馬寧　魏姜勉

[摘 要]文章論述了關(guān)于豌豆蛋白改性研究的理論成果，綜述了國(guó)內(nèi)外最新關(guān)于豌豆蛋白開(kāi)發(fā)利用的研究進(jìn)展。

[關(guān)鍵詞]豌豆蛋白；改性；開(kāi)發(fā)利用

眾多研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)多攝入動(dòng)物蛋白會(huì)增加糖尿病、心腦血管疾病和消化系統(tǒng)疾病等的患病概率，因此人們正逐漸傾向于攝入低脂、低熱量的植物源蛋白。作為人類(lèi)食品和動(dòng)物飼料，豌豆產(chǎn)量在豆類(lèi)農(nóng)作物中排名第四。它是一種優(yōu)質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)食品，富含蛋白質(zhì)、淀粉和粗纖維，同時(shí)含有較高含量的礦物質(zhì)元素（銅和鉻）和維生素（VB和 VC）。豌豆蛋白是近年來(lái)新興的一種優(yōu)質(zhì)蛋白，不僅價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，還具有低毒性、低致敏性等特點(diǎn)，越來(lái)越受到食品加工者和消費(fèi)者的青睞。

豌豆蛋白占豌豆干重的22%～25%，其中清蛋白比例為18%～25%，球蛋白比例為55%～65%。清蛋白含有較多的色氨酸、賴(lài)氨酸、蘇氨酸和其他含硫氨基酸；球蛋白含有較多的精氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。豌豆蛋白的生物價(jià)（BV）為48%～64%，功效比（PER）為0.6～1.2，高于大豆。整體而論，豌豆蛋白的氨基酸組成比較平均，接近FAO/WHO推薦的標(biāo)準(zhǔn)模式，因而是一種較好的必需氨基酸來(lái)源。

1 豌豆蛋白的改性研究進(jìn)展

目前為止，我國(guó)豌豆加工的重點(diǎn)主要是對(duì)豌豆淀粉的提取利用，制備淀粉后殘?jiān)械牡鞍踪|(zhì)，目前絕大部分僅作飼料之用，這造成蛋白質(zhì)資源的極大浪費(fèi)。而在加工過(guò)程中，豌豆蛋白受熱易變性，其水溶性變差。另外，天然的豌豆蛋白起泡性和乳化性也并不理想，不能滿(mǎn)足工業(yè)要求，應(yīng)用范圍也受到一定限制，因此，對(duì)豌豆蛋白進(jìn)行改性就顯得尤為重要，改性后的豌豆蛋白可應(yīng)用于食品加工各個(gè)領(lǐng)域，如肉制品加工、焙烤制品加工和休閑食品加工等。目前，蛋白質(zhì)改性技術(shù)主要包括物理改性、化學(xué)改性及酶法改性。

1.1 物理改性

物理改性就是利用熱、電磁場(chǎng)、射線(xiàn)等物理作用形式改變蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和分子間的聚集方式，一般不涉及蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。Cserhalmi等研究了豌豆蛋白的熱變性溫度，同時(shí)對(duì)蛋白的乳化性進(jìn)行了研究。Tǒmǒskǒzi等研究了豌豆蛋白粉的功能性質(zhì)得出，豌豆蛋白的功能性質(zhì)不如大豆分離蛋白，但是通過(guò)氨基酸分析，確定豌豆蛋白的氨基酸組成比較均衡，尤其賴(lài)氨酸的含量較高。OKane等研究了pH、溫度、熱變性和離子強(qiáng)度等因素對(duì)豌豆蛋白凝膠性的影響。何希強(qiáng)等研究了蛋白質(zhì)濃度、離子強(qiáng)度、pH、溫度等因素對(duì)豌豆蛋白質(zhì)起泡性與乳化性的影響。Taherian等采用超濾和滲濾方法得到高蛋白、低植酸含量的豌豆蛋白，發(fā)現(xiàn)其溶解性、起泡性、乳化穩(wěn)定性均得到明顯的提高。Osen等研究發(fā)現(xiàn)，豌豆蛋白可在水分濕度55%條件下擠壓成高度類(lèi)似肌肉質(zhì)地的纖維狀產(chǎn)品，且產(chǎn)品質(zhì)地可通過(guò)調(diào)節(jié)烹調(diào)溫度加以控制。不同功能性質(zhì)和粒徑大小的豌豆蛋白在成纖維過(guò)程中差別不大。因此，豌豆蛋白可以作為肌肉制品中肉類(lèi)的良好替代品，從而滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)低脂、低熱量的選擇需求。

Choi等對(duì)豌豆蛋白進(jìn)行成膜前預(yù)加熱處理，改善了蛋白膜的拉伸強(qiáng)度，降低了膜的彈性模量和吸水率。原因是加熱處理促進(jìn)了分子間二硫鍵的形成，增加了膜的完整性和機(jī)械強(qiáng)度。Donsì等利用高壓均質(zhì)技術(shù)制備了高度穩(wěn)定的豌豆蛋白乳狀液產(chǎn)品，并可將其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)為運(yùn)載維生素E的微膠囊材料。研究表明，高壓處理提高了豌豆蛋白降低油水界面張力的能力，有利于打斷分子間二硫鍵，并暴露出更多疏水基團(tuán)，因此，乳化能力大幅提高。黃科禮采用噴射蒸煮處理法改善商用豌豆蛋白粉的溶解性和乳化性。NSI從25%提高到75%，乳液粒徑從1.37μm下降到0.456μm。隨后他又對(duì)噴射蒸煮技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，采用非蛋白酶酶解—噴射蒸煮處理工藝，所得蛋白的NSI為80%，蛋白溶液穩(wěn)定，不會(huì)分層，即是非蛋白酶酶解—噴射蒸煮處理工藝可制備具有較好可溶性的豌豆蛋白。

1.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性就是通過(guò)化學(xué)試劑作用于蛋白質(zhì)，使部分肽鍵斷裂或者引入各種功能基團(tuán)，利用蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)活性，選擇地將某些基團(tuán)轉(zhuǎn)化為衍生物，以此來(lái)達(dá)到改變蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的目的。Johnson等采用?；瘜?duì)豌豆分離蛋白進(jìn)行改性。研究表明，通過(guò)酰化，可以降低豌豆分離蛋白的等電點(diǎn)，提高豌豆分離蛋白的乳化性。Gueguen通過(guò)調(diào)節(jié)豌豆球蛋白的pH（酸性條件），得到了分子結(jié)構(gòu)展開(kāi)的變性蛋白，該變性蛋白具有增大的表面疏水性，因此，蛋白的界面性質(zhì)（起泡性和乳化性）得到了改善。Baniel等對(duì)豌豆蛋白進(jìn)行糖基化改性，提高了豌豆蛋白的黏度、溶解度以及起泡性和乳化性。研究發(fā)現(xiàn)，糖基化作用增加了豌豆蛋白的流體力學(xué)體積及與水分子的相互作用，糖鏈的引入改善了蛋白親水—疏水平衡，提高了蛋白的界面活性。郭興鳳等采用豌豆磨漿后酸沉再干燥的方法得到蛋白含量為85%的豌豆蛋白粉，并對(duì)其功能特性進(jìn)行了研究，經(jīng)此方法制得的豌豆蛋白的功能特性較好。

一般來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)與其溶解性密切相關(guān)。溶解性越好，越利于其他功能性質(zhì)的發(fā)揮。Shand等報(bào)道，在pH7～10范圍內(nèi)，豌豆蛋白的溶解度可達(dá)60%～95%。可見(jiàn)，豌豆蛋白具有較好的溶解特性。Sun等采用低變性鹽萃取的方法從豌豆粉中提取豌豆蛋白，得到的豌豆蛋白與等電點(diǎn)沉淀法、噴霧干燥制得的豌豆蛋白相比，其提取的豌豆蛋白形成凝膠的能力較強(qiáng)。Swivatecka等采用動(dòng)態(tài)振蕩式流變儀以及示差掃描量熱法研究pH（3.0～10.0）和NaCl（0～2.0mol/L）對(duì)豌豆蛋白凝膠性的影響，在pH為4.0，NaCl濃度為0.3mol/L時(shí)凝膠強(qiáng)度最大。離子強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低、pH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低凝膠強(qiáng)度。

1.3 酶法改性

酶法改性通常是利用蛋白酶對(duì)蛋白進(jìn)行部分水解或者在蛋白分子上導(dǎo)入（切除）部分基團(tuán)，以增加蛋白分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接特殊功能基因，改變蛋白質(zhì)的功能特性。Shand等采用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase）交聯(lián)豌豆蛋白，顯著改善了豌豆蛋白凝膠的流變特性，尤其是膠彈性。研究表明，在酶添加量0～0.7%（w/w）時(shí)，凝膠的剪切應(yīng)力和應(yīng)變隨酶添加量的增加而不斷增大，達(dá)到了與大豆蛋白凝膠和商品bologna以及素香腸相似的流變性質(zhì)。然而，TGase的加入并不影響豌豆蛋白的熱穩(wěn)定性。2011年，郭金鳳等利用蛋白酶對(duì)豌豆蛋白粉進(jìn)行深度水解改性，研究了水解條件對(duì)水解度的影響，并對(duì)豌豆蛋白的酶水解產(chǎn)物的抗氧化性能進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白酶解產(chǎn)物具有抗氧化性，具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?，且?duì)于今后制備植物源抗氧化劑具有現(xiàn)實(shí)意義。2014年，她又采用Alcalase改性豌豆蛋白粉，結(jié)果表明，酶水解產(chǎn)物的泡沫特性和溶解性在不同pH和NaCl濃度時(shí)均高于未水解樣品，和大豆蛋白相當(dāng)。改性后產(chǎn)物的分子量分布也有較大改變，小于10000部分所占比例由22.22%提高到79.39%，而相對(duì)分子質(zhì)量小于2000的比例提高了11.55%。Barac等用蛋白酶適當(dāng)水解豌豆蛋白，改善了蛋白的溶解性、乳化性和起泡性等。

豌豆蛋白水解物具有顯著抑制ACE酶活力和抑制脂肪氧化的能力，因此，也可作為營(yíng)養(yǎng)保健因子添加到食品或保健品中。Vermeirssen等體外模擬了胃腸道消化環(huán)境，先后用胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶消化豌豆蛋白，得到了具有高ACE酶活力的多肽段。Li等分別用堿性蛋白酶和嗜熱菌蛋白酶水解豌豆蛋白，獲得了具有抑制ACE酶活力、腎素活力及鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性磷酸二酯酶活力的降血壓生物活性肽。Pownall等用嗜熱菌蛋白酶水解豌豆蛋白，并根據(jù)極性將水解物進(jìn)行分離。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，豌豆蛋白水解物及其各分離組分均具有抑制亞油酸氧化的能力，這些產(chǎn)物可作為潛在的抗氧化劑添加到保健食品中，以幫助抑制因細(xì)胞氧化所引起的慢性疾病的發(fā)生、發(fā)展。Humiski等研究表明，酶的種類(lèi)是影響豌豆蛋白水解物功能性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特性和苦味生成的主要因素。在比較的五種蛋白酶（胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和堿性蛋白酶）中，木瓜蛋白酶和胰凝乳蛋白酶制備的水解物具有最低的苦味和最高的ACE酶抑制作用及較好的自由基清除能力。除此之外，S'wi atecka等利用胃蛋白酶水解豌豆蛋白，獲得了具有調(diào)控小腸微生物菌群平衡的活性肽產(chǎn)品。這些水解物不僅能夠抑制腸道有害菌的生長(zhǎng)，更能促進(jìn)有益的乳酸菌的生長(zhǎng)，從而維持人體腸道菌群的生態(tài)平衡。

2 豌豆蛋白的開(kāi)發(fā)利用研究進(jìn)展

豌豆蛋白的氨基酸比例平衡，全部或部分添加，可優(yōu)化產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分、改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、增強(qiáng)產(chǎn)品穩(wěn)定性。豌豆蛋白具有良好的溶解性，分散性、發(fā)泡性和低黏度等功能特性，加工方便，可廣泛應(yīng)用于肉制品、水產(chǎn)品、焙烤食品、乳制品、飲料、冰激凌、糖果、高級(jí)寵物食品等生產(chǎn)領(lǐng)域。以豌豆為原料加工豌豆制品時(shí)，豌豆蛋白質(zhì)不僅有助于凝膠的形成，更能促成表面疏水性的形成，產(chǎn)生脂肪的口感，從而可作為脂肪替代品應(yīng)用于食品中，生產(chǎn)低能量產(chǎn)品，減少膳食脂肪的攝入量，降低肥胖、動(dòng)脈粥樣硬化以及惡性腫瘤之類(lèi)的發(fā)病率。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家把豌豆蛋白作為保健食品逐漸風(fēng)行起來(lái)，其消耗量每年高達(dá)65萬(wàn)噸，占全部豆類(lèi)消耗量50%。美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)攝入豌豆蛋白，可以有效改善國(guó)民的膳食質(zhì)量，在其發(fā)起的兒童成年保健食品計(jì)劃中，號(hào)召?lài)?guó)民每天攝入0.5c的豌豆蛋白，不僅可以保證充足的營(yíng)養(yǎng)，且能有效地預(yù)防慢性疾病。

闞德義、陳寶江以及Verland等人曾研究將豌豆蛋白粉應(yīng)用在雞、魚(yú)飼料中；Valencia等將豌豆蛋白與大豆蛋白作為小豬的飼料進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在小豬的體重增長(zhǎng)和消化特性方面二者具有幾乎相同的影響，其表明豌豆蛋白可成為大豆蛋白的替代品。Su等將經(jīng)豌豆蛋白預(yù)乳化的脂肪添加到法蘭克福香腸中，研究了產(chǎn)品的質(zhì)地和功能特性。結(jié)果表明，添加豌豆蛋白的產(chǎn)品比對(duì)照樣（純?nèi)庀隳c）具有更好的熱穩(wěn)定性和更大的剪切硬度，且降低鹽濃度對(duì)產(chǎn)品的剪切硬度無(wú)影響。Marco等研究發(fā)現(xiàn)，將豌豆蛋白添加到大米粉面團(tuán)中可改善面團(tuán)的黏彈性和流變性質(zhì)。若與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase）聯(lián)用，能進(jìn)一步促進(jìn)面團(tuán)中蛋白質(zhì)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。孫聃等研究把豌豆蛋白及豌豆粉添加到饅頭中，能有效改善面粉的粉質(zhì)特性，提高饅頭的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，延長(zhǎng)饅頭的貨架期；Mercier等把豌豆蛋白添加到面條中，改善了面粉的粉質(zhì)特性，提高了面條的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Nunes等采用豌豆蛋白替代牛奶蛋白，并結(jié)合κ.卡拉膠或結(jié)冷膠制備布丁，得到了質(zhì)地和口感均良好且更加營(yíng)養(yǎng)健康的蔬菜凝膠甜點(diǎn)。

Francois等人研究從豌豆中提取的豌豆蛋白有減輕胃腸積氣和改善礦物質(zhì)生物利用度的功效，特別適合作為嬰幼兒的食品蛋白源；Davidsson等報(bào)道，豌豆蛋白植酸含量低，對(duì)鐵元素的吸收影響較小，且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，可作為嬰兒食品配方中最佳的蛋白質(zhì)來(lái)源。Niehues等在豌豆生物活性肽對(duì)幽門(mén)螺桿菌抗附著性的研究中發(fā)現(xiàn)，從黃豌豆中分離的生物活性肽具有較好的抗附著能力，可作為功能性成分來(lái)抵抗幽門(mén)螺桿菌對(duì)嬰兒和兒童的感染。

John B.Lasekan等研究表明，同酪蛋白相比較，豌豆蛋白更能有效降低血漿中膽固醇（61%），甘油酯（47%），肝中膽固醇（94%），同時(shí)也可以降低飲食中27%的膽固醇，采用豌豆蛋白代替蛋清蛋白制備巧克力蛋糕，可以有效減少對(duì)脂肪的攝取。S'wi atecka等人將豌豆蛋白糖基化，能夠改善腸道環(huán)境，能夠促進(jìn)腸道中益生菌的生長(zhǎng)，特別是雙歧桿菌和乳酸菌，促使益生菌產(chǎn)生更多有益人體健康的短鏈脂肪酸（乳酸和醋酸乙烯酯、丙酸丁酸），有助于保養(yǎng)腸道。Dominika等人研究發(fā)現(xiàn)將豌豆蛋白進(jìn)行水解，所得水解產(chǎn)物具有較強(qiáng)的生理活性，可以促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)。鈣調(diào)蛋白激酶II能催化各種細(xì)胞蛋白質(zhì)磷酸化，若其活性失調(diào)，易使人得慢性病，因而通過(guò)調(diào)節(jié)其活性，有助于人們治療慢性疾病。

目前，在食品蛋白中，酪蛋白水解多肽是唯一應(yīng)用于調(diào)節(jié)Ca MKⅡ活性的多肽，Huan Li等人研究表明，由于豌豆蛋白富含賴(lài)氨酸和精氨酸，將豌豆蛋白水解可得到陽(yáng)離子多肽，可有效調(diào)節(jié)Ca MKⅡ活性，因而將豌豆蛋白多肽開(kāi)發(fā)為保健品，應(yīng)用于心血管疾病的預(yù)防，具有廣闊的市場(chǎng)。Fatou等人研究發(fā)現(xiàn)，豌豆蛋白進(jìn)行水解后，其水解物能明顯抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的NO，其量高達(dá)20%。研究表明，豌豆蛋白水解物具有高效的抗氧化性和抗炎性。Samson等以豌豆蛋白為原料進(jìn)行水解，獲得具有ACE抑制活性肽，長(zhǎng)期服用，有助于治療高血壓，且無(wú)副作用，對(duì)正常血壓無(wú)影響。因而，將豌豆蛋白進(jìn)行深加工制備多肽，可以作為增強(qiáng)人體免疫力，預(yù)防疾病的高級(jí)保健品。

3 結(jié) 論

綜上所述，豌豆蛋白具有多功能性，采用不同方法，對(duì)豌豆蛋白進(jìn)行改性，可充分發(fā)揮豌豆蛋白的功能特性，擴(kuò)展其在食品加工中的應(yīng)用范圍。利用豌豆蛋白不同的功能特性，可改善傳統(tǒng)食品的加工性能，提高食品風(fēng)味、品質(zhì)，降低成本，而在食品保健等方面的應(yīng)用，更擴(kuò)展了豌豆蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域。相信，隨著對(duì)豌豆蛋白改性的進(jìn)一步研究，豌豆蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛。