食品化学课程论文

常见蛋白质在食品工业中的应用摘要：蛋白质与脂肪、淀粉、糖是食品工业的四大原料，广泛应用于各类食品，包括糖果、糕点、冷饮、肉制品、乳制品、面制品等，它不仅具有强化营养的功能，而且具有改善各种食品品质、质构的功能。随着工业水平的提高，加工与合成食品的种类增多，若要进一步提高产品质量，在很大程度上依赖于配方中各成分的性质，根据蛋白质功能性质的不同，选定适宜的蛋白质，加入到食品中，使之与其他成分配合转化成理想的成分，加工的成品便有了很大的特色。而在食品工业中，提高经济价值也是重要的一部分。那么利用价格低廉，来源广阔的植物蛋白代替动物蛋白质，最大限度的发挥不同蛋白质的功能特性，也不失为解决这一问题的好办法。关键词：蛋白质；食品；应用；改善；质构；营养食品蛋白质可以分为动物源、植物源两大类，其中的动物蛋白质（如肉类、乳、蛋等）和谷物蛋白质是所谓的传统蛋白质，有着悠久的食用历史，在人类的日常消费中也最为重要，也是食品加工中重要的食品成分或配料。1植物蛋白1.1大豆蛋白大豆蛋白是最为重要的油籽蛋白，其最为重要的原因如下：第一，因为其全球种植面积非常大；第二，从氨基酸组成上看，必需氨基酸组成与动物蛋白比较接近，与牛乳则十分相似；第三，利用FAO/WHO评价蛋白质营养价值的评价指标—蛋白质消化率校正氨基酸分，评价结果表明，大豆蛋白的营养价值与动物蛋白相近，明显优于其他植物蛋白；第四，大豆中蛋白质含量一般超过大豆的40%，这个含量远高于一般的动物肌肉；第五，一些大豆蛋白食品中蛋白质的消化率接近或超过动物蛋白。另外，大豆蛋白的其他优势还包括不含胆固醇，含有人体有益的异黄酮、植物固醇等物质。所以大豆蛋白是最具发展潜力的植物蛋白质资源。[1]1.1.1大豆蛋白的组成及加工产品大豆蛋白主要存在于蛋白体和糊粉粒之中，由于它能溶于pH≠pI的水及盐溶液，所以主要蛋白是球蛋白。大豆蛋白是大豆经浸出法提取油脂后，豆粕在低温条件下脱除溶剂产出的大豆蛋白粉、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆组织蛋白等大豆蛋白产品[2]。1.1.1.1大豆分离蛋白大豆分离蛋白是以脱脂的豆片或豆粉为原料，经过特殊工艺而制备的蛋白质基料，其蛋白质含量为90％~95％，消化率可达93%~97%[3]，它不含脂肪和碳水化合物，却含有相当多的异黄酮，可以广泛应用于各种营养性和功能性食品。大豆分离蛋白具有良好的乳化、分散、胶凝以及增稠作用，溶解性也比其他大豆蛋白产品高，所以它是食品加工中应用广泛的一个功能性蛋白质原料。在食品制造业中用途很多，可以添加在肉罐头、香肠、火腿等肉类制品中。既能改善肥肉制品的口感、降低脂肪和胆固醇，又能提高产品的蛋白质含量，降低肉制品生产成本，故在肉制品中用得较多。它也可替代牛奶制作乳制品。又因为它具有起泡性和保水性，所以可以用在焙烤食品中，使面包点心松软可口，不易干硬。大豆分离蛋白还可用作发泡剂，把它的水解物添加到食品、糕饼的混合料中，可增加鸡蛋蛋白质发泡时的体积。最近的研究表明，分离大豆蛋白质具有降低胆固醇的功效。用大豆蛋白质代替某些动物蛋白质能在短期内大大降低血液中胆固醇的水平。正因为如此，对这种产品感兴趣的消费者正在增加，分离大豆蛋白质可用在焙烤或烹调中，也可喷洒在谷类食品上或用于调制橘子汁、做不含牛奶的水果饮品等。[4]1.1.1.2大豆浓缩蛋白大豆浓缩蛋白是指从优质脱壳大豆粉中除去大部分油脂和水溶性非蛋白质物质，所得蛋白质含量以干物质计算不低于70％的蛋白粉。这种大豆蛋白粉具有多种特性，如保水性、乳化性等，在食品制作中有广泛用途。它可以用于肉类食品、焙烤食品、婴幼儿食品及其他各种营养食品，以改善这些食品的口感和营养质量。大豆浓缩蛋白常与乳清粉一起作为牛奶的替代品用在焙烤食品中[5]。在面包、蛋糕和饼干等焙烤食品中加入适量的大豆浓缩蛋白，可以明显改善制品的风味和口感，同时提高了产品的营养价值。1.1.1.3大豆组织蛋白大豆组织蛋白是以低变性脱脂大豆粕和浓缩大豆蛋白，或分离大豆蛋白为原料，加入一定的水及添加剂均匀混合，经加温、加压、成型等机械或化学方法改变其蛋白质的组成方式，使蛋白质分子之间整齐排列且具有同方向组织结构，同时膨化凝固，形成纤维状蛋白，使之具有与肉类相似的咀嚼感，这样生产的大豆蛋白制品，称之为大豆组织蛋白[6]。组织蛋白在食品中的应用与其功能特点有关。由显微镜观察可知，松散的蛋白质颗粒在挤压膨化过程中，在高温、高湿条件下，受到强烈的剪切力作用，蛋白质分子在熔融状态下均取向排列，形成疏松多孔的网格结构，具有很强的吸收吸附能力，可以吸收水分、脂肪，可以吸附各种风味。在挤压机出口安装不同的模子，挤压成型的组织蛋白可以是块状、条状和颗粒状，这种产品经烹调可制成呈猪肉味、牛肉味、鸡肉味等不同风味的“人造肉”产品。[7]它可以采用各种烹调方法制成美味的菜肴，也可以掺入到各种肉馅中，如在包子、饺子、肉饼中代替部分肉品，以降低肉馅的脂肪含量并可以改善其口感。1.2小麦蛋白小麦蛋白主要是由清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白组成。小麦面筋蛋白主要是由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成的高度水化产物。1.2.1在面制品中的应用小麦面筋蛋白是一种优良的面团改良剂，广泛应用于面包、面条、方便面等面制品的生产。利用小麦面筋蛋白能增强面团筋力，留存气体并控制膨胀使面包体积一致[8]。小麦面筋的吸水性和留存性能够提高产品得率，保持面包柔软，延长货架寿命，增强天然口味等。1.2.2在肉制品中的应用小麦面筋蛋白可以增加粘弹性、色泽稳定性、硬度、出汁率和保水性，降低了保油性和加工损耗。其凝固特性有利于提高产率，增加组织强度，改善流变特性，增强成片能力和保持感官特性。当面筋被水化后，它的结构伸展开，可被拉成丝、线或膜，利用此特点可以做成各种人造肉和可剥食用膜[9]。在肉制品中，小麦面筋蛋白作为粘合剂、填充剂或增量剂而呈现出许多优点。使用1％~5％的小麦面筋作为粘合剂使用在重组化肉品中赋予产品中，可以增加粘弹性、色泽稳定性、硬度、出汁率和保水性，降低了保油性和加工损耗。在其他的肉块和处理过的肉制品中，使用1％~13％的小麦面筋蛋白，其凝固特性有利于提高产率，降低加工损耗，提高粘度，增加组织强度，改善流变特性，增强成片能力和保持感官特性。1.2.3在其他方面的应用应用于奶酪和披萨：应用面筋制造的合成奶酪在质地和口感上与天然奶酪没有什么区别。小麦面筋蛋白也被用来强化披萨表面强度，尽可能用一种面粉产生薄和厚的两种表面。小麦面筋蛋白的加入提供了硬外壳和爽口感，并减少水分向表面的迁移。[10]应用于口香糖：以小麦蛋白质为胶基可以制备口香糖。其产品口感滑而细腻，粘弹力强，并补充人体蛋白质和维生素等营养素[11]。1.3花生蛋白花生蛋白质主要成分是花生球蛋白和伴花生球蛋白还有少量的清蛋白，其溶解性、发泡性和持水性等功能特性是食品加工过程中非常重要的性质和质量控制指标。在等电点PH=4.5时，其溶解性、发泡性和持水性都最低。当温度达到55℃时溶解度开始下降，但随温度的升高，起泡性增加，持水性下降。在蛋白质浓度约3%时，其起泡性最好。由于花生蛋白质的营养价值与动物蛋白相近，其蛋白质含量比鲫鱼、瘦猪肉和鸡蛋都高，且不含胆固醇，花生蛋白含有大量易被人体消化吸收的必须氨基酸，同时还具有诱人香味，因此花生蛋白粉可作为如发泡稳定剂等食品添加剂，广泛应用于食品中，也可制成各种高蛋白保健食品。2动物蛋白2.1胶原蛋白胶原蛋白，或称胶原，是由动物细胞合成的一种生物性高分子，广泛存在于动物骨、腱、软骨和皮肤及其他结缔组织中，具有支撑器官、保护机体的功能，胶原是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，约占动物体内蛋白质总量的三分之一。近年来，随着胶原提取技术的发展，对其性质、结构等方面研究的深入，以及对胶原蛋白与胶原多肽的生物功能等性能认识的提高，胶原蛋白的研究及应用成为一个热点。[12]2.1.1作为功能保健食品胶原蛋白的特征氨基酸—羟脯氨酸是血浆中运输钙到骨细胞的运载工具。骨细胞中的骨胶原是羟基磷灰石的黏合剂，他与羟基磷灰石共同构成了骨骼的主体。只要摄入足够的胶原蛋白，就能保证机体钙质的正常摄入量。因此，胶原蛋白可用来制作补钙的保健食品[13]。随着人们生活水平的提高，肥胖和高血脂、高胆固醇的人越来越多，由此导致的心脑血管疾病成为人们广泛关注的问题。胶原蛋白能降低甘油三酯和胆固醇，用胶原蛋白（水解明胶）、果胶和麦麸以100:5:80—100:43:28的重量比配制的食品，有利于降低体重和血脂，适用超重病人和动脉硬化的病人。胶原多肽作为天然生物质的降解产物，氨基酸种类丰富，蛋白质含量高，不含脂肪，是一种理想的减肥降血脂食品[14]。此外，胶原蛋白可协助机体排出铝元素，减少铝在体内聚积。它还有加速血红蛋白和红细胞生成的功能，改善循环，有利于防治冠心病、缺血性脑病。胶原蛋白能保持血管正常功能，与预防动脉硬化、高血压有密切关系。2.1.2作为食品添加剂明胶可作为澄清剂用于啤酒、果酒、露酒、果汁、巴旦木果仁乳饮料等产品的生产，其作用机理是明胶能与丹宁生成絮状沉淀，静置后，呈絮状的胶体微粒可与浑浊物吸附、凝聚、成块而共沉，再经过滤去除[15]。胶原多肽可广泛用于中性乳饮料、酸性乳饮料、鲜牛奶等液态乳制品中，一是起到抗乳清析出的作用，胶原蛋白通过氢键的形成阻止乳清析出，避免酪蛋白产生收缩作用，因而阻止了固相从液相中分离。二是乳化稳定功效，三是乳泡沫的稳定剂。胶原多肽可添加至面包中，延长面包的老化时间，增加面包的体积和松软程度。明胶具有吸水和支撑骨架的作用，其微粒溶于水后，能相互交织成网状结构，凝聚后使柔软的糖果保持形态稳定。2.1.3作为食品包装胶原蛋白制作肠衣，口感好，透明度好，制作工艺简单，还可以改善香肠风味和质量。胶原蛋白还可作为食品粘合剂合成纤维膜，制作肉类、鱼类包装纸。此外，它还可作为食品保护层，具有抗氧化性，可保持食品的颜色鲜亮。2.2乳清蛋白乳清蛋白是利用现代生产工艺从牛奶中提取出来的一种蛋白质或是由干酪生产过程中所产生的副产品乳清经过特殊工艺浓缩精制而得的一类蛋白质，它是由一些细小而紧密的球状蛋白质组成。乳清蛋白具有高蛋白质、低胆固醇、低脂肪和低乳糖的特点，且容易被人体消化吸收、具有高的营养价值。乳清蛋白的功能特性主要有：成胶性、搅打起泡性、乳化性、成膜性等。将乳清蛋白添加到酸奶中，可以缩短培养时间，改善风味和质地，增强滞水性，减少乳清析出和脱水现象，延长保质期，促进益生菌生长，增强酸奶的营养保健功能，将乳清蛋白应用于干酪中可以加速乳的凝结，改善感官性能，缩短干酪的成熟期，增加干酪的出品率；在冰激凌生产中，干酪可以替代脱脂乳粉作为廉价蛋白质的来源，降低产品的成本，并赋予冰激凌清新的乳香味，还可以应用于冷冻甜食以及裱花奶油生产中；在焙烤食品中，乳清蛋白可以作为辅料增加焙烤食品的体积，提高水分含量，低脂、低胆固醇的乳清蛋白可以全部或部分替代焙烤食品中鸡蛋白，脂肪，保证产品的色泽和口感；在肉类制品中，乳清蛋白可以提高肉制品的营养价值，提高产品的出产率，可以作为肉制品的乳化剂，在低脂肉制品中，可以增加低脂肉制品的弹性和汁液感，还可以作为肉制品的添加物和替代品；在功能食品中，乳清蛋白因含有易消化吸收的优质蛋白，能提供额外能量，节约体内蛋白质，乳清蛋白还富含含硫氨基酸，能维持人体内抗氧化剂的水平等；在配方食品中，乳清蛋白作为一种多功能配料，在乳饮料中可以作为组织改良剂或作为益生菌或者在其他营养疗效食品中作为载体。2.3卵蛋白卵类尤其是鸡蛋是食用历史悠久的蛋白质食品。一个完整的鸡蛋的可是部分由蛋白、蛋黄两部分组成。球蛋白、伴白蛋白、卵粘蛋白、溶菌酶赋予其优越的乳化稳定性，卵磷脂、胆固醇与脂蛋白质赋予其优越的发泡性。作为优质蛋白质，卵蛋白具有良好的凝胶性、独特的风味功能、澄清作用和抑制结晶作用，这些功能可以应用在制作点心、沙拉酱、布丁、糖果等各种食品中。卵黄是食品加工中重要的乳化剂，卵黄的乳化性质很大程度上取决于脂蛋白。在冰淇凌生产中，采用液体保鲜蛋，可去除生产蛋粉时常带的烘粉味，使其风味更纯正；采用热稳定蛋液，可以减少增稠剂的用量，使制品