花生蛋白改性的研究進展

張煥麗，馬　慧，聶文文，劉　娣，李歡歡，肖志剛，2

（1.沈陽師范大學糧食學院，遼寧沈陽　110034；2.東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱　150030）

花生蛋白改性的研究進展

張煥麗1，馬慧1，聶文文1，劉娣1，李歡歡1，*肖志剛1，2

（1.沈陽師范大學糧食學院，遼寧沈陽110034；2.東北農業大學食品學院，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為受到其某些功能特性的影響，因此對花生蛋白的功能特性進行修改已成為當前植物蛋白深加工領域的研究熱點。對花生蛋白的組成及功能性作了簡要概述，重點總結了當前國內外花生蛋白功能性修飾的研究進展。

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個優良品種。我國是世界上重要的花生生產大國，其種植面積位于世界第二，約455×104hm2。在2010年，花生產量居世界第1位，達到1 570×104t，約占世界總產量的40%。在我國具有國際競爭力、為數不多的出口農產品中，花生已成功躋入其中。目前，我國的花生大約50%～60%用于生產食用油。而榨油剩下的餅粕，也被稱為脫脂粉，是富含蛋白質、廉價且未充分利用的花生副產物，其中包含大約50%的優質蛋白質［1］。因此，對脫脂花生粉中的物質尤其是花生蛋白展開相關研究非常重要，可以提高花生的高值化利用。

花生蛋白有較高的營養價值，接近動物蛋白的含量，且其中不包含膽固醇，可利用率高，有利于對成人和兒童的身體健康。花生蛋白不僅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，這使其優于大豆蛋白［2］。因此，它作為一種植物蛋白來源，已被廣泛應用于食品工業中。天然花生蛋白，雖然表現出了一定的功能特性，但是通常不能滿足工業生產的需要。為了使花生蛋白能在食品加工中有更好的應用，許多物理、化學和生物改性已應用花生蛋白。本文概述了花生蛋白的組成及其功能性，重點闡述了近些年來國內外花生蛋白改性技術的研究進展，以期為花生蛋白的深度開發利用提供參考。

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］使用等電點聚焦技術和電泳技術分析了花生蛋白，發現花生蛋白中的3種組分分別具有多個等電點，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蛋白進行了分離純化。通過SDS-PAGE技術，發現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，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）。運用2D-PAGE技術發現，花生球蛋白中含有2個酸性亞基（40.5 kDa，pH值5.5；37.5 kDa，pH值5.0）和3個堿性亞基（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亞基（61 kDa，pH值7.0）組成，而2S蛋白的6個組分共用2個等電點（pH值5.0與pH值5.5）。Colombo A等人［5］研究發現，花生蛋白主要含有可分為疏水性亞基和親水性亞基的6個亞基，當變性劑存在的情況下，花生蛋白中的二硫鍵斷裂，從多肽變為更小的亞基條帶。黎茵等人［6］對46個花生品種運用SDS-PAGE技術和2D-PAGE技術對其中的蛋白質進行分析，研究得知這46個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

蛋白質的功能性質主要包括蛋白質與水之間相互作用產生的性質，如持水性、吸水性、溶脹性、溶解性和黏度等；蛋白質與蛋白質之間相互作用產生的性質，如膠凝性、沉淀性、凝聚性等；蛋白質的表面性質，如乳化性、表面張力和發泡性等。這些性質并非完全獨立，而是彼此之間相互作用、相互影響［7-8］。蛋白質的這些功能性質不僅取決于蛋白質的結構特征和內部分子組成，同時也受到pH值、壓力、溫度、鹽濃度等外界環境的影響［9］。

Yu J等人［10］研究了對花生濃縮蛋白采用不同的干燥方法，并研究對其功能性質產生的影響。結果表明，對于乳化性和起泡性而言，對花生濃縮蛋白采用噴霧干燥比對花生濃縮蛋白采用真空干燥具有更好的性質；而且可與大豆濃縮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，黏度會增加。Gong K J等人［11］研究了用噴霧干燥與冷凍干燥對花生分離蛋白處理后，觀察其乳化特性的變化。通過冷凍干燥方法制得的花生分離蛋白乳化穩定性較好，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改變蛋白質1個或幾個理化性能，以達到加強或改善蛋白質功能性目的；同時抑制酶活性或除去有害物質，以達到提高營養利用率的目的。蛋白質改性實質是蛋白質基團修飾，通過改變蛋白質功能基團、鍵合作用、空間結構和聚合形式，從而對其加工功能特性產生重大影響，獲得原來所不具備的獨特功能［12］。花生蛋白改性方法主要有物理改性、化學改性、酶法改性等。

3.1物理改性

蛋白質的物理改性是指通過加熱、冷凍、加壓、磁場、電場、聲場、機械作用（超微粉碎、擠壓等）、低劑量輻射及添加小分子雙親物質等物理手段來改善蛋白質的功能特性、提高營養價值的方法。物理改性方法一般只改變蛋白的次級結構，具有加工費用低、耗時少、無毒副作用、對蛋白營養價值破壞小的優點，缺點是改性范圍窄［13］。

于明曉等人［14］研究了擠壓組織化對脫脂花生蛋白粉持水性和持油性的影響。結果發現，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，隨蒸煮時間的延長先增大后減小，在40 min時達到最大值；而蒸煮溫度和蒸煮時間對持油性的影響不顯著。張曉麗等人［15］采用微波法對花生濃縮蛋白進行功能性修飾研究，結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內從50 MPa逐漸升至200 MPa來處理花生分離蛋白。試驗結果表明，高壓處理后，花生分離蛋白的持水力、持油率以及油結合能力均顯著改善。但在大多數情況下，高壓處理對熱誘導凝膠的特性沒有顯著的影響，熱誘導凝膠的硬度在100 MPa時達到最大，但隨壓力的進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導致蛋白在蛋白質分子聚集、伸展和再折疊程度不同。在100 MPa的高壓處理后，表面蛋白分子會暴露出更多的疏水基團；在50～200 MPa下的高壓處理會顯著增加S-S鍵含量，但-SH含量會減少。此外，通過SDS-PAGE分析得知高壓處理后，伴花生球蛋白Ⅱ的含量會顯著改變。這些結果表明，對于花生分離蛋白進行功能特性的修飾可以用高壓處理。Zhang Q H等人［16］探討了超聲處理對花生分離蛋白結構和乳化特性的影響，結果表明經過超聲處理后，花生分離蛋白的乳化特性得到改善；通過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結構發生改變而引起，并且發現花生分離蛋白的表面疏水性與乳化特性有關聯。

3.2化學改性

蛋白質的化學改性是指采用化學方法改變蛋白質的結構、靜電荷和疏水基團。蛋白質的化學改性方法主要有酸堿處理、酰化、磷酸化、糖基化、磺酸化、烷基化、共價交聯以及氧化等，常常會引起蛋白質基本結構（初級結構）的改變，具有反應簡單、效果顯著的特點，但同時也存在試劑專一性不強、反應條件苛刻、反應復雜激烈、難以控制、易有化學物質殘留和副產物混雜等不足之處［17］。

沈寧等人［18］以花生粕為原料，并使花生蛋白磷酸化，研究了蛋白質乳化性受到各種因素處理后的影響。結果表明，乳化性高低與蛋白質溶解度有一定的正相關性。熊柳［19］對花生分離蛋白采用響應面優化法進行磷酸化改性，以氮溶解指數（NSI）為指標得出了經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、乳化穩定性、泡沫穩定性）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-多糖絡合物理化特性的不同之處，結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加速，與傳統加熱相比較，短的時間內產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，而不是花生球蛋白。結構特征分析表明，與通過古典加熱處理得到的糖化花生分離蛋白相比，通過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-結構，更高的表面疏水性和低壓縮的三級結構。這些結構上的修改，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谷氨酰胺酶（TGase） 交聯蛋白質，增加其凝膠性和彈性等，賦予其良好的功能性質。酶-降解改性主要是通過蛋白酶水解蛋白，改善其性質。酶法改性具有安全、可靠及高效等優點，是提高蛋白質功能特性和增加其應用范圍的一種有效方法。

張兆麗［21］研究通過酶法處理花生分離蛋白，使其改性，并以氮溶解指數（NSI）為指標，分析了改性后對功能特性的影響，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，經堿性蛋白酶修飾后起泡性更高。有限的蛋白水解導致泡沫穩定性沒有顯著改善，但是經過廣泛水解的花生球蛋白，其乳化能力、起泡能力和穩定性均顯著降低［23-29］。

4　展望

目前，植物蛋白深加工領域的研究熱點是花生蛋白改性，且花生蛋白改性是拓寬花生蛋白應用的關鍵。而且改性是核心技術，其對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有較好的效果。花生榨油后往往有大量副產物（花生粕），這些副產物中包含大量優質蛋白，但其副產物經常用作動物飼料，這就造成了資源的極大浪費。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，因此今后應致力于研究更有效、更方便、更成熟的改性技術，從而可以獲得功能性更棒的蛋白產品，提高花生蛋白在各個領域中的應用。

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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

國家星火計劃重點項目（2015GA650007）；遼寧省“百千萬人才工程”資助項目（2013921038）；沈陽市科技創新專項資金（F14-104-3-00）。

張煥麗（1992— ），女，在讀碩士，研究方向為生物化工。

肖志剛（1972— ），男，博士后，教授，研究方向為糧食油脂及植物蛋白工程。