花生蛋白改性及烘烤对花生品质影响的研究进展

褚之琳，鲁 明,*

（1.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳110866；2.辽宁省农业科学院食品与加工研究所，辽宁 沈阳110161）

花生属豆科，是世界排名第四大油料作物[1]。花生仁营养丰富，其蛋白质含量达35%左右，在所有植物蛋白资源中位列第三[2]，脂肪含量达45%左右，同时含有多种维生素和矿物质元素。在食品工业中，花生蛋白属于非常优质的蛋白资源，是一种完全蛋白，其毒性物质少，安全性高且腹胀因子少，在人体中利用率高达98%[3]。在各类食品中加入花生蛋白可在一定程度上改善食品的质量，增加食品营养，被认为是乳糖不耐症患者潜在的蛋白质基础来源，可作为这些患者牛奶等动物乳制品的替代品。因此，对花生蛋白改性研究是十分必要的。烘烤是花生主要的加工方式之一。本文从花生蛋白改性方法及烘烤两方面对花生品质的影响进行了综述，可为花生蛋白加工及应用奠定理论基础。

1 花生蛋白改性方法及其对改性的影响

1.1 物理改性

使用高温、高压、超声波等物理手段处理花生蛋白，可使蛋白质的高级结构发生较大变化[4]。一般来说，物理改性手段只会对氢键等次级键产生影响，但不会影响多肽链中氨基酸的排列顺序及二硫键的位置[5]。因此，这些方法虽具备节约成本和时耗、安全无毒副作用、营养损失少等优点，但对蛋白质改性的范围较小，效果不够理想，难以实现市场化。

Kella[6]研究高温处理对花生蛋白特性影响时发现，高温处理使花生球蛋白的高级结构遭到破坏，减弱了花生球蛋白与其他蛋白间的反应能力。研究发现，pH值会影响花生球蛋白的变性程度，pH值为3.6时，变性程度最大，对蛋白质各功能特性的影响也最大[7]。Dong等[8]研究高压处理花生时发现，处理后花生蛋白的乳化性、起泡性均得到了一定程度的提升，但其乳化稳定性、起泡稳定性都相对降低。邵悦等[9]研究超声波对花生蛋白功能特性影响时发现，超声波处理改变了花生蛋白的结构，使得疏水基团暴露，从而使花生蛋白的起泡性、乳化性显著提高。综上所述，通过高温、高压、超声波处理等物理改性手段，在一定条件下（包括环境、温度、pH值等）改变花生蛋白的内部结构，从而改善花生蛋白的功能特性，提高蛋白质的营养价值。

1.2 化学改性

化学改性是指加入一些化学活性试剂后使蛋白质发生化学反应，通过改变静电荷或引入新的疏水活性基团破坏蛋白质内部的肽链结构，修饰蛋白质主链或侧链基团结构，进一步改善其功能特性[10]。化学改性具有改性效果显著、操作流程简易快捷及实际应用范围广泛等优势，但同时也会出现副产物数量过高，对环境的破坏性过高，能耗过高，以及有毒产物难去除的“三高一难”的弊端[11-12]。

Yu等[13]研究磷酸化改性花生蛋白时发现，三聚磷酸钠会与丝氨酸的羟基基团、赖氨酸的氨基基团以及苏氨酸的羟基基团发生反应，使花生蛋白的乳化性显著提高，有效改善花生蛋白的功能特性。张健磊等[14]研究三聚磷酸钠改性花生蛋白时发现，引入的磷酸基团越多,蛋白质的功能特性提升越多。Bencharitiwong等[15]利用化学改性方法处理花生蛋白时发现，蛋白中高致敏成分Ara h 2和Ara h 6含量大幅降低。Van Hoffen等[16]也发现，戊二醛和还原烷基化处理均能有效降低花生蛋白的致敏性。综上所述，通过引入酰化试剂和磷酸基的化学改性增加了花生蛋白质分子间的电荷排斥力，使分散性扩大，可以有效改善蛋白质的功能特性，且化学改性还能有效降低花生中的致敏成分。

1.3 酶法改性

酶法改性是在酶的作用下，使蛋白质的高级空间结构发生改变，进而其理化性质也随之改变。酶法改性是近年来食品领域关注和研究的重点，是提高蛋白质各种功能特性和营养价值的有效改性手段[17-18]。与上述物理和化学两种改性手段相比，酶法改性更加安全可靠，其不会对蛋白结构造成严重的破坏，同时可以改善其他的功能特性，具有更大的市场潜力，但成本较高[19]。

张兆丽[20]在酶法改性试验中发现，碱性蛋白酶处理花生蛋白效果强于其他蛋白酶，使蛋白乳化能力等方面都得到了一定程度的提升。赵冠里[21]在试验中也发现，花生球蛋白酸性亚基比伴花生球蛋白碱性亚基更易受到碱性蛋白酶的影响。韩璐等[22]通过酶聚合改性催化酶水解蛋白质，使蛋白质内部肽键发生酶聚合反应时发现：水解度较高时球蛋白的溶解性显著提升，乳化性则在水解度较低时得到了改善，但对花生球蛋白水解过度，则会降低其乳化性、起泡性等功能特性。综上所述，碱性蛋白酶对花生蛋白改性最为显著，其中对花生球蛋白的影响最大，花生蛋白的功能特性在一定程度下随着花生球蛋白水解程度的提高而得到明显改善，从而使蛋白质的应用价值相应提高。

2 烘烤对花生蛋白功能特性的影响

2.1 烘烤对花生蛋白乳化性的影响

乳化性是指油和水混合形成乳状液的能力，其保持稳定的能力称为乳化稳定性[23]。赵冠里等[24]在研究烘烤处理对花生分离蛋白乳化性影响时发现，花生伴球蛋白在烘烤时间较短时就可在热环境下迅速变性而形成分子量更大的聚集体，从而降低蛋白的乳化性，但随着烘烤时间的延长，伴球蛋白含量接近于0时，球蛋白肽链松散，疏水性增加，反而使花生蛋白的乳化性升高。王忠合等[25]将花生置于180℃环境下烘烤20 min后，将其制备成脱脂花生粉，然后对其乳化性进行了测定，结果发现，烘烤降低了花生蛋白的乳化性，但促进了其乳化稳定性。以上研究表明，烘烤花生没有鲜花生的乳化性高，但比鲜花生的乳化稳定性强；随着烘烤时间的延长，花生蛋白的乳化性表现为先降低后升高。

2.2 烘烤对花生蛋白凝胶性的影响

蛋白质凝胶性是指蛋白质分子经过聚集与结合形成一种连续有序的网状凝胶结构。在力的作用下，蛋白质分子会经过聚集结合形成有序的网状凝胶结构，并结合成为“软胶”状态，称为蛋白质的凝胶作用[26-27]。而在某些特殊条件下处理蛋白质时，蛋白胶体分子体系会直接受到破坏，失去流动性。蒋雨珊等[28]研究得出，影响蛋白质凝胶性的因素有pH值、氢键、加热时间、中性盐作用及样品种类等几个因素。Kella[6]研究发现，在pH 3.6条件下，加热处理会提高花生蛋白质的凝胶性，原因是非极性基团脱离导致了花生蛋白之间发生相互交联，提高了其变性程度。赵冠里等[24]通过对烘烤花生凝胶性的弹性模量数值分析得出，烘烤达到一定温度时，花生蛋白才开始凝胶化，且烘烤花生蛋白的凝胶性会随着烘烤时间的延长而降低，其原因在于持续高温会导致伴球蛋白数量减少。张健磊等[29]在研究高温处理对花生蛋白凝胶性影响时发现，干热可促进花生蛋白凝胶性的提升，包括花生蛋白凝胶硬度、凝胶弹性、凝胶粘合性、凝胶脆度都会有一定程度的提升，而最佳的干热条件是在100℃下干热3 d。以上研究表明，花生蛋白的凝胶性随着温度、pH值、烘烤时间的变化而发生变化，在适宜条件下进行烘烤处理可适当提升花生蛋白的凝胶性。

2.3 烘烤对花生蛋白溶解性的影响

蛋白质在水溶液或盐溶液中的溶解性称为蛋白质的溶解性，其溶解程度称为溶解度[30]。王军等[31]研究烘烤对花生蛋白溶解性的影响时发现，将新鲜花生进行烘烤处理，随着花生烘烤时间的延长，其蛋白溶解性会明显降低，主要原因在于高温环境下花生蛋白会变性，会使蛋白质内部的疏水性基团暴露并得到释放，舒展开的肽链得到重新结合使得花生中可溶性蛋白含量减少，影响了花生蛋白的溶解性。王忠合等[25]认为在烘烤条件下花生蛋白中会产生分子量大且不溶于水的蛋白聚集体，这样降低了花生蛋白的溶解性。赵冠里等[24]研究发现，在pH 7.0条件下，虽然随着烘烤时间的延长花生中可溶性蛋白含量会不断减少，但随着烘烤时间的延长可溶解的蛋白溶解性却会逐渐增加。以上研究表明，烘烤处理总体降低了花生蛋白的溶解性，但却提高了花生中可溶解蛋白的溶解性，且变化程度与烘烤时间和pH值呈显著相关。

2.4 烘烤对花生蛋白体外消化性的影响

蛋白体外消化性主要由蛋白体外消化率来表征，即蛋白质经体外模拟肠胃消化过程，最终被消化分解的程度。王忠合等[25]研究得出，花生蛋白的体外消化性与烘烤时间呈显著相关性，烘烤花生在整个体外模拟肠胃消化过程中的体外消化性皆优于鲜花生，烘烤花生体外消化6 h的消化率比鲜花生高4.52%。其原因在于烘烤使蛋白质内部结构变得松散，与酶的反应更加完全，使得可溶性蛋白含量增加，从而提高了蛋白质体外的消化性。王军等[31]研究发现，短时间内的烘烤会使蛋白体外的消化率提高，但烘烤时间过长反而会降低花生蛋白体外的消化性。以上研究表明，烘烤处理会提高花生蛋白体外的消化性，体外消化率随烘烤时间的延长先不断上升达到峰值，然后再下降，烘烤时间过长会使花生蛋白的体外消化性降低。

3 烘烤对花生香气的影响

花生经过烘烤会引起蛋白质的变性。烘烤温度超过70℃时会发生美拉德反应，赋予花生浓郁的香气，可提高花生的食用价值。研究发现，通过对烘烤后花生的香气成分分析，可判断烘烤对不同品种花生风味品质影响情况。

3.1 花生挥发性风味物质的测定方法

史文青等[32]通过方差分析，证实了不同品种花生图谱存在显著性差异，使用电子鼻建立花生挥发性成分模型可有效用于识别花生品种，但此法难以准确区分混合的不同品种花生[33]。采用气质联用色谱法鉴定花生挥发性气体成分发现，此法可以清晰显示鲜花生与烘烤处理花生挥发性气体之间存在显著性差异。因此可通过气质联用色谱法测得的结果与电子鼻所得到的图谱进行相对应的分析，以实现准确区分花生品种的目的。

3.2 烘烤对花生挥发性风味物质的影响

李淑荣等[34]在烘烤花生中检测出吡嗪类物质12种，酮类10种，醛类6种，认为其中主要的挥发性风味物质是吡嗪类和醛类，且2,5-二甲基吡嗪对花生风味起重要作用。高晓玲[35]通过气质联用对烘烤花生中挥发性物质进行了检测，其中检测出的醛类化合物占53.29%，吡嗪类占14.66%，认为这两类是花生主要的香气成分，而酮类化合物对烘烤花生产生的风味贡献较低。谢妍纯等[36]对水煮花生、油炒花生和烘烤花生产生的挥发性物质进行了比较，发现烘烤花生中挥发性物质最多，其中苯甲醛含量最高。综上所述，花生经烘烤后可产生多种挥发性风味物质，其中吡嗪类物质在风味的表现上发挥着主导作用，其赋予了烘烤花生浓郁、鲜香的坚果香风味。

3.3 烘烤条件对挥发性风味物质的影响

王丽等[37]研究了不同烘烤条件对花生风味物质的影响，得出花生在170℃烘烤30 min表现出明显的香味特征，是烘烤花生的最佳条件，测定出的挥发性物质最多，达289种，在对4个不同品种花生进行烘烤时发现，这4种花生均在175℃时表现出了最好的风味感官。林茂等[38]利用电子鼻检测发现，800 W微波烘烤3 min和130℃烤箱烘烤30 min的花生中吡嗪类物质的含量都有明显增加，在一定时间范围内烘烤花生的挥发性风味物质随烘烤时间的延长而增多，过长时间处理会限制吡嗪类挥发性物质的形成，且不同烘烤方式下挥发性物质的种类及含量存在差异，微波烘烤比烤箱烘烤产生的挥发性物质种类更多。章绍兵等[39]研究表明，不烘烤或低温烘烤（130℃和160℃）花生时，水酶法提取的油脂挥发性成分中醛类含量最高，烘烤温度在190℃时花生中醛类物质含量减少，但含量仍居第二，且醇类物质含量随烘烤温度的升高先增加后减少，酸类物质含量随烘烤温度的升高也减少了。以上研究表明，花生在170℃左右烘烤可表现出最好的香味特征，其中吡嗪类物质含量随烘烤时间的延长而增加；醇类物质含量随温度升高先升高后减少；醛类物质和酸类物质含量随温度升高而减少。

4 小结

花生蛋白改性方法有物理改性、化学改性和酶法改性3种，这3种方法都可以在一定程度上改善花生蛋白的功能特性，但每种方法都有自己的优缺点，考虑到实际生产过程和环境影响，为了达到更好的效果，可采用复合改性的方法。

烘烤处理对花生蛋白的乳化性、凝胶性、溶解性、体外消化性均有不同程度的影响。其中花生蛋白的乳化性随烘烤时间的延长先降低后升高；花生蛋白的凝胶性可受到温度、pH值、烘烤时间等多种因素的影响，但在适宜的烘烤条件下可以提高花生蛋白的凝胶性；经烘烤处理的花生其蛋白溶解性降低，但烘烤后可溶解蛋白的溶解性提高，变化程度受烘烤时间、pH等条件的影响；花生蛋白体外消化性在短时间内会快速提高，但时间过长反而会降低其体外的消化性。

烘烤会使花生产生令人愉悦的浓郁香气，其中吡嗪类物质在风味的表现上发挥着主导作用，短时间内烘烤花生的挥发性物质含量随烘烤时间的延长而增加，但烘烤时间过久会抑制吡嗪类物质的产生。不同的烘烤方式对花生挥发性风味物质的种类和含量影响程度不同，对花生蛋白特性影响程度也不同，进一步研究花生蛋白功能性改性方式，有利于花生资源的创新和合理高效利用，对花生制品的研发、储存、质量控制也具有重要的指导意义。