第六章蛋白質(zhì)工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-01-26 09:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、蛋白質(zhì)工程在風(fēng)味修飾蛋白方面的應(yīng)用 （一）蛋白質(zhì)改性修飾技術(shù) （二）應(yīng)用實(shí)例 （一）蛋白質(zhì)改性修飾技術(shù) 1．物理改性 2．化學(xué)改性 3．酶法改性 4．化學(xué) 酶改性作用 5．化學(xué)改性及酶法改性限制因素 1．物理改性 所謂物理改性是指利用熱、電、機(jī)械能、聲能等物理作用形式，如采用蒸煮、擠壓、攪打，紡絲等進(jìn)行改性。它具有費(fèi)用低，無毒無副作用，作用時(shí)間短，對產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)。例如，利用高頻電場對大豆蛋白質(zhì)分子進(jìn)行處理，大豆蛋白質(zhì)分子正負(fù)電荷在高速交變的電場作用下，產(chǎn)生往復(fù)極化，蛋白質(zhì)分子受到強(qiáng)烈的拉伸、撞擊、摩擦、擠壓等作用并產(chǎn)生極化效應(yīng)，使大豆蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生分子改性現(xiàn)象。又如，利用高溫均質(zhì)對醇法大豆?jié)饪s蛋白進(jìn)行改性處理，可使其溶解度、乳化性和起泡性提高（表 6 1 ）。 溶解度由 16 ％增至 70 ％，乳化性由 2 ％增至 91 ％，醇法大豆?jié)饪s高溫時(shí)其蛋白質(zhì)加速溶解，蛋白分子隨之熱變性并形成聚集體，但由于高速均質(zhì)產(chǎn)生的剪切及攪拌作用，流體中任何一個(gè)很小的部分都相對于另一部分作高速運(yùn)動(dòng)，－ SH 和－ S S －基團(tuán)之間無法正確取向并形成二硫鍵，防止了聚集體的進(jìn)一步聚合，然而在蛋白聚集體內(nèi)，蛋白分子位置相對固定，有利于聚集體內(nèi)二硫鍵的形成，反過來又降低了－ SH 基濃度及聚集體形成二硫鍵，改性醇法大豆?jié)饪s蛋白的分子聚集體具有一疏水核心，外層被親水基團(tuán)包圍，類似于天然可溶性蛋白分子結(jié)構(gòu)，在溶解時(shí)蛋白質(zhì) 以聚集體方式溶解。 2．化學(xué)改性 （ 1）堿處理 （ 2）酸處理 （ 3）琥珀酰化作用 （ 4）乙?；饔? （ 5）磷酸化作用 （ 6）酰胺化作用 （ 7）硫醇化作用 （ 8）酯化作用（親油化） （ 9）糖?；饔? （ 10）去酰胺基作用 （ 1）堿處理 大豆蛋白發(fā)泡劑的常壓堿解（氫氧化鈣）工藝流程如圖： 脫脂大豆粉配料 → 浸泡 → 水磨 → 重磨 → 水洗 → 用石灰水配成堿液進(jìn)行水解 → 壓濾 → 濃縮 → 含固形物 30 ％～ 32 ％裝瓶或者噴霧干燥裝袋。 這是 20 世紀(jì) 80 年代初，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較廣的蛋白發(fā)泡粉工藝流程，成本較低，設(shè)備要求不高，但產(chǎn)品有時(shí)帶有生石灰味，廢渣的后處理問題 比較難 。近年來，對濃堿高溫下可能生成賴氨酰丙氨酸的毒性問題也提及過，在堿性試劑作用下，氨基酸由 L 型轉(zhuǎn) D 型可能性增加，成品的發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性均很高，色澤呈乳白。 （ 2）酸處理 大豆蛋白發(fā)泡劑的稀鹽酸水解工藝流程如下： 大豆粕 → 提取蛋白 → 酸水解 → 離心分離 → 水解液 → 調(diào) pH 值 → 噴霧干燥 → 成品。 酸水解工藝條件：鹽酸濃度 3 ％，水解溫度 85 ℃，水解時(shí)間 1 . 5h ，使大豆蛋白的大分子水解為小分子量的胨， 小 分子約占水解液的 5 ％～ 40 ％，分解率達(dá) 15 ％～ 20 ％，此時(shí)起泡性能強(qiáng)，起泡速度快，泡沫細(xì)膩，呈乳白色的細(xì)泡沫 持泡時(shí)間長，由產(chǎn)品質(zhì)量檢測指標(biāo)所示，起泡度可達(dá) 320 ％以上，失水率為 20 ％以下（泡沫穩(wěn)定性指標(biāo)）， SDS 聚丙烯酰胺凝膠電泳測得成品相對分子質(zhì)量在 6 萬～ 7 萬范圍內(nèi)。 酸法水解的工藝優(yōu)點(diǎn)是成品得率較高，工藝流程短，生產(chǎn)周期快，設(shè)備投資少，操作簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定。酸堿處理可催化多種反應(yīng)，從而使蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及功能特性發(fā)生重大變化，這反應(yīng)包括肽鍵水解 、 酰胺基水解 、 精氨酸側(cè)鏈水解 等 某些氨基酸被破壞。其結(jié)果是蛋白分子間靜電斥力增大，氫鍵，疏水鍵作用力減少，因此酸堿處理的蛋白質(zhì)大都具有較高的溶解度。 （ 3）琥珀?；饔? 蛋白質(zhì)分子的親核基團(tuán)（如氨基或羥基等）與琥珀酸酐（丁二酸酐）的親電子基團(tuán)（如羧基）相互反應(yīng)，從而在大豆蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中引入琥珀酸親水基團(tuán)，然后在催化劑作用下引入長碳鏈親油基團(tuán)，使蛋白質(zhì)成為具有雙極性基團(tuán)的高分子表面活性劑，琥珀?；饔脤Φ鞍踪|(zhì)的特 性主要有三個(gè)作用 ：（ 1 ） 增加凈負(fù)電荷，因琥珀酰化作用是把正氨基酸離子轉(zhuǎn)移到負(fù)殘基上，從而凈得兩個(gè)負(fù)電荷 ；（ 2 ） 改變結(jié)構(gòu) ；（ 3 ） 提高蛋白質(zhì)分裂成亞單位傾向，破壞蛋白聚合，增加了蛋白質(zhì)的溶解性，琥珀酰化作用是氨基被負(fù)羧基所取代，在蛋白質(zhì)內(nèi)部引起靜電吸引，而在鄰近的羧基之間引起靜電排斥，這樣就反過來促進(jìn)蛋白質(zhì)多肽鏈的張開，增加蛋白質(zhì)的溶解性，改變了其他的物理化學(xué)特性和功能。蛋白質(zhì)經(jīng)琥珀?；男院笃淙芙庑浴⑷榛芰?、 穩(wěn)定性、起泡性 、 吸水性等功能特性均比未改性處理的蛋白有明顯的提高，琥珀?；鞍捉Y(jié)構(gòu)非常蓬松，外觀潔白 ，易溶于水，有很好感官，顆粒細(xì)微，類似咖啡伴侶。 （ 4）乙?；饔? 將醋酸酐引入到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氨基上即成為乙酰化蛋白，把這種反應(yīng)叫做乙酰化作用，乙?；饔媚苁拐被x子轉(zhuǎn)移到帶電的中性殘基上，從而得到一個(gè)凈負(fù)電荷，反應(yīng)過程 為： 蛋白質(zhì) NH2和乙酸酐在 pH7 . 2 ～ 7 . 8 作用下，生成乙?；鞍?。 由于蛋白質(zhì)的凈電荷增加，分子伸展離解為亞單位的趨勢增加，所以溶解度、乳化力和脂肪吸收量都能獲得改善，乙?；芴岣叩鞍踪|(zhì)持水性和脂肪結(jié)合力，這是由于新接上去的羰基與鄰近原來存在的羰基之間產(chǎn)生了靜電排斥 作用 而促進(jìn) 伸展，增加 了 與水結(jié)合的機(jī)會(huì)。 （ 4）乙?；饔? 如， 燕麥蛋白質(zhì)分離物經(jīng)?；?，功能特性大為改善，見表 6 3 。 又如，豆分離蛋白乙?；に囘^程如下：先將大豆分離蛋白溶解于飽和醋酸鈉溶液中，在不斷攪拌下，緩緩加入醋酸酐，用氫氧化鈉溶液滴定，保持 pH 值在 7 .2 ～ 7 . 8 之間，反應(yīng) 1h 左右，用 50 ％酒精洗滌反應(yīng)物 2 次，再經(jīng)噴霧干燥即可獲得乙?；蠖沟鞍?，乙酰化作用使大豆蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)向較低 pH 轉(zhuǎn)變，使大豆蛋白在 pH4 . 5 ～ 7 . 0 范圍內(nèi)溶解性提高，蛋白質(zhì)黏度增大，凝聚性降低，發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性提高。 無毒和可消化性是把?；鞍踪|(zhì)應(yīng)用到食品制造中所必不可少的條件， Fr an jen 指出，琥珀?；鸵阴；牡鞍踪|(zhì)可以說是最理想的，因?yàn)殓晁岷痛姿岽嬖谟谌梭w內(nèi)三羧酸循環(huán)中，和它們的其他同系物相比它們的衍生物是無毒的。從營養(yǎng)角度考察改性前后變化情況， Croain ger 等指出，有 30 ％～ 40 ％的有效賴氨酸被琥珀酰化的魚肌原纖維蛋白，其 PE R （蛋白質(zhì)功效比值）相當(dāng)于酪蛋白的 PE R 的 79 ％，乙?；鞍妆如牾；鞍孜桂B(yǎng)效果更好，所以，?；饔脤Φ鞍踪|(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值及其利用效果取決于蛋白質(zhì)的類型、改性蛋白的量以及所選用的?；瘎╊愋?。 （ 5）磷酸化作用 磷酸 化是一種較為有效的改性方法，采用磷酸化試劑是 P205
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