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改性植物蛋白的研究及应用
发布日期:2011-10-09  来源:互联网  浏览次数:1576
 蛋白质是人体组成及代谢的物质基础,也是人类饮食结构的重要成份。蛋白质的功能性质是指除了营养特性以外的那些对食品需要特性

 蛋白质是人体组成及代谢的物质基础,也是人类饮食结构的重要成份。蛋白质的功能性质是指除了营养特性以外的那些对食品需要特性有利的物理化学性质,如溶解性、吸水性与吸油性、起泡性与起泡稳定性、乳化性与乳化稳定性、粘性及凝胶形成性等。其中植物蛋白质价格低廉,营养丰富,且不含胆固醇,因而受到广大消费者的青睐。但是随着食品工业的迅速发展,天然植物蛋白质的功能性质尚不突出,远不能满足人类的需求。早在20世纪中期,国外已通过对植物蛋白的改性来提高其功能性质及吸收利用率,以改善人类膳食结构,提高蛋白质供给水平。作为发展中国家,蛋白质资源紧缺现象日益严重,因而,对现有植物蛋白质资源进行改性以扩大其应用范围更具有重要意义。

  植物蛋白质是由各种氨基酸组成的具有空间结构的高分子聚合物,其理化性质(分子大小及形状、氨基酸组成及顺序、电荷分布以及分子内和分子间的作用、有效疏水作用)与功能性质密切相关。人们通过改变植物蛋白质的分子结构来改变其理化性质,从而达到改善植物蛋白功能性质的目的。植物蛋白的改性方法主要有:物理改性、化学改性、酶改性、复合改性等。其中物理改性包括热、电、磁、高压及机械处理、添加增稠剂及质构化等;化学改性包括酸水解、碱水解、盐水解,还原烷基化、共价交联、磷酸化,酰化、亲脂化、酯化等;酶法改性主要是酶水解,此外,还可以进行酶法脱氨等;复合改性就是用两种或两种以上的方法对植物蛋白进行改性。

  近几十年来,关于植物蛋白的改性研究,尤其是对大豆蛋白的改性研究已经比较深人,并在食品工业中得到了广泛的应用。经过改性后的植物蛋白具有较好的功能性质,因而在食品工业中的应用领域更加广泛。其中,大豆蛋白具有较高的营养性、消费性和优良的功能特性,因而改性大豆蛋白的数量最多,且最早用于多种食品中,以增强食品的口感、风味,改善组织结构,提高营养价值,降低成本。在美国,改性大豆蛋白已应用于鱼制品、肉制品、面制品、冷食制品、糖制品和饮料等制品中,品种达上万种,

  1质构化植物蛋白在食品工业中的应用

  近些年来,能量强化食品和蛋白质强化食品加工业发展较快。其中植物质构化蛋白,在食品工业上应用广泛。质构化小麦蛋白含脂量低,纤维状质构,咀嚼咬劲性强,具有适度香味,成本低廉,大小、形状和颜色的适用范围广泛,营养素组成适宜,易于保藏,在早餐谷物、烘焙食品、快餐食品、微波熟化食品、罐装食品、宠物饲料等领域中应用广泛。另外,小麦质构化蛋白产品被切成薄片时,可吸收3倍于自重的水分,它们已成功地配用于汉堡包、咖啡调味食品、炖制辣味肉制品、油炸鸡胸脯和鸡块等制品的加工。应用小麦质构化蛋白,还可制成多种样的素食专用食品,诸如素鸡块、西式素香肠、素鸡色拉、素蟹饼和素烤肉这些制品,除了结构上具有类似于肉质的质构、耐嚼性和宜人的外观之外,还有助于提供保健膳食所需的蛋白质。小麦质构化蛋白经过混合、切块或粉碎,可保持纤维状质构及形成类似肉质的外观,用它作为较贵原料的替代物,可降低产品的总成本。为进一步扩大小麦质构化蛋白的应用,可以将小麦蛋白与油料、豆类、奶类或其他粮谷蛋白料一起进行挤压加工,来提高产品的营养性和增进功能性。

  2酰化植物蛋白在食品工业中的应用

  小麦面筋蛋白含有较多的疏水性氨基酸,分子内疏水作用区域较大,往往不能满足食品加工的需要。通过酰化改性,可提高面筋蛋白的功能性质,拓宽面筋蛋白在食品工业中的应用领域。如乙酞化小麦面筋蛋白溶解度高,吸水后能更好地与面粉中的蛋白质融为一体,其强化低筋力粉的效果明显优于普通面筋蛋白质。添加适量的琥珀酰化小麦面筋蛋白于蛋糕中可以起到和专用蛋糕油几乎相同的品质改良效果。

  3磷酸化植物蛋白在食品工业中的应用

  用磷酸化小麦面筋蛋白来强化薄力的面包用粉,可大大削减外国价格较高的强力小麦进口量,应用于面包生产中,可增加轻质面包早餐食品的体积,改善面包内部结构和松软性,使面包蜂窝均匀细腻,面包瓤松软而富有弹性,香软可口。磷酸化小麦面筋蛋白应用于蛋糕生产可使蛋糕体积增大,咀嚼性、弹性、触感和筋力均有所改善,它能与淀粉形成复合物,从而改变淀粉糊的粘度,使蛋糕的粘性比未添加时减少许多,口感也好。此外,磷酸化小麦面筋蛋白具有亲水、亲油性,其亲油基与油脂结合,亲水基与水结合,形成均质面团,使制品内部结构细腻,蜂窝均匀且无大孔洞。从食品的安全性考虑,香肠往往不使用防腐剂,而采用高温加热以达到高压杀菌的目的。如果原料中低级肉糜的配比率增加,那么高温加热处理达到120℃后强度大大下降,变成触感很差、干巴巴的香肠。添加磷酸化小麦面筋蛋白以后加热到120℃以上时,虽然弹性和触感有些下降,但其下降程度明显降低。

  4去酰胺改性植物蛋白在食品工业中的应用

  采用磷酸盐(NAZHP04,NAHZP04)对大豆蛋白进行去酰胺改性,改性后后的大豆分离蛋白具有较好的功能特性,营养性能几乎未遭到破坏,残留磷酸盐含量也符合FAO/WHO和国家制定的食品标准。其功能性质应用包括:

  4.1溶解性:如碳酸和非碳酸饮料,柑桔类饮料中的浑浊剂,由于混浊剂的原料是豆粕,其价格低廉,经济效益好,营养价值高,因而为混浊剂的生产提供了新领域。

  4.2起泡性:如低脂肪搅打产品(杏仁糖、冷冻甜食等)。

  4.3乳化性:如高脂肪和咖啡伴侣中高价酪蛋白钠的代用品。且经过实验室研究测定,改性大豆蛋白产品的功能性质大大超过酪蛋白钠。

  选用磺化苯乙烯阳离子交换树脂(001x7)对花生蛋白进行去酰胺改性,改性后花生蛋白的功能性质得到了明显提高,将其用于面糊类蛋糕生产,可明显改善蛋糕的体积、结构和口感。

  5酶水解植物蛋白在食品工业中的应用

  酶改性植物蛋白质其结构和功能特性都有改变,其中水解作用对食品蛋白质的改性最为广泛。蛋白质在某种酶一定条件下发生水解作用,可产生具有一定的功能性质的小分子量肤段,且常伴有重要结构的重排,导致一些原来包埋在蛋白质分子内部的疏水区暴露在溶剂中,使蛋白质的理化性质发生变化,从而达到改善乳化效果、增加保水性、提高热反应能力及摄食时易为人体消化吸收等目的。酶水解植物蛋白也因此被用于乳制品、肉类、饮料、医药和其它保健食品行业,满足活性肽产品的需要。

  谷朊粉作为添加剂常用于改善面包烘焙的性质,通过限制酶水解作用可以使谷朊粉的功能性质得到显著的改善。Batey et al用 Alcalase 0.6L(Novo)碱性蛋白酶水解面筋蛋白并立即喷雾干燥,得到的粉状水解物添加到面粉中,面包体积没有得到改善,但减少了面团混合时间且面包心的结构得到了改善。

  通过胰酶(包括胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶)限制性水解大豆分离蛋白,可提高大豆分离蛋白的表面疏水性、改善其乳化性和溶解性。这种水解后的大豆分离蛋白可用作食品的乳化剂,如调咖啡用的人造奶油、蛋黄酱和肉品。另外,将大豆蛋白进行有控制的水解,提高它的功能性(如溶解性、乳化性等),然后注射到肉中去,采用这项技术有可能产生低成本的腌制肉类食品。

  大豆蛋白的酶解产物还可作蛋白质辅料,其中 60%的水解物可作为沙司和调味料的成分,如方便面汤和酱包的增鲜增香;膨化食品和饼干的调味;具有肉类特征风味料(烤猪肉香气的黄褐色粉末制品、肉味香料、香味料、烤鸡香味料)的组成成分;海鲜酱油、辣汁、醋等的调香增鲜。高蛋白低分子量的水解物适用于速溶食品、运动营养膳食,如提高糖果、饮料的蛋白质氨基含量。此外,水解蛋白与还原糖的热加工反应,是衍生食品风味的重要方法,其产物可广泛用于高档食品和日用化学品。

  最近研究表明,蛋白质在体内消化后并不完全以氨基酸吸收,而是以寡肽形式吸收。据资料报道,小分子大豆多肽不仅具有很好的溶解性、低粘度、抗凝胶形成性而且在体内消化吸收快,蛋白质利用率高;大豆肽具有低抗原性,不会产生过敏反应;能促进发酵产生有益分泌物;能增强运动员体能和肌肉,促进肌红细胞复原、帮助恢复疲劳;另外大豆肽具有生理活性,所以大豆多肽是一种比较理想的新型大豆深加工产品。日本关于大豆肽的开发研究已进人了生产阶段,据报道他们已克服了水解物产生苦味和蛋白酶菌种选育的难点。

  6其它

  此外,大豆蛋白经热处理后凝胶作用增加,加人香肠、午餐等碎肉制品中可增强组织凝胶结构,为肉制品保持水分和脂肪提供了基质并使制品增加了咀嚼感。添加增稠剂(如魔芋精粉、鸡蛋清)后的大豆蛋白的纺丝性能加强,适用于模拟肉制品(如肉干、肉脯、肉丝、肉片、肉糕等)。

  7展望

  改性植物蛋白具有优良的功能特性,能满足多种食品加工需要,因而在食品行业中独领风骚。化学改性植物蛋白可以满足食品工业中多种要求,但是在真正运用于食品体系之前,需要深人研究其营养安全性。酶法改性植物蛋白的营养安全性较好,且酶作用后的蛋白分解物容易被人体组织吸收,新近还发现食物蛋白质酶解物中的一些特殊序列具有促吸收、降血压、调节血清中血脂水平、促进钙质吸收等功能,因而酶法改性植物蛋白在病人饮食、婴幼儿食品、运动员食品,及老年人特殊医疗食品生产领域中具有广泛的应用前景,同时,酶改性方法也为开发人类保健需要的食品基料提供了新的机遇。

  近年来,国内的部分投资企业以及合资企业在其产品中均使用了水解植物蛋白,由于风味好得到了国内外消费者的青睐。但是水解植物蛋白的生产需要经过复杂的化学催化作用,还要有严格的温度、压力等方面的要求,其造价高,使水解蛋白产品不能被广泛接受,因而水解植物蛋白的功能特性还需要进一步的研究,才能发挥出它应有的营养价值。

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