蛋白质化学与工艺学CH

第四章蛋白质的功能特性、加工与改性技术第一节蛋白质的功能特性

蛋白质的功能特性，就是指蛋白质在食品加工中的各种具体性质。

一、溶解性蛋白质的溶解性是蛋白质的固有性质。但水溶性蛋白质是否能够维持其水溶性，对决定其之后的实用价值是重要的。一般情况下，为了促使蛋白质溶解，通过碱处理可促进其离解，还可使用CySH，巯基乙醇、乙醇等切断二硫键的试剂，这些方法都是有效的。二、水合性，保水性、膨润性蛋白质的水含性，与水溶性、吸水性、保水性、膨润性、粘度、胶凝性、界面活性等性质有关。食品中的蛋白质，对水的易分散性，易融合性是重要的性质。但这些性质受蛋白质粒子表面的极性、性状、面积大小、微观结构等所影响。

三、粘度

蛋白质的粘度或流动性在调整食品的物性方是重要的。

四、胶凝性

食用蛋白质凝胶大致可分为加热凝胶和钙盐等二价金属凝胶。另外加热凝胶又可分为加热后冷却凝胶和加热状态凝胶，前者多为可逆性的。钙凝胶中，二价钙离子(Ca+2)的作用很大。明胶虽然是由胶原加热生成的螺旋状分子，但却是即保水又相互结合而成的凝胶。五、组织形成性组织形成性是在新蛋白食品中要特别强调的一种性质。植物蛋白尤其是大豆蛋白，未变性时虽然溶于稀碱液中，但却完全没有类似畜肉，鱼肉的咀嚼性。小麦蛋白质本身具有粘弹性，通过加热可得到不同于畜肉、鱼肉的咀嚼性，大豆或小麦蛋白质中只要含有一定量的未变性成分，就能使其成为组织状。其方法有纺丝后集束的方法，用蒸煮挤压机在高温高压下，通过小孔挤出，使蛋白质分子按一定方向取向的方法等。

第二节蛋白质在食品中的作用与存在的问题

一、营养价值即然是蛋白食品，其蛋白质含量及其中的氨基酸组成就自然成了应考虑的问题。硬组织中的蛋白质不易被生物体消化吸收，大豆等油料就有类似倾向，所以要进行各种各样的加工，破坏其组织，通过加热破坏生物活性物质，这样才被生物体消化吸收。另外，未变性的蛋白质由于折叠分子结构，不易被酶分解，只要加热将这种分子结构折解，就易被生物体消化。植物性和动物性蛋白质均可看作是球状蛋白质，都具有较高的营养价值。二、口感及其它蛋白质与口感有直接关系。小麦面筋虽然在小麦粉中只占10%左右，但在形成面包、点心、面类的独特口感方面，却起着主导作用。在制作糕点时，将卵清蛋白添加到小麦粉中，可发挥卵清的起泡性，特别是卵清的热凝固性，而通过向面包中添加大豆蛋白质，可防止淀粉老化。蛋白质的共性是：均具有变幻自如的多样性。用豆腐和腐竹制出了仿肉食品，而且近年来还用大豆蛋白制出了仿火腿、腊肉制品，今后仍有充分的可能性，用各种蛋白原料开发出符合人类嗜好的蛋白食品。三、色、香、味在烹调，加工中进行加热时，蛋白与共存还原糖等的羰基反应形成香味物质，进而生成褐变物。如：焙烤点心类等食品风味来源于此。这是有利的一面。另一方面，该反应有时会对食品产生不良影响，贮存中的奶粉，鱼的干制品或冻豆腐等发生褐变都是蛋白质与糖或油脂的氧化生成物反应的结果,这些反应称为氨基羰基反应蛋白质如果在酶或酸的作用下发生水解，就会生成AA并产生香味、酱油、酱、干酪等食品，就是利用微生物酶作用而制成的蛋白食品，均具有很强的AA香味四、存在的问题(一)加热引起的营养价值下降蛋白食品在加工中，还原糖，油脂氧化物与氨基反应时，生成的香气或着色物。如果这种反应继续，生成物便不能复原为AA，因而会失去营养价值，这是法国化学家Maillard于1912年发现的，又称美拉德反应。美拉德反应分三个阶段进行，初始阶段，高级阶段和终了阶段。1.初始阶段包括羰氨缩合和分子重排两种作用。(1)羰氨缩合

羰氨缩合作用是可逆的，在稀酸条件下，羰氨缩合产物很易水解；在碱性条件下有利于羰氨反应。(2)分子重排一阿马都利分子重排(Amadori)葡萄糖+氨基化合物→N—葡萄糖基胺N—葡萄糖基胺→分子重排→N—果糖基胺2.高级阶段N—果糖基胺进一步降解。

(1)果糖基胺脱水生产羟甲基糠醛。(2)果糖基胺脱去胺残基生成还原酮。还原酮二羰基化合物+果糖基胺→还原酮是化学性质比较活泼的中间产物，它可以进一步脱水后再与胺缩合，也可以裂解成较小的分子，如果酮醛、乙二酰、乙酸等。(3)二羰基化合物与AA的作用：AA发生脱羧脱氨作用。

这一反应称为斯特克勒降解作用，从而进一步形成褐色色素。

二羰基化合物氨基酸美拉德在1912年就发现褐变反应中有CO2放出。实验证明：食品在贮存过程中自发地放出CO2，在羰氨反应中产生的CO2中，90～100%来自氨基酸残基而不是来自糖残基部分。所以，斯特克勒反应在褐变反应体系中即使不是唯一的，也是主要产生CO2的来源。氨基酮醛3.终终了阶阶段包括两两类反反应(1)醇醛醛缩合合是由两两分子子醛的的自相相缩合合作用用→生生成不不饱和和醛。。(2)聚合合作用用生成类类黑色色素。。反应的的最终终产物物称为为类黑黑色素素，其其反应应式和和结构构式仍仍不清清楚。。蛋白食食品中中Lys残残基存存在游游离的的ε-NH2，所以以很容容易发发生上上述反反应，，变成成人类类不能能利用用的形形态。。这是引引起蛋蛋白食食品营营养价价值降降低的的因素素之一一。不不能利利用的的Lys称称为失失效Lys。而在碱碱性条条件下下，蛋蛋白质质加热热会生生成一一种称称之为为赖··丙缩缩合物物的毒毒性物物质。。赖丙缩缩合物物鸟鸟丙缩缩合物物赖氨酸酸鸟氨氨酸脱氢丙丙氨脱脱氢丙丙氨酸酸酸这是蛋蛋白食食品营营养价价值降降低的的原因因之二二。另外，，蛋白白质中中的Met残基基在高高温下下会发发生氧氧化反反应。。水解下下来最最后生生成的的Met矾矾也不不能被被人体体利用用，称称之为为失效效Met，，这是是引起起蛋白白质营营养价价值降降低的的又一一原因因。Met残基基Met残基基亚矾矾Met残基基矾(二)加热热及冻冻结引引起的的品质质下降降蛋白食食品，，尤其其是动动物性性食品品，如如牛奶奶、鸡鸡蛋等等一一般都都是贮贮存性性很低低的食食品。。冻结结有可可能引引起制制品的的物理理性质质完全全改变变。第三节节蛋蛋白质质改性性技术术人类喜喜欢的的食品品往往往基于于它的的味感感特性性，如如外观观、颜颜色、、气味味和组组织，，蛋白白质在在各种种食品品味感感特性性的表表现方方面起起了一一些功功能作作用。。酪蛋白白胶束束和大大豆蛋蛋白的的凝乳乳形成成性，，鸡蛋蛋蛋白白的起起泡性性，搅搅拌和和热定定形性性质，，肉蛋蛋白的的持水水、乳乳化和和组织织形成成性等等，都都在许许多食食品中中起了了重要要作用用。如在奶奶酪，，日常常食品品肉，，肉制制品，，焙烤烤食品品，冰冰淇淋淋等动动物来来源的的蛋白白质（（如牛牛奶、、鸡蛋蛋、肉肉蛋白白等）），在在传统统食品品和组组合食食品中中应用用较多多，但但不同同食品品体系系和应应用中中要求求蛋白白质发发挥不不同的的功能能特性性，没没有一一种单单一的的蛋白白质能能满足足各种种食品品所要要求功功能特特性，，这方方面植植物蛋蛋白是是显得得尤为为突出出，虽虽然植植物蛋蛋白资资源广广，价价格便便宜，，但因因食品品缺乏乏令人人满意意的功功能特特性而而受到到限制制。改变天天然的的动植植物蛋蛋白质质的物物化性性质和和功能能特性性，以以满足足食品品加工工和食食品营营养性性的需需要，，已成成为当当今经经济发发达国国家中中一些些食品品学家家和营营养学学家研研究课课题。。1998年年美国国9家家大豆豆蛋白白主干干企业业之———ADM公司司在中中国展展销34个个大豆豆蛋白白制品品中，，属大大豆分分离蛋蛋白有有18种，，各种种蛋白白制品品专用用性较较强，，如有有高分分散性性注射射肉用用蛋白白粉，，高乳乳化性性、高高凝胶胶性肉肉制品品用蛋蛋白粉粉以及及婴儿儿专用用粉等等，我我国自自20世纪纪80年代代开发发大豆豆蛋白白以来来，已已有10多多家大大豆蛋蛋白生生产企企业，，但他他们只只注重重产品品生产产、得得率以以及营营养价价值，，而纯纯度较较低，，蛋白白含量量难保保证，，国内内外差差距最最大的的是我我国蛋蛋白生生产品品种单单一，，功能能性，，专用用性较较差。。如美国国产的的大豆豆分离离蛋白白Supro590的持持水性性为7.08mL水水/g蛋白白，国国内产产品仅仅为4.86mL水水/g蛋白白，凝凝胶性性方面面差距距更大大，我我们必必须要要研究究蛋白白的改改性修修饰技技术，，提高高功能能性质质，使使之达达到国国际上上同类类产品品的质质量功功能特特性指指标。。蛋白质质改性性修饰饰技术术就是是利用用化学学因素素或物物理因因素或或生物物因素素使蛋蛋白质质分子子中氨氨基酸酸残基基侧链链基团团和多多肽链链发生生某种种变化化，引引起蛋蛋白质质大分分子空空间结结构和和理化化物质质发生生改变变，在在不影影响其其营养养价值值的基基础上上改善善其加加工功功能特特性。。一、物物理改改性所谓物物理改改性是是指利利用热热、电电、机机械能能、声声能等等物理理作用用形式式。如如采用用蒸煮煮、挤挤压、、搅打打、纺纺丝均均属物物理改改性方方法，，它具具有费费用低低，无无毒无无副作作用，，作用用时间间短，，对产产品营营养性性能影影响较较小等等优点点。例如利利用高高频电电场对对大豆豆蛋白白质分分子进进行处处理，，大豆豆蛋白白质分分子正正负电电荷在在高速速交变变的电电场作作用下下，产产生往往复极极化、、蛋白白质分分子受受到强强烈的的位伸伸、撞撞击、、摩擦擦、挤挤压等等作用用并产产生极极化效效应，，使大大豆蛋蛋白质质分子子部分分降低低作用用或空空间结结构改改变，，产生生分子子改性性现象象，NSI值明明显提提高。。例如利利用高高温均均质对对醇法法大豆豆浓缩缩蛋白白进行行改性性处理理，可可使其其溶解解度、、乳化化性和和起泡泡性提提高。。溶解解度由由16%增增至70%，乳乳化性性由2%增增至91%。醇法大大豆浓浓缩高高温时时其蛋蛋白质质加速速溶解解，蛋蛋白分分子随随之热热变性性并形形成聚聚集，，但由由于高高速均均质产产生的的剪切切及搅搅拌作作用，，流体体中任任何一一个很很小的的部分分都相相对于于另一一部分分作高高速运运动，，-SH和和-S-S-基基团之之间无无法正正确取取向并并形成成二硫硫键，，防止止了聚聚集体体的进进一步步聚合合。然而在在蛋白白聚集集体内内，蛋蛋白分分子位位置相相对固固定，，有利利于聚聚集体体内二二硫键键的形形成，，反过过来又又降低低了-SH基浓浓度及及聚集集体形形成二二硫键键，改改性醇醇法大大豆浓浓缩蛋蛋白的的分子子聚集集体具具有一一疏水水核心心，外外层被被亲水水基团团包围围，类类似于于天然然可溶溶性蛋蛋白分分子结结构，，在溶溶解时时蛋白白质以以聚集集体方方式溶溶解，，因此此改性性醇法法大豆豆浓缩缩蛋白白也被被称为为“可可溶性性蛋白白聚集集体””。二、化学改改性根据食品工工业的实际际需要，通通过化学试试剂作用，，使蛋白质质中部分肽肽键断裂或或者引入各各种功能基基团，如带带负电荷基基团、亲水水、亲油基基团、疏基基等，生产产出多种具具有特殊加加工功能特特性的蛋白白品种。美国、日本本等发达国国家已经利利用化学改改性技术生生产出各种种功能特性性的大豆蛋蛋白，国外外报道中大大豆蛋白改改性为最多多，可作化化学改性的的原料大豆豆蛋白有：：豆粉和豆豆粕—全脂脂和脱脂、、浓缩大豆豆蛋白、分分离蛋白、、组织蛋白白制品（喷喷丝、挤压压纺丝、挤挤压制品、、压缩制品品）、大豆豆蛋白提取取物（豆乳乳）、大豆豆“乳清””。化学改性是是利用蛋白白侧链基团团的化学活活性，选择择性的将某某些基团转转化为衍生生物，以此此来达到改改变蛋白质质的功能特特性。蛋白白质改性除除提高蛋白白功能特性性外，如乙乙酰化后的的蛋白还可可降低美拉拉德反应。。（一）碱处处理大豆蛋白发发泡剂的常常压碱解（（氢氧化钙钙）工艺流流程如图：：脱脂大豆配配→浸泡→→水磨→重重磨→水洗洗→用石灰灰水配成碱碱液进行水水解→压滤滤→浓缩→→含固形物物30%~32%装装瓶或者喷喷雾干燥装装袋。这是20世世纪80年年代初，工工业生产应应用较广的的蛋白发泡泡粉工艺流流程，成本本较低，设设备要求不不高。但产品有时时带有生石石灰味，废废渣的后处处理环保问问题均棘手手。近年来来，对浓碱碱高温下可可能生成赖赖氨酰丙氨氨酸的毒性性问题也提提及过，在在碱性试剂剂作用下，，氨基酸由由L型转D型可能性性增加，成成品的发泡泡性和泡沬沬稳定性均均很高，色色泽呈乳白白。（二）酸处处理大豆蛋白发发泡剂的稀稀盐酸水解解工艺流程程如下：大豆粕→提提取蛋白→→酸水解→→离心分离离→水解液液→调pH值值→喷雾干干燥→成品品酸水解工艺艺条件：盐盐酸浓度3%，水解解温度85℃，水解时时间1.5h，这条条件下使大大豆蛋白的的大分子水水解为较小小分子量的的胨，肽分分子约占水水解液的5～4%，，分解率达达15～20%。此时起泡性性能强，起起泡速度快快，泡沫细细腻，呈乳乳白色的细细泡沫群持持泡时间长长，由产品品质量检测测指标所示示，起泡度度可达320%以上上，失水率率为20%以下（泡泡沫稳定性性指标），，SDS-聚丙烯酰酰胺凝胶电电泳测得成成品相对分分子质量在在6万～7万范围内内。酸法水解的的工艺优点点是成品得得率较高，，工艺流程程短，生产产周期快，，设计投资资少，操作作简单，产产品质量稳稳定。酸碱处理理可催化化多种反反应，从从而使蛋蛋白质的的分子结结构及功功能特性性发生重重大变化化。这反应包包括肽键键水解，，酰胺基基水解，，精氨酸酸侧链水水解，某某些氨基基酸被破破坏。其结果是是蛋白分分子间静静电斥力力增大，，氢键，，疏水键键作用力力减少，，因此酸酸碱处理理的蛋白白质大都都具有较较高的溶溶解度。。（三）琥琥珀酰化化作用蛋白质分分子的亲亲核基团团（如氨氨基或羟羟基等））与琥珀珀酸酐（（丁二酸酸酐）的的亲电子子基团（（如羧基基）相互互反应，，见表4-4，，从而在在大豆蛋蛋白质分分子结构构中引入入琥珀酸酸亲水基基团，然然后在催催化剂作作用下引引入长碳碳链亲油油基团，，使蛋白白质成为为具有双双极性基基团的高高分子表表面活性性剂，琥琥珀酰化化作用对对蛋白质质的特性性主要有有三个作作用：①①增加净净负电荷荷；②改改变结构构；③提提高蛋白白质分裂裂成亚单单位倾向向，破坏坏蛋白聚聚合，增增加了蛋蛋白质的的溶解性性。琥珀酰化化作用是是氨基被被负羧基基所取代代，在蛋蛋白质内内部引起起静电吸吸引，而而在邻近近的羧基基之间引引起静电电排斥，，这样就就反过来来促进蛋蛋白质多多肽链的的张开，，增加蛋蛋白质的的溶解性性，改变变了其他他的物理理化学特特性和功功能。蛋蛋白质经经琥珀酰酰化改性性后其溶溶解性、、乳化能能力及其其稳定性性、起泡泡性及其其稳定性性、吸水水性等功功能特性性均比未未改性处处理的蛋蛋白有明明显的提提高，琥琥珀酰化化蛋白结结构非常常蓬松，，外观洁洁白，易易溶于水水，有很很好感官官，颗粒粒细微，，类似咖咖啡伴侣侣。例如棉籽籽蛋白琥琥珀酰化化的改性性。取原料棉棉籽蛋白白粉（CPF））,边搅搅拌边加加水（固固-液比比为1:10））用50%NaOH调调至pH=9.0,再再加入琥琥珀酸酐酐（以粗粗蛋白含含量的20%、、50%、75%、100%加入）），边加加边调pH，使使pH保保持在8.5~9.0之间，，待pH值稳定定后离心心分离，，取上清清液，用用6mol/LHCI调等电电点（pH4.3~4.5））然后凝乳乳用1mol/LNaOH中和，，纯化，，干燥，，就得到到琥珀酸酸酐量不不同，改改性程度度各异的的棉籽蛋蛋白质M1、M2、M3、M4，改改性程度度按赖氨氨酸结合合率来考考察检验验棉籽蛋蛋白粉（（CPF）、棉棉籽分离离蛋白（（CPI）和改改性棉籽籽蛋白的的功能特特性变化化，见表表4-5。从表4-5中可可看出，，经化学学改性后后，持水水性、吸吸油性、、乳化性性及乳化化稳定性性均随改改性程度度加深而而加大，，原因是是由于经经改性后后溶解性性改善，，同时经经改性后后，蛋白白质分子子打开，，蛋白表表面与外外界结构构力增大大，但起起泡性及及起泡稳稳定性几几乎没有有改善。。经改性性后凝胶胶组织参参数相对对于改性性前棉籽籽蛋白来来比较，，凝胶的的硬度提提高，且且随着改改性程度度加大而而增加，，黏结性性也不断断增加。。弹性有有所下降降，黏合合性很小小甚至为为零。特特别在赖赖氨酸结结合率在在58.7%以以上时，，凝胶组组织改善善效果更更明显，，由于赖赖氨酸的的ε-NH2参参与酰化化反应，，故有效效赖氨酸酸的量随随改性程程度深入入而减少少。在通常情情况下，，琥珀酰酰化的鱼鱼蛋白比比在高pH提取取的鱼蛋蛋白有较较高的乳乳化性和和稳定性性，鲨丁丁鱼蛋白白很难做做成食品品，如加加以利用用，不妨妨彻底琥琥珀酰化化后，变变成了具具有功能能性的蛋蛋白材料料，酰化化后在等等电点时时，溶解解度有显显著提高高，并此此溶解度度与酰化化程度成成正比，，乳化能能力提高高，未酰酰化蛋白白在pH7.4时能乳乳化油，，pH﹤﹤7.4时就不不行，而而酰化后后在低离离子强度度下依然然有良好好乳化力力。（四）乙乙酰化作作用将醋酸酐酐引入到到蛋白质质结构的的氨基上上即成为为乙酰化化蛋白，，把这种种反应叫叫做乙酰酰化作用用，乙酰酰化作用用能使正正氨基离离子转移移到带电电的中性性残基上上，从而而得到一一个净负负电荷，，反应条条件是：：蛋白质质的-NH2和和乙酸酐酐在pH7.2~7.8作用用下，生生成乙酰酰化蛋白白。由于蛋白白质的净净电荷增增加，分分子伸展展离解为为亚单位位的趋势势增加，，所以，，所以溶溶解度、、乳化力力和脂肪肪吸收量量都能获获得改善善，乙酰酰化能提提高蛋白白质持水水性和脂脂肪结合合力，这这是由于于新接上上去的羰羰基与邻邻近原来来存在的的羰基之之间产生生了静电电排斥作作用，引引起蛋白白质分子子伸展，，增加与与水结合合的机会会。例如燕麦麦蛋白质质分离物物经酰基基化后，，功能特特性大为为改善，，见表4-6。。又例如大大豆分离离蛋白的的乙酰化化。先将大豆豆分离蛋蛋白溶解解于饱和和醋酸钠钠溶液中中，在不不断搅拌拌下，缓缓缓加入入醋酸酐酐，用氢氢氧化钠钠溶液滴滴定，保保持pH值在7.2~7.8之间，，反应1小时左左右，用用50%酒精洗洗涤反应应物2次次，再经经喷雾干干燥即可可获得乙乙酰化大大豆蛋白白，乙酰酰化作用用使大豆豆蛋白质质的等电电点向较较低pH转变，，使大豆豆蛋白在在pH4.5~7.0范围内内溶解性性提高，，蛋白质质黏度增增大，凝凝聚性降降低，发发泡性及及泡沫稳稳定性提提高。无毒和可可消化性性是把酰酰化蛋白白质就用用到食品品制造中中所必不不可少的的条件，，Franjen指出出，琥珀珀酰化和和乙酰化化的蛋白白质可以以说是最最理想的的，因为为琥珀酸酸和醋酸酸存在于于人体内内三羧酸酸循环中中，和它它们的其其他同系系物相比比它们的的衍生物物是无毒毒的，从从营养角角度考察察改性前前后变化化情况。。Croainger等指出出，有30%~40%的有效效赖氨酸酸被琥珀珀酰化的的鱼肌原原纤维蛋蛋白，其其PER（蛋白白质功效效比值））相当于于酪蛋白白的PER的78%，，乙酰化化蛋白比比琥珀酰酰化蛋白白喂养效效果更好好，所以以，酰化化作用对对蛋白质质的营养养上利用用效果和和营养价价值部分分取决于于蛋白质质的类型型、改性性蛋白的的量以及及所选用用的酰化化剂类型型。（五）磷磷酸化作作用磷酸化是是一种较较为有效效的改性性方法，，采用磷磷酸化试试剂是P2O5/H3PO4、H3PO4/CH3CCN、环环状三磷磷酸盐、、三聚磷磷酸钠、、三氯氧氧磷。蛋白质的的磷酸化化是选择择地利用用蛋白质质侧链的的活性基基团。如如苏氨酸酸，丝氨氨酸的-OH及及赖氨酸酸的ε-NH2分别接接进一个个磷酸基基团，使使之变成成苏氨酸酸磷酸酯酯、丝氨氨酸磷酸酸酯和赖赖氨酸磷磷酸酯，，从而引引进大量量的磷酸酸根基团团，磷酸酸根基团团的引进进增加了了蛋白质质的电负负性，提提高了蛋蛋白质分分子之间间的静电电斥力，，使之在在食品体体系中更更易分散散，相互互排斥，，因而提提高了溶溶解度、、聚结稳稳定性，，降低了了等点电电。Ferrel等等人认为为多聚磷磷酸盐是是和蛋白白质的碱碱性基或或羟基反反应条件件是不同同的，蛋蛋白质分分子中自自由羟基基（苏氨氨酸-OH，丝丝氨酸-OH））的活性性比较低低，它只只有在pH﹥9的碱性性环境下下才表现现活性，，而自由由碱性基基（赖氨氨酸ε-NH2，Arg-胍胍基）活活性则比比较大，，在中性性到碱性性的条件件下都可可以反应应，如果果把反应应条件控控制在弱弱碱性，，即pH7-9之间，，则只是是碱性基基本原理理表现活活性，羟羟基就不不起反应应，蛋白白质和三三聚磷酸酸盐（STP））在pH7-9时的反反应推测测是：赖赖氨酸中中有个自自由氨基基，其中中的氮原原子上有有一对孤孤对电子子，而且且氨基上上氢原子子的电子子云又向向氮原子子偏移，，所以这这个自由由氨基具具有亲核核性，而而STP中的磷磷原子都都呈正电电性，其其中P-O-P中的磷磷氧键的的键能最最低，稳稳定性差差，所以以氨基一一般是进进攻P-O-P-O-P中的的前面的的P-O键和最最后的-O-P键。将磷酸化大豆豆分离蛋白粉粉以3%浓度度溶解到水里里，pH值控控制在8.0，加入STP的量为3%，反应温温度控制在35℃，反应应时间3.5h，反应结结束后，把样样品的pH值值调到4.0，搅拌30min，2000rpm下离心15min，，取沉淀部分分冷冻干燥，，大豆蛋白功功能特性水溶溶性、发泡能能力、乳化能能力、持水能能力有了明显显提高，蛋白白溶液黏度也也提高了，见见表4-7。。经过改性后的的大豆蛋白质质的溶解曲线线和未改性时时的形状很相相似，只是等等电点向酸性性区域偏移，，并随着改性性程度提高，，等电点偏移移值就越大，，当改性程度度达57%时时，等电点的的迁移值达到到0.6个pH单位，即即迁移到3.9，改性蛋蛋白在pH5.3~8.0的范围内内的溶解度比比未磷酸化的的大豆分离蛋蛋白有明显提提高。例如花生蛋白白的磷酸化改改性。用一氯甲烷溶溶解三氯氧磷磷配成含三氯氯氧磷20%的溶液，向向花生蛋白溶溶液中加入一一定量三乙胺胺，在冰浴中中搅拌10min后，逐逐滴加入三氯氯氧磷反应30min后后，将反应混混合液油-水水相分离，取取水相用透析析袋装好，用用蒸馏水透析析48h，然然后干燥。最最佳工艺条件件是：三氯氧氧磷用量为3%，三乙胺胺:三氯氧磷磷（摩尔比））=6:1，，蛋白质浓度度为8%，此此条件下磷酸酸化程度（改改性程度）为为0.31g/100g蛋白，功能能性质发生变变化。（1）改性后后花生蛋白的的等电点由pH4.85大幅度漂移移至pH3.21，由于于磷酸根负离离子的引入，，使得体系电电负性增加，，必须在较低低pH环境中中，净负电荷荷才会被中和和，于是pI发生较大变变化，同理，，增大了蛋白白质分子间的的静电斥力，，更趋于分散散，溶解度也也就相对提高高。（2）改性后后花生蛋白乳乳化能力在pH3.8以以上明显提高高，负电荷的的引入降低了了乳化液的表表面张力，使使之更易形成成乳状滴同时时增加液滴之之间的斥力，，更易分散，，所以乳化稳稳定性也明显显提高。又例如丝胶磷磷酸肽制取。。丝胶肽溶于蒸蒸馏水配制4%浓度，于于冰浴中搅拌拌，POCl3与丝胶肽肽摩尔比1:60滴加入入蛋白中，同同时滴加入三三乙胺，三乙乙胺用量按（（CH3CH2）3mol/L/POCl3（（摩尔比）=5.5，反反应30min，分离油油水相，水相相用SephadexG-25纯纯化，得丝胶胶磷酸液，冷冷冻干燥，最最终产品为丝丝胶磷酸肽。。红外光谱和薄薄层色谱分析析结果表明，，被磷酸化的的基团主要是是苏（丝）氨氨酸残基侧链链的羟基：Thr的-OH,Ser的-OH在三氯氧磷磷/三乙胺中中作用，生成成Thr-磷磷酸酯，Ser-磷酸酯酯。丝胶磷酸酸肽有很好的的抗消化性能能，其肽键、、磷酸酯键不不能被体内消消化酶所降解解。丝胶磷酸肽促促钙溶解能力力显著提高，，钙的溶解度度可达97%以上，可以以磷酸化酪蛋蛋白（CPP）相媲美。。由于磷酸化反反应中过量的的三氯氧磷能能和水作用分分解：3H2O+POCl3→H3PO4+3HCI,使使最终产物中中对人体无危危害性残留量量问题存在隐隐患。（六）酰胺化化作用酸性蛋白质在在pH7左右右带负电荷，，天门冬氨酸酸和谷氨酸酰酰胺化作用可可降低净负电电荷，通过水水溶性碳化二二亚胺中的铵铵离子和羧基基基团形成天天门冬酰胺和和谷氨酰胺由由于电荷改变变，可增加产产品的乳化性性和起泡性。。（七）硫醇化化作用众所周知，小小麦面筋蛋白白和动物肌肉肉蛋白都具有有良好的强韧韧性和组织感感，这是由于于两种蛋白的的二硫键和半半胱氨酸的-SH的作用用，如在大豆豆蛋白结构中中引入一些含含有-SH基基、-S-S-基，就可可达到提高强强韧性、黏弹弹性和组织化化目的，巯基基试剂：N-乙酰基高半半胱氨酸硫羟羟内酯（N-AHTL））和S-乙酰酰巯基琥珀酐酐（S-AMSA）试剂剂，经酶催化化后引入到大大豆蛋白的氨氨基上。大豆蛋白经硫硫醇化作用引引入硫醇基后后，使得大豆豆蛋白的韧性性、黏弹性、、凝胶性、组组织感有明显显提高，具有有类似面筋蛋蛋白的效果。。（八）酯化作作用（亲油化化）酯化作用是利利用脂肪酸盐盐（皀类）、、表面活性剂剂处理，增加加蛋白质表面面疏水基团的的改性方法，，这是蛋白质质与脂肪酸盐盐、表面活性性剂等非共价价键结合，使使得蛋白质的的溶解度、乳乳化能力、成成膜蛋白质的的溶解度、黏黏度、抗蛋白白酶水解性能能大大提高。。（九）糖酰化化作用利用还原糖与与蛋白质的氨氨基发生美拉拉德反应，使使得蛋白质的的溶解度、黏黏度、抗蛋白白酶水解性能能大大提高，，如天然β-乳球蛋白经经糖酰化后，，溶解度大大大提高。（十）去酰胺胺基作用对一些富含酰酰胺基氨基酸酸的蛋白质进进行脱酰胺基基后，其溶解解度、乳化性性能、流变性性质等大改善善，在大豆蛋蛋白中含谷氨氨酰胺13.36%，天天门冬酰胺11.92%，如将大豆豆分离蛋白按按W/V为40%%溶解解在pH8.14的磷酸酸盐溶液中，，在102℃℃油浴中加热热3h，当反反应液冷却至至35-45℃时，用3mol/LHCl调调pH至等电电点后，静止止30min，然后在3000rpm下离心10min,蛋白质沉淀淀物用45℃℃温水冲洗两两次，离心，，最后调浆浓浓度为15%左右，用5%NaOH溶液回调pH6.5~7.0，干干燥得去酰胺胺大豆分离蛋蛋白成品，其其功能特性变变化为：（1）随着去去酰胺程度增增加，蛋白质质等电点向低低pH移动，，如大豆分离离蛋白等电点点pH4.5，而去酰胺胺程度为28.0%时pl为4.4,%为34.6%时pl为4.1。（2）持水性性在pH5.5时，大豆豆分离蛋白（（SPI）持持水性为1.14mL水水/g蛋白，，改性去酰胺胺大豆分离蛋蛋白持水性为为3.92mL水/g蛋蛋白；pH7.0时大豆豆分离蛋白持持水为2.18mL水/g蛋白，改改性去酰胺大大豆分离蛋白白持水性为6.6mL/g蛋白。。（3）乳化性性能指数在pH7时，大大豆分离蛋白白为33.8mL/g，，时间1.08h；改性性去酰胺大豆豆分离蛋白的的乳化性能指指数为69.2mL/g，时间2.36h。（4）起泡性性，泡沫稳定定性，大豆分分离蛋白的起起泡性为130%，失水水率为20.5%；改性性去酰胺大豆豆的起泡性为为185%，，失水率为16.8%。。磷酸盐大豆分分离蛋白去酰酰胺改性机理理见图4-1。从前人研究报报道看，天门门冬酰胺较容容易发生1路路线生成环状状中间体和NH3，再水水解去酰胺，，而谷氨酰胺胺按2路线没没形成环状中中间体，而再再水解去酰胺胺。残留磷酸盐含含量对蛋白质质营养的影响响：（1）氨基酸酸含量几乎没没什么变化，，仅天门冬氨氨酸和谷氨酸酸含量增加较较多。（2）改性去去酰胺大豆分分离蛋白的残残基磷酸盐含含量为1.04%（以五五氧化二磷计计），磷酸盐盐是无毒无害害的品质改良良剂，一般认认为每天摄入入2500mg以内的五五氧化二磷绝绝不致引起中中毒。FAO/WHO规定通常常磷酸盐的ADI值为70mg/kg体重，所所以采用磷酸酸盐对大豆分分离蛋白进行行去酰胺改性性，确认为是是安全可靠的的。三、酶法改性性在生物体里早早已发现酶解解是在温和条条件下进行的的，酶解经常常是一种不减减弱食品蛋白白质营养价值值，而又获得得更好食品蛋蛋白质功能特特性的简便方方法，首先我我们从酶在食食品蛋白系统统中改性效应应来看，见表表4-8和表表4-9。工业中常用的的蛋白酶有胃胃蛋白酶、胰胰蛋白酶、木木瓜蛋白酶、、A.S1.398中性性蛋白酶、2709碱性性蛋白酶、微微生物蛋白酶酶来源丰富，，产量较大，，价格低廉，，逐渐成为最最重要的工业业用蛋白酶品品种。肽键的断裂主主要引起三方方面的变化。。（1）极性基基团（-NH3，-COO-）数目目的增加，使使蛋白质平均均疏水性降低低，电荷密度度增大，从而而引起产品亲亲水性的增加加。（2）多肽链链分子量的减减少。（3）分子构构象可能引起起变化。例如酶法改进进大豆分离蛋蛋白功能特性性。选用木瓜蛋白白酶改进大事事分离蛋白功功能特性，木木瓜蛋白酶最最适宜反应65℃，最适适宜反应的pH值6-7。但影响酶酶促反应的因因素有酶用量量、底物（SPI）浓度度、反应时间间、水解度为为控制反应程程度的考察指指标，本研究究结果为底物物浓度固:液液1:5(W/V),反反应时间1.5h，加酶酶量8000（活力单位位/g底物）），水解度3%。改性后大豆豆蛋白质为为溶解度98.2%，相对原原料大豆分分离蛋白85.7%，溶解度度提高显著著。其方法是：：原料按固：：液比例溶溶于水，反反应温度升升至指定恒恒温，加酶酶，用4mol/LNaOH控制因因酶解使反反应液pH减少，保保持pH值值最适宜范范围，直至至达到反应应所需的时时间，升温温终止反应应，离心取取上清液，，即得改性性蛋白液，，脱盐浓缩缩，干燥最最终为成品品。又例如棉籽籽蛋白发泡泡剂和乳化化剂制取。。棉籽蛋白起起泡剂最佳佳工艺条件件：选用酸酸性蛋白酶酶最适宜pH值为3.0，最最适宜反应应温度52℃，酶用用量可按0.1g/g蛋白粉粉（酶活力力单位21000I.U.）），底物浓浓度固：液液1：6（（M/V）），酶促反反应时间7.5h。。棉籽蛋白未未改性起泡泡度80%，改性后后为360%;泡沫沫稳定性未未改性是全全部析出，，改性后失失水率是14.8%，对照物物鸡蛋清蛋蛋白起泡度度27.2%，失水水率20.3%。棉籽蛋白乳乳化剂最佳佳工艺条件件：选用中中性蛋白酶酶最适宜pH值为7.0，最最适宜反应应45℃，，酶用量可可按0.2g/g蛋蛋白酶（酶酶活力单位位21000I.U），底物物浓度固：：液1：6，酶促反反应时间7.5h。。棉籽蛋白未未改性时乳乳化度40%，稳定定度4.5%。改性后乳化化度82%，乳化稳稳定度为23.4%。对照物鸡蛋蛋清蛋白的的乳化度64.0%，乳化稳稳定度7.8%，改改性后二功功能指标均均超过鸡蛋蛋清蛋白。。四、化学-酶改性作作用Groninger﹠Miller提出，，化学改性性和酶改性性联合使用用，对蛋白白功能改善善更有效，，用菠萝蛋蛋白酶部分分水解已琥琥珀酰化的的鱼肌原纤纤维蛋白能能增加它的的分散性，，降低黏度度，在与未未水解的琥琥珀化蛋白白原料相比比，在搅打打时有更大大的泡沫膨膨胀性。当乙酰化和和琥珀酰化化的鱼蛋白白用菠萝蛋蛋白酶水解解时，对肌肌肉食品极极重要的一一些功能参参数如乳化化活动、乳乳化力和凝凝胶作用，，在与酰化化的未经水水解的蛋白白相比是有有所减低。。五、化学改改性及酶法法改性限制制因素（一）产品品安全性化学物质可可定向地改改变蛋白质质功能特性性是大家已已共识的，，但化学改改性却难大大规模应用用于食品工工业，一个个关键性问问题是安全全性，包括括几方面：：一是参与反反应的化学学试剂残基基余量是否否有害;二是已改性性蛋白功能能特性是理理想地改善善了，但改改性蛋白在在人体中能能否被体内内酶消化吸吸收;三是即使改改性蛋白可可被消化道道酶水解消消化，但其其水解后产产物是否安安全，这一一系列“安安全”问题题是相当复复杂，甚至至有的短期期内难诊断断。所以化学改改性的毒性性问题是化化学改性能能否应用于于食品工业业中的前提提，也有学学者认为像像酰化反应应、去酰化化反应之类类改性，只只要酰化剂剂、磷酸化化剂、催化化剂选择适适当，改性性作用程度度控制适宜宜，毒性、、营养价值值损失可以以降低到最最小。（二）产品品功能特性性变化上问问题蛋白质水解解后，在某某功能性质质大大地改改善，也许许另一功能能性质减弱弱或丧失，，有学者提提出利用其其某功能大大大改善而而开发专用用功能蛋白白。例如肉制品品加工添加加的大豆分分离蛋白要要求有较高高凝胶性、、保油性，，但溶解性性分散性却却显著降低低，所以肉肉用大豆分分离蛋白粉粉不能用于于饮料生产产。高NSI值值的大豆蛋蛋白添加面面制品中，，并不会产产生优良的的功能，反反而破坏面面团的面筋筋网络，而而硫醇化作作用可生产产凝胶性好好，黏弹性性好，强韧韧性佳的面面制品专用用大豆蛋白白粉。（三）营养养损失蛋白质化学学改性主要要是Lys的ε-NH3的反反应，反应应衍生物是是体内胰蛋蛋白酶无法法水解，造造成赖氨酸酸失效，最最终导致蛋蛋白质营养养价值的改改变。（四）生产产费用化学改性用用化学试剂剂，酶改性性用酶，价价格较昂贵贵，尤其酶酶，我国可可供食品蛋蛋白酶品种种甚少，并并且是一次次使用，更更增加成本本，随着酶酶制剂工业业发展，酶酶品种及食食品级酶将将也会大增增，微囊包包埋酶，固固定化酶等等技术开发发，使酶改改性在食品品工业中应应用前景可可观。（五）产品品感官性质质上问题改性蛋白产产品的不良良风味来自自于蛋白质质与脂肪酸酸盐进行亲亲油化处理理产生的肥肥皂味;酶酶水解蛋白白质易产生生苦味。其原因是由由于疏水性性氨基酸暴暴露在水解解产物的端端基，一般般认为水解解后蛋白质质的平均疏疏水性改变变，如蛋白白质平均疏疏水性大于于5.85kJ/mol氨基基酸残基时时，水解产产物会产生生苦味，苦苦味产生是是由于疏水水性氨基酸酸和人的味味觉细胞发发生反应的的结果，完完整的球蛋蛋白中，大大部分疏水水性氨基酸酸的侧链被被包埋在蛋蛋白质的内内部，它们们不和味觉觉细胞直接接接触，因因而也不会会产生苦味味。然而，当蛋蛋白质被水水解以后，，疏水性氨氨基酸含量量丰富的多多肽被释放放到溶液中中，于是它它们便能和和味觉细胞胞反应产生生苦味，现现在清楚产产生苦味的的机制是需需要一对疏疏水基或疏疏水碱基，，而且这些些基团紧紧紧联在起才才能产生强强烈的苦味味，从苦味味产生的机机制看，产产生苦味必必须有两种种功能性基基团：（1）通过过改变苦味味氨基酸的的结构脱苦苦除去苦味最最简单的方方法是改变变苦味氨基基酸和肽的的结构，对对这些复合合物而言，，如氨基被被乙酰基、、天门冬氨氨酰基、谷谷氨酰基所所修饰，就就可减弱苦苦味;就苦苦味氨基酸酸来说，其其中氨基基基团是两个个产生苦味味的功能之之一。因此可通过过修饰氨基基基团去除除苦味氨基基酸的苦味味，此种消消除苦味的的方法，首首要条件是是先把苦肽肽分离出来来，然后把把肽的结构构重排。（2）选择择性分离脱脱苦在蛋蛋白白质质水水解解物物中中，，苦苦味味物物质质的的化化学学结结构构弄弄清清以以后后，，人人们们便便可可以以有有目目的的地地选选择择分分离离材材料料，，选选择择性性地地分分离离出出这这些些苦苦味味物物质质，，这这些些分分离离材材料料是是一一类类疏疏水水性性的的吸吸附附剂剂。。到目目前前为为止止，，最最古古老老，，但但最最有有效效的的分分离离方方法法是是用用大大剂剂量量活活性性炭炭处处理理水水解解物物;另另外外LALASIDIS等等在在大大豆豆蛋蛋白白水水解解物物苦苦味味肽肽分分离离方方面面进进行行了了深深入入研研究究，，他他们们用用2-丁丁醇醇和和水水的的共共沸沸混混合合物物浸浸提提水水解解物物，，有有效效地地降降低低了了水水解解物物的的苦苦味味，，但但必必需需氨氨基基酸酸及及其其他他氨氨基基酸酸、、肽肽损损失失较较大大。。（3））选选择择性性沉沉降降脱脱苦苦在10%-15%水水解解度度的的大大豆豆水水解解蛋蛋白白中中，，有有些些中中等等长长度度的的苦苦味味在在pH4.0-4.2难难溶溶，，用用选选择择性性沉沉淀淀方方可可以以将将这这些些肽肽除除去去，，从从而而减减轻轻苦苦味味程程度度，，这这个个方方法法的的主主要要控控制制参参数数是是调调节节溶溶液液pH值值，，它它直直接接影影响响疏疏水水性性肽肽沉沉淀淀量量的的多多少少。。当用用苹苹果果酸酸、、柠柠檬檬酸酸、、磷磷酸酸作作为为降降低低pH的的试试剂剂时时，，发发现现苦苦味味减减少少得得比比较较轻轻，，而而用用盐盐酸酸时时苦苦味味相相对对减减少少得得比比较较强强，，即即对对各各种种阴阴离离子子有有掩掩蔽蔽作作用用，，造造成成减减少少苦苦味味作作用用不不强强。。（4））覆覆盖盖法法脱脱苦苦Noguohi等等1975年年在在研研究究过过程程中中发发