蠶豆蛋白的功能特性

\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空間"1.溶解性蛋白質(zhì)溶解性是蛋白質(zhì)溶解在液體溶劑中形成均勻溶液的理化性質(zhì)，其常用的表示方法為蛋白質(zhì)分散指數(shù)，它在很大程度上取決于蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-溶劑的相互作用。蛋白質(zhì)溶解性也與其他功能特性如凝膠性、乳化性、起泡性等密切相關。影響蠶豆蛋白溶解性的因素有很多，包括溫度、pH值、離子強度以及提取方式等。溫度對蠶豆蛋白溶解性的影響具有兩面性，即在蛋白質(zhì)熱變性溫度范圍界限外，適當提高溫度有利于蠶豆蛋白溶解性的增加，在到達蠶豆蛋白質(zhì)熱變性溫度時，其溶解性隨溫度的升高和加熱時間的增加迅速下降，大大降低了蛋白質(zhì)在食品加工中的利用率，故工業(yè)生產(chǎn)中要嚴格控制溫度變化。蠶豆蛋白的溶解性與溶液的pH值密切相關。宋曉敏等研究發(fā)現(xiàn)蠶豆蛋白質(zhì)隨pH值的變化呈“U”形，當pH<4.0時，蠶豆蛋白溶解性隨著pH的降低而增大；當pH>5.0時，蠶豆蛋白溶解性隨pH值的增大而增大，在pH為7.0-8.0時溶解性最大，可達56.47%。在蠶豆蛋白等電點附近（經(jīng)許多學者研究證明蠶豆蛋白質(zhì)的等電點在4.0-5.0之間，本文中不同學者測定結(jié)果的微小差異可能是因為蠶豆的品種以及提取方式不同造成的）溶解性最低。鹽離子對蠶豆蛋白溶解度的影響主要為鹽溶效應和鹽析效應。當C（NaCl）<1.0mol/L時，隨著鹽離子濃度增加，蠶豆蛋白的溶解性也會增加，當鹽離子濃度大于1.0mol/L時，鹽離子濃度的繼續(xù)增加，會導致蠶豆蛋白溶解性降低。這是因為在低鹽濃度下，離子會與蛋白質(zhì)中的荷電基團發(fā)生相互作用，減弱相鄰分子之間相反電荷的靜電吸引作用，從而促進蛋白質(zhì)的水化和溶解度提高，這便是鹽溶效應。但隨著鹽濃度的進一步增加，離子的水化作用爭奪了水導致蛋白質(zhì)脫水，發(fā)生鹽析效應，因此蛋白質(zhì)的溶解度會降低。蠶豆蛋白質(zhì)不同的提取方式可能會造成溶解性差異，如超濾法較堿溶法提取的蠶豆粗蛋白具有更高的PDI值，因為部分乳清蛋白被無機陶瓷膜截留，乳清蛋白分子量較小，尤其在等電點處也可保持溶解性，故分離蛋白的溶解度高。超聲輔助提取法因超聲的空化作用可減小蛋白質(zhì)尺寸，破壞不溶性聚集體內(nèi)非共價鍵，形成可溶性聚合物，溶解性相應提高；但超聲作用應控制在一定范圍內(nèi)，若超聲條件過強，會使部分蛋白質(zhì)變性、聚集，造成其溶解性下降。溶解性是蠶豆蛋白質(zhì)的功能特性中最重要的一個性質(zhì)，蠶豆蛋白質(zhì)良好的溶解性可以顯著提高其潛在利用率，在食品加工中起著重要作用。2.持水性蛋白質(zhì)的持水性是指一定量的干蛋白質(zhì)充分吸水、離心后所能結(jié)合和包埋水的量。這是蛋白與水之間的物理截留作用，是一種蛋白質(zhì)與水結(jié)合的性質(zhì)，內(nèi)部因素主要是由蛋白質(zhì)分子中極性基團的含量與極性的強弱決定的。蠶豆蛋白的持水性與pH值和溫度等外部因素有關。pH值對蠶豆蛋白持水性的影響與吸水性類似。蔡金星等研究發(fā)現(xiàn)，蠶豆蛋白質(zhì)的持水性在等電點附近最小，隨著pH的增大，蛋白質(zhì)的持水性顯著增加，pH值小于等電點時，蛋白質(zhì)的持水性隨pH的減小而增大。這是由于在蛋白質(zhì)等電點附近，分子間靜電斥力最小，大部分極性基團參與蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用而無法結(jié)合水，故此時持水性最?。籶H值遠離蠶豆蛋白等電點時，蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力增加，使持水性增大。實驗數(shù)據(jù)表明，溫度較低時，隨溫度的升高蛋白質(zhì)持水性增大，在40℃時，蠶豆蛋白持水性達到最高值，隨著溫度進一步升高，蠶豆蛋白持水性顯著下降。這是因為在較低溫度范圍內(nèi)，溫度的升高有利于蛋白質(zhì)分子的適度伸展，增強了其與水作用的程度，而過高的溫度會使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，增加了蛋白質(zhì)分子間的作用，持水性下降。蛋白質(zhì)的持水性是食品生產(chǎn)中的一個重要指標，其對于保持食品的濕潤口感和良好風味至關重要，相關工業(yè)生產(chǎn)中必須采取適當措施保持和增強蛋白質(zhì)的持水性。3.吸水性蛋白質(zhì)的吸水性是指干燥蛋白質(zhì)在一定濕度中達到水分平衡時的水分含量。影響蛋白質(zhì)吸水性的主要因素為蛋白質(zhì)分子表面的極性基團與極性水分子具有親合性的大小，蛋白質(zhì)分子表面的極性基團越多，則吸水性越強。除此之外，蠶豆蛋白質(zhì)的吸水性還受溶液pH值、溫度、離子強度等的影響。pH值對蠶豆蛋白吸水性的影響與其對溶解性的作用類似。黃群等研究發(fā)現(xiàn)在pH<4.0時，蠶豆蛋白的吸水性隨pH值的降低而升高；在pH為4.0時吸水性最低（該實驗測定蠶豆蛋白質(zhì)等電點為4.0）；在pH>4.0時，隨pH值的增加蛋白質(zhì)吸水性增加。這一現(xiàn)象是由于蛋白質(zhì)在等電點附近凈電荷趨近于零，此時蛋白質(zhì)容易發(fā)生疏水作用，吸水性最弱。溫度對蠶豆蛋白吸水性的作用具有雙重性，李雪琴等實驗發(fā)現(xiàn)溫度對蠶豆蛋白吸水性的影響趨勢為：在溫度較低時，隨溫度升高蠶豆蛋白吸水性下降，當溫度到達90℃時，蠶豆蛋白的吸水性增強。這是因為在熱力學定律中非極性基團周圍的疏水水化層和氫鍵水化層對溫度較敏感，在帶電基團周圍的水化層對溫度不敏感，故溫度升高疏水作用增強，吸水性降低。而當溫度升至90℃時，蠶豆蛋白質(zhì)變性以及產(chǎn)生凝聚作用，原來埋藏在分子內(nèi)部的肽鍵和一些側(cè)鏈轉(zhuǎn)向表面，部分基團暴露，蛋白質(zhì)的吸水性因此增加。鹽離子的濃度會對蠶豆蛋白吸水性產(chǎn)生影響，在鹽濃度較低時，鹽離子的存在增強了蛋白質(zhì)的電荷密度，有利于蛋白質(zhì)與水的結(jié)合。離子濃度到達一定范圍時，離子的水化作用與蛋白質(zhì)競爭水分子，導致蛋白質(zhì)“脫水”，吸水能力下降。蛋白質(zhì)的吸水性與食品的口感、質(zhì)構(gòu)息息相關，研究蠶豆蛋白的吸水性有利于工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品開發(fā)。4.乳化性和乳化穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性是指蛋白質(zhì)促使油和水形成乳化液并保持乳化液穩(wěn)定的性質(zhì)。蠶豆蛋白質(zhì)在食品加工中可作良好的乳化劑。影響蛋白質(zhì)乳化性和乳化穩(wěn)定性的因素有蛋白質(zhì)濃度、pH值和離子濃度等。蛋白質(zhì)乳化性與乳化穩(wěn)定性都隨蛋白質(zhì)濃度的增加而增加，這是因為界面上的蛋白質(zhì)分子數(shù)量隨濃度的增加而增加，乳化液液膜的厚度和強度相應提升，從而使蛋白質(zhì)乳化性及穩(wěn)定性增加。pH值和離子濃度對蠶豆蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響與對溶解度的影響類似。即在接近蛋白等電點時（pI約4.0-5.0），蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性較差，越遠離等電點，乳化性和乳化穩(wěn)定性就越好；當C（NaCl）<1.0mol/L時，蠶豆蛋白的乳化性隨鹽離子濃度的增加而增加，當C（NaCl）>1.0mol/L時，隨著鹽濃度的進一步增加，蛋白質(zhì)乳化性和乳化穩(wěn)定性降低。蠶豆蛋白的乳化性還與蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及加工過程有關，如李雪琴等對比了堿溶酸沉法和超濾法提取蠶豆蛋白的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸沉過程中部分蛋白質(zhì)變性，而超濾法不涉及pH的改變，提取相對溫和，故超濾法提取的蠶豆蛋白乳化性與乳化穩(wěn)定性優(yōu)于酸沉法。其他研究表明，經(jīng)超聲提取的蠶豆蛋白乳化性為63.0％，放置120min后仍有37.9％的乳化穩(wěn)定性，超聲法的提取效果較好，可用于相關工業(yè)生產(chǎn)。5.起泡性與泡沫穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的起泡性指其在氣液界面形成堅韌薄膜、促使氣泡大量產(chǎn)生的能力，其要求蛋白質(zhì)分子能夠迅速到達內(nèi)表面并展開。而泡沫穩(wěn)定性則指泡沫保持穩(wěn)定的能力。通過蛋白質(zhì)攪打后體積的增加以及泡沫的穩(wěn)定時間，可以確定起泡性和泡沫穩(wěn)定性。蠶豆蛋白質(zhì)具有較好的起泡性，主要用于冰淇淋和烘焙食品的制作，可以賦予食品疏松的結(jié)構(gòu)和良好的口感。蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性與蛋白質(zhì)濃度、pH值、離子強度、溫度、蛋白質(zhì)的改性及蛋白質(zhì)的種類有著密切的關系。隨著蠶豆蛋白質(zhì)濃度的提高，蛋白質(zhì)的起泡性和穩(wěn)定性也會隨之增強。這是由于蛋白質(zhì)濃度增加，其形成氣泡厚度與強度相應增加，泡沫不易破裂。pH值對蠶豆蛋白起泡性影響較小，在一定pH范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)起泡性相對穩(wěn)定，但泡沫穩(wěn)定性在蠶豆蛋白等電點（pI約4.0-5.0）附近最大。研究表明，具有良好起泡性的蛋白質(zhì)通常不具備穩(wěn)定泡沫的特性，而能夠形成穩(wěn)定泡沫的蛋白質(zhì)常常缺乏良好的起泡性。如黃群等通過超聲波輔助提取蠶豆蛋白質(zhì)的起泡性為83.4％，但放置120min后泡沫穩(wěn)定性不理想，僅為7.4％，故在提取后要盡快處理，合理利用其起泡性。一些學者研究進一步改善蠶豆蛋白的起泡性，如在堿性pH（11.0）條件下加熱蠶豆分離蛋白粉（FBP），可使FBP的發(fā)泡能力和穩(wěn)定性得到顯著提高。蠶豆蛋白質(zhì)的起泡性對于評估產(chǎn)品的質(zhì)地和感官特性起重要作用，這些研究對于蠶豆蛋白在食品生產(chǎn)中的應用具有指導意義。6.凝膠性蛋白質(zhì)的凝膠性是通過氫鍵和疏水作用形成凝膠的性質(zhì)。是否形成凝膠和形成凝膠的強弱與蛋白質(zhì)濃度、pH值和離子強度等外部條件的影響密切相關。隨著蠶豆蛋白質(zhì)濃度的提高，它的凝膠特性也隨之增強。這是由于蛋白質(zhì)濃度的增加，使蛋白質(zhì)之間的相互作用逐漸增強，形成的二硫鍵使得蛋白質(zhì)聚集體的束狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成凝膠。宋曉敏實驗得出蠶豆蛋白質(zhì)的最小凝膠濃度為14%。實驗發(fā)現(xiàn)，在pH4.0-6.0時蠶豆蛋白質(zhì)無法形成凝膠，這可能是由于在等電點附近，蛋白質(zhì)所帶電荷少，分子間相對作用力較小，無法凝集形成有序的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在離等電點較遠的情況下，蠶豆蛋白質(zhì)分子間會隨著pH值的增加而產(chǎn)生更強的斥力，導致凝膠性增強。蠶豆蛋白質(zhì)在鹽離子濃度影響下的凝膠性呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢：低鹽濃度時，鹽離子的存在可以使蛋白質(zhì)的凝膠網(wǎng)絡更加致密，從而增強凝膠性。高鹽濃度時，鹽離子會影響水分活度，降低了蛋白質(zhì)與水分子之間的相互作用力，使蛋白質(zhì)凝膠性下降。蛋白質(zhì)凝膠性還受到蛋白質(zhì)自身結(jié)構(gòu)和提取工藝的影響，如Johansson，M等學者研究發(fā)現(xiàn)11S蛋白質(zhì)幾乎在所有鹽濃度下都可以形成細鏈凝膠結(jié)構(gòu)；Boye，J.I研究結(jié)果顯示超濾法提取的蛋白質(zhì)比酸沉法得到的蛋白質(zhì)的凝膠性要強，這是因為超濾法提取蛋白質(zhì)分子較大，且提取過程中可能截留一部分非蛋白物質(zhì)，對于蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡的形成具有促進作用。蠶豆蛋白質(zhì)的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以吸附水、油脂和部分風味物質(zhì)，應用于生產(chǎn)加工中不僅增加了蛋白質(zhì)含量，還增強了某些食品獨特的質(zhì)構(gòu)、口感，提升產(chǎn)品風味。7.吸油性蛋白質(zhì)的吸油性是指每克蛋白質(zhì)可吸收的油量或蛋白質(zhì)通過其疏水側(cè)鏈結(jié)合油的能力。蠶豆蛋白吸油性受到內(nèi)部因素的影響，包括蛋白質(zhì)的類型、構(gòu)象以及蛋白質(zhì)之間的相互作用。當蠶豆蛋白質(zhì)分子含有更多疏水基團時，其吸油性就會更強。影響蠶豆蛋白吸油性的外部因素包括外界溫度、加工方法以及油脂的成分和性質(zhì)等。隨溫度的升高蛋白質(zhì)的吸油性逐漸下降，這主要是因為油的黏性隨著溫度升高而降低