质水化后，往往以不镕性的充分溶胀的固态蛋白员存在。

影响蛋白质水化的因素首先是蛋白质形状、表面积大小、蛋白质粒子表而极性基团数F和蛋白质粒子的微观结构是否多ZL等。其次，蛋白质的环境因素台影响蛋白质的水化程度。

(2)蛋白质的持水性蛋白质的持水性，是指水化了的蛋白质胶体牢固束缚住水不丢头的能力。蛋白质保留水的能力与许多食品的质量有重要关系。加工过程中肌肉蛋白质持水他越好，意味着肌肉中水的含量越高，制作出的食品口感越鲜撅。

2．蛋白质的膨润

蛋白质的膨润是指蛋白质吸水后不溶解，在保持水分的同时赋予制品以强度和强度的一种重要功能特性。加工中有大量的蛋白质膨润的实例，如以干凝胶形式保存的干明胶、颜色、海参、蹄筋的发制等。

3．蛋白质的乳化性与发泡性

(1)乳化性质

由于蛋白质有良好的亲水性，其更适宜乳化成油／水(o／w)型乳状液。由蛋白质形成稳定的食品乳状液体系是很多的，如乳、奶油、冰漠淋、蛋黄酱和内糜等。

蛋白质能否形成良好的乳状浓，非常重要的一点是取决于蛋白质的表而性质。如蛋白质表面亲水基团与疏水基团的比例与分布、蛋白质的柔性等。

一般来说，蛋白质的溶解度越高就越容易形成良好的乳状液。可镕性蛋白的乳化能力高于不溶性蛋白的乳化能力。大多数蛋白质在远离其等电点的pH值条件下乳化作用更好。对蛋白质乳状浓进行加热处理，通常台损害蛋白质的乳化能力。

(2)发泡性

食品中泡沫，是指气泡(空气、二氧化碳气体)分散在含有可溶性表面活性剂的连续液态或半固态中，表面活性剂起稳定泡沫的作用。常见的食品泡沫有蛋糕、冰汉淋、啤酒泡沫、面包等。

泡沫不稳定，有自动聚集、气泡变大、破裂等倾向。要形成稳定的食品泡沫，可采用降低气—液界面张力、提高主体液相的强度(如加糖或大分子亲水胶体)及在界面间形成牢固而有弹性的蛋白质膜等方法。

蛋清中的蛋白质具有良好的发泡能力，常作为各种蛋白起泡能力的参照物。

2、蛋白质的功能性质在食品加工中的应用

一、以乳蛋白作为功能性蛋白质在食品加工中的应用

在生产冰洪淋和发泡奶油点心过程中，乳蛋白起着发泡剂和泡沫稳定剂的作用。

蛋白冰汉淋还有保香作用。

在焙烤食品中加入脱脂奶粉，可以改善面团的吸水能力，增大体积，阻止水分的

蒸发，控制气体逸散速度。

乳清中的各种蛋白质，具有较强的耐搅打性．可用作西式点心的顶端配料稳定泡沫。脂奶粉可以作为乳化剂添加到肉糜中去，增加肉糜保湿性。

二、以卵类蛋白作为功能性蛋白质在食品加工中的应用

卵类蛋白主要由蛋清蛋白和蛋黄蛋白组成。蛋清蛋白的主要功能是促进食品的凝结、凝、发泡和成型* 在拔打适当强度的卵类蛋白质的水分散系时，其中的蛋清蛋白重叠的分子部分伸展开，捕捉并且滞留住气体，形成泡沫。卵类蛋白对泡沫有稳定作用。

用鸡蛋作为揉制糕饼面团混合料时，蛋白质在气—液界面上形成弹性膜，这时已有部分蛋白质凝结，把空气滞留在面团中，有利于发酵，防止气体逸澈，面团体积加大，稳定蜂窝结构和外形。

鸡蛋蛋白的主要功能是乳化及乳化稳定性。它常常吸附在油水界面k，促进产生并稳定水包油的乳状被。鸡蛋蛋白在调味汁和牛奶糊中不但起增稠作用，还可作为戴结剂和涂料，把易碎食品粘连任一起，使粘连的食品在进一步加工时不致敬裂。

三、以肌肉蛋白作为功能性蛋白质在食品加工中的应用

肌肉蛋白的保水性是影响鲜肉滋味、嫩度和颜色的重要功能性质，也是影响肉类加工质量的决定因素。肌肉小的水溶性朋浆蛋白和盐溶性肌纤蛋白的乳化性，对大批量肉类的加工质量影响极大。肌肉蛋白的溶解性、溶胀性、豹着性和胶凝性，在食品加工中也起着很重要的作用。如胶凝性可以提高食品产品强度、韧性和组织性。肌肉蛋白的吸水、保水和保油性能，使食品在加工时减少油水的流失量，阻止食品收缩；肌肉蛋白的豹着性有促进肉糜结合的作用，从面免去使用戳着剂。

四、以大豆蛋白质作为功能性蛋白质在食品加工中的应用

大豆蛋白质具有溶解性、吸水和保水性、熟着性、胶凝性、弹性、乳化性和发泡性等特性。每一种性质都给食品加工过程带来特定的效果，如利用大豆蛋白的乳化性，加入咖啡乳内；利用其发泡性涂在冰洪淋表面；在肉类加工中是利用大豆蛋白的保水性、乳化性和胶凝性。因大豆蛋白价廉，所以它被广泛应用于食品加工。

3、食品蛋白质功能的研究进展（改性技术）

一、物理方法：所谓蛋白质物理改性是指利用机械处理、热、挤压、冷冻、电、磁等物理作用形式，改变蛋白质的高级结构和分子同的聚集方式。—般不涉及蛋白质的—级结构。如蒸煮、搅打等均属于物理改性技术。它具有费用低，无毒副作用，作用时间短及对产品营养性能影响较小等优点。物理改性主要用于蛋白的增溶和凝胶。蛋白质粉末或浓缩物彻底干磨后会产生小粒子和大表面的粉末，与未研磨的试样相比，水吸收、蛋白质的溶解度、脂肪吸收和起泡性质都得到了改进，在乳化的均质过程中，蛋白质悬浊液受到强烈剪切力使蛋白质聚集体(胶束)碎裂成亚基团，从而提高蛋白质的乳化能力。挤压处理时蛋白质在高温高压下受定向力的作用而导致定向排列压力的释放，水分的瞬时蒸发，形成具有耐嚼性和良好口感的纤维状蛋白质。将蛋白质溶液以一定速率冷却，会产生垂直于冷却表面的冰晶，使蛋白质定向排列在冰晶空隙中而被浓缩。移去水分可得到结构完整的蛋白质。

二、化学改性：蛋白质化学改性主要是对其多肽中一些氨基 (-NH2)、羟基(-OH)、琉基(-SH)以及羧基(-COOH) 进行改性，从而起到改善其各项功能特性，包括溶解性、表面性质、吸水性、凝胶性及热稳定性等。其实质是通过改变蛋白质的结构、静电荷、疏水基团，从而改变其功能性质。食品蛋白质化学改性方法，包括酰化、脱酰胺、磷酸化、糖基化(即美拉德反应)、共价交联、水解及氧化等方法。

三、酶法改性：酶改性的方式有很多种，酶法改性通常是蛋白酶的有限水解，改性的程度与酶量、底物浓度、水解时间等因素密切相关。通过蛋白酶催化的蛋白质水

解作用能提高蛋白质的溶解度，这主要是由于形成了较少的，弱亲水的和较易溶剂化的多肽单位[15]。同化学改性和物理改性相比，酶法改性具有以下几个方面的优点：

(1)酶解过程十分温和，不会破坏蛋白质原有的功能性质；(2)最终水解产物经平衡后，

含盐极少且最终产品的功能性质可通过选择特定的酶和反应因素加以控制；(3)蛋白水解物易被人体消化吸收且具有特殊的生理功能[1]。

四、基因工程改性：基因工程法是通过重组蛋白质的合成基因，从而改变蛋白质

功能特性。但由于该技术周期长、见效慢，目前仍处于实验室阶段[1、2]。目前针对大豆蛋白的基因工程改性主要集中在以下几个方面：一是改变大豆球蛋白的组成，补充提高其营养价值；二是改变脂肪氧化酶同功酶组成，减少大豆产品的异味；三是改变脂肪合成酶系，使其脂类组成发生变化；其他也有针对抗营养因子的研究[3]。

4、蛋白质改性技术的应用

一、通过酶改性技术提高鸡蛋的热凝固温度

为扩大鸡蛋的加工范围 ,通过酶改性技术提高鸡蛋的热凝固温度 ,改善了水解产物的风味。研究中采用四因素三水平试验设计 ,确定了全蛋液改性的最佳水解用酶及最佳水解工艺条件。结果表明 ,当底物浓度为 3 %、反应温度 5 5℃ ,初始 pH值 7 0 ,酶用量 40 0 0U/g底物时 ,用复合风味蛋白酶水解鸡蛋蛋白质 1h ,可将鸡蛋的热凝固温度提高至 75℃。[4]

二、酶改性技术在大豆分离蛋白以及大豆多肽生产中的应用

酶改性技术在大豆分离蛋白以及大豆多肽生产中的应用，是大豆蛋白工业的一个创新，它不但可以在温和的生产条件下降解蛋白质并保持其营养价值，而且可以改变蛋白质的功能特性。酶改性技术是利用蛋白酶的内切作用及外切作用将蛋白分子切割成较小的分子，使其蛋白的功能特性有所改变。酶解分离蛋白可以使蛋白质的分子量降低，离子基团数目增加，粘度降低，产品在水中分散溶解的效果更好。酶解分离蛋白适用于饮料制品、强化蛋白奶、注射工艺生产的肉类火腿制品和营养保健制品。[5]

5、结束语

蛋白质的功能性质在食品加工中起着非常重要的作用，但不同食品体系和应用中要求蛋白质发挥不同的功能特性。酶法或化学法改性蛋白质，是提高其功能特性的重要途径。在改变结构和功能性方面，化学法比酶法更有效。磷酸化、糖基化、共价交联反应，有利于提高蛋白质功能特性。但酶法改性和物理改性的安全性优于化学改性，现已逐步应用于实际生产。随着酶制剂工业的发展，酶品种及食用级酶也将大增，微囊包埋酶、固定化酶等技术的开发，使酶改性在食品工业中应用前景可观。生物工程可以从根本上改变蛋白质的性质，具有很大的发展潜力。此外，使用两种或两种以上的改性方法也是今后蛋白质改性的—个主要发展方向。

1、莫文敏，曾庆孝.蛋白质改性研究进展[J].食品科学，2000，21 (6)：6—10.

2、刘欣，徐红华.微生物蛋白酶改性大豆分离蛋白的研究进展[J].大豆通报，2005，(4)：27—28.

3、史新慧，王兰.植物蛋白的改性[J].郑州粮食学院学报，1996，17：60—65.

石彦国，程翠林.改善大豆蛋白功能特性的研究进展[J].中外食品，2005,(3)：40一44．

4、刘剑秋,迟玉杰. 通过酶改性技术提高鸡蛋的热凝固温度[J]. 食品与发酵工业. 2003(10)

5、刘志同,裴静,石冬冬. 酶改性技术在大豆分离蛋白生产中的应用[J]. 粮油食品科技. 2003(03)