花生蛋白改性的研究進(jìn)展

張煥麗，馬　慧，聶文文，劉　娣，李歡歡，肖志剛，2

（1.沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)　110034；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱　150030）

花生蛋白改性的研究進(jìn)展

張煥麗1，馬慧1，聶文文1，劉娣1，李歡歡1，*肖志剛1，2

（1.沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

花生是世界上主要的油料作物之一。脫脂花生粉包含50%～60%的有很好特性蛋白，可是天然花生蛋白在食品加工中受到了限制是因?yàn)槭艿狡淠承┕δ芴匦缘挠绊?，因此?duì)花生蛋白的功能特性進(jìn)行修改已成為當(dāng)前植物蛋白深加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對(duì)花生蛋白的組成及功能性作了簡(jiǎn)要概述，重點(diǎn)總結(jié)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外花生蛋白功能性修飾的研究進(jìn)展。

花生蛋白；蛋白改性；功能特性

0　引言

花生又名落花生，歷史上曾有長(zhǎng)生果、落花參、植物肉等美稱。它是世界上最重要的四大油料作物之一，品種繁多，記載了540種、30個(gè)優(yōu)良品種。我國(guó)是世界上重要的花生生產(chǎn)大國(guó)，其種植面積位于世界第二，約455×104hm2。在2010年，花生產(chǎn)量居世界第1位，達(dá)到1 570×104t，約占世界總產(chǎn)量的40%。在我國(guó)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、為數(shù)不多的出口農(nóng)產(chǎn)品中，花生已成功躋入其中。目前，我國(guó)的花生大約50%～60%用于生產(chǎn)食用油。而榨油剩下的餅粕，也被稱為脫脂粉，是富含蛋白質(zhì)、廉價(jià)且未充分利用的花生副產(chǎn)物，其中包含大約50%的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)［1］。因此，對(duì)脫脂花生粉中的物質(zhì)尤其是花生蛋白展開(kāi)相關(guān)研究非常重要，可以提高花生的高值化利用。

花生蛋白有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，接近動(dòng)物蛋白的含量，且其中不包含膽固醇，可利用率高，有利于對(duì)成人和兒童的身體健康?；ㄉ鞍撞粌H富含人體多種必需氨基酸，而且擁有迷人的香味和雪白的顏色，這使其優(yōu)于大豆蛋白［2］。因此，它作為一種植物蛋白來(lái)源，已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。天然花生蛋白，雖然表現(xiàn)出了一定的功能特性，但是通常不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。為了使花生蛋白能在食品加工中有更好的應(yīng)用，許多物理、化學(xué)和生物改性已應(yīng)用花生蛋白。本文概述了花生蛋白的組成及其功能性，重點(diǎn)闡述了近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外花生蛋白改性技術(shù)的研究進(jìn)展，以期為花生蛋白的深度開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1　花生蛋白的組成

在植物蛋白中，花生蛋白居第3位，大約為總蛋白的11%。花生蛋白主要包括兩大類，一類為水溶性蛋白（10%），另一類為鹽溶性蛋白（90%）。其中，鹽溶性蛋白主要包括花生球蛋白、伴花生球蛋白Ⅰ和伴花生球蛋白Ⅱ。截至目前，關(guān)于花生蛋白組分的研究還比較少，韋一能等人［3］使用等電點(diǎn)聚焦技術(shù)和電泳技術(shù)分析了花生蛋白，發(fā)現(xiàn)花生蛋白中的3種組分分別具有多個(gè)等電點(diǎn)，并且花生蛋白是由6條亞基或者肽鏈為主要組成部分。楊曉泉等人［4］對(duì)3種主要的花生蛋白——花生球蛋白、伴花生球蛋白及2S蛋白進(jìn)行了分離純化。通過(guò)SDS-PAGE技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了花生鹽溶性蛋白的組成，分析其主要組成為花生貯藏性蛋白質(zhì)，分別為花生球蛋白（40.5，37.5，19.5 kDa）；伴花生球蛋白（61 kDa）和2S蛋白（15.5，17，18 kDa）。運(yùn)用2D-PAGE技術(shù)發(fā)現(xiàn)，花生球蛋白中含有2個(gè)酸性亞基（40.5 kDa，pH值5.5；37.5 kDa，pH值5.0）和3個(gè)堿性亞基（19.5 kDa，pH值6.3，pH值17.0，pH值8.2），伴花生球蛋白僅由一個(gè)亞基（61 kDa，pH值7.0）組成，而2S蛋白的6個(gè)組分共用2個(gè)等電點(diǎn)（pH值5.0與pH值5.5）。Colombo A等人［5］研究發(fā)現(xiàn)，花生蛋白主要含有可分為疏水性亞基和親水性亞基的6個(gè)亞基，當(dāng)變性劑存在的情況下，花生蛋白中的二硫鍵斷裂，從多肽變?yōu)楦〉膩喕鶙l帶。黎茵等人［6］對(duì)46個(gè)花生品種運(yùn)用SDS-PAGE技術(shù)和2D-PAGE技術(shù)對(duì)其中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，研究得知這46個(gè)花生品種的蛋白組成模式可以分成四大類型。而且在組成上，花生蛋白的主要差異是在花生球蛋白亞基組成上不同。

2　花生蛋白的功能性

蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)主要包括蛋白質(zhì)與水之間相互作用產(chǎn)生的性質(zhì)，如持水性、吸水性、溶脹性、溶解性和黏度等；蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用產(chǎn)生的性質(zhì)，如膠凝性、沉淀性、凝聚性等；蛋白質(zhì)的表面性質(zhì)，如乳化性、表面張力和發(fā)泡性等。這些性質(zhì)并非完全獨(dú)立，而是彼此之間相互作用、相互影響［7-8］。蛋白質(zhì)的這些功能性質(zhì)不僅取決于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和內(nèi)部分子組成，同時(shí)也受到pH值、壓力、溫度、鹽濃度等外界環(huán)境的影響［9］。

Yu J等人［10］研究了對(duì)花生濃縮蛋白采用不同的干燥方法，并研究對(duì)其功能性質(zhì)產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，對(duì)于乳化性和起泡性而言，對(duì)花生濃縮蛋白采用噴霧干燥比對(duì)花生濃縮蛋白采用真空干燥具有更好的性質(zhì)；而且可與大豆?jié)饪s蛋白的持油性和起泡性相媲敵。在相同的條件下，大豆分離蛋白比花生濃縮蛋白的黏度更低，但是在90℃以上時(shí)，黏度會(huì)增加。Gong K J等人［11］研究了用噴霧干燥與冷凍干燥對(duì)花生分離蛋白處理后，觀察其乳化特性的變化。通過(guò)冷凍干燥方法制得的花生分離蛋白乳化穩(wěn)定性較好，而由噴霧干燥制得的花生分離蛋白乳化活性更好。

3　花生蛋白的改性

花生蛋白改性就是通過(guò)改變蛋白質(zhì)1個(gè)或幾個(gè)理化性能，以達(dá)到加強(qiáng)或改善蛋白質(zhì)功能性目的；同時(shí)抑制酶活性或除去有害物質(zhì)，以達(dá)到提高營(yíng)養(yǎng)利用率的目的。蛋白質(zhì)改性實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì)基團(tuán)修飾，通過(guò)改變蛋白質(zhì)功能基團(tuán)、鍵合作用、空間結(jié)構(gòu)和聚合形式，從而對(duì)其加工功能特性產(chǎn)生重大影響，獲得原來(lái)所不具備的獨(dú)特功能［12］?；ㄉ鞍赘男苑椒ㄖ饕形锢砀男?、化學(xué)改性、酶法改性等。

3.1物理改性

蛋白質(zhì)的物理改性是指通過(guò)加熱、冷凍、加壓、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、聲場(chǎng)、機(jī)械作用（超微粉碎、擠壓等）、低劑量輻射及添加小分子雙親物質(zhì)等物理手段來(lái)改善蛋白質(zhì)的功能特性、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的方法。物理改性方法一般只改變蛋白的次級(jí)結(jié)構(gòu)，具有加工費(fèi)用低、耗時(shí)少、無(wú)毒副作用、對(duì)蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值破壞小的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是改性范圍窄［13］。

于明曉等人［14］研究了擠壓組織化對(duì)脫脂花生蛋白粉持水性和持油性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，花生蛋白粉的持水性在擠壓組織化前后隨蒸煮溫度的升高而增大，隨蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)先增大后減小，在40 min時(shí)達(dá)到最大值；而蒸煮溫度和蒸煮時(shí)間對(duì)持油性的影響不顯著。張曉麗等人［15］采用微波法對(duì)花生濃縮蛋白進(jìn)行功能性修飾研究，結(jié)果表明改性處理顯著改善了花生濃縮蛋白的吸油性、乳化性、起泡性和乳化穩(wěn)定性，但是吸水性相比較而言降低了。

He X H等人［1］探究了高壓對(duì)花生分離蛋白的理化特性和功能特性的影響，其將壓力在5 min內(nèi)從50 MPa逐漸升至200 MPa來(lái)處理花生分離蛋白。試驗(yàn)結(jié)果表明，高壓處理后，花生分離蛋白的持水力、持油率以及油結(jié)合能力均顯著改善。但在大多數(shù)情況下，高壓處理對(duì)熱誘導(dǎo)凝膠的特性沒(méi)有顯著的影響，熱誘導(dǎo)凝膠的硬度在100 MPa時(shí)達(dá)到最大，但隨壓力的進(jìn)一步增大硬度逐步減小，這可能是由于采用不同的壓力處理會(huì)導(dǎo)致蛋白在蛋白質(zhì)分子聚集、伸展和再折疊程度不同。在100 MPa的高壓處理后，表面蛋白分子會(huì)暴露出更多的疏水基團(tuán)；在50～200 MPa下的高壓處理會(huì)顯著增加S-S鍵含量，但-SH含量會(huì)減少。此外，通過(guò)SDS-PAGE分析得知高壓處理后，伴花生球蛋白Ⅱ的含量會(huì)顯著改變。這些結(jié)果表明，對(duì)于花生分離蛋白進(jìn)行功能特性的修飾可以用高壓處理。Zhang Q H等人［16］探討了超聲處理對(duì)花生分離蛋白結(jié)構(gòu)和乳化特性的影響，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)超聲處理后，花生分離蛋白的乳化特性得到改善；通過(guò)SDS-PAGE、圓二色譜等分析手段得知，花生分離蛋白乳化性改善是由于蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起，并且發(fā)現(xiàn)花生分離蛋白的表面疏水性與乳化特性有關(guān)聯(lián)。

3.2化學(xué)改性

蛋白質(zhì)的化學(xué)改性是指采用化學(xué)方法改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、靜電荷和疏水基團(tuán)。蛋白質(zhì)的化學(xué)改性方法主要有酸堿處理、?；?、磷酸化、糖基化、磺酸化、烷基化、共價(jià)交聯(lián)以及氧化等，常常會(huì)引起蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)（初級(jí)結(jié)構(gòu)）的改變，具有反應(yīng)簡(jiǎn)單、效果顯著的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在試劑專一性不強(qiáng)、反應(yīng)條件苛刻、反應(yīng)復(fù)雜激烈、難以控制、易有化學(xué)物質(zhì)殘留和副產(chǎn)物混雜等不足之處［17］。

沈?qū)幍热耍?8］以花生粕為原料，并使花生蛋白磷酸化，研究了蛋白質(zhì)乳化性受到各種因素處理后的影響。結(jié)果表明，乳化性高低與蛋白質(zhì)溶解度有一定的正相關(guān)性。熊柳［19］對(duì)花生分離蛋白采用響應(yīng)面優(yōu)化法進(jìn)行磷酸化改性，以氮溶解指數(shù)（NSI）為指標(biāo)得出了經(jīng)磷酸化修飾的花生分離蛋白最佳條件。而且改性后，花生分離蛋白的功能特性（如吸油性、吸水性、乳化性、持水性、乳化穩(wěn)定性、泡沫穩(wěn)定性）均不同程度的提高。

Li C等人［20］研究了用超聲波處理或古典加熱制備花生蛋白-多糖絡(luò)合物理化特性的不同之處，結(jié)果表明超聲波處理后，能夠使花生分離蛋白和多糖之間的糖化反應(yīng)加速，與傳統(tǒng)加熱相比較，短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了具有較高程度的接枝花生分離蛋白-多糖綴合物；而且用超聲處理制得的花生分離蛋白-多糖結(jié)合物也比那些用古典加熱制備的有較亮顏色。花生中伴花生球蛋白主要參與了糖基化反應(yīng)，而不是花生球蛋白。結(jié)構(gòu)特征分析表明，與通過(guò)古典加熱處理得到的糖化花生分離蛋白相比，通過(guò)超聲波處理得到的糖化花生分離蛋白有較少α螺旋和更多β-結(jié)構(gòu)，更高的表面疏水性和低壓縮的三級(jí)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)上的修改，可能是綴合物溶解性和乳化特性改善的原因。

3.3酶法改性

酶法改性包括聚合改性和降解改性。酶-聚合改性主要是利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase） 交聯(lián)蛋白質(zhì)，增加其凝膠性和彈性等，賦予其良好的功能性質(zhì)。酶-降解改性主要是通過(guò)蛋白酶水解蛋白，改善其性質(zhì)。酶法改性具有安全、可靠及高效等優(yōu)點(diǎn)，是提高蛋白質(zhì)功能特性和增加其應(yīng)用范圍的一種有效方法。

張兆麗［21］研究通過(guò)酶法處理花生分離蛋白，使其改性，并以氮溶解指數(shù)（NSI）為指標(biāo)，分析了改性后對(duì)功能特性的影響，得出堿性蛋白酶改性的最佳條件。改性后，花生分離蛋白的某些功能特性（如吸水性、乳化性）均得到顯著改善。Govindaraju K等人［22］研究了不同蛋白酶酶解后對(duì)花生球蛋白的功能和物化特性的影響。首先從花生中分離出主要蛋白——花生球蛋白，然后分別利用木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和真菌蛋白酶水解至所需的程度（DH），在低水解度下花生球蛋白乳化能力得到改善；相比堿性蛋白酶和真菌蛋白酶，木瓜蛋白酶是更有效。對(duì)于低水解度的花生球蛋白而言，相比木瓜蛋白酶和真菌蛋白酶，經(jīng)堿性蛋白酶修飾后起泡性更高。有限的蛋白水解導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性沒(méi)有顯著改善，但是經(jīng)過(guò)廣泛水解的花生球蛋白，其乳化能力、起泡能力和穩(wěn)定性均顯著降低［23-29］。

4　展望

目前，植物蛋白深加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)是花生蛋白改性，且花生蛋白改性是拓寬花生蛋白應(yīng)用的關(guān)鍵。而且改性是核心技術(shù)，其對(duì)于提高植物蛋白功能特性，以及獲得具有特殊功能性蛋白質(zhì)有較好的效果?；ㄉビ秃笸写罅扛碑a(chǎn)物（花生粕），這些副產(chǎn)物中包含大量?jī)?yōu)質(zhì)蛋白，但其副產(chǎn)物經(jīng)常用作動(dòng)物飼料，這就造成了資源的極大浪費(fèi)。利用多種改性方法作用于天然花生蛋白或花生粕，修飾得到具有較好功能特性的花生蛋白，可以很大程度上提高花生的高值化利用。但是，目前用于蛋白的改性方法還不是很成熟，每種方法都有其局限性及缺點(diǎn)，因此今后應(yīng)致力于研究更有效、更方便、更成熟的改性技術(shù)，從而可以獲得功能性更棒的蛋白產(chǎn)品，提高花生蛋白在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

［1］He X H，Liu H Z，Li L，et al.Effects of high pressure on the physicochemical and functional properties of peanut protein isolates［J］.Food Hydrocolloids，2014，36（5）：123-129.

［2］Lusas E W.Food uses of peanut protein［J］.Journal of the American Oil Chemists Society，1979，56（3）：425-30.

［3］韋一能，陳元發(fā)，陳全斌，等.花生蛋白質(zhì)的主要種類和等電點(diǎn)的研究 ［J］.廣西科學(xué)，1995（4）：1-5.

［4］楊曉泉，陳中，趙謀民.花生蛋白的分離及部分性質(zhì)研究注 ［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2001，16（5）：25-28.

［5］Colombo A，Ribotta P D，León A E.Differential scanning calorimetry（DSC） studies on the thermal properties of peanut proteins［J］.Journal of Agricultural&Food Chemistry，2010，58（7）：4 434-4 439.

［6］黎茵，黃上志，傅家瑞.不同品種花生種子蛋白質(zhì)的電泳分析 ［J］.植物學(xué)報(bào)，1998（6）：534-541.

［7］管斌.食品蛋白質(zhì)化學(xué) ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：174-182.

［8］Moure A，Sineiro J，Domínguez H，et al.Functionality of oilseed protein products：A review［J］.Food Research International，2006，39（9）：945-963.

［9］杜寅，王強(qiáng)，劉紅芝，等.花生蛋白組分及其功能性質(zhì)研究進(jìn)展 ［J］.食品科學(xué)，2012，33（1）：285-289.

［10］Yu J，Ahmedna M，Goktepe I.Peanut protein concentrate：Production and functional properties as affected by processing［J］.Food Chemistry，2007，103（1）：121-129.

［11］Gong K J，Shi A M，Liu H Z，et al.Emulsifying properties and structure changes of spray and freeze-dried peanut protein isolate［J］.Journal of Food Engineering，2016，170：33-40.

［12］張雪春.超高壓微射流技術(shù)對(duì)花生蛋白改性的研究 ［D］.南昌：南昌大學(xué)，2007.

［13］鄭紅艷，鐘耕.花生蛋白改性研究及開(kāi)發(fā)前景 ［J］.糧食與油脂，2009（1）：14-16.

［14］于明曉，郭順堂.擠壓組織化對(duì)脫脂花生蛋白粉持水性和持油性的影響 ［J］.食品工業(yè)科技，2007（1）：87-90. ［15］張曉麗，劉玉蘭，汪學(xué)德.花生濃縮蛋白的微波改性研究 ［J］.糧油加工，2010（6）：19-22.

［16］Zhang Q H，Tu Z C，Xiao H，et al.Influence of ultrasonic treatment on the structure and emulsifying properties of peanut protein isolate［J］.Food&Bioproducts Processing Transactions of the Institution O，2014，92（1）：30-37.

［17］周雪松.花生蛋白改性研究 ［J］.糧食加工，2005，30（3）：42-45

［18］沈?qū)帲瑮罟?，孫亦鳴.花生蛋白磷酸化改性的研究 ［J］.中國(guó)食品添加劑，2008（1）：96-100.

［19］熊柳.花生分離蛋白磷酸化改性研究 ［J］.食品科學(xué)，2010，31（10）：35-41.

［20］Li C，Xue H，Chen Z，et al.Comparative studies on the physicochemicalpropertiesofpeanutproteinisolatepolysaccharide conjugates prepared by ultrasonic treatment or classical heating［J］.Food Research International，2014，57：1-7.

［21］張兆麗.酶法改性花生分離蛋白的研究 ［J］.濰坊工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（2）：84-86.

［22］Govindaraju K，Srinivas H.Studies on the effects of enzymatic hydrolysis on functional and physico-chemical properties of arachin［J］.LWT-Food Science and Technology，2006，39（1）：54-62.

［23］董新紅，趙謀明，蔣躍明.花生蛋白改性的研究進(jìn)展 ［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2011，26（12）：109-117.

［24］焦健，王金水，李濤.花生蛋白改性研究的進(jìn)展 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2010（1）：40-42.

［25］劉大川，張亮，劉曄，等.醇法花生濃縮蛋白改性工藝研究 ［J］.中國(guó)油脂，2009，34（10）：24-26.

［26］周婷婷，呂茜，張玉玉，等.高靜壓處理對(duì)花生蛋白的改性研究 ［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2013（1）：18-22.

［27］熊柳，孫慶杰，劉硯，等.轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改性花生分離蛋白工藝的研究 ［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2012，27（4）：44-49.

［28］趙冠里.酶解與多糖接枝改性花生蛋白及其構(gòu)效機(jī)理研究 ［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2011.

［29］熊柳，劉硯，許麗，等.花生組織蛋白化學(xué)交聯(lián)改性的研究 ［J］.糧油食品科技，2009，17（4）：26-28.◇

Studies Progress on the Modified of Peanut Protein

ZHANG Huanli1，MA Hui1，NIE Wenwen1，LIU Di1，LI Huanhuan1，*XIAO Zhigang1，2
（1.College of Grain Science and Technology，Shenyang Normal University，Shenyang，Liaoning 110034，China；
2.College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin，Heilongjiang 150030，China）

Peanut is one of the major oilseeds of the world.Defatted peanut flour contains 50%～60%proteins of good nutritional quality.However，due to limitations of some natural peanut protein functional properties affect its application in food processing，so the current hot topic in the field of deep-processing plant protein is modified peanut protein.In this paper，the composition and functions of peanut protein are primarily overview.Then the progress on the modified research about peanut protein in areas are emphasized.

peanut protein；protein modified；functional properties

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.046

1671-9646（2016）08b-0057-04

2016-07-08

國(guó)家星火計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2015GA650007）；遼寧省“百千萬(wàn)人才工程”資助項(xiàng)目（2013921038）；沈陽(yáng)市科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金（F14-104-3-00）。

張煥麗（1992— ），女，在讀碩士，研究方向?yàn)樯锘ぁ?/p>

肖志剛（1972— ），男，博士后，教授，研究方向?yàn)榧Z食油脂及植物蛋白工程。