花生蛋白的制備、功能性質及應用

徐維艷，王衛(wèi)東,2，秦衛(wèi)東,*

(1. 徐州工程學院食品學院，江蘇 徐州 221008；2. 江蘇省食品生物加工工程技術研究中心，江蘇 徐州 221008)

花生蛋白的制備、功能性質及應用

徐維艷1，王衛(wèi)東1,2，秦衛(wèi)東1,*

(1. 徐州工程學院食品學院，江蘇 徐州 221008；2. 江蘇省食品生物加工工程技術研究中心，江蘇 徐州 221008)

花生營養(yǎng)豐富，是優(yōu)良的蛋白質來源。目前花生蛋白在食品中應用的主要是其功能性質而不是營養(yǎng)價值。本文對花生蛋白的制備及其營養(yǎng)和在食品中的功能性質進行概述，并簡要分析影響其功能性質的因素，介紹其在食品中的應用，為進一步研究花生蛋白的功能性質和擴大其應用提供參考。

花生；蛋白質；功能性質

花生是世界主要的農作物之一。2009年我國花生產量為1272萬t，除直接食用外，大部分花生用于花生油、花生醬、糖果和小食品的生產加工?；ㄉ械鞍踪|的含量為25%～36%，與幾種主要油料作物相比，僅次于大豆而高于芝麻和油菜籽。研究表明，花生蛋白是一種營養(yǎng)價值較高的植物蛋白，它含有人體必需的8種氨基酸，易被人體消化和吸收。繼大豆蛋白被人們充分認識和深度利用后，花生蛋白開始進入人們的視野并逐漸引起重視，花生正在成為優(yōu)質的食用植物蛋白資源。我國每年可產生 125萬t的花生餅粕，這些油脂加工的副產物可以進行深加工，作為良好的蛋白質來源，同時在食品加工中發(fā)揮蛋白質的功能性質。本文對花生蛋白的制備、功能性質及其影響因素進行介紹和分析，為促進花生蛋白的應用、提高花生加工業(yè)的經濟效益提供參考和幫助。

1 花生蛋白的制備

1.1 花生蛋白粉

花生蛋白粉是花生蛋白的粗制品，包括全脂花生粉、部分脫脂花生粉、脫脂花生粉等。制備花生蛋白的原料一般有兩種：1)用脫脂或部分脫脂的餅粕作為原料直接制備；2)以花生仁為原料，直接生產全脂花生粉或采用水劑法同時分離出油脂和蛋白[1]?；ㄉ鞍追鄣募庸ぜ夹g有冷榨法[2-3]、浸出法[4]、水劑法[5]、乙醇洗滌法[6]、膜分離技術[5]和水酶法[7]等。由于原料和加工技術的不同，花生蛋白粉的蛋白含量在47%～55%之間，其余主要是碳水化合物、灰分、脂肪和一些微量成分[8]。

1.2 花生濃縮蛋白

花生濃縮蛋白是一種高蛋白含量的功能性食品配料，通常其蛋白含量(干基)要求不低于 65%，高品質產品則要求不低于70%[9]。一般以花生蛋白粉或者脫脂花生粕為原料，采用乙醇洗滌法、酸沉淀法或變性洗滌法來制備。乙醇洗滌法是采用60%～80%的乙醇溶液洗滌原料，使蛋白質和多糖沉淀下來，而寡糖和其他可溶性成分被洗滌除去[10-11]。酸沉淀法是利用花生蛋白質在等電點時產生沉淀，而寡糖和其他組分溶解于溶液中

除去，然后將濕蛋白中和、干燥即得花生濃縮蛋白。也可以輕微加熱，使花生蛋白發(fā)生部分熱變性，然后通過水洗除去糖類和其他水溶性組分而得到花生濃縮蛋白。無論哪種方法，其目的都是除去花生蛋白粉中的寡糖、灰分和其他的少量非蛋白組分。

1.3 花生分離蛋白

花生分離蛋白是花生蛋白的精制產品，蛋白質含量高達90%以上。制備花生分離蛋白可采用與制備大豆分離蛋白相似的方法，通過除去其中的水不溶性多糖、寡糖及一些低分子質量組分，使蛋白質濃度得到提高，主要包括堿提酸沉法和超濾膜法[12]。堿提酸沉法是把脫脂花生粕或者花生蛋白粉水溶液的pH值調到7～9，除去水不溶性多糖等組分，剩余物調節(jié)pH值到4.5，蛋白質沉淀下來，通過離心或者過濾除去，沉淀的蛋白質水洗后加堿中和，干燥后即可得到花生分離蛋白。李明姝等[13]采用堿提酸沉法制取花生分離蛋白的純度達90.21%，主要的工藝條件為堿浸提液pH8.2、酸沉pH4.5。

用超濾膜法制備的花生分離蛋白純度明顯優(yōu)于堿提酸沉法，且功能性質也有顯著的提高。但目前尚需解決的技術難題是超濾膜的污染及適宜的清洗方法[12]。

傳統(tǒng)堿提酸沉法速度慢，時間長且蛋白得率低，生產成本高。熊柳等[14]以低變性花生蛋白粉為原料，采用超聲波制取花生分離蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲波法相對堿提酸沉法不僅可大大縮短提取時間，而且花生分離蛋白得率提高13.98%，產品蛋白含量提高3.8%，氮溶解指數(shù)(NSI)提高10.96%。

1.4 組織化花生蛋白

組織化花生蛋白是通過擠壓機將脫脂花生粕、濃縮花生蛋白或分離花生蛋白加工為具有與肉類相似咀嚼感的產品。方法是在花生原料中加入一定量水分及添加物，混合均勻，通過加溫、加壓、壓出成形，使蛋白質分子整齊排列產生同方向組織結構，同時凝固起來，形成纖維狀蛋白[15]。

2 花生蛋白的營養(yǎng)與生理功能

花生中蛋白質含量豐富，但是不同方法制備的花生蛋白營養(yǎng)價值并不相同。采用低溫脫脂壓榨工藝制備的花生蛋白粉，具有較高的營養(yǎng)價值，能夠滿足機體的營養(yǎng)需求，其在體內的吸收利用程度及生理功能均顯著優(yōu)于從傳統(tǒng)高溫脫脂工藝獲得的花生餅粕粉，同時還具有增加糞便含水量和促進排便的功效，是優(yōu)質的植物蛋白質來源[16]。

花生蛋白含有人體所需的全部必需氨基酸(表1)。除了賴氨酸和蛋氨酸含量較低外，其他必需氨基酸含量都接近或超過聯(lián)合國糧農組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)于1973年發(fā)布的必需氨基酸需要量模式。由于蛋氨酸和賴氨酸為花生蛋白的限制性氨基酸，所以將花生蛋白與動物蛋白配合使用可以大大提高其營養(yǎng)價值。

蛋白質經水解得到的多肽具有比蛋白質更好的營養(yǎng)性能，某些小分子的肽甚至具有特殊的生理活性。近年來，眾多的研究者對花生蛋白活性多肽的生理功能進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)花生蛋白的水解度對其抗氧化性和ACE抑制活性有顯著影響[17]。堿性蛋白酶Alcalase水解物具有很強的ACE抑制活性，是一種良好的降血壓活性肽，而用中性蛋白酶Neutrase水解得到的水解物顯示較弱的ACE抑制活性[18]?；ㄉ嚯牡目寡趸砸灿蓄愃频囊?guī)律，即在同等添加量時，中性蛋白酶水解物的抗氧化性能沒有堿性蛋白酶好，可能是由于堿性蛋白酶和中性蛋白酶對底物的水解點不同，造成肽片段的長短和組成不同，因而表現(xiàn)出不同的抗氧化性能[19]。

3 花生蛋白的功能性質

食品蛋白質的功能性質是指在食品加工、保藏、制備和消費期間影響蛋白質在食品體系中性能的物理和化學性質?；ㄉ鞍鬃鳛橐环N植物蛋白資源，除了作為食品配料應用于嬰兒食品、早餐食品等之外，更重要的是利用其功能性質。

3.1 花生蛋白的持水和持油性

花生蛋白粉的持油性保持在18～112mL/g，持水性在110g/g左右[20]?；ㄉ鞍椎某炙允艿綔囟?、時間和pH值的影響，持水性隨pH值的上升略有上升[1]?；ㄉ鞍椎碾逆湽羌苁蛊涞鞍踪|呈現(xiàn)海綿狀結構，為水分子提供了大量的存留空間，這種結構越疏松，固定的水分就越多。其次，沿著它的肽鏈骨架，有很多極性基團，有些極性基團能夠離子化，與原料中的各種離子之間相護吸引和排斥，形成松散結構，從而增加保水效果。

擠壓組織化使得花生蛋白粉的微觀結構和宏觀結構

都產生了變化，因而對花生脫脂蛋白粉的持水性和持油性影響均十分顯著。擠壓后的花生蛋白粉較擠壓前更容易獲得較高的持水性，而在持油性方面擠出物不受蒸煮溫度和蒸煮時間的影響，這對于擠壓組織化花生蛋白粉在類肉食品生產中的應用十分有利。

表1 大豆蛋白和花生蛋白的必需氨基酸組成Table 1 Essential amino acid composition of soybean and peanut proteins g/16g氮

3.2 花生蛋白的膠凝性

形成凝膠是蛋白質的重要功能性質之一。花生蛋白凝膠的形成受蛋白質濃度、濕度、加熱時間、pH值和鹽的濃度等因素的影響。在制備花生分離蛋白凝膠時，蛋白濃度控制在15%左右為宜，加熱溫度應控制在85℃左右，在pH值介于3～6或8～10范圍內，CaCl2濃度為0.2～0.6mol/L范圍內均可以使花生分離蛋白形成凝膠[21]。金屬離子的濃度和種類對花生蛋白凝膠的形成時間、透明度、硬度以及持水性有影響很大，為了得到膠粒細致、硬度較大的蛋白凝膠可以用Mg2+做凝固劑[22]。脫脂花生蛋白粉直接添加于火腿腸中，由于凝膠性差導致無法交聯(lián)成型，此時可以通過添加轉谷氨酰胺酶[23]或者與玉米淀粉微波共混[24]，從而產生較好的凝膠性。

3.3 花生蛋白的成膜性

花生蛋白質分子中存在著大量的氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵以及配位鍵等作用力，同時具有很多重要的功能性質，使得花生分離蛋白具有較好的成膜性能[25-26]?；ㄉ蛛x蛋白膜因其獨特的營養(yǎng)價值、生理活性和成膜特性，以及良好的阻隔性、安全性和無環(huán)境污染等優(yōu)點，在果蔬、方便食品、快餐食品、動物性肉制品等領域將會得到廣泛的應用[27]。

3.4 花生蛋白功能特性的影響因素

花生中含有25%～36%蛋白質，其中水溶蛋白與鹽溶蛋白質量比約為1:9，而鹽溶性蛋白決定著花生蛋白的功能性質。與大豆分離蛋白相比，花生分離蛋白的起泡性稍差，但乳化性和乳化穩(wěn)定性較好[28]。

比較從不同原料中提取出來的蛋白質的功能性質發(fā)現(xiàn)，從未加熱變性的花生仁中提取的天然蛋白具有較好的持水、持油、溶解、乳化和發(fā)泡等功能性質，而從榨油后的花生粕中提取的花生蛋白性質略差，主要原因是榨油時蛋白質受熱處理變性所致[29]。

提取方法對花生蛋白質的功能特性也有顯著性影響。采用脫脂花生蛋白粉制備濃縮蛋白時，堿提酸沉法得到的產品溶解性、起泡能力和泡沫穩(wěn)定性均較好，而乙醇沉淀法得到的產品有較好的持水性和持油性，但是兩種方法得到的花生濃縮蛋白的乳化穩(wěn)定性都低于花生蛋白粉[30]。此外，提取花生濃縮蛋白時，干燥方法對花生濃縮蛋白的功能性質影響顯著，噴霧干燥得到的花生濃縮蛋白與真空干燥相比，具有更好的乳化性和起泡性，且持油性和起泡性可與大豆?jié)饪s蛋白相媲美[31]。

4 花生蛋白在食品中的應用

花生蛋白既可作為食品的主要成分，又可作為食品的輔料廣泛應用于食品中。值得注意的是，當花生蛋白應用在傳統(tǒng)食品中時必須保證食品保持原有的性質。

4.1 花生蛋白在肉制品中的應用

由于消費者對健康的關注，植物蛋白在肉制品中得到越來越廣泛的應用。在肉制品，特別是碎肉制品的加工中，植物蛋白不僅僅是一種代用品，而且是一種必不可少的原材料。因此，植物蛋白必須具有動物蛋白所具有的功能性質，如乳化性、乳化穩(wěn)定性、膠凝性、脂肪和水結合力。利用花生蛋白的吸水、保水、吸油、乳化等特性，可以作為肉制品的黏合劑。若將其添加到香腸、魚肉腸、火腿、法蘭克福腸、午餐肉等畜禽肉制品中，可有效保持肉汁水分不流失，加工中風味物質不損失，促進脂肪吸收，防止制品產生走油現(xiàn)象。通過添加花生蛋白粉，還可以使制品組織細膩、質地良好、風味誘人、富有彈性[1]。在火腿腸的應用中，添加4%的花生蛋白粉可以明顯提高肉糜得率，對肉糜的質構特性有明顯改善，并且通過與大豆蛋白粉的應用比較，花生蛋白的功能性優(yōu)于大豆蛋白粉[32]。

4.2 花生蛋白在谷物食品中的應用

在面條中加入適量的花生蛋白粉，不僅可以提高面條的蛋白質含量，而且可以明顯改變面條的加工性狀?；ㄉ鞍追鄣奶砑恿繛?%時，面條的表觀狀況和彎曲斷條率最佳[33]。當?shù)妥冃悦撝ㄉ鞍自诿鏃l中添加量為10%時，面條蛋白質含量可達15%以上，鈣、磷等微量元素相應增加，面條拉伸長度、收縮長度和拉伸收縮比均得到提高，說明花生蛋白粉的添加使面條更耐煮、有咬勁、耐泡、不渾湯[34]。花生蛋白對面條品質的影響主要是通過促進面筋網絡結構的形成來起作用的[33]。

將花生蛋白粉添加于面粉中，可以制作膨化食品。由于花生蛋白粉良好的吸水性，易于結合面團中的面筋蛋白，增加面筋含量，但是形成的面筋網絡小，面筋的筋力下降，面團的黏性減小。因此隨著花生蛋白粉的添加，膨化率先上升后降低[35]。

4.3 花生蛋白在飲料及乳制品中的應用

利用豐富易得的花生蛋白制作飲料，可以充分利用蛋白質資源[36]。牛奶中添加花生蛋白粉制作酸奶，可以有效改善產品的質構和感官品質，使產品具有花生蛋白和牛奶的雙重風味和營養(yǎng)作用，體現(xiàn)了動物蛋白與植物蛋白的有效結合，提高了它們的生物利用率和食品的營養(yǎng)價值[37]。

5 展 望

隨著消費者對營養(yǎng)和健康的日益重視，食品生產者提供的產品不但必須具有充足的營養(yǎng)價值，而且還要有良好的滋味、質構等感官特性，以滿足消費者的購買欲望。花生蛋白具有的低熱量、高營養(yǎng)價值無疑值得食品加工業(yè)的關注，并且實際情況也表明花生蛋白的應用越來越廣泛。但是在花生蛋白的制備技術上，仍然存在著各種問題，如純度、環(huán)境污染、成本等。在這方面，水酶法是一個有益的嘗試，但是要實現(xiàn)工業(yè)化還有很長的路要走。同時，天然花生蛋白的功能性質不能完全滿足食品工業(yè)的要求，需要對其進行一定程度的改性。無論是化學改性還是物理或者酶法改性，都有一定的缺陷，需要對改性方法做進一步研究。此外在食品中的應用方面，理論性的探討比較少，應積極開展對于花生蛋白結構與功能性的深入探討，將有助于開發(fā)出更好的花生蛋白制品。

[1] 石曉, 浮吟梅. 花生蛋白持水性研究[J]. 糧油加工, 2006(9): 56-57; 60.

[2] 黃亮. 冷榨機的研制與應用[J]. 中國油脂, 2003, 28(6): 58-59.

[3] 陸曉彬, 劉秀河, 劉先華, 等. 低變性花生蛋白粉生產工藝研究[J].糧食與油脂, 2003(6): 8-9.

[4] 樊云霞, 陰景喜, 閆開明, 等. 花生脫脂蛋白粉制取新工藝[J]. 糧油食品科技, 2000, 8(1): 26-27.

[5] 張宇昊, 王強. 花生蛋白的開發(fā)與利用[J]. 花生學報, 2005, 34(4): 12-16.

[6] 高云中, 張暉, 袁俊, 等. 響應面法優(yōu)化醇法花生蛋白提取工藝及其氨基酸分析[J]. 中國油脂, 2009, 34(5): 17-20.

[7] 王瑛瑤, 王璋. 水酶法從花生中提取蛋白質與油: 酶解工藝參數(shù)[J].無錫輕工大學學報, 2003, 22(4): 60-64.

[8] BASHA S M, PANCHOLY S K. Composition and characteristics of basic proteins from peanut (Arachis hypogaea L.)[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1982, 30: 1176-1179.

[9] MA T Z, WANG Q, WU H W. Optimization of extraction conditions for improving solubility of peanut protein concentrates by response surface methodology[J]. LWT-Food Science and Technology, 2010, 72(3): 255-261.

[10] 劉大川, 張亮, 劉紅丹. 花生濃縮蛋白的制備工藝研究[J]. 中國油脂, 2009, 34(9): 23-25.

[11] 高云中, 張暉, 袁俊, 等. 響應面法優(yōu)化醇法花生蛋白提取工藝及其氨基酸分析[J]. 中國油脂, 2009, 34(5): 17-20.

[12] 吳海文, 王強, 周素梅. 花生蛋白及其功能性研究進展[J]. 中國油脂, 2007, 32(9): 7-11.

[13] 李明姝, 姚開, 賈冬英, 等. 堿提酸沉法制取花生分離蛋白的優(yōu)化條件[J]. 中國油脂, 2004, 29(11): 21-23.

[14] 熊柳, 孫高飛, 王建化, 等. 花生分離蛋白的超聲波制取工藝[J]. 中國油脂, 2009, 34(12): 20-23.

[15] 武建堂, 董海洲. 花生蛋白擠壓組織化及應用現(xiàn)狀[J]. 糧食與油脂, 2008(1): 13-15.

[16] 叢濤, 趙霖, 鮑善芬, 等. 不同脫脂工藝制備的花生蛋白粉的營養(yǎng)生理學研究[J]. 食品科技, 2008(1): 243-248.

[17] JAMDAR S N, RAJALAKSHMI V, PEDNEKAR M D, et al. Influence of degree of hydrolysis on functional properties, antioxidant activity and ACE inhibitory activity of peanut protein hydrolysate[J]. Food Chemistry, 2010, 121(1): 178-184.

[18] 劉煥, 黎觀紅, 施用暉, 等. 花生蛋白堿性蛋白酶水解物對血管緊張素轉化酶抑制作用的初步研究[J]. 花生學報, 2005, 34(1): 8-14.

[19] 張偉, 孫智達, 徐志宏. 花生多肽的制備及生理功能評價的研究進展[J]. 中國油脂, 2007, 32(1): 74-76.

[20] 舒暢, 沈群. 花生蛋白粉的功能特性及對面粉品質的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(2): 160-162.

[21] 馮治平, 吳士業(yè). 花生分離蛋白凝膠形成條件及凝膠特性研究[J]. 中國糧油學報, 2009, 24(7): 77-80.

[22] 鐘世榮, 馮治平, 吳士業(yè). 金屬離子對花生分離蛋白凝膠形成特性的影響[J]. 食品科學, 2010, 31(7): 173-176.

[23] 吳海文, 王強, 馬鐵錚, 等. 轉谷氨酰胺酶催化花生濃縮蛋白對凝膠硬度和彈性的影響[J]. 中國油脂, 2009, 34(6): 31-35.

[24] 朱曉蕾, 熊柳, 孫高飛, 等. 微波處理改善花生蛋白粉凝膠性的研究[J]. 糧油食品科技, 2009, 17(2): 57-59.

[25] 劉硯, 熊柳, 孫高飛, 等. 花生分離蛋白可食性膜的制取及性能[J].中國油脂, 2008, 33(9): 19-22.

[26] JANGCHUD A, CHINNAN M S. Properties of peanut protein film: sorption isotherm and plasticizer effect[J]. LWT-Food Science and Technology, 1999b, 32(2): 89-94.

[27] 馮治平, 劉達玉. 改善花生分離蛋白成膜及保藏特性研究[J]. 食品科學, 2005, 26(1): 52-56.

[28] 高云中, 張暉, 李倫. 高溫花生粕蛋白提取及功能性質的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2009, 35(4): 103-105.

[39] 王章存, 王雷, 董吉林, 等. 花生蛋白的不同提取工藝及其功能性質研究[J]. 中國糧油學報, 2009, 24(3): 117-120.

[30] WU Haiwen, WANG Qiang, MA Tiezhen, et al. Comparative studies on the functional properties of various protein concentrate preparations of peanut protein[J]. Food Research International, 2009, 42(3): 343-348.

[31] YU J M, MOHAMED A. Peanut protein concentrate: production and functional properties as affected by processing[J]. Food Chemistry, 2007, 103(1): 121-129.

[32] 石曉, 周瑞寶, 張春暉. 花生蛋白在火腿腸中的應用研究[J]. 糧油加工與食品機械, 2006(6): 82-84.

[33] 邢本鑫, 熊柳, 孫慶杰. 花生蛋白粉對面筋和面條品質影響的研究[J]. 糧油食品科技, 2009, 17(3): 10-12.

[34] 熊柳, 孫高飛, 孫慶杰. 低變性脫脂花生蛋白在面條中應用研究[J].糧食與油脂, 2009(2): 24-25.

[35] 李國強, 陳海華. 響應面優(yōu)化微波膨化花生蛋白粉脆片的工藝研究[J]. 糧油加工, 2009(6): 116-120.

[36] DESHPANDE R P, CHINNAN M S, McWATTERS K H. Optimization of a chocolate-flavored, peanut-soy beverage using response surface methodology (RSM) as applied to consumer acceptability data[J]. LWTFood Science and Technology, 2008, 41(8): 1485-1492.

[37] 郭曉冬, 李穎. 花生蛋白酸奶的制作及品質特性研究[J]. 糧油食品科技, 2010, 18(2): 21-24.

A Review of Preparation, Functional Properties and Edible Uses of Peanut Protein Products

XU Wei-yan1，WANG Wei-dong1,2，QIN Wei-dong1,*
(1. College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221008, China；2. Jiangsu Engineering Research Center for Food Biology Processing, Xuzhou 221008, China)

Peanuts are rich in nutrients and an excellent source of proteins. At present various forms of peanut proteins are utilized for their functional effects rather than their nutritional properties. This article summarizes recent advances in preparation and nutritional and functional effects of peanut protein products as a food ingredient, briefly analyzes factors affecting their functional properties and introduces their edible uses, which will provide useful

for further studying functional properties of peanut proteins and extending their applications.

peanut；protein；functional properties

TS229

A

1002-6630(2010)17-0476-04

2010-06-27

徐維艷(1988—)，女，碩士研究生，研究方向為食品資源開發(fā)與利用。E-mail：snsb2008@yahoo.cn

*通信作者：秦衛(wèi)東(1961—)，男，教授，學士，研究方向為食品資源開發(fā)與利用。E-mail：morningwind313@163.com