（食品科学专业论文）茶多酚对蛋白质起泡性能和乳化性能的影响及其在蛋糕中的应用.pdf

摘要 茶多瓣萁畜藏氧纯、抗瘗等多耱功效，困诧袋多酪在食晶髂系中懿运簧楚凌 在食品科学的研究热点之一。蛋白质是食品体系中的一大主要静养索，蛋白质的 功能特性( 发泡特性、乳化特性、持水力、凝胶特性等) 对食品的品质会产嫩重 大的影确。涯年来对撼褰农改善蛋鑫蔟功整特洼送章亍了大量黟 究，剥爱茶多瓣来 改善剐狠少。本文羞蘸从茶多酚与鬣自质的相互作用着手，研究了茶多酚及菠主 要单体组分对蛋清蛋自、大豆分离鬣自、乳清浓缩壤白及牛血清器白的功能特性 ( 起泡性能和乳化性能) 的影响舰镶，同时也探讨了环境因素( p 鞋值、盐离子 浓度、燕耱浓度) 与茶多酚瓷蠢俸鞠对蛋鑫囊这麓功麓特猛懿彩确援律，势氨裙 步应用了这种相互作用规律到两种不同工艺蛋糕的生产中来，圈的是为蛋白质功 能特性的改善提供新的思路和方法以及加快茶多酚在食品中的_ 陂用。 试验中发现荼多黔对蛋皇屡夔憝漶蛙熊彝霉l 讫涟裁垮毒不弱程疫瓣毅饕俘 用。当添翮0 ，3 的茶多酚时蛋清蛋囱溶液( 1 ，m v ) 此时的起泡性能最健，发 泡能力为对照的1 5 5 倍，泡沫稳定性为1 8 7 倍；大豆分离蛋囱的发泡能力在茶 多酚添加撼胰o l 。o 范围内仅稍巍并高，而其泡沫的稳定憔则随蓑茶多酚量 静增热璺下簿豹趋势，0 8 。5 嚣呈下降趋势稿急，露之后泡沫稳定往下降静趋势 较缓；乳清浓缩蛋白在褥加0 8 的茶多酚时发泡能力最佳，掇高到对照的1 5 3 倍，泡沫稳定性则在含燃为0 2 的茶参酚添加量时有所增强，增大到对照的1 5 8 绩，其它点露簿蘸稳定连。蛋渣蛋囊豹襞伲戆力在荼多酸添秀鬟爨为0 。2 楚蠢最 大乳化能力，增加到了对照的1 9 7 倍，大豆分离礞自在0 8 添加量时有最大乳 化能力为对照的2 2 1 倍，乳清浓缩摄白乳化能力在o l _ 0 添加量范围内一直 舞赢，在l 。o 时提高到对照的2 6 4 绥，牛盘涛蛋囱在0 。4 添嬲燕睁有最大乳纯 能力，掇掰到了对照豹1 3 3 倍；毽茶多酚对蛋自质的籍纯稳定性影璃不大。 环境改变对茶多酚与蛋白质相甄作用的影响结果为：在过商和过低的p h 值 条件下，缀清蛋白起泡性能降低，大履分离蛋白和乳清浓缩蛋囱受p h 值影响不 大：蠲蟪对蛋清蚤基襞纯性韪影稳不夫，大豆分鬻蛋白豹嚣讫麓力蓬p 篷臻趣 略提高，乳化稳定性爱化不大，乳清浓缩蛋白的乳化性能随p h 值增加而提商。 盐离子对瓣白质起泡性能影响不明鼹，可能因为盐基小作用不大：随盐量的增大， 蛋清蛋皇季l 纯能力蕊爨低，嚣化稳定憷不交，大鬣分离蛋白豹魏纯性能均降低， 乳清浓缩鬣自季l 毫能力稍有增强丽乳化稳定性变化不明显。蔗游能降低蛋清豢自 的起泡性能，而对大甄分离蛋白及乳清浓缩蛋白影响不大；随蔗糖量的增加，蛋 清蛋白乳化能力降低蕊戮化稳定性变化小，大豆分离蛋白和乳溃浓缩蛋白的乳化 瑟力稍锾壤强覆羲纯稳定往海糕。 主骤单体组分研究的结果表明撩白质的起泡性能和乳化性能的改善程殿与 单体所含活性羟基的数目呈正相关关系。 经过以上疆究雩善掇了菸多酪与爨鑫矮逶过疆点结合揍爰瓣疆论：霹蛋爨凄滚 液起泡性能的影响主瑟是由各单体的活性羟基引起的，影响的程度与各单体的浓 度以及冀分子结构中活性羟基的数日紧密相关：对于蛋白质溶液的乳化性能也有 穗类似的影睫。 在荼多酚对蛋清凝自起泡佳髓藕乳亿性能影桷的基础上，通过正交设诗优化 了添加茶多酚的蛋糕的工艺参数，结果表明：在蛋糕中添加茶多酚是切实可行的， 制作的蛋糕不仅赋予了产品天然的祭色和独特的茶香味，而且对蛋糕的品质商很 大静改謦，表瑷为藩积蘧大，气嚣嚣船致密窝缁，l 、，舞往龟受勰柔鞍。荬中藏疑 蛋糕体积最多增大到对照的1 4 2 倍，海绵蛋糕体积最大增大到对照的1 8 1 倍。 综上所述，茶多酚对蛋白质的功能特性有很明显的改善作用，而在蛋糕中添 燕茶多酚采提高蛋糕斡保健箨月稳赫震遣是切实霹李亍蕊，这暗示羲茶多酚l 每凳一 种重要的功能性添加剂在食品工照中的应用将会越来越广泛，本研究结梁可为茶 多酚作为功能性添加剂在食品中的进一步应用提供理沦依据。 关键蔼：茶多酚；单傣；蛋鑫瘊；稳互 乍曩；黉糕 a b s t r a c t t h et e ap o l y p h e n o l ( t p ) h a v em a n yk i n d so ff u n c t i o n ss u c ha sn o n o x i d i z a b i l i t y ， t h ea n t i c a n c e ra n ds oo n ；t h e r e f o r et h eu t i l i z a t i o no f t e ap o l y p h e n o li so n eo f t h eh o t r e s e a r c hs p o t si nf o o di n d u s t r y t h ep r o t e i ni so n eo ft h eb i g g e s tm a i nn u t r i e n t si n f o o ds y s t e m ，a n di t sf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s ( f o a m i n gp r o p e r t y ，e m u l s i f i c a t i o n ，h o l d i n g w a t e rp o w e r ，g e l a t i np r o p e r t ya n ds oo n ) c a nh a v et h es i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nf o o d q u a l i t y t h e r eh a v eb e e nm a s s i v er e s e a r c h e so ni m p r o v i n gt h ep r o p e r t i e so f p r o t e i ni n r e c e n t y e a r s ，t h i s a r t i c l e e m p h a t i c a t l yb e g i nw i t ht h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt e a p o l y p h e n o la n dp r o t e i n ( e g ga l b u m e np r o t e i n ，s o y b e a np r o t e i ni s o l a t e d ，w h e yp r o t e i n c o n c e n t r a t e d ，b o v i n es e r u ma l b u m e n ) ，s t u d yt h e i rf u n c t i o n a lr u l e sa n dt h a tu n d e rt h e c h a n g e df o o dp r o c e s s i n ge n v i r o n m e n t ( t h ep hv a l u e ，s a l ti o nc o n c e n t r a t i o n ，s u c r o s e d e n s i t y ) ，a n dt h e na p p l yt h ei n t e r a c t i o nr u l e si n t ot w od i f f e r e n tk i n d so fc a k e sf o r i m p r o v i n gt h et e c h n o l o g yo ft h e i rp r o d u c t i o n ，a i m i n gf o rp r o v i d et h en e wm e n t a l i t y a n dm e t h o do ni m p r o v i n gt h ep r o p e r t i e so f p r o t e i na sw e l la ss p e e du pt h ea p p l i c a t i o n o f t e ap o l y p h e n 0 1 i nt h ee x p e r i m e n t ，i th a sb e e nf o u n dt h a ta d d i n gt e ap o l y p h e n o lh a si m p r o v e d f o a m i n gp r o p e r t ya n de m u l s i f i c a t i o no ft h e s ep r o t e i n si nd i f f e r e n td e g r e e s w h e n a d d i n g0 3 ( m v ) c o n t e n to f t e ap o l y p h e n o li n t oe a ps o l u t i o n ( 1 ，m v ) ，i t sf o a m i n g e x p a n s i o n ( f e ) h a ss t r e n g t h e n e dt o1 5 5t i m e st h a nt h eb l a n k ，a n df o a m i n gs t a b i l i t y ( f s ) h a ss t r e n g t h e n e dt o1 8 7t i m e st h a nt h eb l a n k ；f eo fs p ih a sj u s ts t r e n g t h e n e da l i t t e r ，a n di t sf sh a ss t a b l ed e s c e n dw h e na d d i n gt p ，e s p e c i a l l yb e t w e e n0 - - 0 5 ； w c ph a sb e s tf ew i t ho 8 c o n t e n to ft p w h i c hh a se n h a n c e dt o1 5 3t i m e st h a nt h e b l a n k a n di t sf se n h a n c e st o1 5 8t i m e st h a nt h eb l a n kw h e na d d i n go 2 t p t h e e m u l s i f i c a t i o na b i l i t yf e a i ) o fe a pw i t ho 2 t ph a si n c r e a s e dt o1 9 7t i m e st h a nt h e b l a n k 。w h i l ee a io fs p lw i t ho 8 t ph a si n c r e a s e dt o2 21t i m e s ，e a io fw c pw i t h 1 0 t ph a si n c r e a s e dt o2 6 4t i m e s ，e a io fb s aw i t h0 4 h a si n c r e a s e dt o1 3 3 t i m e s ，b u ta l lt h e i re m u l s i o ns t a b i l i t y ( e s ) w i t ht ph a sn o ts i g n i f i c a n tc h a n g e t h e c h a n g eo fp r o c e s s i n ge n v i r o n m e n ta l s oa f f e c t st h ei n t e r a c t i o nb e t w e e np r o t e i n a n dt p ：t h ep hv a l u es oh i g ha n ds ol o wc a nl o w e rt h ef o a m i n gp r o p e r t yo f e a p ，b u t t h e r eh a sn os i g n i f i c a n te _ f i e c to ns p ia n dw p c ；p hh a sn o te f f e c to nt h e e m u l s i f i c a t i o no fe a p ，e a io fs p ih a ss t r e n g t h e n e da sp hv a l u ei n c r e a s e sa n di te s h a sn oe f f e c t ，t h ee m u l s i f i c a t i o no fw p ch a si m p r o v e da st h ep hv a l u ei n c r e a s e s n a c lh a sn oe f f e c to np r o t e i n sf o a m i n gp r o p e r t ym a yb e c a u s eo fi t sc o n t e n ti sl o w ； a st h ec o n t e n to fn a c li n c r e a s e s ，e a io fe a pd e c r e a s e sa n di t se sh a sn o tc h a n g e d ， t h ee m u l s i f i c a t i o no fs p id e c r e a s e s ，e a io fw p ch a sb e e ni m p r o v e dal i t t l ea n di t se s h a sn o ts i g n i f i c a n tc h a n g e s u c r o s ec a nd e c r e a s e st h ef o a m i n go fe a p p r o p e r t y ，b u ti t h a sn oe f f e c to nt h es p ia n dw p c ；a st h ec o n t e n to fs u c r o s ei n c r e a s e d ，e a io fe a p d e c r e a s e sa n di t sf eh a sn o tc h a n g e d ，s p ia n de a io fw p ch a ss 订e n g t h e n e dal i t t l e a n dt h e i re sd e c r e a s e s t h er e s e a r c ho ft h em o n o m e r so ft pe f f e c to np r o t e i ns h o w st h a tt h ev a r i a b l e d e g r e eo f f o a m i n gp r o p e r t ya n de m u l s i f i c a t i o no f p r o t e i nh a st h es a m et e n d e n c ya st h e n u m b e ro fa c t i v eh y d r o x y lg r o u p so f m o n o m e r s a b o v et h er e s e a r c h ，t h e r ec o m e sat h e o r yc a l l e dt e ap o l y p h e n o la n dp r o t e i n b o n d i n gt h r o u g hl o c u s ：t h ee f f e c tt ot h ef o a m i n gp r o p e r t yo fp r o t e i ns o l u t i o nm a i n l y c a u s e db ya c t i v eh y d r o x y lg r o u p so fv a r i o u sm o n o m e r s ，t h ed e g r e eo ft h i se f f e c t d e t e r m i n e db yt h ed e n s i t yo f m o n o m e r sa sw e l la st h en u m b e r so f t h ea c t i v eh y d r o x y l g r o u p si nt h e i rm o l e c u l a rs t r u c t u r e o nt h ef o u n d a t i o no ft h ea b o v er e s e a r c h ，i tp r o d u c e st p - c a k ea f t e ro r t h o g o n a l d e s i g n ，t h er e s u l ts h o w s ：a d d i n gt pi sap r a c t i c a la n df e a s i b l ew a y ；t h et p - c a k en o t o n l yh a se n t r u s t e dw i mt h ep r o d u c tn a t u r a ld a r kb r o w na n dt h eu n i q u et e af r a g r a n c e b u ta l s oh a sb i gi m p r o v e m e n tt oi t sq u a l i t yt h a nt h eb l a n k i tr e p r e s e n t st h a tt h e i n c r e a s eo ft h ec a p a c i t yo ft h ec a k e ，t h em o r ec o m p a c ta n dt i n yb l o w h o l e ，a n de v e n m o r es o f ta n dt o u g h c h i f f o nc a k e sc a p a c i t yi n c r e a s e st o1 4 2t i m e so ft h eb l a n k ， w h i l es p o n g ec a k ei n c r e a s e st o1 81t i m e so f t h eb l a n k i ns u m m a r y ，t h et e ap o l y p h e n o lh a sm a r k e di m p r o v e m e n te f f e c tt ot h ep r o t e i n p r o p e r t i e s ，a n da d d i n gt pi n t oc a k et oe n h a n c ei t sh e a l t hf t m c t i o na n di m p r o v ei t s q u a l i t yi sa l s op r a c t i c a la n df e a s i b l e t h i ss u g g e s t st h a tt h e r ew i l lb em o r ea n dm o r e a p p l i c a t i o n so ft pa sa ni m p o r t a n tf u n c t i o n a la d d i t i v ei nf o o di n d u s t r y ，t h i sr e s e a r c h h a sd o n es o m eb a s i cw o r kf o rb u i l d i n gt h e o r e t i c a lb a s i so fi t sa p p l i c a t i o n k e yw o r d ：t e ap o l y p h e n o l ；m o n o m e r s ；p r o t e i n ；i n t e r a c t i o n ；c a k e 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 m j - f m j - f ：伽多年厶月碍日 ：炒易年6 ，月7 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 导师签名 丧町锣 时吼沙名年g 时间：口p 年多 月l 丫日 | 月f7 曰 一洋 名 签生 究 研 第一章前言弟一早刖西 茶是公认的有益于人类健康的最佳饮料，已有国内外大量研究表明茶多酚 ( t e ap o l y p h e n o l s ，简称t p ) 是茶叶中最重要和最主要的功能成分。茶多酚是茶叶 中儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称，约占茶叶干重的2 5 3 0 。 其中儿茶素占6 0 一8 0 ，分为酯型儿茶索和游离型儿茶素，酯型儿茶素占儿 茶素的7 0 左右。酯型儿茶素也叫复杂儿茶素，包括儿茶素没食子酸酯 ( c a t e c h i n g a l l a t e ，简称c g ) 和没食子儿茶素没食子酸酯( g a l l o c a t e c h i n g a l l a t e ，简 称g c g ) 。游离型儿茶素也叫简单儿茶素，包括儿茶素( c a t e c h i n ，简称c ) 和没 食子儿茶素( g a l l o c a t e c h i n ，简称g c ) 。除了酚酸及缩酚酸类外，其他三种有相 同的母核2 一苯基苯并吡喃。 茶多酚的分子结构中具有多个反应活性基团和活性部位，使其可发生多种化 学反应。酚羟基是最具特征的活性基团，可使其发生酚类反应；醇羟基和羧基等 基团，又可使其发生醇、酸的反应；吡晡环中的醚键也属于相对不稳定的化学键， 易于酸、碱的介质和酶的作用下发生变化；此外其分予结构中还有一些其它的亲 核中心和亲电中心【1 1 。所以茶多酚的化学性质很复杂，在其加入蛋白质中后，会 通过其诸多的活性基团来对蛋白质的网络结构进行改变。 已有大量研究表明茶多酚具有：高灵敏度的抗氧化性能；抑制癌细胞增生、 抗癌、抗突变的效果；降血脂、降血糖、防止硬化和血栓形成；抗衰老、抗龋齿、 抗过敏等多种保健功能和药理效应。目前，茶多酚的保健作用机理及其应用已成 为医药、食品界研究热点。在食品工业上，茶多酚的应用已经越来越多，它能影 响食品品质，对食品的色、味的构成有重要作用，所以食品中的茶多酚的应用研 究近来已经倾向于蛋白质食品品质的改良和保健食品的研制等方面。关于茶多酚 的大部分研究主要集中在茶多酚的抗氧化性能研究，以及茶多酚与蛋白质相互作 用而导致沉淀、涩味现象的产生和蛋白质生物利用率的变化研究上，而对于茶多 酚作为一种新型的功能性食品添加剂来改善蛋白质的功能特性方面的研究则很 少。 蛋白质是构成生物体的主要成分，也是生命活动的物质基础，它是生物体内 功能性的高分子，几乎在所有的生命活动中都发挥着重要作用，作为一种食品的 主要营养成分，蛋白质广泛应用于各种食品中。它不仅具有提高营养价值的功能， 并且具有改善各种食品品质、质构的功效。随着各种蛋白质结构与功能关系的不 断被揭示以及对其营养功能的深入了解，在食品加工过程中可以更有效地改善食 品的品质和质构，增强其保健功能。另外，为满足人们不断提高生活水平的需求， 合理开发蛋白质资源、提高食品品质和营养功能，已经成为食品工业急需解决的 问题。 1 蛋白质的功能特性及其改善技术国内外研究概况 1 1 蛋白质的功能特性 蛋白质的功能性质一般是指能使蛋白质成为人们所需要的食品特征而具有 的物理化学性质，即对食品的加工、贮藏、销售过程中发生作用的那些性质，这 些性质对食品的质量及风味起着重要的作用【。蛋白质的功能性质与蛋白质在食 品体系中的用途有着十分密切的关系，是开发和有效利用蛋白质资源的重要依 据。 蛋白质的功能性质可分为水化性质、表面性质、蛋白质一蛋白质相互作用的 有关性质三个主要类型，主要包括有吸水性、溶解性、保水性、分散性、黏性和 粘绮陛、乳化性、起泡性、凝胶作用、调色性等。 1 1 1 水化性质 蛋白质的水化性质主要包括两个方面，即吸水性和保水性。 吸水性是指蛋白质对水分的吸附能力。还有一种观点认为，蛋白质的吸水性 是指干燥蛋白质在一定湿度达到水分平衡时的水分含量。蛋白质的吸水能力与水 分活度( a w ) 有关，不同的蛋白质受不同的a w 值影响。比如大豆蛋白，当a w 小 于0 3 时吸水较快，当a w 在o 3 0 7 时吸水较慢，a w 达到0 8 以后又有较高的 吸水能力；一般蛋白质的吸水能力随p h 的升高而增强：蛋白质的吸水能力受温 度的影响不大，但与蛋白质的浓度密切相关，浓度越大吸水能力越强。此外，蛋 白质的吸水性还与蛋白质的颗粒的大小、结构和表面活性等有关。 保水性是指离心分离后，蛋白质中残留的水分含量。它与蛋白质的浓度有关， 还受p h 、电离强度和温度的影响。浓度越大，水分保持能力越强。 1 1 2 蛋白质的溶解度 蛋白质的溶解度采用氮溶解指数( n s i ) 和蛋白质分散指数( p d i ) 来表示。 n s i = 水溶解氮总氮x 1 0 0 p d i = 水分散蛋白质总蛋白质1 0 0 蛋白质的溶解度与温度有关，在蛋白质变性范围内适当的提高温度，助于溶 解度的提高。但达到变性区域后，蛋白质的溶解度则随温度的升高、加热的延长 而迅速下降。蛋白质的溶解度与p h 值有关。p h 增大，溶解度增大。p h 值为l o 5 时，蛋白质发生解离和解聚。降低p h 值，溶解度降低。在蛋白质的等电点，蛋 白质溶解度最低，再降低p h 值，溶解度又增大。其溶解度还受电离解度、化学 溶剂等影响。 1 1 3 蛋白质的起泡性 蛋白质的起泡性包括起泡能力和泡沫稳定性。其中起泡能力是指蛋白质在加 工中体积的增加率，即形成泡沫的能力。而泡沫稳定性是指泡沫产生后的稳定能 力，即泡沫的寿命。 溶液起泡的主要机理是因为液相表面张力的降低。蛋自质类起泡剂能降低表 面张力的能力有限，但是它可以形成具有一定机械强度的薄膜，这是因为蛋白质 分子之间除了范德华引力外，分子中的羧基与氨基之间有形成氢键的能力。生成 的这种膜能够有效降低液相的表面张力，从而形成稳定的泡沫。不过蛋白质溶液 要形成气泡，还首先应充分溶解蛋白质，使到达气泡表面的蛋白质浓度提高，这 样才能最终使膜生成。 蛋白质的起泡性与蛋白质浓度、p h 值及温度有关。比如大豆蛋白，以偏碱 性的口h 值为有利、一般最佳发泡温度为3 0 。脂质的存在对蛋白质的起泡有 不利的影响，而糖类则可提高粘度、增加泡沫的稳定性。 1 1 4 蛋白质的乳化性 蛋白质的乳化性是指将油和水混合在一起成乳状液的性能。它也包括两个方 面的内容，即乳化能力和乳化稳定性。蛋白质的乳化作用不但能促进油一水型乳 状液的形成，而且一旦形成，它可以起到稳定乳状液的作用。 蛋白质所含的氨基酸一般分为疏水性( h y d r o p h o b i c ) 及亲水性( h y d r o p h i l i c ) 两大类。在乳化时，疏水性氨基酸与脂肪球表面结合，亲水性氨基酸与水分子结 合，结果蛋白质形成一层薄膜被覆在脂肪球表面，使脂肪球悬浮及分散于水溶液 中，不会聚集在一起。若蛋白质乳化能力差，则脂肪球会聚集造成油水分离现象； 反之，若蛋白质乳化能力强，则乳状液较稳定。脂肪乳化与温度有着密切的关系。 比如一般肌肉蛋白质乳化能力随温度而急速下降。 1 1 5 凝胶作用 蛋白质的凝胶性是指蛋白质形成胶体结构的性能。蛋白质的凝胶性的形成受 下列因素影响，即固形物浓度、速度、温度、加热时间、制冷时间等，加热是胶 凝的必备条件。 现在普遍接受的凝胶机理依然是f e r r y 在1 9 4 8 年提出的两步机理，它包括 步骤一：蛋白质分子的解螺旋和离解作用。紧接着是步骤二：在适当的条件下进 行缔合和凝聚。为了得到高度有序的凝胶结构，凝聚作用应该比解螺旋作用慢些。 1 1 6 黏性和粘结性 黏性是指液体流动时的摩擦。黏性一般受蛋白质的分子质量、摩擦比、温度、 p h 值、离子强度和处理条件等因素的影响。蛋白质是高分子化合物，它分散到 溶液中形成的颗粒都在胶体范围内，这种胶体具有较高的粘结性，随蛋白质浓度 增加而增加，对糖和保持食品水分、风味有重要的作用，而且使食品易于加工。 1 1 7 调色性 蛋白质有增白和增色作用。比如活性大豆粉中含有脂肪氧化酶、高氧化面粉 中的类胡萝h 素均能起增白作用，而在面包生产中大豆蛋白可与面粉中的糖类发 生美拉德反应即褐变，从而增加其表皮的颜色。 1 2 蛋白质的功能特性改善技术研究进展 食品工业的飞速发展，迫切需要大量具有功能特性和营养特性的蛋白质，作 为食品的原料成分或添加基料。科学家发现一些重要的蛋白质资源的功能特性不 能满足食品加工的需要，如何改善蛋白质的功能特性，扩大其用途和改善食品品 质，近年来许多科学工作者对蛋白质的改性作了不少工作。食品蛋白质的功能特 性改进研究主要包括以下一些方法： 1 2 1 物理改性( p h y s i c a lr e f o r m i n g ) 所谓物理改性是指利用热、电、机械能等能量形式的改性方法【4 j 。华欲飞等 【5 1 在优化工艺条件下( p h 8 ，温度1 1 0 ，时间5n f i n ) 用物理改性方法处理可使 醇法s p c ( s o yp r o t e i nc o n c e n t r a t e ，大豆浓缩蛋白) 溶解度从1 0 提高到7 0 以 上，乳化、起泡、吸油等功能性质也能随之得到改善。 1 2 2 酰化作用( a c y l a t i o n ) 蛋白质的酰化作用是蛋白质分子的亲核基团( 例如氨基或羟基) 与酰化试剂 中的亲电子基团( 例如羰基) 相互反应，而引入新功能基的过程，从而增加了蛋白质 的溶解性、持水束油性、乳化性和发泡性，改善了蛋白产品的风味【6 j 。琥珀酸酐 和乙酸酐是最常使用的酰化试剂。t h o m p s o n 等人( 1 9 8 0 ) 【7 l 发现7 7 琥珀酰化 乳清蛋白在等电点下的溶解度提高，持水力增大4 5 倍，乳化能力和乳化稳定 性得到了显著改善。 1 2 3 磷酸化作用( p h o s p h o r y l a t i o n ) 蛋白质的磷酸化作用是无机磷酸( p i ) 与蛋白质上特定的氧原子( s e r 、t h r 、t y r 的o h ) 或氮原子( b s 的一氨基，h i s 咪唑环l ，3 位n ，a r g 的胍基末端n ) 形 成一c o p i 或一c n p i 的酯化反应【8 】。后者对酸不稳定，在p h 夕的环：境下 发生水解。前者在食品的p h 范围( 3 7 ) 内是稳定的，所以适合用于蛋白质的改性。 常用的磷酸化试剂有磷酰氯、五氧化二磷以及多聚磷酸钠等，磷酸化能改善蛋白 质的溶解性、持水力、粘弹性、凝胶形成和表面活性。w o o 等人( 1 9 8 3 ) p 1 发现 6 ( w v ) 磷酸化b 哥l 球蛋白在p h 5 0 ，c a ”浓度为1 0 0m m 时不经加热便可形 成凝胶，6 5 ( w v ) 磷酸化的上述蛋白的玉米乳化液在有1 0 0m m c a 2 + 时，溶液 粘度为原蛋白溶液的2 倍。 1 2 4 脱氨基作用( d e a m i d a t i o n ) 用脱氨基方法，小麦面筋蛋白，大豆蛋白和燕麦分离蛋白获得了良好的溶解 性、发泡性和乳化性i l 。 4 1 2 5 糖基化作用( g l y c o s y l a t i o n ) 将碳水化合物以共价键与蛋白质分子上的氨基( 主要为l y s 的一氨基) 或 羧基相结合的化学反应( 包括美拉德反应) ，称之为蛋白质的糖基化作用【l ”。这 种方法，也被广泛用来提高蛋白质的功能特性。 1 2 6 共价交联作用( c o v a l e n tc r o s s 1 i n k i n ge f f e c t ) 共价交联氨基酸是一种提高蛋白质营养价值和功能特性的方法。转谷氨酰胺 酶( t g a s e ，e c 2 _ 3 2 1 3 ) 、过氧化物酶( p o d ，e ，c 1 1 1 1 7 ) 和多酚氧化酶 ( p p o ，e c 1 1 4 1 8 1 ) 能使蛋白质产生交联作用【l2 j ，而赋与蛋白质较好的功能特性。 p u i g s e r v e r 等人( 1 9 7 9 ) 1 3 】成功地将色氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天氨酸连接到酪 蛋白上，改善了其功能特性。 1 2 7 蛋白质水解作用( p r o t e o l y s i s ) 用蛋白酶水解蛋白质也能改变蛋白质的空间结构。一般说来，蛋白酶的限制 性水解可提高蛋白质的溶解性、乳化性和发泡性1 4 。齐军茹等【1 5 1 经搜集大量的 资料后认为利用酶水解来进行小麦面筋蛋白的改性是很有效果的，对其溶解度、 乳化性、起泡性和烘烤品质都有很大的改善。 以上可以归纳为非酶法和酶法两大类方法。这些方法存在不同程度的缺陷或 危害。非酶法是最常使用的改性技术，由于其反应简单、应用广泛和效果显著的 特点而倍受欢迎；但是非酶法也存在着反应条件苛刻，试剂专一性不强，最终产 品中除去未反应试剂较困难等不足之处。酶法改性已有了很大的发展，酶促反应 速度快，条件温和，专一性强，更重要的是一些低廉微生物酶的出现；然而酶法 反应通常为湿法反应，生产威本较高。目前科学家们仍在不断的寻找新的蛋白质 功能特性改进方法。 茶多酚拥有许多活性基团，这些基团与蛋白质的基团可以通过多种方式或作 用力来进行结合或发生作用，因此茶多酚在改变蛋白质的功能特性方面有着潜在 的应用可能，从而给蛋白质功能特性的改性提供了一个崭新的平台。 2 植物多酚与蛋白质相互作用机理的国内外研究概况 植物多酚广泛分布于蔬菜和水果中，现在发现的大约有8 0 0 0 多种结构。食 用多酚，般指类黄酮类物质，被其他几种不同的分子亚群所包围着，在食品中 决定着其色和味。最近对于食用多酚的研究开始集中在它们的保健及抗氧化特性 上。富含多酚物质的食品的消费量与癌症、心血管疾病的患病率关系紧密。 在食品界，已经有很多的现象都可以归结于蛋白质和多酚的相互作用，比如 涩味的产生、啤酒果汁饮料工业中的混浊和沉淀的产生、利用多酚改善蛋白质的 功能特性等。由于还未引起足够的重视，目前蓑于蛋白质和多酚相互作用的基本 机理的研究非常少，仅有的一些研究通常都局限于某些特定的蛋白质或者是一个 狭小的范围内。 2 1 植物多酚与蛋白质的相互作用机理 2 1 ，l 多酚与蛋白质相互作用的机理 植物多酚( p l a n tp o l y p h e n o l s ) 是一类广泛存在于植物体内的多酚类物质， 在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和本质素，主要存在于植物的皮、根、 木、叶、果中。植物多酚最早叫鞣质。鞣质一词是s e g u i n 于1 7 9 6 年首次提出的， 仅指榔树皮内的能生成皮革的成分，并指出鞣质能使明胶沉淀。 人们对植物多酚的认识过程有着较长的历史。植物多酚具有许多活泼位点赋 予它一系列独特的化学性质，其中植物多酚与蛋白质的结合是其最重要的特性之 一 1 。1 8 0 3 年，d a v y 发现多酚与蛋白质的可逆反应现象。但是直到二十世纪八 十年代，多酚的分离技术发展后，才有可能从分子结构水平上研究。 a s a n o 17 1 等认为，多酚与蛋白质结合的主要形式为氢键或者是疏水键。多酚 的大量酚羟基与蛋白质主链的肽基n h c o ，侧链上的o h 、n h 2 以及c o o h 以氢 键的形式多点结合。他们还指出，含有辅氨酸残基的蛋白质在与多酚类化合物络 合时容易产生浑浊。 然而深入研究表明，虽然多酚对于蛋白质都有结合能力，但是仍然具有选择 性，体现在不同的多酚对于不同的蛋白质的亲和力差异上。a s q u i t h t l 8 1 认为对多 酚亲和性高的蛋白质特征为：分子量较大，结构开放松散，脯氨酸或其它疏水性 氨基酸含量较高。这表明多酚蛋白质结合形式不只是氢键形式。石碧【l 圳在考察 了甘氨酸，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸和脯氨酸等一系列氨基酸对水解类单宁亲水 性的影响后，证实了氨基酸脂肪基越大，疏水性越强，与单宁的结合越好，从而 说明了多酚与蛋白质的结合中疏水键也是一种重要的形式。另外也有研究表明多 酚的分子量及结构不同对多酚与蛋白质的结合强度有影响。对水解单宁而言，只 有分子中含有4 个以上的倍酰基时，才具备沉淀蛋白质的能力。 进一步研究表明多酚一蛋白质结合是分子识别的典型例子。要考虑作为供体 的多酚和作为受体的蛋白质的分子组成、结构和构型，也要考虑到它们的协同作 用。h a s l a m 2 0 1 等认为，可用“手一手套”( h a n d - i n g l o v e ) 模型【2 1 1 来说明此反应。蛋 白质分子中疏水基团较集中的部位构成“疏水袋”，多酚分子进入“疏水袋”中并通 过氢键加强结合。因此影响多酚与蛋白质结合的因素有：多酚的分子大小，分子 量大于5 0 0 时产生较牢固的结合；多酚的酚羟基和疏水基数量多者结合强；具有 柔性的分子构型者结合强；水溶性低者结合强。 2 1 2 食品加工环境对植物多酚与蛋白质相互作用的影响 食品加工环境，包括酸度、盐度、甜度以及温度等因素，它们的改变对蛋白 质特性的改变也有很大的影响，是食品加工中不容忽视的重要因素。 早在1 9 8 5 年m c m a n u s l 2 2 j 就指出多酚与蛋白质的相互作用被其他的物质比如 多糖所影响。o z a w a 2 3 i 等经过一些研究证实了某些中性的或阴性的多糖有破坏多 酚和蛋白质胶连的能力。l u c k 2 4 1 对一系列多糖对蛋白质和多酚的沉淀进行了研 究，发现胶质、阿拉伯胶、角叉胶、黄原胶等都是蛋白质沉淀的有效的抑制剂， 而角豆胶、瓜尔胶、和秘鲁树荚胶却没有明显效果。h a s l a m t 2 5 】和他的合作者也 提出一些多糖具有在溶液中生成第二种结构水袋的能力，因而能够使多酚胶 囊化。f r e i t a s ”悃浊度测定法测定了多酚和牛血清蛋白( b s a ) 聚合程度，增加 体系中的n a c l 浓度，发现聚合程度降低，暗示水合能力是多酚与b s a 聚合的主 要影响因素。 2 2 植物多酚与蛋白质相互作用在食品体系中的体现 2 2 1 涩味的产生 人们最常见的涩味的产生和植物多酚有很密切的关系。h a s l a m 【2 7 】认为多酚 与蛋白质作用而导致涩味的产生。涩味被a s t m ( a m e r i c a ns o c i e t yf o rt e s t i n ga n d m a t e r i a l s ) 定义为口腔上皮细胞因为接触诸如铝离子或单宁酸等物质后发生收 缩、折皱所引起的一系列复杂的感觉。 h a y 28 等发现唾液中含有富含辅氨酸的蛋白质。这种蛋白质能与多酚物质交 联形成不溶于水的络合物，从而引起口腔上皮细胞收缩，形成涩味口州。 l e e 3 0 】等认为口腔涩感是一系列复杂感觉，包括口腔黏膜和上皮细胞组织的 收缩、起皱和口腔感觉到的干燥、粗糙等感觉。 王志坚p 1 等认为啤酒中涩味产生的主要原因是多酚物质与口腔中唾液蛋白 质的相互作用。张文英【3 2 等也认为山葡萄酒中苦涩味的产生主要是因为其中有 单宁物质的存在，入口后与唾液蛋白质作用产生。 b a c o n 蚓等发现唾液( 含p r p s ) 能够粘合多酚物质并产生沉淀，认为其可能 的机制是阻止了多酚与口腔粘膜蛋白质的结合。l u 3 4 】等进一步研究认为这些 p r p s 多酚复合物很难以被消化。c h a r l t o n l 3 5 1 利用磁核共振技术( n m r ) 研究了 多酚和唾液中p r p s 片段之间相互作用的基本结构，发现它们之间的结构很复杂， 从而得出了多酚与富含p r p s 的蛋白质结合力强的结论。 2 2 2 混浊和沉淀的产生 在食品工业中，特别是啤酒、果汁饮料及红酒等领域，蛋白质与多酚相互作 用是引起沉淀和混浊的最常见的因素。 在新鲜啤酒中，活性蛋白质和多酚之间结合力较弱，在0 时形成的复合物 很容易断裂为两部分，产生一种动态的可逆平衡，这就是啤酒的冷混浊。 k a r l 3 6 】等人对冷混浊中蛋白质一多酚之间的相互作用进行了研究，他们认为 其机理是：蛋白质与多酚之间是通过活性蛋白的位点与活性多酚的端点之间的结 合，一个多酚有两个或以上端点。当活性蛋白的位点和多酚的端点总数大致相同 时，就会形成一个大的网络结构，从而相成浑浊。当活性蛋白大大多于活性多酚 时，每个活性多酚能够在两个蛋白中找到结合点与之结合。但这样不会形成大的 网络结构，沉淀也很少。当活性多酚大大多于活性蛋白时，蛋白中所有的位点均 被占用，结果一端已经结合蛋白的多酚很难再在另一个蛋白上找到位点，这样基 本不会形成网络结构了。 敖自华1 37 】等人对饮料中蛋白质多酚的作用机制也进行了研究，他们认为： 混浊活性