蛋白质作业

食品加工对蛋白质营养价值的影响摘要：在食品的加工过程中，蛋白质的功能性质和营养价值会发生一定的变化，对食品的品质、安全性等产生一定的影响。了解食品加工对蛋白质的影响，指导食品加工生产和人们日常生活，有利提高对蛋白质的认识，加大其利用率。本文主要就食品加工中的一些处理方式对蛋白质的营养价值的影响进行了综述。关键字：食品加工；蛋白质；营养价值；变化ChangeofNutritionalValueofProteininFoodProcessingAbstract：Inthefoodprocessing,theproteinfunctionalityandthenutritionalvaluewillhavecertainchanges.Itwillhavecertaininfluenceonthefoodqualityandsecurity.Itcouldprovideatheoreticalbasisforlearningandimproveavailabilityofproteintounderstandtheinfluencethatgeneratedbythefoodprocessing.Italsocouldinstructthefoodproductionandthepeopledailylife.Thisarticlemainlysummarizedthenutritionofproteinindifferentfoodprocessing.Keywords:foodprocessing;protein;nutritionalValue;change在食品加工过程中，蛋自质的功能性质和营养价值会发生一定的变化，从而对食品的品质、安全性等产生一定的影响。因此，了解食品加工对蛋自质的影响，指导食品加工生产和人们日常生活，有利于提高人们对蛋自质的认识，提高蛋自质的利用率。蛋自质是食品的重要成分，它不但能够提高食品的营养价值，而且对食品的质量也起着重要作用。随着人类生活水平的提高，“高蛋白、低脂肪”成为现代消费新观念。然而食品经过加工，其中蛋白质将发生一系列的物理化学变化，对蛋白质的营养价值有较大影响，其中有此影响是有积极意义的，而有此影响则是消极的。因此，清楚不同处理方法对蛋自质的影响，不仅可以避免蛋自质的结构和功能性质遭到损伤，还能够有目的地改变蛋自质的现有性质或产生一些新的性质。食品加工主要包括热处理，冷冻加工，超高压处理，酶处理等，以下就以这些处理方式对蛋白质营养价值的影响作简单的介绍。1.热处理对蛋白质营养价值的影响绝大多数蛋白质加热后的营养价值得到提高。经过温和热处理的蛋白质所产生的变化一般是有利的。因为在适宜的加热条件下，蛋白质发生变形后，可破坏酶的活性，杀灭或抑制微生物，破坏食品原料中天然存在的有毒蛋白质、肽和酶抑制剂等，从而使营养素免遭水解，并提高了消化吸收率[1]。如大豆球蛋白、胶原蛋白和卵清蛋白经适度热处理后更加易消化，其原因是蛋白质伸展，被掩蔽的氨基酸残基暴露，因而使专一性蛋白酶能更迅速地与蛋白质底物发生作用。通过加热使食品中天然存在的大多数蛋白质毒素或抗营养因子变性或钝化[2]。例如微生物污染所产生的大多数蛋白质毒素，其中肉毒杆菌毒素在100℃钝化。大豆、花生、菜豆、蚕豆、豌豆和苜蓿等豆科植物的种子或叶中均含有能抑制或结合人体蛋白质水解的蛋白质，这些蛋白质能降低膳食蛋白质的消化力和营养价值[3]。例如大豆种子中存在的胰蛋白酶抑制剂和胰凝乳蛋白酶抑制剂，能使几种动物胰脏过度分泌和增生，并伴随出现生长缓慢，它们可以通过加热使之钝化。但加热也会损失部分营养成分，使蛋白质的营养价值有所降低，如对蛋白质或蛋白质食品进行高强度热处理时，会引起氨基酸的脱硫、脱二氧化碳、脱氨等反应，从而降低干重、氮及含硫量；此外剧烈热处理的蛋白质可反应生成环状衍生物，其中有些具有致突变作用。如色氨酸在300℃以上环化转变成α、β和γ咔啉[4,5]。最容易受加热影响的氨基酸是赖氨酸，粮食经膨化或烘烤能使蛋白质中赖氨酸形成新的酰氨而受到损失，变得难以消化，肉类煮制时约有1.7%的可溶性蛋白质转移到肉汤中，受热凝固而呈泡沫状浮于汤面，这是肉汤中惟一的全价蛋白质。实践证明，加热对蛋白质的影响程度与加热时间、温度、湿度以及有无还原性物质等因素有关。2.冷冻处理对蛋白质营养价值的影响食品的低温储藏能够延缓或阻止微生物的生长，抑制酶的活性及化学反应。低温处理有两种方法：一是冷却，即将温度控制在稍高于冻结温度之上，在这种情况下，蛋自质较稳定，微生物生长受到抑制；二是冷冻，这对食品的气味多少有些损害，若控制得好，蛋自质的营养价值就不会降低[6]。但是若控制不好，冷冻和冻藏可以使蛋白质变性。关于冷冻使蛋白质变质的原因，主要是由于蛋白质质点分散密度的变化而引起的。由于温度下降，冰晶逐渐形成，使蛋白质分子中的水化膜减弱甚至消失，蛋白质侧链暴露出来；同时加上冰晶的挤压，使蛋白质质点相互靠近而结合，致使蛋白质质点凝集沉淀。这种作用主要与冻结速率有关，冻结速率越快，冰晶越小，挤压作用也越小，变性程度就越小。食品工业根据这原理常采用快速冷冻法以避免蛋白质变性，保持食品原有的风味。所以冷冻肉、鱼时多采用“急冻”，从而降低蛋白质变性程度，保持食品原有的风味品质[1]。3.脱水干燥处理对蛋白质营养价值的影响食品脱水的目的在于保藏、减轻重量及增加稳定性，同时也有许多不利的变化发生。当蛋白质溶液中的水分被全部除去时，由于蛋白质-蛋白质的相互作用，引起蛋白质大量聚集，特别是在高温下除去水分时可导致蛋白质溶解度和表面活性急剧降低。干燥通常是制备蛋白质配料的最后一道工序，所以应该注意干燥处理对蛋白质功能性质的影响；干燥条件对粉末颗粒的大小以及内部和表面孔率的影响，将会改变蛋白质的可湿润性、吸水性、分散性和溶解度[7]。食品经脱水干燥后，便于贮存和运输。但干燥时，如温度过高，时间过长，蛋白质中的结合水受到破坏，则引起蛋白质变性，因而食品的复水性降低，硬度增加，风味变劣。较好的干燥方法是冷冻真空干燥。它能使蛋白质的外层水化膜和蛋白质颗粒间的自由水，在低温下结冰，然后在真空下升华除去水分而达到干燥保存的目的。真空干燥不仅蛋白质变性少，还能保持食品原来的色、香、味。4.超高压处理对蛋白质营养价值的影响超高压技术（Highpressureprocessing）即指将食品物料放入液体介质（如水、甘油等）中，在一定的温度下加压（一般在100~1000MPa范围内）处理适宜时间，其所含的蛋白质、酶、淀粉等生物高分子化合物分别出现失活、变性及糊化等现象，同时还具有一定的杀菌功效，而食品物料的风味及营养基本不受影响，还有可能出现一些新的质构特点，具有低能耗、高效率、无毒素产生等特点，是近年来发展较快食品加工方法[8]。超高压处理会破坏食品体系中维系生物大分子如蛋白质等的立体构型的疏水键、氢键和离子键等非共价键，促使蛋白变性胶凝、淀粉糊化，酶活丧失等，也可用来改变食品质构或生成新型食品。超高压处理主要破坏蛋白结构的三级、四级结构非共价键，而对共价键影响很小。研究发现，不同压力处理对蛋白质结构影响不同，150MPa以下压力处理能促进低聚蛋白质结构解离，而150MPa以上压力会使蛋白质解链和分离后低聚体亚单位重新结合。超高压对蛋白质作用主要是压力所产生物质体积变化，物质组分在结构上差异，导致在超高压下压缩变形不同。当这一变形足够大时，可能会影响物质分子间结合形式，导致键的破坏和重组，从而使大分子功能特性发生变化。超高压处理能影响蛋白质的溶解性、凝胶性以及乳化活性等[9]。邱春江[10]以鲢鱼肌原纤维蛋白作为研究对象，利用示差扫描量热法（DSC）、表面疏水性、紫外吸收光谱及其二价导图谱、内源荧光光谱、圆二色谱、拉曼光谱等方法研究超高压加工对其构象影响。DSC分析表明，当处理压力超过200MPa后，肌原纤维蛋白构象稳定性随压力不断增加而不断变差。内源荧光光谱、紫外吸收光谱及其二价导图谱分析表明，当处理压力超过300MPa时，更多的疏水性氨基酸残基所处微环境极性增强，这种变化对表面疏水性影响明显。圆二色光谱分析表明，随着处理压力的升高，鲢鱼肌原纤维蛋白二级结构的α-螺旋含量逐渐降低，发现400MPa处理10min，α-螺旋破坏比较严重，同时这种变化进一步验证了蛋白质的表面疏水性和α-螺旋结构呈现负相关。拉曼光谱分析表明鲢鱼肌原纤维蛋白二级结构、三级结构均有改变。5.挤压蒸煮对蛋白质营养价值的影响挤压技术是指含有一定水分的食品物料在挤压机内受到螺杆的推力作用、套筒内壁、反向螺旋、成型模具的阻滞作用以及套筒外壁的加热作用，使物料与螺杆、套筒的内部产生大量的摩擦热和传导热。在这些综合因素的作用下，使机筒内的物料处于高达3-8MPa的高压和120℃以上的高温状态。如此高压超过了挤压蒸煮温度下的水的饱和蒸汽压，这就使挤压机套筒内物料中的水分不会沸腾蒸发，物料呈现出熔融状态。一旦物料从模头挤出，压力骤降为常压，物料中游离水分便发生急骤的汽化，产品随着物料中水分瞬间散发而膨胀。挤压蒸煮是一个连续混合、融炼以及成型的加工过程，作为高温瞬时生化反应器，它具有高效、多能以及低成本和低能耗等突出优势，因此挤压蒸煮技术越来越广泛的应用于食品领域中[11]。天然蛋白质在挤压机内受到热和剪切挤压的综合作用，使蛋白质三级和四级结构的结合力变弱。在向模具移动的过程中，蛋白分子由折叠状变为直线状（即发生变性作用）。由于蛋白质种类、分子量和氨基酸组成的不同，使得这种变化非常复杂。蛋白质变性后，原封闭的分子内的氨基酸残基暴露在外，可与还原糖及其他成分发生反应，而暴露在分子外的疏水基因，如苯丙氨酸和酪氨酸残基会降低挤压蛋白在水合体系中的溶解性。蛋白质分子间化学键在离开挤压模具已形成，它们主要是分子间二硫键和其它疏水键。通过改变挤压温度、螺杆转速、水分含量等工艺参数，可以改善蛋白质的功能性质，挤压蒸煮能提高蛋白质的消化率，同时降低蛋白中酶酚、蛋白酶抑制素、过敏素、黄曲霉毒素等有害物质含量。蛋白质的营养价值取决于其消化率和有效必需氨基酸。植物蛋白经过挤压蒸煮处理可以明显提高其营养价值。这主要归功于对植物中所含有的各种抗营养因子的破坏作用因而导致蛋白质消化吸收率升高。生大豆中所含有的抗营养因子如脂肪氧化酶、胰蛋白酶抑制剂以及红血球凝集素等一直困扰大豆或者豆饼的利用安全性问题，挤压蒸煮全脂大豆或者脱脂大豆使得上述抗营养因子失活，已经被广泛应用。大量研究结果表明，与传统的蒸汽蒸煮相比，挤压蒸煮对于破坏抗营养因子是十分有效的。有4种植物蛋白混合物挤压后，老鼠对它的真消化率（TD）有较大提高，其中芝麻、大豆和花生粉的TD提高幅度达20%[12]。刘俊荣[13]对热塑挤压蒸煮对鱼肉蛋白质营养特性的影响的研究结果显示，与传统的高温高压杀菌技术、鱼糜凝胶技术，常压蒸煮技术相比，热塑挤压蒸煮技术对提高鱼肉蛋白质消化率有明显优势。6.碱处理对蛋白质营养价值的影响对食品进行碱处理，尤其是与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价值影响很大。蛋白质的碱处理通常是在40℃-80℃的温度下，将蛋白质在0.1-0.4N的NaOH溶液中浸泡数小时，经碱处理后，能发生很多变化，生成各种新的氨基酸。能引起变化的氨基酸有赖氨酸、丝氨酸、胱氨酸和精氨酸。如大豆蛋白pH为12.2，在40℃下加热4h，胱氨酸、赖氨酸逐渐减少，并有赖氨基丙氨酸生成。赖氨基丙氨酸几乎不被人体吸收。随着温度的升高、时间的延长，赖氨基丙氨酸的生成量也增加。在更强的碱处理下，温度超过60℃还会引起丝氨酸的减少。同时精氨酸亦可被分为脲素和鸟脲酸。在碱处理的过程中，还可使精氨酸、胱氨酸、丝氨酸和赖氨酸发生构型变化，由L-型变为D-型，营养价值降低[14]。有时用碱处理来改变蛋白质性质，使蛋白质具有或增强某些特殊功能。如增强蛋白质发泡性。7.辐照处理对蛋白质营养价值的影响在辐照作用下，蛋白质中的含硫氨酸残基和芳香族氨基酸残基最易分解，同时还可以引起低水分食品中的多肽链断裂。以辐照方法来保存食品已被许多国家采用，但不同