花生蛋白改性的研究进展

张焕丽，马　慧，聂文文，刘　娣，李欢欢，肖志刚，2

（1.沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳　110034；2.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨　150030）

花生蛋白改性的研究进展

张焕丽1，马慧1，聂文文1，刘娣1，李欢欢1，*肖志刚1，2

（1.沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳110034；2.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030）

花生是世界上主要的油料作物之一。脱脂花生粉包含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为受到其某些功能特性的影响，因此对花生蛋白的功能特性进行修改已成为当前植物蛋白深加工领域的研究热点。对花生蛋白的组成及功能性作了简要概述，重点总结了当前国内外花生蛋白功能性修饰的研究进展。

花生蛋白；蛋白改性；功能特性

0　引言

花生又名落花生，历史上曾有长生果、落花参、植物肉等美称。它是世界上最重要的四大油料作物之一，品种繁多，记载了540种、30个优良品种。我国是世界上重要的花生生产大国，其种植面积位于世界第二，约455×104hm2。在2010年，花生产量居世界第1位，达到1 570×104t，约占世界总产量的40%。在我国具有国际竞争力、为数不多的出口农产品中，花生已成功跻入其中。目前，我国的花生大约50%～60%用于生产食用油。而榨油剩下的饼粕，也被称为脱脂粉，是富含蛋白质、廉价且未充分利用的花生副产物，其中包含大约50%的优质蛋白质［1］。因此，对脱脂花生粉中的物质尤其是花生蛋白展开相关研究非常重要，可以提高花生的高值化利用。

花生蛋白有较高的营养价值，接近动物蛋白的含量，且其中不包含胆固醇，可利用率高，有利于对成人和儿童的身体健康。花生蛋白不仅富含人体多种必需氨基酸，而且拥有迷人的香味和雪白的颜色，这使其优于大豆蛋白［2］。因此，它作为一种植物蛋白来源，已被广泛应用于食品工业中。天然花生蛋白，虽然表现出了一定的功能特性，但是通常不能满足工业生产的需要。为了使花生蛋白能在食品加工中有更好的应用，许多物理、化学和生物改性已应用花生蛋白。本文概述了花生蛋白的组成及其功能性，重点阐述了近些年来国内外花生蛋白改性技术的研究进展，以期为花生蛋白的深度开发利用提供参考。

1　花生蛋白的组成

在植物蛋白中，花生蛋白居第3位，大约为总蛋白的11%。花生蛋白主要包括两大类，一类为水溶性蛋白（10%），另一类为盐溶性蛋白（90%）。其中，盐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，关于花生蛋白组分的研究还比较少，韦一能等人［3］使用等电点聚焦技术和电泳技术分析了花生蛋白，发现花生蛋白中的3种组分分别具有多个等电点，并且花生蛋白是由6条亚基或者肽链为主要组成部分。杨晓泉等人［4］对3种主要的花生蛋白——花生球蛋白、伴花生球蛋白及2S蛋白进行了分离纯化。通过SDS-PAGE技术，发现了花生盐溶性蛋白的组成，分析其主要组成为花生贮藏性蛋白质，分别为花生球蛋白（40.5，37.5，19.5 kDa）；伴花生球蛋白（61 kDa）和2S蛋白（15.5，17，18 kDa）。运用2D-PAGE技术发现，花生球蛋白中含有2个酸性亚基（40.5 kDa，pH值5.5；37.5 kDa，pH值5.0）和3个碱性亚基（19.5 kDa，pH值6.3，pH值17.0，pH值8.2），伴花生球蛋白仅由一个亚基（61 kDa，pH值7.0）组成，而2S蛋白的6个组分共用2个等电点（pH值5.0与pH值5.5）。Colombo A等人［5］研究发现，花生蛋白主要含有可分为疏水性亚基和亲水性亚基的6个亚基，当变性剂存在的情况下，花生蛋白中的二硫键断裂，从多肽变为更小的亚基条带。黎茵等人［6］对46个花生品种运用SDS-PAGE技术和2D-PAGE技术对其中的蛋白质进行分析，研究得知这46个花生品种的蛋白组成模式可以分成四大类型。而且在组成上，花生蛋白的主要差异是在花生球蛋白亚基组成上不同。

2　花生蛋白的功能性

蛋白质的功能性质主要包括蛋白质与水之间相互作用产生的性质，如持水性、吸水性、溶胀性、溶解性和黏度等；蛋白质与蛋白质之间相互作用产生的性质，如胶凝性、沉淀性、凝聚性等；蛋白质的表面性质，如乳化性、表面张力和发泡性等。这些性质并非完全独立，而是彼此之间相互作用、相互影响［7-8］。蛋白质的这些功能性质不仅取决于蛋白质的结构特征和内部分子组成，同时也受到pH值、压力、温度、盐浓度等外界环境的影响［9］。

Yu J等人［10］研究了对花生浓缩蛋白采用不同的干燥方法，并研究对其功能性质产生的影响。结果表明，对于乳化性和起泡性而言，对花生浓缩蛋白采用喷雾干燥比对花生浓缩蛋白采用真空干燥具有更好的性质；而且可与大豆浓缩蛋白的持油性和起泡性相媲敌。在相同的条件下，大豆分离蛋白比花生浓缩蛋白的黏度更低，但是在90℃以上时，黏度会增加。Gong K J等人［11］研究了用喷雾干燥与冷冻干燥对花生分离蛋白处理后，观察其乳化特性的变化。通过冷冻干燥方法制得的花生分离蛋白乳化稳定性较好，而由喷雾干燥制得的花生分离蛋白乳化活性更好。

3　花生蛋白的改性

花生蛋白改性就是通过改变蛋白质1个或几个理化性能，以达到加强或改善蛋白质功能性目的；同时抑制酶活性或除去有害物质，以达到提高营养利用率的目的。蛋白质改性实质是蛋白质基团修饰，通过改变蛋白质功能基团、键合作用、空间结构和聚合形式，从而对其加工功能特性产生重大影响，获得原来所不具备的独特功能［12］。花生蛋白改性方法主要有物理改性、化学改性、酶法改性等。

3.1物理改性

蛋白质的物理改性是指通过加热、冷冻、加压、磁场、电场、声场、机械作用（超微粉碎、挤压等）、低剂量辐射及添加小分子双亲物质等物理手段来改善蛋白质的功能特性、提高营养价值的方法。物理改性方法一般只改变蛋白的次级结构，具有加工费用低、耗时少、无毒副作用、对蛋白营养价值破坏小的优点，缺点是改性范围窄［13］。

于明晓等人［14］研究了挤压组织化对脱脂花生蛋白粉持水性和持油性的影响。结果发现，花生蛋白粉的持水性在挤压组织化前后随蒸煮温度的升高而增大，随蒸煮时间的延长先增大后减小，在40 min时达到最大值；而蒸煮温度和蒸煮时间对持油性的影响不显著。张晓丽等人［15］采用微波法对花生浓缩蛋白进行功能性修饰研究，结果表明改性处理显著改善了花生浓缩蛋白的吸油性、乳化性、起泡性和乳化稳定性，但是吸水性相比较而言降低了。

He X H等人［1］探究了高压对花生分离蛋白的理化特性和功能特性的影响，其将压力在5 min内从50 MPa逐渐升至200 MPa来处理花生分离蛋白。试验结果表明，高压处理后，花生分离蛋白的持水力、持油率以及油结合能力均显著改善。但在大多数情况下，高压处理对热诱导凝胶的特性没有显著的影响，热诱导凝胶的硬度在100 MPa时达到最大，但随压力的进一步增大硬度逐步减小，这可能是由于采用不同的压力处理会导致蛋白在蛋白质分子聚集、伸展和再折叠程度不同。在100 MPa的高压处理后，表面蛋白分子会暴露出更多的疏水基团；在50～200 MPa下的高压处理会显著增加S-S键含量，但-SH含量会减少。此外，通过SDS-PAGE分析得知高压处理后，伴花生球蛋白Ⅱ的含量会显著改变。这些结果表明，对于花生分离蛋白进行功能特性的修饰可以用高压处理。Zhang Q H等人［16］探讨了超声处理对花生分离蛋白结构和乳化特性的影响，结果表明经过超声处理后，花生分离蛋白的乳化特性得到改善；通过SDS-PAGE、圆二色谱等分析手段得知，花生分离蛋白乳化性改善是由于蛋白的三级结构发生改变而引起，并且发现花生分离蛋白的表面疏水性与乳化特性有关联。

3.2化学改性

蛋白质的化学改性是指采用化学方法改变蛋白质的结构、静电荷和疏水基团。蛋白质的化学改性方法主要有酸碱处理、酰化、磷酸化、糖基化、磺酸化、烷基化、共价交联以及氧化等，常常会引起蛋白质基本结构（初级结构）的改变，具有反应简单、效果显著的特点，但同时也存在试剂专一性不强、反应条件苛刻、反应复杂激烈、难以控制、易有化学物质残留和副产物混杂等不足之处［17］。

沈宁等人［18］以花生粕为原料，并使花生蛋白磷酸化，研究了蛋白质乳化性受到各种因素处理后的影响。结果表明，乳化性高低与蛋白质溶解度有一定的正相关性。熊柳［19］对花生分离蛋白采用响应面优化法进行磷酸化改性，以氮溶解指数（NSI）为指标得出了经磷酸化修饰的花生分离蛋白最佳条件。而且改性后，花生分离蛋白的功能特性（如吸油性、吸水性、乳化性、持水性、乳化稳定性、泡沫稳定性）均不同程度的提高。

Li C等人［20］研究了用超声波处理或古典加热制备花生蛋白-多糖络合物理化特性的不同之处，结果表明超声波处理后，能够使花生分离蛋白和多糖之间的糖化反应加速，与传统加热相比较，短的时间内产生了具有较高程度的接枝花生分离蛋白-多糖缀合物；而且用超声处理制得的花生分离蛋白-多糖结合物也比那些用古典加热制备的有较亮颜色。花生中伴花生球蛋白主要参与了糖基化反应，而不是花生球蛋白。结构特征分析表明，与通过古典加热处理得到的糖化花生分离蛋白相比，通过超声波处理得到的糖化花生分离蛋白有较少α螺旋和更多β-结构，更高的表面疏水性和低压缩的三级结构。这些结构上的修改，可能是缀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转谷氨酰胺酶（TGase） 交联蛋白质，增加其凝胶性和弹性等，赋予其良好的功能性质。酶-降解改性主要是通过蛋白酶水解蛋白，改善其性质。酶法改性具有安全、可靠及高效等优点，是提高蛋白质功能特性和增加其应用范围的一种有效方法。

张兆丽［21］研究通过酶法处理花生分离蛋白，使其改性，并以氮溶解指数（NSI）为指标，分析了改性后对功能特性的影响，得出碱性蛋白酶改性的最佳条件。改性后，花生分离蛋白的某些功能特性（如吸水性、乳化性）均得到显著改善。Govindaraju K等人［22］研究了不同蛋白酶酶解后对花生球蛋白的功能和物化特性的影响。首先从花生中分离出主要蛋白——花生球蛋白，然后分别利用木瓜蛋白酶、碱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；相比碱性蛋白酶和真菌蛋白酶，木瓜蛋白酶是更有效。对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，经碱性蛋白酶修饰后起泡性更高。有限的蛋白水解导致泡沫稳定性没有显著改善，但是经过广泛水解的花生球蛋白，其乳化能力、起泡能力和稳定性均显著降低［23-29］。

4　展望

目前，植物蛋白深加工领域的研究热点是花生蛋白改性，且花生蛋白改性是拓宽花生蛋白应用的关键。而且改性是核心技术，其对于提高植物蛋白功能特性，以及获得具有特殊功能性蛋白质有较好的效果。花生榨油后往往有大量副产物（花生粕），这些副产物中包含大量优质蛋白，但其副产物经常用作动物饲料，这就造成了资源的极大浪费。利用多种改性方法作用于天然花生蛋白或花生粕，修饰得到具有较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还不是很成熟，每种方法都有其局限性及缺点，因此今后应致力于研究更有效、更方便、更成熟的改性技术，从而可以获得功能性更棒的蛋白产品，提高花生蛋白在各个领域中的应用。

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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

国家星火计划重点项目（2015GA650007）；辽宁省“百千万人才工程”资助项目（2013921038）；沈阳市科技创新专项资金（F14-104-3-00）。

张焕丽（1992— ），女，在读硕士，研究方向为生物化工。

肖志刚（1972— ），男，博士后，教授，研究方向为粮食油脂及植物蛋白工程。