杂粮蛋白改性及其应用的研究进展

2021-12-23印锦政孙玉田

粮食与食品工业 2021年4期

印锦政，孙玉田

1．中粮米业(沈阳)有限公司 (沈阳 110000)2．无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

杂粮通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物，主要包括荞麦、高粱、燕麦、绿豆、薏米等。杂粮中的荞麦、绿豆、薏米等也是我国传统药食兼用的食物原料[1]。进入21世纪,随着人们生活水平的提高和膳食结构的改善,以安全、营养、健康等为特征的优质杂粮加工制品的市场需求与日俱增,相关的研究与开发工作日益受到重视。杂粮中不仅富含多糖、维生素、矿物质等多种营养成分[2]，而且优异蛋白的含量与氨基酸评分(AAS)更是饮食中不可或缺的营养来源。然而，较差的理化特性制约了杂粮蛋白的开发与应用[3]。因此，杂粮蛋白的改性是食品科学领域重点研究及攻关的内容。

1 杂粮蛋白的物理改性

超声波是一种弹性机械波，低频高强度超声波可用于改变食物蛋白的物理或化学属性。有报道显示[4]，虽然400 W功率下超声处理对绿豆蛋白的溶解性并未发生显著作用，但有效地增强了绿豆蛋白的表面疏水性、乳化性能、起泡性及泡沫稳定性。挤压协同淀粉酶法可显著提高高粱蛋白的提取率与纯度，氨基酸分析和营养评价显示,该方法制备的高粱蛋白具有较高的氨基酸利用率与良好的氨基酸平衡[5]。微波与超高压处理均能对杂粮蛋白的灭菌与结构维持起到重要作用[6]。

2 杂粮蛋白的化学改性

杂粮蛋白的化学改性包括酸碱化、酰化、脱酰胺、磷酸化、糖基化等。酸碱法大都应用于不同种类杂粮分离蛋白的提取，最常见的是碱溶酸沉法[7]。Tarek等[8]对绿豆蛋白进行了乙酰化改性,研究发现乙酰化的绿豆蛋白的吸油和吸水性均有显著提高，且一定程度上可以降低绿豆中抗营养因子含量。脱酰胺改性能够显著提高等杂粮蛋白的消化性，其中玉米蛋白和荞麦蛋白的体外消化率分别从原来的78.5%和69.5%提高到89.9%和78.5%[9]。大部分杂粮蛋白质中都含有较多酰胺基团，蛋白质的脱酰胺改性主要是酸法脱酰胺和酶法脱酰胺[10]。因为酶法脱酰胺成本高、水解可控性差[11]，温和的酸水解法脱酰胺被广泛应用于实际生产中。除此之外，高温湿热有机酸脱酰胺是一种既能提高杂粮蛋白功能特性，又能降低肠胃病人对醇溶蛋白不耐受症与乳糜泻，是富含醇溶蛋白的杂粮蛋白脱敏的有效方法之一[12]。糖基化改性是一种理想的化学改性方式，在没有外源化学试剂参与的常温或者加热条件下，蛋白质、多肽的暴露氨基或游离氨基可与还原糖中羟基化合物发生的共价结合(美拉德反应一种)，生成蛋白-糖共价复合物[3]。有研究表明糖基化可以明显改善燕麦蛋白的凝胶性，值得注意的是超声辅助处理可提高裸燕麦蛋白分子结构和溶解特性，使溶液体系中的自由氨基数量增多，更多的游离氨基与β-葡聚糖发生共价结合，从而促进糖基化产物的生成[13]。

3 杂粮蛋白的酶法改性

随着生物技术的进步与发展，酶法改性以其独特的优势逐渐成为蛋白质改性的主要技术手段之一[14]。至于杂粮蛋白，众多杂粮蛋白水解物(肽)产品的报道层出不穷。蛋白质的肽键在生物酶的催化下被打开或重组，一定结构与氨基酸残基序列排序的多肽存在各种生物活性功能。Luo等[15]利用碱性蛋白酶水解苦荞清蛋白，筛选得到了抗氧化肽Ala-Phe-Tyr-Arg-Trp。Zheng等[16]通过风味蛋白酶、胃蛋白酶与胰蛋白酶水解燕麦球蛋白，制备得到14种ACE抑制肽，可有效治疗高血压与缓解血管炎症。