雞蛋蛋白質改性研究進展

何大博，仝其根

（1.北京農學院食品科學與工程學院，北京 102206；2.蛋品安全生產與加工北京市工程研究中心，北京 100094）

0 引言

雞蛋營養價值豐富、價格低廉，為人們的日常飲食提供了豐富的蛋白質來源，是一種優質的全價蛋白質，生物利用率高達95%[1]，含8種人體必需氨基酸，其中色氨酸含量最高，植物類蛋白質中均缺乏該氨基酸[2]。雞蛋已經成為消費者幾乎每日都會食用的食物，接受度比較高。雞蛋具有許多功能特性，如凝膠性、起泡性和乳化性，這些功能特性普遍應用于食品工業中[3]。但是這些功能特性在實際生產中還不能滿足產品的需求，通過對其進行改性，以提高或者增加雞蛋的功能特性，來滿足生產過程中的需求，提高雞蛋的利用價值。蛋白質的改性方法主要包括物理改性、化學改性和酶法改性。國內外有許多學者對這些功能特性進行研究，使用多種改性方法對雞蛋蛋白進行改性。

1 物理改性

物理改性就是利用熱處理、超聲波、微波處理、高壓處理或者機械能等手段改變蛋白質的分子結構和聚集方式，從而對蛋白質分子進行改性。熱處理可以減弱蛋白質分子之間的氫鍵、范德華力和靜電作用，使得蛋白質的分子結構發生改變。超聲波產生的空化作用會在液體中產生較強的沖擊作用，引發熱降解效應，產生高溫高壓，使得化學鍵發生斷裂[4]。微波是300 MHz～300 GHz內變化的電磁波，極性分子吸收微波能量，隨著電場方向的轉變改變自身的方向，分子取向的快速變化使分子之間產生摩擦熱量，并且會使處理材料的結構發生改變。高壓處理改性就是通過對處理材料進行高壓處理，從而改變物質結構，進而改變其功能特性[4]。目前的研究熱點主要集中在熱處理和高壓處理對蛋白質乳化性、起泡性及凝膠性的改性方面。

1.1 熱處理改性

喬立文等人[5]研究了熱處理對雞蛋全蛋液功能特性的影響，研究結果表明，隨著加熱溫度的升高和加熱時間的延長，全蛋液的起泡性不斷降低（加熱溫度低于61℃），泡沫穩定性不斷降低；蛋白質的溶解度不斷降低；乳化性變化不明顯，乳化穩定性有所提高；表面疏水性和表面疏基含量均有所提高。卵轉鐵蛋白具有廣譜的抗菌性，但是在熱處理過程中會造成結構的變化。

唐清等人[6]研究了熱處理對卵轉鐵蛋白（DVT）抑菌性的影響，研究結果表明，隨著熱處理溫度的增加，DVT對沙門氏菌和大腸桿菌的抑菌效果不斷降低，并且其二級結構和疏水作用力都發生了一定變化；α螺旋含量呈降低趨勢，β折疊含量呈上升趨勢，表面疏水作用力明顯增強；熱處理時間與卵轉鐵蛋白的結構與活性無明顯關系。

王旭清等人[7]研究了干熱處理對蛋清粉影響，研究結果表明，處理溫度越高，蛋清粉凝膠越易生成，但過高的溫度會降低其溶解性；當熱處理溫度為80℃，處理時間為8 d時，其凝膠強度明顯增強，并且凝膠色澤在可接受范圍內。

于濱等人[8]研究了熱處理蛋清粉的貯藏穩定性，研究結果表明，熱改性蛋清粉的凝膠硬度會有所下降，乳化性和乳化穩定性會顯著下降，乳化性及乳化穩定性有所提高，但是在貯藏期間會明顯降低；熱處理蛋清粉的表面疏基含量、總疏基含量及疏水性均有所下降，并且隨著熱處理強度的增加，相關性越來越顯著。

Cuihua C等人[9]研究了熱處理對蛋清蛋白功能特性的影響，并探究了其功能特性變化的原因，結果表明，熱處理過后的蛋清蛋白的乳化性有所提高，其原因是經過熱處理之后的蛋白表面有更多的疏水氨基酸和凈電荷暴露。對于熱處理蛋白質結構變化方面的研究已經較為深入，但是對于熱處理對雞蛋蛋白凝膠性的研究較為欠缺。

1.2 超高壓處理改性

超高壓技術被譽為世界十大尖端科技之一，在改性過程中僅破壞蛋白質分子間的非共價鍵，不破壞分子之間的共價鍵，保護了蛋白質營養價值不被破壞，并且不會改變風味小分子的結構，具有操作簡單、耗能低、常溫處理的特點。

黃群等人[10]研究了超高壓處理對S-卵白蛋白構象與功能特性的影響，研究結果表明，S-卵白蛋白的溶解性、起泡性和乳化性隨著壓力增強先增加后下降，并且處理壓力為3 000 Pa時達到最高；高壓處理過后S-卵白蛋白的分子量沒有明顯變化，其結構隨著壓力的增加發生了一系列變化：無規則卷曲含量增加和二硫鍵構象不斷發生變化，使得S-卵白蛋白的穩定性發生了變化；經過高壓處理之后，其酪氨酸的疏水基團逐漸埋藏于側鏈之中，使得蛋白原先緊密的結構得以伸展；經過1 000 MPa的高壓處理之后S-卵白蛋白的熒光強度稍有增加后就急劇下降，并且沒有出現峰位位移現象。

Wei Y等人[11]研究了高壓處理對蛋黃理化特性及功能特性的影響，研究結果表明，經過高壓處理過后的蛋白質溶解度有所增加，黏度下降。當壓力低于300 MPa時，黏度并未發生明顯變化；當壓力高于300 MPa時，黏度變化呈上升趨勢；在500MPa時達到顯著增加。蛋白質的溶解度在壓力為100～500MPa時，隨著壓力增加不斷降低，并且在壓力為500 MPa時顯著降低。當處理壓力大于400 MPa時，高壓處理過后的蛋黃的乳化性與未處理的蛋黃相比，乳化性顯著降低；對蛋黃進行100 MPa的熱處理時，乳化性顯著增加；當壓力高于200 MPa時，乳化性明顯降低。

1.3 微波改性

隨著微波技術的不斷發展，在食品工業領域不僅應用于食物熟化過程中，被廣泛應用于真空干燥、提取、改性等方面。車永真等人[12]使用微波工作站對蛋清粉進行改性以提高其凝膠性，并探究其原因。研究得出了蛋清粉改性的最佳工藝條件，并且測定了蛋白質在微波改性過程中分子表面的疏水性、疏基數量、相對分子質量隨時間變化的情況。

微波處理時間對蛋白質疏水性質的影響見圖1，微波處理時間對蛋白質疏基含量的影響見圖2，不同微波處理時間的蛋清粉相對分子質量分布的影響見圖3。

圖1 微波處理時間對蛋白質疏水性質的影響

2 化學改性

圖2 微波處理時間對蛋白質疏基含量的影響

圖3 不同微波處理時間的蛋清粉相對分子質量分布的影響

化學改性主要是使用化學物質使肽鍵斷裂或者向其中增添新的功能基團。主要的化學改性方法有糖基化改性、?；男?、磷酸化改性、酯化改性、共價交聯、氧化作用等。化學改性雖然可以直接向蛋白質分子中添加功能基團使得其功能特性發生改變[4]，但是其工藝相對復雜，并且化學試劑會帶來許多安全問題，因此在蛋白質改性中化學改性應用較少。目前的蛋白質化學改性中主要以糖基化改性為主，糖基化反應就是自由氨基和還原糖末端的羰基發生了羰氨反應，具有改性條件簡單的特點；酰基化改性就是?；噭┡c氨基酸中的親核基團發生反應，從而改變蛋白質分子的結構[4]，酰化反應具有條件溫和、不降低產品營養價值的特點；磷酸化反應就是向氨基酸側鏈中引入1個磷酸基團，磷酸基團與其他物質發生酯化作用，改變了蛋白質的構型、功能特性及其與其他分子之間的相互作用力[13]。

2.1 糖基化改性

由于糖基化改性操作簡便，并且安全可靠，目前有很多研究都采用此方法。遲玉杰等人[14]采用糖基化改性對蛋清粉進行改性，以提高其凝膠性。研究結果表明，經過糖基化改性之后的蛋清粉凝膠強度增加了112.51%，持水性增加了18.89%。同時，對糖基化蛋白質分子結構的特點進行了研究，結果表明蛋白質分子部分展開，導致疏水基團暴露，分子之間形成二硫鍵，總疏基含量下降。

金婷等人[15]通過美拉德反應使得麥芽糊精與卵白蛋白產生共聚物，隨著反應時間的延長，共聚物的彈性和黏性模量不斷增加，凝膠形成溫度和表觀黏度均有所增加。通過進行傅里葉紅外光譜知道，麥芽糊精與卵白蛋白之間形成了共價鍵；α-螺旋與β轉角有所減少，無規則卷曲和β-折疊有所增加；三級結構變化明顯。同時，對該反應對卵白蛋白在酶解、酸性環境、變性劑、加熱和反復凍融條件下的穩定性進行了探究。結果表明，美拉德反應抑制了蛋白酶對卵白蛋白的酶解效果，這是由于麥芽糊精的出現使得肽鍵周圍出現空間位阻效應，降低了活性位點與蛋白酶的接觸面積；改善了其熱穩定性；提高了在反復凍融條件下蛋白質的溶解度。

胥偉等人[16]使用葡聚糖對蛋清蛋白進行糖基化改性，并對糖基化過程中蛋白質的功能特性變化進行了探究。在1～5 d時，其乳化性隨著時間的延長不斷提高，5 d時乳化性提高了1.4倍；隨著反應時間的延長，起泡性不斷增加，2 d后增幅有所下降，5 d時起泡性與0 d相比增加了1.4倍；其凝膠性隨著糖基化時間的延長也不斷增加，并且在前3 d的增幅較為明顯，凝膠強度和凝膠持水性在3 d后分別增加了46.6%和26.8%。

Niu F等人[17]研究了阿拉伯膠（GA） 和卵白蛋白（OVA）聚合物在環境壓力下的協同乳化穩定性，試驗結果表明，當卵白蛋白與阿拉伯膠的比例為1∶2時，乳濁液的穩定性達到最大值，并且穩定性會隨著pH值、存放時間、處理溫度的改變而變化。

0.6%的OVA/GA混合物制備的乳狀液平均粒徑隨著貯藏時間的變化見圖4，OVA/GA的乳濁液的平均粒徑在不同pH值下隨著熱處理溫度的變化見圖5。

宋俊俊等人[18]通過添加乳糖對全蛋粉的乳化性進行糖基化改性，當乳糖的添加量＜5%時，乳化性隨著添加量的增加不斷增加；在添加量達到5%時，乳化性達到最大。通過正交試驗得出糖化改性的最優條件為乳糖添加量6%，溫度60℃，時間4 h，獲得的全蛋粉乳化性為0.862，乳化穩定性為27.342。

Lv L等人[19]在熱處理的條件下，使用麥芽糊精對卵白蛋白進行改性。經過熱處理過后的糖化蛋白與經過熱處理的卵白蛋白和糖化蛋白相比，分子量更小，表面疏水性有所提高，色氨酸熒光強度降低，糖基化提高了卵白蛋白的熱穩定性、乳化性及水油結合能力。

圖4 0.6%的OVA/GA混合物制備的乳狀液平均粒徑隨著貯藏時間的變化

2.2 磷酸化改性

圖5 OVA/GA的乳濁液的平均粒徑在不同pH值下隨著熱處理溫度的變化

磷酸化改性就是通過使磷酸基團與蛋白質分子上的氮原子或者氧原子結合，從而向蛋白質分子內部引入磷酸基團，增加蛋白質的電負性，使得其分散性得以增加，以改善其功能特性。胥偉等人[20]采用三聚磷酸鈉對蛋清粉的凝膠性進行改性，得出了蛋清粉改性的最優條件為三聚磷酸鈉添加量3.3%，pH值3.7，并在35℃條件下水浴3 h。通過改性，蛋清粉的凝膠強度由250 g/cm3增加到了620 g/cm3。

3 酶法改性

酶法改性即利用酶的水解作用或者交聯作用使得蛋白質分子水解成小分子的多肽或者是相互之間交聯更大的分子。酶改性具有操作簡便、反應迅速、條件溫和、專一性強、毒副作用小的優點[21]。

3.1 酶法改變起泡性

雞蛋具有許多良好的功能特性，如乳化性、起泡性和凝膠性等，其中對于蛋清粉來說最重要的功能特性就是起泡性，在食品工業中應用最多的就是蛋清的起泡性[3]，蛋糕和冰激凌所利用的就是蛋清的起泡性。但是在食品的實際加工中，蛋清的起泡性有可能達不到產品的要求，對蛋清的起泡性進行改性就十分必要。

李鴻健等人[22]使用中性蛋白酶對蛋清粉的起泡性進行改性，得出了水解的最優條件為時間1.25 h，酶添加量1 000 U/g，溫度37℃。與未用酶處理的蛋清粉相比，起泡性由41.42%提高至83.37%，穩定指數也有顯著變化，由106.84提高至157.18。這是由于蛋清蛋白質表面的疏基含量增加，使得蛋白質的分子柔性增加，表面張力隨之增加。蛋清粉在加工過程中經常會混入部分蛋黃，蛋黃中的脂肪就會對蛋清粉的起泡性產生影響，孫敏杰等人[23]通過向蛋清粉中添加脂肪酶以提高蛋清粉的起泡性。通過對酶解工藝進行優化得出酶解最優條件為酶添加量5 000 U/g，溫度42℃，時間6 h，pH值8.0。蛋清粉的起泡性與原工藝相比由36.67%提高至88.42%，泡沫穩定性由26.58%高至36.02%。

有研究使用復合酶對大豆蛋白進行改性，還有研究使用堿性蛋白酶對大豆濃縮蛋白起泡性進行改性，取得較好的成果。此基礎上，黃群等人[24]使用堿性蛋白酶對卵白蛋白的起泡性進行改性，得出了最佳改性條件為酶用量144 000 U/g，底物質量分數1.90%，時間34min。改性之后的卵白蛋白的起泡性高達202.0%，提高了1.683倍。

蛋黃卵磷脂提取會產生大量的變性脫脂蛋黃蛋白，其約占蛋黃質量的1/3，并且營養成分豐富。目前，關于變性脫脂蛋黃蛋白的研究較少，主要用于加工飼料，大大降低了其應用價值。研究人員分別使用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶對脫脂蛋黃蛋白進行改性，結果表明，酶解均使得脫脂蛋黃蛋白的起泡性得以改善，其中木瓜蛋白酶的效果最為顯著。當水解度為5%時，酶解產物的起泡性約為脫脂蛋黃蛋白起泡性的3.4倍，泡沫穩定性是其2.5倍。

3.2 酶法改變熱凝固性

熱凝固性在食品加工中具有重要作用，熱凝固性會影響蛋白凝膠的形成。目前，谷氨酰胺轉氨酶主要利用于蛋白質凝膠硬度和持水性的改性，應用于雞蛋蛋白的改性較少。谷氨酰胺轉氨酶通過對蛋白質上的氨基進行轉移，使得蛋白質分子之間、分子內的氨基酸之間進行交聯，以改善蛋白質的功能特性。

雷明輝等人使用谷氨酰胺轉氨酶處理雞蛋蛋白，并研究了氯化鈉濃度、酶的作用溫度，酶的作用時間和酶的添加量對酶處理后的雞蛋蛋白凝膠的硬度和保水性的影響；使用SDS-PAGE電泳初步探究了酶對雞蛋蛋白熱凝固性的影響機理，研究結果表明最佳酶解條件為濃度0.6mol/L，pH值6.0，溫度35℃，時間3.5 h，酶添加量10 U/g，得到的凝膠硬度和保水性分別為 134.73±1.79 g，93.83%±0.58%，由SDS-PAGE電泳可知谷氨酰胺轉氨酶促進了蛋白質分子之間的交聯。

王章勇等人利用谷氨酰胺轉氨酶對雞蛋全蛋液進行改性，得出谷氨酰胺轉氨酶可以改善其凝膠硬度，當質量分數2%，pH值7.00，酶添加量1.2U/mL，溫度30℃，時間4 h時，凝膠強度可以達到最大為52.375 g。

3.3 酶法制備多肽物質

生物活性多肽具有降血脂、降血壓、抗氧化性、降低膽固醇、抗氧化等活性，是目前的研究熱點。已有研究表明蛋清多肽具有抗高血壓的功效，但在食品方面的研究還較少。

蔡成崗等人使用胃蛋白酶對蛋清粉進行改性，通過單因素試驗和響應面試驗得出了最優條件：當溫度50℃，pH值10.5，底物質量分數5%時，活性肽的還原力最強；當溫度50℃，pH值9.5，底物質量分數10%時，清除DPPH自由基能力最強。唐文婷等人使用胃蛋白酶和胰蛋白酶酶解卵白蛋白得到了2個具有抗菌活性的組分F21和F22。F21和F22能夠破壞大腸桿菌細胞膜的滲透性和細胞膜的完整性，對大腸桿菌分別有84.6%和22.5%的抑菌率，對金黃色葡萄球菌具有53.3%和29.6%抑菌率。這2種物質還具有抗氧化性：當其質量濃度為2.0mg/mL時，二者的自由基清除率接近谷胱甘肽濃度質量為0.1mg/mL時的自由基清除效果。

4 結語

綜上所述，雞蛋蛋白的各種功能特性通過以上3種改性方法進行了改性，得以不同程度的改善。在改性方法中使用較多的主要是物理改性和酶法改性，由于這2種方法安全性較高，所以使用較為普遍。

酶法改性是一種前景較為廣闊的改性方法，其優點使其在實際生產中應用范圍更加廣泛，酶改性蛋白質也是目前的研究熱點。但是由于我國的酶生產技術與國際相比較為落后，因此在實際操作過程中會遇到許多障礙，這需要我國相關的科研人員的不懈努力。并且固定化酶技術在改性過程中的應用也值得探究。對雞蛋蛋白酶解產物的生物活性研究也將是一個發展趨勢，主要為功能性食品的開發、抑菌性和抗氧化性，并且酶解產物與其他抗氧化性物質及抑菌物質的協同作用同樣值得探究。尋找安全可靠簡便的化學改性方法也十分重要。隨著對雞蛋蛋白質改性技術的不斷探究，其應用范圍將會不斷擴展，雞蛋蛋白質的綜合利用的研究也會不斷深入。

[1]張銘東.液態蛋殺菌工藝及其功能性質的研究 [D].哈爾濱：哈爾濱商業大學，2015.

[2]徐有均.雞蛋的營養價值 [J].畜牧與飼料科學，2012，33 （9）：116-117.

[3]遲玉杰，趙英，毋引子.雞蛋蛋清液起泡性的研究 [J].中國家禽，2017，39（3）：1-5.

[4]熊舟翼，馬美湖，蔡朝霞，等.卵白蛋白修飾改性對功能活性影響的研究進展 [J].湖北農業科學，2013，52（15）：3 473-3 477.

[5]喬立文，楊新宇，楊嚴俊.熱處理對于雞蛋全蛋液功能性質的影響 [J].食品工業科技，2011（11）：134-137.

[6]唐清，劉楓，周蓓，等.熱處理對卵轉鐵蛋白抑菌效果的影響 [J].食品與生物技術學報，2017，36（3）：277-282.

[7]王旭清，司偉達，盧曉明，等.pH值和干熱處理對蛋清粉性質的影響 [J].食品科技，2011，36（6）：116-122.

[8]于濱，王喜波.熱改性蛋清粉的貯藏穩定性 [J].食品與發酵工業，2012，38（3）：90-94.

[9]Chang C，Niu F，Su Y，et al.Characteristics and emulsifying properties of acid and acid-heat induced egg white protein[J].Food Hydrocolloids，2016 （5）：342-350.

[10]黃群，金永國，馬美湖，等.超高壓處理對S-卵白蛋白構象與功能特性的影響 [J].農業機械學報，2013，44（3）：161-166.

[11]Wei Y，Qiao L，Gu X，et al.Effect of high pressure treatment on the physicochemical and functional properties of egg yolk[J].European Food Research&Technology，2010 （3）：371-377.

[12]車永真，范大明，陸建安，等.微波法快速提高蛋清粉凝膠強度及其機理的研究 [J].食品工業科技，2008，29 （8）：79-81.

[13]姜錚，王芳，何湘，等.蛋白質磷酸化修飾的研究進展 [J].生物技術通訊，2009，20（2）：233-237.

[14]遲玉杰，胥偉，洪煜淼，等.糖基化處理對蛋清粉凝膠性與物化特性的影響 [J].食品科學，2013，34（7）：82-85.

[15]金婷，畢海丹，馮曉慧，等.Maillard反應對卵白蛋白流變及結構特點的影響 [J].食品與發酵工業，2014，40（8）：46-50.

[16]胥偉，遲玉杰.糖基化反應過程中蛋清粉功能性的變化 [J].生物工程前沿（中英文版），2013（1）：7-11.

[17]Niu F，Zhou J，Niu D，et al.Synergistic effects of ovalbumin/gum arabic complexes on the stability of emulsions exposed to environmental stress[J].Food Hydrocolloids，2015（7）：14-20.

[18]宋俊俊，遲玉杰.提高全蛋粉乳化性的研究 [J].農產品加工，2011（12）：9-10.

[19]Lv L，Chi Y，Chen C，et al.Structural and functional properties of ovalbumin glycated by dry-heating in the presence ofmaltodextrin[J].International Journalof Food Properties，2015，18 （6）：1 326-1 333.

[20]胥偉，遲玉杰，陳晨.磷酸化改性提高全蛋粉蛋白凝膠性的研究 [J].中國家禽，2011，33（19）：17-19.

[21]張連富，李紅.蛋白質酶法改性研究進展 [J].糧食與食品工業，1999（1）：17-21.

[22]李鴻健，遲玉杰，楊梅，等.酶法改善蛋清粉起泡功能的工藝研究 [J].食品與發酵工業，2010（9）：75-79.

[23]孫敏杰，遲玉杰，張明江.提高蛋清粉起泡性能的工藝 [J].農業工程學報，2008，24（11）：274-278.

[24]黃群，楊萬根，金永國，等.酶法改善卵白蛋白起泡性 [J].食品科學，2014，35（23）：171-175.◇