花生蛋白改性及烘烤對花生品質(zhì)影響的研究進展

褚之琳，魯 明,*

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽110866；2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧 沈陽110161）

花生屬豆科，是世界排名第四大油料作物[1]?；ㄉ薁I養(yǎng)豐富，其蛋白質(zhì)含量達35%左右，在所有植物蛋白資源中位列第三[2]，脂肪含量達45%左右，同時含有多種維生素和礦物質(zhì)元素。在食品工業(yè)中，花生蛋白屬于非常優(yōu)質(zhì)的蛋白資源，是一種完全蛋白，其毒性物質(zhì)少，安全性高且腹脹因子少，在人體中利用率高達98%[3]。在各類食品中加入花生蛋白可在一定程度上改善食品的質(zhì)量，增加食品營養(yǎng)，被認為是乳糖不耐癥患者潛在的蛋白質(zhì)基礎(chǔ)來源，可作為這些患者牛奶等動物乳制品的替代品。因此，對花生蛋白改性研究是十分必要的。烘烤是花生主要的加工方式之一。本文從花生蛋白改性方法及烘烤兩方面對花生品質(zhì)的影響進行了綜述，可為花生蛋白加工及應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 花生蛋白改性方法及其對改性的影響

1.1 物理改性

使用高溫、高壓、超聲波等物理手段處理花生蛋白，可使蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化[4]。一般來說，物理改性手段只會對氫鍵等次級鍵產(chǎn)生影響，但不會影響多肽鏈中氨基酸的排列順序及二硫鍵的位置[5]。因此，這些方法雖具備節(jié)約成本和時耗、安全無毒副作用、營養(yǎng)損失少等優(yōu)點，但對蛋白質(zhì)改性的范圍較小，效果不夠理想，難以實現(xiàn)市場化。

Kella[6]研究高溫處理對花生蛋白特性影響時發(fā)現(xiàn)，高溫處理使花生球蛋白的高級結(jié)構(gòu)遭到破壞，減弱了花生球蛋白與其他蛋白間的反應(yīng)能力。研究發(fā)現(xiàn)，pH值會影響花生球蛋白的變性程度，pH值為3.6時，變性程度最大，對蛋白質(zhì)各功能特性的影響也最大[7]。Dong等[8]研究高壓處理花生時發(fā)現(xiàn)，處理后花生蛋白的乳化性、起泡性均得到了一定程度的提升，但其乳化穩(wěn)定性、起泡穩(wěn)定性都相對降低。邵悅等[9]研究超聲波對花生蛋白功能特性影響時發(fā)現(xiàn)，超聲波處理改變了花生蛋白的結(jié)構(gòu)，使得疏水基團暴露，從而使花生蛋白的起泡性、乳化性顯著提高。綜上所述，通過高溫、高壓、超聲波處理等物理改性手段，在一定條件下（包括環(huán)境、溫度、pH值等）改變花生蛋白的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改善花生蛋白的功能特性，提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。

1.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性是指加入一些化學(xué)活性試劑后使蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過改變靜電荷或引入新的疏水活性基團破壞蛋白質(zhì)內(nèi)部的肽鏈結(jié)構(gòu)，修飾蛋白質(zhì)主鏈或側(cè)鏈基團結(jié)構(gòu)，進一步改善其功能特性[10]?；瘜W(xué)改性具有改性效果顯著、操作流程簡易快捷及實際應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)勢，但同時也會出現(xiàn)副產(chǎn)物數(shù)量過高，對環(huán)境的破壞性過高，能耗過高，以及有毒產(chǎn)物難去除的“三高一難”的弊端[11-12]。

Yu等[13]研究磷酸化改性花生蛋白時發(fā)現(xiàn)，三聚磷酸鈉會與絲氨酸的羥基基團、賴氨酸的氨基基團以及蘇氨酸的羥基基團發(fā)生反應(yīng)，使花生蛋白的乳化性顯著提高，有效改善花生蛋白的功能特性。張健磊等[14]研究三聚磷酸鈉改性花生蛋白時發(fā)現(xiàn)，引入的磷酸基團越多,蛋白質(zhì)的功能特性提升越多。Bencharitiwong等[15]利用化學(xué)改性方法處理花生蛋白時發(fā)現(xiàn)，蛋白中高致敏成分Ara h 2和Ara h 6含量大幅降低。Van Hoffen等[16]也發(fā)現(xiàn)，戊二醛和還原烷基化處理均能有效降低花生蛋白的致敏性。綜上所述，通過引入?；噭┖土姿峄幕瘜W(xué)改性增加了花生蛋白質(zhì)分子間的電荷排斥力，使分散性擴大，可以有效改善蛋白質(zhì)的功能特性，且化學(xué)改性還能有效降低花生中的致敏成分。

1.3 酶法改性

酶法改性是在酶的作用下，使蛋白質(zhì)的高級空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而其理化性質(zhì)也隨之改變。酶法改性是近年來食品領(lǐng)域關(guān)注和研究的重點，是提高蛋白質(zhì)各種功能特性和營養(yǎng)價值的有效改性手段[17-18]。與上述物理和化學(xué)兩種改性手段相比，酶法改性更加安全可靠，其不會對蛋白結(jié)構(gòu)造成嚴重的破壞，同時可以改善其他的功能特性，具有更大的市場潛力，但成本較高[19]。

張兆麗[20]在酶法改性試驗中發(fā)現(xiàn)，堿性蛋白酶處理花生蛋白效果強于其他蛋白酶，使蛋白乳化能力等方面都得到了一定程度的提升。趙冠里[21]在試驗中也發(fā)現(xiàn)，花生球蛋白酸性亞基比伴花生球蛋白堿性亞基更易受到堿性蛋白酶的影響。韓璐等[22]通過酶聚合改性催化酶水解蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵發(fā)生酶聚合反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)：水解度較高時球蛋白的溶解性顯著提升，乳化性則在水解度較低時得到了改善，但對花生球蛋白水解過度，則會降低其乳化性、起泡性等功能特性。綜上所述，堿性蛋白酶對花生蛋白改性最為顯著，其中對花生球蛋白的影響最大，花生蛋白的功能特性在一定程度下隨著花生球蛋白水解程度的提高而得到明顯改善，從而使蛋白質(zhì)的應(yīng)用價值相應(yīng)提高。

2 烘烤對花生蛋白功能特性的影響

2.1 烘烤對花生蛋白乳化性的影響

乳化性是指油和水混合形成乳狀液的能力，其保持穩(wěn)定的能力稱為乳化穩(wěn)定性[23]。趙冠里等[24]在研究烘烤處理對花生分離蛋白乳化性影響時發(fā)現(xiàn)，花生伴球蛋白在烘烤時間較短時就可在熱環(huán)境下迅速變性而形成分子量更大的聚集體，從而降低蛋白的乳化性，但隨著烘烤時間的延長，伴球蛋白含量接近于0時，球蛋白肽鏈松散，疏水性增加，反而使花生蛋白的乳化性升高。王忠合等[25]將花生置于180℃環(huán)境下烘烤20 min后，將其制備成脫脂花生粉，然后對其乳化性進行了測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，烘烤降低了花生蛋白的乳化性，但促進了其乳化穩(wěn)定性。以上研究表明，烘烤花生沒有鮮花生的乳化性高，但比鮮花生的乳化穩(wěn)定性強；隨著烘烤時間的延長，花生蛋白的乳化性表現(xiàn)為先降低后升高。

2.2 烘烤對花生蛋白凝膠性的影響

蛋白質(zhì)凝膠性是指蛋白質(zhì)分子經(jīng)過聚集與結(jié)合形成一種連續(xù)有序的網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)。在力的作用下，蛋白質(zhì)分子會經(jīng)過聚集結(jié)合形成有序的網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)，并結(jié)合成為“軟膠”狀態(tài)，稱為蛋白質(zhì)的凝膠作用[26-27]。而在某些特殊條件下處理蛋白質(zhì)時，蛋白膠體分子體系會直接受到破壞，失去流動性。蔣雨珊等[28]研究得出，影響蛋白質(zhì)凝膠性的因素有pH值、氫鍵、加熱時間、中性鹽作用及樣品種類等幾個因素。Kella[6]研究發(fā)現(xiàn)，在pH 3.6條件下，加熱處理會提高花生蛋白質(zhì)的凝膠性，原因是非極性基團脫離導(dǎo)致了花生蛋白之間發(fā)生相互交聯(lián)，提高了其變性程度。趙冠里等[24]通過對烘烤花生凝膠性的彈性模量數(shù)值分析得出，烘烤達到一定溫度時，花生蛋白才開始凝膠化，且烘烤花生蛋白的凝膠性會隨著烘烤時間的延長而降低，其原因在于持續(xù)高溫會導(dǎo)致伴球蛋白數(shù)量減少。張健磊等[29]在研究高溫處理對花生蛋白凝膠性影響時發(fā)現(xiàn)，干熱可促進花生蛋白凝膠性的提升，包括花生蛋白凝膠硬度、凝膠彈性、凝膠粘合性、凝膠脆度都會有一定程度的提升，而最佳的干熱條件是在100℃下干熱3 d。以上研究表明，花生蛋白的凝膠性隨著溫度、pH值、烘烤時間的變化而發(fā)生變化，在適宜條件下進行烘烤處理可適當提升花生蛋白的凝膠性。

2.3 烘烤對花生蛋白溶解性的影響

蛋白質(zhì)在水溶液或鹽溶液中的溶解性稱為蛋白質(zhì)的溶解性，其溶解程度稱為溶解度[30]。王軍等[31]研究烘烤對花生蛋白溶解性的影響時發(fā)現(xiàn)，將新鮮花生進行烘烤處理，隨著花生烘烤時間的延長，其蛋白溶解性會明顯降低，主要原因在于高溫環(huán)境下花生蛋白會變性，會使蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水性基團暴露并得到釋放，舒展開的肽鏈得到重新結(jié)合使得花生中可溶性蛋白含量減少，影響了花生蛋白的溶解性。王忠合等[25]認為在烘烤條件下花生蛋白中會產(chǎn)生分子量大且不溶于水的蛋白聚集體，這樣降低了花生蛋白的溶解性。趙冠里等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在pH 7.0條件下，雖然隨著烘烤時間的延長花生中可溶性蛋白含量會不斷減少，但隨著烘烤時間的延長可溶解的蛋白溶解性卻會逐漸增加。以上研究表明，烘烤處理總體降低了花生蛋白的溶解性，但卻提高了花生中可溶解蛋白的溶解性，且變化程度與烘烤時間和pH值呈顯著相關(guān)。

2.4 烘烤對花生蛋白體外消化性的影響

蛋白體外消化性主要由蛋白體外消化率來表征，即蛋白質(zhì)經(jīng)體外模擬腸胃消化過程，最終被消化分解的程度。王忠合等[25]研究得出，花生蛋白的體外消化性與烘烤時間呈顯著相關(guān)性，烘烤花生在整個體外模擬腸胃消化過程中的體外消化性皆優(yōu)于鮮花生，烘烤花生體外消化6 h的消化率比鮮花生高4.52%。其原因在于烘烤使蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得松散，與酶的反應(yīng)更加完全，使得可溶性蛋白含量增加，從而提高了蛋白質(zhì)體外的消化性。王軍等[31]研究發(fā)現(xiàn)，短時間內(nèi)的烘烤會使蛋白體外的消化率提高，但烘烤時間過長反而會降低花生蛋白體外的消化性。以上研究表明，烘烤處理會提高花生蛋白體外的消化性，體外消化率隨烘烤時間的延長先不斷上升達到峰值，然后再下降，烘烤時間過長會使花生蛋白的體外消化性降低。

3 烘烤對花生香氣的影響

花生經(jīng)過烘烤會引起蛋白質(zhì)的變性。烘烤溫度超過70℃時會發(fā)生美拉德反應(yīng)，賦予花生濃郁的香氣，可提高花生的食用價值。研究發(fā)現(xiàn)，通過對烘烤后花生的香氣成分分析，可判斷烘烤對不同品種花生風(fēng)味品質(zhì)影響情況。

3.1 花生揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定方法

史文青等[32]通過方差分析，證實了不同品種花生圖譜存在顯著性差異，使用電子鼻建立花生揮發(fā)性成分模型可有效用于識別花生品種，但此法難以準確區(qū)分混合的不同品種花生[33]。采用氣質(zhì)聯(lián)用色譜法鑒定花生揮發(fā)性氣體成分發(fā)現(xiàn)，此法可以清晰顯示鮮花生與烘烤處理花生揮發(fā)性氣體之間存在顯著性差異。因此可通過氣質(zhì)聯(lián)用色譜法測得的結(jié)果與電子鼻所得到的圖譜進行相對應(yīng)的分析，以實現(xiàn)準確區(qū)分花生品種的目的。

3.2 烘烤對花生揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

李淑榮等[34]在烘烤花生中檢測出吡嗪類物質(zhì)12種，酮類10種，醛類6種，認為其中主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是吡嗪類和醛類，且2,5-二甲基吡嗪對花生風(fēng)味起重要作用。高曉玲[35]通過氣質(zhì)聯(lián)用對烘烤花生中揮發(fā)性物質(zhì)進行了檢測，其中檢測出的醛類化合物占53.29%，吡嗪類占14.66%，認為這兩類是花生主要的香氣成分，而酮類化合物對烘烤花生產(chǎn)生的風(fēng)味貢獻較低。謝妍純等[36]對水煮花生、油炒花生和烘烤花生產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)進行了比較，發(fā)現(xiàn)烘烤花生中揮發(fā)性物質(zhì)最多，其中苯甲醛含量最高。綜上所述，花生經(jīng)烘烤后可產(chǎn)生多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中吡嗪類物質(zhì)在風(fēng)味的表現(xiàn)上發(fā)揮著主導(dǎo)作用，其賦予了烘烤花生濃郁、鮮香的堅果香風(fēng)味。

3.3 烘烤條件對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

王麗等[37]研究了不同烘烤條件對花生風(fēng)味物質(zhì)的影響，得出花生在170℃烘烤30 min表現(xiàn)出明顯的香味特征，是烘烤花生的最佳條件，測定出的揮發(fā)性物質(zhì)最多，達289種，在對4個不同品種花生進行烘烤時發(fā)現(xiàn)，這4種花生均在175℃時表現(xiàn)出了最好的風(fēng)味感官。林茂等[38]利用電子鼻檢測發(fā)現(xiàn)，800 W微波烘烤3 min和130℃烤箱烘烤30 min的花生中吡嗪類物質(zhì)的含量都有明顯增加，在一定時間范圍內(nèi)烘烤花生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)隨烘烤時間的延長而增多，過長時間處理會限制吡嗪類揮發(fā)性物質(zhì)的形成，且不同烘烤方式下?lián)]發(fā)性物質(zhì)的種類及含量存在差異，微波烘烤比烤箱烘烤產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)種類更多。章紹兵等[39]研究表明，不烘烤或低溫烘烤（130℃和160℃）花生時，水酶法提取的油脂揮發(fā)性成分中醛類含量最高，烘烤溫度在190℃時花生中醛類物質(zhì)含量減少，但含量仍居第二，且醇類物質(zhì)含量隨烘烤溫度的升高先增加后減少，酸類物質(zhì)含量隨烘烤溫度的升高也減少了。以上研究表明，花生在170℃左右烘烤可表現(xiàn)出最好的香味特征，其中吡嗪類物質(zhì)含量隨烘烤時間的延長而增加；醇類物質(zhì)含量隨溫度升高先升高后減少；醛類物質(zhì)和酸類物質(zhì)含量隨溫度升高而減少。

4 小結(jié)

花生蛋白改性方法有物理改性、化學(xué)改性和酶法改性3種，這3種方法都可以在一定程度上改善花生蛋白的功能特性，但每種方法都有自己的優(yōu)缺點，考慮到實際生產(chǎn)過程和環(huán)境影響，為了達到更好的效果，可采用復(fù)合改性的方法。

烘烤處理對花生蛋白的乳化性、凝膠性、溶解性、體外消化性均有不同程度的影響。其中花生蛋白的乳化性隨烘烤時間的延長先降低后升高；花生蛋白的凝膠性可受到溫度、pH值、烘烤時間等多種因素的影響，但在適宜的烘烤條件下可以提高花生蛋白的凝膠性；經(jīng)烘烤處理的花生其蛋白溶解性降低，但烘烤后可溶解蛋白的溶解性提高，變化程度受烘烤時間、pH等條件的影響；花生蛋白體外消化性在短時間內(nèi)會快速提高，但時間過長反而會降低其體外的消化性。

烘烤會使花生產(chǎn)生令人愉悅的濃郁香氣，其中吡嗪類物質(zhì)在風(fēng)味的表現(xiàn)上發(fā)揮著主導(dǎo)作用，短時間內(nèi)烘烤花生的揮發(fā)性物質(zhì)含量隨烘烤時間的延長而增加，但烘烤時間過久會抑制吡嗪類物質(zhì)的產(chǎn)生。不同的烘烤方式對花生揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量影響程度不同，對花生蛋白特性影響程度也不同，進一步研究花生蛋白功能性改性方式，有利于花生資源的創(chuàng)新和合理高效利用，對花生制品的研發(fā)、儲存、質(zhì)量控制也具有重要的指導(dǎo)意義。