食品蛋白质的酶法改性 孙凯璘16301050228 1.技术原理 蛋白质的改性是指通过物理、化学和生物(酶)的方法改变蛋白质的结构,从而改善它 们的功能特性,使之达到食品所需要的品质特性,以扩大蛋白质在不同类型食品体系中的应 用范围。从分子水平看,改性的实质就是利用生化因素或物理因素切断蛋白质分子中的主 链或是对蛋白质分子的侧链基团进行修饰,从而引发蛋白质空间结构和理化性质的改变,获 得具有功能特性和营养特性较好的蛋白质。 蛋白质的酶法改性是利用酶试剂使蛋白质的氨基酸残基和多肽链发生变化,引起其结 构的改变,从而达到改善蛋白质功能特性和营养特性的目的。酶法改性的方法主要有共价交 联作用、水解作用、脱酰胺作用和磷酸化作用等。在此主要从共价交联作用、水解作用、脱 酰胺作用和磷酸化作用4个方面阐述酶法改性食物蛋白质的机制及应用。 1.1共价交联作用( covalent cross- linking) 蛋白质的酶法交联作用也称酶法聚合改性,是指通过酶试剂,在蛋白质内部多肽链之 间(分子内交联)或蛋白质之间(分子间交联)形成共价键,改变蛋白质的结构,从而达到改善 蛋白质功能特性的目的。目前能催化蛋白质发生交联作用的酶主要有转谷氨酰胺酶、多酚氧 化酶和过氧化物酶。 1.1.1转谷氨酰胺酶对蛋白的交联作用 转谷氨酰胺酶( transglutaminase, TGase,E.C.2.3.2.13)是一种可以催化转酰基反应 从而导致蛋白质(或多肽)之间发生共价交联的酶。它的机理如下 1)转谷氨酰胺酶能催化多肽链或蛋白质的谷氨酰胺侧链的酰胺基与伯胺化合物之间 相互作用,从而共价导入蛋白质、氨基酸、多肽至同种或异种蛋白,或将氨基糖类、磷脂 导入蛋白质形成多相共轭蛋白质,提高蛋白质的营养价值,该交联过程如图1A所示。 2)当转谷氨酰胺酶催化谷氨酸残基(酰基供体)的γ-酰氨基和赖氨酸残基(酰基受体)的 ε-氨基之间的酰基转移反应时,使蛋白质分子内或分子间发生交联,生成ε-(y-Glu)-Lys 结构,因而导致了蛋白质结构的变化。这种蛋白结构的变化使其功能特性得到改善。且因 该赖氨酸残基仍可被人体消化利用,因此当食品发生交联作用后其营养价值并未被破坏, 该交联过程如图1B所示 TGsae Glu-C- NHR+ NH TGsae B Glu-C-NH,+ NH Glu-C-NH- Lys+NH 图1转谷氨酰胺酶交联蛋白的示意图 Fig1 Reaction scheme of cross-linking of proteins with TGase
食品蛋白质的酶法改性 孙凯璘 16301050228 1.技术原理 蛋白质的改性是指通过物理、化学和生物(酶)的方法改变蛋白质的结构，从而改善它 们的功能特性，使之达到食品所需要的品质特性，以扩大蛋白质在不同类型食品体系中的应 用范围 [1]。从分子水平看，改性的实质就是利用生化因素或物理因素切断蛋白质分子中的主 链或是对蛋白质分子的侧链基团进行修饰，从而引发蛋白质空间结构和理化性质的改变，获 得具有功能特性和营养特性较好的蛋白质 [2]。 蛋白质的酶法改性是利用酶试剂使蛋白质的氨基酸残基和多肽链发生变化，引起其结 构的改变，从而达到改善蛋白质功能特性和营养特性的目的。酶法改性的方法主要有共价交 联作用、水解作用、脱酰胺作用和磷酸化作用等。在此主要从共价交联作用、水解作用、脱 酰胺作用和磷酸化作用 4 个方面阐述酶法改性食物蛋白质的机制及应用。 1.1 共价交联作用(covalent cross-linking) 蛋白质的酶法交联作用也称酶法聚合改性，是指通过酶试剂，在蛋白质内部多肽链之 间(分子内交联)或蛋白质之间(分子间交联)形成共价键，改变蛋白质的结构，从而达到改善 蛋白质功能特性的目的。目前能催化蛋白质发生交联作用的酶主要有转谷氨酰胺酶、多酚氧 化酶和过氧化物酶 [3]。 1.1.1 转谷氨酰胺酶对蛋白的交联作用 转谷氨酰胺酶(transglutaminase，TGase，E.C.2.3.2.13)是一种可以催化转酰基反应， 从而导致蛋白质(或多肽)之间发生共价交联的酶。它的机理如下： 1)转谷氨酰胺酶能催化多肽链或蛋白质的谷氨酰胺 侧链的酰胺基与伯胺化合物之间的 相互作用，从而共价导入蛋白质、氨基酸、多肽至同种或异种蛋白，或将 氨基糖类、磷脂 导入蛋白质形成多相共轭蛋白质，提高蛋白质的营养价值 [4]，该交联过程如图 1A 所示。 2)当转谷氨酰胺酶催化谷氨酸残基(酰基供体)的γ-酰氨基和赖氨酸残基(酰基受体)的 ε-氨基之间的酰基转移反应时，使蛋白质分子内或分子间发生交联，生成ε-(γ-Glu)-Lys 结构，因而导致了蛋白质结构的变化 [5]。这种蛋白结构的变化使其功能特性得到改善。且因 该赖氨酸残基仍可被人体消化利用，因此当食品发生交联作用后其营养价值并未被破坏 [6]， 该交联过程如图 1B 所示
目前,转谷氨酰胺酶可以由微生物发酵得来,价格较低,已经用于商业化生产,也是目 前在蛋白质交联上应用最广泛的一种酶,利用它对蛋白进行交联,可改良蛋白质的功能特性, 如热稳定性、乳化性、凝胶特性、保水性、流变学特性等 1.1.2多酚氧化酶对蛋白的交联作用 多酚氧化酶( po lyphenol oxidase,PPO,E.C.1.14.18.1)是结构复杂的多亚基的含铜氧 化还原酶,广泛存在于微生物、动植物及人体内,能催化酚类化合物的氧化,是一组具有广 阔应用领域的酶类。近年来,多酚氧化酶作为一类可以催化蛋白质交联的酶,已经引起了学 者的广泛重视。 DOH TrTyr HO ryoOH lyr o HO NH Protein OHOH Protein -CH-NH OH Potcin-CH-S Protein -OH OH OH B C A.酪氨酸侧链被氧化的反应流程图:B.两个酪氨酸分子 之间的交联:C.酪氨酸与蛋白氨基之间的交联;D.酪 氨酸与半胱氨酸之间的交联。交联位置用粗线标出 图2多酚氧化酶氧化酪氨酸的反应原理和交联反应在蛋白质中 可能形成的结构 Fig2 Oxidation of tyrosine by PPO and possible cross-link formation 多酚氧化酶催化蛋白质交联的机理如图2所示,在反应的初步阶段,多酚氧化酶将酪氨 酸氧化成3,4-二羟基苯丙氨酸,然后,此二元酚化合物再由多酚氧化酶氧化成邻苯二醌类 化合物;这些o-苯醌类化合物会进一步与蛋白质的氨基酸支链(如氨基、巯基、吲哚或另一 个酪氨酸残基的支链)发生亲核反应,从而引发分子内和分子间的交联。另外, Thalmann 等还指出当反应体系中存在小分子酚类(如绿原酸或咖啡酸)时,小分子酚类会作为酶作用 底物,被氧化成o-苯醌类化合物后与蛋白的氨基酸支链发生交联反应,如图3所示 COOH COOH prot COOH 图3小分子酚类物质咖啡酸存在下的多酚氧化酶催化蛋白质 交联的原理图 Fig 3 Reaction principle of PPo-generated cross-linking for proteins in the presence of caffeic acid and phenolic reagen 1.1.3过氧化物醇对蛋白的交联作用
目前，转谷氨酰胺酶可以由微生物发酵得来，价格较低，已经用于商业化生产，也是目 前在蛋白质交联上应用最广泛的一种酶，利用它对蛋白进行交联，可改良蛋白质的功能特性， 如热稳定性、乳化性、凝胶特性、保水性、流变学特性等。 1.1.2 多酚氧化酶对蛋白的交联作用 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO，E.C.1.14.18.1)是结构复杂的多亚基的含铜氧 化还原酶，广泛存在于微生物、动植物及人体内，能催化酚类化合物的氧化，是一组具有广 阔应用领域的酶类。近年来，多酚氧化酶作为一类可以催化蛋白质交联的酶，已经引起了学 者的广泛重视。 多酚氧化酶催化蛋白质交联的机理如图 2 所示，在反应的初步阶段，多酚氧化酶将酪氨 酸氧化成 3,4-二羟基苯丙氨酸，然后，此二元酚化合物再由多酚氧化酶 氧化成邻苯二醌类 化合物；这些 o-苯醌类化合物会进一步与蛋白质的氨基酸支链(如氨基、巯基、吲哚或另一 个酪氨酸残基的支链)发生亲核反应，从而引发分子内和分子间的交联 [7-8]。另外，Thalmann 等 [9]还指出当反应体系中存在小分子酚类(如绿原酸或咖啡酸)时，小分子酚类会作为酶作用 底物，被氧化成 o-苯醌类化合物后与蛋白的氨基酸支链发生交联反应，如图 3 所示。 1.1.3 过氧化物酶对蛋白的交联作用
过氧化物酶( peroxidase,POD,E.C.1.11.1.7)是由微生物或植物所产生的一类氧化还 原酶,也可以催化蛋白发生交联作用。但由于过氧化物酶交联蛋白的研究相对较少,其机理 尚未明确。目前, Matheis等认为可能是当过氧化物酶和H202作用于蛋白质时将蛋白质 的酪氨酸残基转化成自由基的形式,而这些自由基之间又相互作用形成了如二酪氨酸和三 酪氨酸的聚合结构。李丹等则认为其机制可能是过氧化物酶催化了酚或其氧化产物醌与蛋 白质氨基酸之间的交联反应。另外,Li等研究辣根过氧化物酶在H202的存在下对酪蛋白 的交联作用,以交联度为指标、应用响应面分析法对交联条件进行优化,得出交联的最佳条 件为:温度37℃、反应时间2.9h、酶添加量为每克蛋白质283.8u,在此条件下,交联后 酪蛋白的乳化性提高了10%,乳化稳定性提高了6% 1.2水解作用( proteolysis) 在蛋白质的酶法改性当中,关于酶法水解蛋白的研究最多,也最为透彻,利用蛋白酶降 解蛋白质形成水解物已成为一种较为成熟的技术。酶法水解蛋白质是利用蛋白酶在温和的条 件下催化水解蛋白,使其中的肽键断裂,达到蛋白质改性的目的。其作用原理如图4所示 C-C=N-C-…+Ho蛋白HO C-C-0-+HN-C-… 图4蛋白质酶法水解示意图 Fig 4 Reaction scheme of enzymatic proteolysis 表1几种蛋白酶的最适pH值及水解位点 Table 1 Optimal pH and hydrolysis sites of several proteases 貨蛋酶 氨基端或羧基端为芳香族氨基髖如苯丙氨 色氨酸和酪氨酸或亮氨酸的键 瓜蛋酶 L精氨酸、L赖氨酸、甘氨酸和 L瓜氨酸羧基参与形成的肽键 肤酶 8~9 由赖氨酸或精氨酸的羧基所构成的肽链 蛋酒 厂谱 杆菌蛋酶 工业上常使用的蛋白酶有胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、链霉蛋白酶和枯草杆菌蛋 白酶,它们的性质和水解位点见表1。在水解过程中,特异性蛋白酶与最早蛋白质多肽链 中的特定位点发生作用,使肽键断裂生成分子质量较小的多肽;而非特异性蛋白酶则能水解 蛋白质的多种肽键,形成各种小肽,甚至游离氨基酸。 酶法水解引起蛋白质的极性基团(如一NH2、-C00)数目增加,多肽链平均分子质量降 低,肽链长度缩短,疏水基团暴露圓。这些方面的变化均能使蛋白质的功能特性发生改变, 如溶解性、吸油性、乳化性、起泡性等 孔祥珍等用胰蛋白酶、胃酶、胰酶和碱性蛋白酶4种不同的酶对小麦面筋蛋白进行酶 解硏究,发现 Alcalase碱性蛋白酶能够有效水解面筋蛋白,并且较低水解度(5%)的面筋蛋 白酶解物具有良好的乳化和起泡特性,然而随着水解程度的增大,面筋蛋白的过度水解使乳
过氧化物酶(peroxidase，POD，E.C.1.11.1.7)是由微 生物或植物所产生的一类氧化还 原酶，也可以催化蛋白发生交联作用。但由于过氧化物酶交联蛋白的研究相对较少，其机理 尚未明确。目前，Matheis 等 [10]认为可能是当过氧化物酶和 H2O2 作用于蛋白质时将蛋白质 的酪 氨酸残基转化成自由基的形式，而这些自由基之间又相互作用形成了如二酪氨酸和三 酪氨酸的聚合结构。李丹等 [11]则认为其机制可能是过氧化物酶催化了酚或其氧化产物醌与蛋 白质氨基酸之间的交联反应。另外，Li 等 [12]研究辣根过氧化物酶在 H2O2 的存在下对酪蛋白 的交联作用，以交联度为指标、应用响应面分析法对交联条件进行优化，得出交联的最佳条 件 为：温度 37℃、反应时间 2.9h、酶添加量为每克蛋白质 283.8u，在此条件下，交联后 酪蛋白的乳化性提高了 10%，乳化稳定性提高了 6%。 1.2 水解作用(proteolysis) 在蛋白质的酶法改性当中，关于酶法水解蛋白的研究最多，也最为透彻，利用蛋白酶降 解蛋白质形成水解物已成为一种较为成熟的技术。酶法水解蛋白质是利用蛋白酶在温和的条 件下催化水解蛋白，使其中的肽键断裂，达到蛋白质改性的目的 [13]。其作用原理如图 4 所示。 工业上常使用的蛋白酶有胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、链霉蛋白酶和枯草杆菌蛋 白酶，它们的性质和水解位点见表 1 [14]。在水解过程中，特异性蛋白酶与最早蛋白质多肽链 中的特定位点发生作用，使肽键断裂生成分子质量较小的多肽；而非特异性蛋白酶则能水解 蛋白质的多种肽键，形成各种小肽，甚至游离氨基酸。 酶法水解引起蛋白质的极性基团(如－NH2 +、－COO－ )数目增加，多肽链平均分子质量降 低，肽链长度缩短，疏水基团暴露 [15]。这些方面的变化均能使蛋白质的功能特性发生改变， 如溶解性、吸油性、乳化性、起泡性等。 孔祥珍等 [16]用胰蛋白酶、胃酶、胰酶和碱性蛋白酶 4 种不同的酶对小麦面筋蛋白进行酶 解研究，发现 Alcalase 碱性蛋白酶能够有效水解面筋蛋白，并且较低水解度(5%)的面筋蛋 白酶解物具有良好的乳化和起泡特性，然而随着水解程度的增大，面筋蛋白的过度水解使乳
化和起泡性能均有明显下降趋势。可能是因为酶解开始时增加了许多肽段,相对增加了蛋白 质的疏水部分,有利于胶束形成;另外还使大量肽分子进入油水界面,降低了界面张力。但 当端基数增加到一定程度时,电荷进一步增大,亲水性增加,吸附油滴的能力降低,包裹在 油滴表面的肽段也越来越少,使油滴表面的保护层越来越薄,致使乳化性又降低。所以从 提高改性蛋白质的乳化能力和起泡能力来看,控制酶水解的程度是很重要的 1.3脱酰胺作用( deamidation) 脱酰胺作用也是食品蛋白改性中的一种常用方法,因其去氨基之后,羧基暴露,负电荷 数量增加,从而改善溶解性、乳化性、起泡性等功能特性。目前,已有研宄表明将玉米蛋 白、大豆蛋白、酪蛋白、乳清蛋白等多种蛋白质脱酰胺后能改善其功能特性,用于脱酰胺作 用的主要有转谷氨酰胺酶、蛋白酶、肽谷酰胺酶和谷氨酰胺酶。 Glu-C-NH:+H 0-Glu-C-0+NH 图5蛋白质酶法脱酰胺作用的示意图 Fig 5 Reaction scheme of enzymatic deamidation 酶法脱酰胺的作用机制是在酶催化下的水解作用,在有水作为质子供体和亲核试剂的条 件下,氨基被释放出来,如图5所示。 酶法脱酰胺中,转谷氨酰胺酶和蛋白酶会引起蛋白的交联和水解即,肽谷酰胺酶需先对 底物进行预处理凹。而谷氨酰胺酶是近年来从微生物中发现的一种能催化蛋白质脱酰胺的酶, 并且不会引起副反应,是理想的脱酰胺酶四 1.4磷酸化作用( phosphorylation) 蛋白质的酶法磷酸化法因其条件温和、反应位点高度专一、副反应少、能量和营养价值 无损失等优点曾经是食品改性的热点,它是指在蛋白质侧链的活性基团(如Ser、Thr、Tyr 的羟基),分别接进一个磷酸基团,使之变成Ser(Thr)-P032一的结构,从而引进大量的磷 酸根基团,改善其功能特性。目前,用于蛋白质磷酸化的酶主要是蛋白激酶。 磷酸化改性技术是一种有效的用于改善食物蛋白质功能特性的方法,近年来,化学试剂 和物理法的研究较广泛,尤其是干热法已经成为一种新型的、较理想的磷酸化方法,但酶法 磷酸化却因效率较低、成本太高、很难实现工业化而研究相对较少圆。 表24种酶法改性技术的特点 Table 2 Characteristics of four enzymatic modifications 共价交联侑用 使蛋白质以共价键的形式聚合,有广阔的应用前景 但某些酶的作用机理尚不明确。 水解蛋白使其肽键断裂,此技术较成熟, 有很大的实用价值 脱酸胺用 蛋白质谷氨酸失去氨基后羧基暴露,能显著 提高功能特性,引起学者的广泛关注。 磷配化用 在蛋白质特定基接入磷酸基团改变功能特 能很好的保持营养价值,但效率低,成本高,使用受到了限制
化和起泡性能均有明显下降趋势。可能是因为酶解开始时增加了许多肽段，相对增加了蛋白 质的疏水部分，有利于胶束形成；另外还使大量肽分子进入油水界面，降低了界面张力。但 当端基数增加到一定程度时，电荷进一步增大，亲水性增加，吸附油滴的能力降低，包裹在 油滴表面的肽段也越来越少，使油滴表面的保护层越来越薄，致使乳化性又降低 [17]。所以从 提高改性蛋白质的乳化能力和起泡能力来看，控制酶水解的程度是很重要的。 1.3 脱酰胺作用(deamidation) 脱酰胺作用也是食品蛋白改性中的一种常用方法，因其去氨基之后，羧基暴露，负电荷 数量增加，从而改善溶解性、乳化性、起泡性等功能特性 [18]。目前，已有研究表明将玉米蛋 白、大豆蛋白、酪蛋白、乳清蛋白等多种蛋白质脱酰胺后能改善其功能特性，用于脱酰胺作 用的主要有转谷氨酰胺酶、蛋白酶、肽谷酰胺酶和谷氨酰胺酶 [19]。 酶法脱酰胺的作用机制是在酶催化下的水解作用，在有水作为质子供体和亲核试剂的条 件下，氨基被释放出来 [20]，如图 5 所示。 酶法脱酰胺中，转谷氨酰胺酶和蛋白酶会引起蛋白的交联和水解 [21]，肽谷酰胺酶需先对 底物进行预处理 [22]。而谷氨酰胺酶是近年来从微生物中发现的一种能催化蛋白质脱酰胺的酶， 并且不会引起副反应，是理想的脱酰胺酶 [23]。 1.4 磷酸化作用(phosphorylation) 蛋白质的酶法磷酸化法因其条件温和、反应位点高度专一、副反应少、能量和营养价值 无损失等优点曾经是食品改性的热点 [24]，它是指在蛋白质侧链的活性基团(如 Ser、Thr、Tyr 的羟基)，分别接进一个磷酸基团，使之变成 Ser(Thr)—PO32－的结构，从而引进大量的磷 酸根基团，改善其功能特性 [25]。目前，用于蛋白质磷酸化的酶主要是蛋白激酶。 磷酸化改性技术是一种有效的用于改善食物蛋白质功能特性的方法，近年来，化学试剂 和物理法的研究较广泛，尤其是干热法已经成为一种新型的、较理想的磷酸化方法，但酶法 磷酸化却因效率较低、成本太高、很难实现工业化而研究相对较少 [26]
综上所述,共价交联作用、水解作用、脱酰胺作用和磷酸化作用4种酶法改性技术各有 其特点,如表2所示 2.技术应用 2.1等电点可溶大豆水解蛋白( ISSPH的制备 以低温脱脂大豆为原料经过四步酸洗,可将寡糖和豆腥味@ 浓缩蛋白质 成分除去并得到蛋白质含量.达到70%的大豆浓缩蛋白,然后按 份:gean 照图1所示的工艺流程生产 ISSPH。 ISSPH在广宽的pH范围, 酶失括 酸pH40~42 特别是在大豆蛋白的等电点附近是溶解的,因此,它可应用于某 些食品,例如软饮料 2.2大豆水解蛋白用作肉的代用品 _过滤 将含有大豆蛋白的盐水注射进肉以提高西式火腿的产量和 超滤或浓缩 质量已成为西式火腿加工工艺中的一个重要步骤。最近正在研 多干妈 究,将大豆分离蛋白进行有控制的酶催化水解以提高它的功能 □ssPx 性质,例如溶解性和乳化能力,然后再注射到肉中去。采用这项 技术有可能生产低成本的腌制肉类产品。 图1等电点可溶大豆水解蛋白(SsPH的制 全脂豆轿 一水反2.3酶法豆乳工艺 在传统豆乳工艺的基础上应用大豆蛋白质酶法改性 的原理,有可能提高豆乳的得率和质量。图2描述了酶法 上泫 豆乳工艺的流程。在酶反应这一步骤中,如果在蛋白酶处 浓缩喷雾干操 理后接着使用果胶酶,那么豆乳中蛋白质和总固形物的提 豆乳貉 取率都能显著地提高-,并且豆乳粉的复水性也得到了改 图2酶法豆乳工艺流程 24用酶处理的方法从全脂大豆粉提取油脂和备大豆水 解蛋白 978年Sejr0lsen研究了从全脂大豆粉提取油脂和制备大豆水解蛋白的新工艺。此 工艺的关键是采用微生物蛋白酶对全脂大豆粉中的蛋白质进行有控制的水解。当水解度增加 到一定的数值时,再增加就会导致大豆蛋白质的乳化能力下降,于是油脂被逐渐分离出来,同 时获得溶解度很高的大豆水解蛋白质。虽然Sejr-0lsen新工艺还需要作进一步的改进才能 使油脂的回收率达到可以被工业界接受的水平,但是此工艺的基本原理给我们指出了一条不 采用有机溶剂处理而直接从全脂大豆粉提取油脂和制备大豆水解蛋白的新道路
综上所述，共价交联作用、水解作用、脱酰胺作用和磷酸化作用 4 种酶法改性技术各有 其特点，如表 2 所示。 2.技术应用 i 2.1 等电点可溶大豆水解蛋白(ISSPH)的制备 以低温脱脂大豆为原料,经过四步酸洗,可将寡糖和豆腥味 成分除去并得到蛋白质含量.达到 70%的大豆浓缩蛋白,然后按 照图 1 所示的工艺流程生产 ISSPH [26]。ISSPH 在广宽的 pH 范围, 特别是在大豆蛋白的等电点附近是溶解的,因此,它可应用于某 些食品,例如软饮料。 2.2 大豆水解蛋白用作肉的代用品 将含有大豆蛋白的盐水注射进肉以提高西式火腿的产量和 质量已成为西式火腿加工工艺中的一个重要步骤。最近正在研 究,将大豆分离蛋白进行有控制的酶催化水解以提高它的功能 性质,例如溶解性和乳化能力,然后再注射到肉中去。采用这项 技术有可能生产低成本的腌制肉类产品 [27]。 2.3 酶法豆乳工艺 在传统豆乳工艺的基础上应用大豆蛋白质酶法改性 的原理,有可能提高豆乳的得率和质量。图 2 描述了酶法 豆乳工艺的流程。在酶反应这一步骤中,如果在蛋白酶处 理后接着使用果胶酶,那么豆乳中蛋白质和总固形物的提 取率都能显著地提高 [28],并且豆乳粉的复水性也得到了改 进。 2.4 用酶处理的方法从全脂大豆粉提取油脂和备大豆水 解蛋白 1978 年 Sejr-O1sen [29]研究了从全脂大豆粉提取油脂和制备大豆水解蛋白的新工艺。此 工艺的关键是采用微生物蛋白酶对全脂大豆粉中的蛋白质进行有控制的水解。当水解度增加 到一定的数值时,再增加就会导致大豆蛋白质的乳化能力下降,于是油脂被逐渐分离出来,同 时获得溶解度很高的大豆水解蛋白质。虽然 Sejr-Olsen 新工艺还需要作进一步的改进才能 使油脂的回收率达到可以被工业界接受的水平,但是此工艺的基本原理给我们指出了一条不 采用有机溶剂处理而直接从全脂大豆粉提取油脂和制备大豆水解蛋白的新道路。 图 1 等电点可溶大豆水解蛋白(ISSPH)的制 备 图 2 酶法豆乳工艺流程
3技术优缺点 3.1优点 1)酶法改性可在温和条件下进行,能耗很低 2)酶作用有特异性,专一性很强 3)酶法改性一般不会造成营养上的损失,且毒副作用小,安全性高 4)酶法改性反应迅速 5)拓宽了蛋白质的应用领域,使之可以作为一些昂贵原材料的替代品,因此在食品工业 中具有广阔的应用前景 3.2缺点 1)有些酶法改性蛋白的机理尚未完全明确,结构变化与功能性质的关系也还没有被深入 地研究,评价食品蛋自质功能性质的方法还没有达到标准化的水平,有许多问题亟待解决 2)考虑到生产成本和经济效益,酶源的选择还有待于进一步深入地研究 3)在酶法改性中,往往需要改善蛋白质的多种功能,而单一的改性技术往往不能达到目 的,因此需要同时采用两种或多种不同的改性方法,起到改善蛋白质的多种功能的目的 参考文献 [1]杨晓泉.大豆蛋白的改性技术研究进展[J].广州城市职业学院学报,2008,2(3) 37-44. [2]姚玉静,崔春,邱礼平,等.食品蛋白质的化学改性研究进展[J].粮食与食品 工业,2006,13(4):21-24 [3] DAMODARAN S, PARAF A. Food proteins and their applications [M]. New York Marcel dekker. 1997: 393-424 [4] MOTOKI M, SEGURO K. Transglutaminase and its use for food processing[J Trends in Food Science Technology, 1998, 9(5): 204210. [5] DEJONG G, KOPPELMAN S. Transglutaminase catalyzed react applications[J]. Journal of Food Science, 2006, 67(8): 2798-806 [6] YOKOYAMA K, NIO N, KIKUCHI Y. Properties and applications of microbial transglutaminase [J]. applied Microbiology and Biotechnology, 2004, 64(4):447-454 [7] MATTINEN M, LANTTO R, SELINHEIMO E, et al. Oxidation of peptides and proteins by Trichoderma reesei and Agaricus bisporus tyrosinases[J]. Journal of Biotechnology,2008,133(3):395-402 [8] MONOGIOUDI E, CREUSOT N, KRUUS K, et al. Cross-linking of B -casein by Trichoderma reesei tyrosinase and Streptoverticillium mobaraense transglutaminase followed by SEC-MALLSLI. Food Hydrocolloids, 2009, 23(7): 2008-2015 [9] THALMANN C, TZBEYER L T. Enzymatic cross-linking of proteins with
3.技术优缺点 3.1 优点 1)酶法改性可在温和条件下进行,能耗很低 2)酶作用有特异性,专一性很强 3)酶法改性一般不会造成营养上的损失,且毒副作用小,安全性高 4)酶法改性反应迅速 5)拓宽了蛋白质的应用领域,使之可以作为一些昂贵原材料的替代品,因此在食品工业 中具有广阔的应用前景 3.2 缺点 1)有些酶法改性蛋白的机理尚未完全明确，结构变化与功能性质的关系也还没有被深入 地研究，评价食品蛋自质功能性质的方法还没有达到标准化的水平，有许多问题亟待解决 2)考虑到生产成本和经济效益，酶源的选择还有待于进一步深入地研究 3)在酶法改性中，往往需要改善蛋白质的多种功能，而单一的改性技术往往不能达到目 的，因此需要同时采用两种或多种不同的改性方法，起到改善蛋白质的多种功能的目的 参考文献 [1] 杨晓泉. 大豆蛋白的改性技术研究进展[J]. 广州城市职业学院学报, 2008, 2(3): 37-44. [2] 姚玉静, 崔春, 邱礼平, 等. 食品蛋白质的化学改性研究进展[J]. 粮 食与食品 工业, 2006, 13(4): 21-24. [3] DAMODARAN S, PARAF A. Food proteins and their applications[M]. New York: Marcel Dekker, 1997: 393-424. [4] MOTOKI M, SEGURO K. Transglutaminase and its use for food processing[J]. Trends in Food Science & Technology, 1998, 9(5): 204210. [5] DEJONG G, KOPPELMAN S. Transglutaminase catalyzed reactions: Impact on food applications[J]. Journal of Food Science, 2006, 67(8): 2798-806. [6] YOKOYAMA K, NIO N, KIKUCHI Y. Properties and applications of microbial transglutaminase[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2004, 64(4): 447-454. [7] MATTINEN M, LANTTO R, SELINHEIMO E, et al. Oxidation of peptides and proteins by Trichoderma reesei and Agaricus bisporus tyrosinases[J]. Journal of Biotechnology, 2008, 133(3): 395-402. [8] MONOGIOUDI E, CREUSOT N, KRUUS K, et al. Cross-linking of β -casein by Trichoderma reesei tyrosinase and Streptoverticillium mobaraense transglutaminase followed by SEC-MALLS[J]. Food Hydrocolloids, 2009, 23(7): 2008-2015. [9] THALMANN C, TZBEYER L T. Enzymatic cross-linking of proteins with
tyrosinase [J]. European Food Research and Technology 2002, 214(4):276-281 [10] MATHEIS G, WHITAKER J. Peroxidase-catalyzed cross linkin ng of proteins Journal of Protein Chemistry, 1984, 3(1): 35-48 [11]李丹,崔凯.食品蛋白质的改性技术[J.食品与发酵工业,1999,25(6) [12] LI Junwen, ZHAO Xinhuai. Oxidative cross-linking of casein by horseradish peroxidase and its impacts on emulsifying properties and the microstructure of acidified gel[J. African Journal of Biotechnology, 2009, 8(20):5508-5515 [13]肖怀秋,李玉珍,兰立新,等.大豆分离蛋白酶法改性研究进展[J].酿酒, 2007,34(5):50-52. [14]张连富,李红.蛋白质酶法改性研究进展[J].粮食与食品工业,1999(1): 17-21 [15]蔡丽丽,陆启玉,钱林.酶法改性食品蛋白质的研究进展[J].粮油加工与食品 机械,2006(6):85-87 [16]孔祥珍,周惠明,钱海峰.小麦面筋蛋白酶解物的制备及其功能性质研究[J]. 中国农业科学,2006,39(3):593-598 [17]高安全,姬学亮,张二琴.大豆蛋白酶法改性研究[J].开封大学学报,2004(9): 92-94. [18] GU Y, MATSUMURA Y, YAMAGUCHI S, et al. Action of proteinglutaminase on a lactalbumin in the native and molten globule states [j]. J Agric Food Chem, 2001 49(12):5999-6005 [19] CABRA V, ARREGUINR, VAZQUEZ-DUHALTR, et al. Effect of alkaline deamidation on the structure, surface hydrophobicity, and emul-sifying properties of the Z19 a -zein[J. J Agric Food Chem, 2007, 55(2):439-445. [20 MIWA N, YOKOYAMA K, WAKABAYASHI H, et al. Effect of deamidation by protein-glutaminase on physicochemical and functional properties of skim milk[J] International Dairy Journal, 2010, 20(6): 393-39 [21] MOTOKI M, SEGURO K, NIO N, et al. Glutamine-specific deamidation of a Sl-casein by transglutaminase[J. Agricultural and Biological Chemistry, 1986 50(12):3025-3030 [22] HAMADA J. Effects of heat and proteolysis on deami dation of food proteins sing peptidoglutaminase [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1992 40(5):719-723 [23 YAMAGUCHI S, JEENES D, ARCHER D. Protein-gluta from Chry seobacterium proteolyticum, an enzyme that deamidated glutaminyl residues in proteins[J]
tyrosinase[J]. European Food Research and Technology, 2002, 214 (4): 276-281. [10] MATHEIS G, WHITAKER J. Peroxidase-catalyzed cross linking of proteins[J]. Journal of Protein Chemistry, 1984, 3(1): 35-48. [11] 李丹, 崔凯. 食品蛋白质的改性技术[J]. 食品与发酵工业, 1999, 25 (6): 58-62. [12] LI Junwen, ZHAO Xinhuai. Oxidative cross-linking of casein by horseradish peroxidase and its impacts on emulsifying properties and the microstructure of acidified gel[J]. African Journal of Biotechnology, 2009, 8(20): 5508-5515. [13] 肖怀秋, 李玉珍, 兰立新, 等. 大豆分离蛋白酶法改性研究进展[J]. 酿酒, 2007, 34(5): 50-52. [14] 张连富, 李红. 蛋白质酶法改性研究进展[J]. 粮食与食品工业, 1999 (1): 17-21. [15] 蔡丽丽, 陆启玉, 钱林. 酶法改性食品蛋白质的研究进展[J]. 粮油加 工与食品 机械, 2006(6): 85-87. [16] 孔祥珍, 周惠明, 钱海峰. 小麦面筋蛋白酶解物的制备及其功能性 质研究[J]. 中国农业科学, 2006, 39(3): 593-598. [17] 高安全, 姬学亮, 张二琴. 大豆蛋白酶法改性研究[J]. 开封大学学报, 2004(9): 92-94. [18] GU Y, MATSUMURA Y, YAMAGUCHI S, et al. Action of proteinglutaminase on α -lactalbumin in the native and molten globule states [J]. J Agric Food Chem, 2001, 49(12): 5999-6005. [19] CABRA V, ARREGUIN R, VAZQUEZ-DUHALT R, et al. Effect of alkaline deamidation on the structure, surface hydrophobicity, and emul-sifying properties of the Z19 α -zein[J]. J Agric Food Chem, 2007, 55 (2): 439-445. [20] MIWA N, YOKOYAMA K, WAKABAYASHI H, et al. Effect of deamidation by protein-glutaminase on physicochemical and functional properties of skim milk[J]. International Dairy Journal, 2010, 20(6): 393-399. [21] MOTOKI M, SEGURO K, NIO N, et al. Glutamine-specific deamidation of α S1-casein by transglutaminase[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1986, 50(12): 3025-3030. [22] HAMADA J. Effects of heat and proteolysis on deamidation of food proteins using peptidoglutaminase[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1992, 40(5): 719-723. [23] YAMAGUCHI S, JEENES D, ARCHER D. Protein-glutaminase from Chryseobacterium proteolyticum, an enzyme that deamidates glutaminyl residues in proteins[J]
European Journal of Biochemistry, 2001, 268(5): 1410-1421 [24]李灿鹏,陈德义,赵逸云,等.食品蛋白质磷酸化改性的研究进展[J].食品科 学,2009,30(11):252-255 [25] LI Canpeng, ENOMOTO H, HAYASHI Y, et al. Recent advances in phosphory latie of food proteins: A review[J]. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43: 1295-1300 [26] Petersen B R. In: Birch G, Blakbrough N, Parker K J. Enzymes and Food Processing, London: Applied Science Publishers LTD, 1981: 149-175 [27] olsen H S, Adler-Nissen J. Process Biochemistry. 1979; 14: 611 8]olsen H S. MIFT Symposium Kuala Lumpur, 1979, July: 1213 [29] olsen H S. UK Patent, 1979, 2053228A ′由于专业度强,该板块大体引自《食品蛋白质的酶法改性》王璋(食品科学与工程系)
European Journal of Biochemistry, 2001, 268(5): 1410-1421. [24] 李灿鹏, 陈德义, 赵逸云, 等. 食品蛋白质磷酸化改性的研究进展[J]. 食品科 学, 2009, 30(11): 252-255. [25] LI Canpeng, ENOMOTO H, HAYASHI Y, et al. Recent advances in phosphorylation of food proteins: A review[J]. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43: 1295-1300. [26] Petersen B R. In: Birch G G , Blakbrough N, Parker K J. Enzymes and Food Processing, London: Applied Science Publishers LTD, 1981:149-175 [27] 0lsen H S, Adler-Nissen J . Process Biochemistry. 1979; 14:6~11 [28] 0lsen H S. MIFT Symposium Kuala Lumpur ,1979,July:12~13 [29] 0lsen H S. UK Patent,1979,2053228A i 由于专业度强，该板块大体引自《食品蛋白质的酶法改性》 王 璋 (食品科学与工程系)
