常見(jiàn)植物蛋白的分類(lèi)組成和性質(zhì)研究概述

董 陽(yáng)，李曉敏，史玉東，季國(guó)志

（內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011500）

0 引言

由于低碳減排和食物多樣化需求的增加，植物蛋白的研究和利用在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)掀起了風(fēng)潮。植物蛋白的分類(lèi)和命名來(lái)源于研究者的主觀意愿，體現(xiàn)了研究者認(rèn)識(shí)和區(qū)分蛋白質(zhì)的過(guò)程。隨著研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們研究植物蛋白采用的工具和研究的角度也在不斷變化，逐漸出現(xiàn)了不同的分類(lèi)方法。由于對(duì)蛋白組分分離手段的不同，植物蛋白的分類(lèi)有了不同的標(biāo)準(zhǔn)。先后出現(xiàn)過(guò)依據(jù)蛋白質(zhì)溶解性質(zhì)分類(lèi)的Osbern 方法、依據(jù)分子量分類(lèi)的沉降系數(shù)分類(lèi)方法，以及依據(jù)蛋白質(zhì)分子組成結(jié)構(gòu)分類(lèi)的免疫學(xué)分類(lèi)方法。但不同分類(lèi)和命名下的植物蛋白互有交集，層次混亂，同種蛋白有著不同的叫法。這導(dǎo)致了不同來(lái)源、稱謂的蛋白之間存在交集，不便進(jìn)行研究結(jié)果的引申和平行對(duì)比。對(duì)植物蛋白分類(lèi)和命名的過(guò)程，也體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的不同性質(zhì)，這些性質(zhì)對(duì)植物蛋白的應(yīng)用效果有著非常重要的影響。

1 植物蛋白的應(yīng)用前景

2021 年，我國(guó)正式宣布將力爭(zhēng)于2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和[1]。這一目標(biāo)的提出從側(cè)面說(shuō)明了資源的日漸緊張和碳排放的亟待治理，然而全球人口對(duì)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的需求量仍在不斷攀升。在生產(chǎn)過(guò)程中，相同質(zhì)量的植物蛋白相較于動(dòng)物蛋白可以節(jié)省大量水資源、土地資源和能源，同時(shí)碳排放也更少。

出于對(duì)節(jié)能減排和動(dòng)物福利的需求，越來(lái)越多的人開(kāi)始選用植物基食品和植物蛋白作為動(dòng)物蛋白的替代和增補(bǔ)。植物中大部分的蛋白質(zhì)存在于種子中，植物蛋白的種類(lèi)眾多且資源豐厚。植物種子含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分，是不可或缺的食物來(lái)源，其中含有豐富且優(yōu)質(zhì)的宏量營(yíng)養(yǎng)素，是提取蛋白質(zhì)、油脂和淀粉的一大原料。以大豆為例，大豆中的蛋白質(zhì)不單含量充足，且氨基酸組成也很理想，有著較高的經(jīng)消化率修正的氨基酸評(píng)分（PDCAAS）和可消化的必需氨基酸評(píng)分（DIAAS），可滿足成人對(duì)必需氨基酸的需求[2-3]。此外，植物種子中還有豐富的碳水化合物、膳食纖維及優(yōu)質(zhì)的脂肪，維生素和礦物質(zhì)的種類(lèi)也很完善。因而，植物是一種很好的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，植物蛋白食品的開(kāi)發(fā)利用有著廣闊的前景。

常見(jiàn)植物蛋白原料的宏量營(yíng)養(yǎng)素含量[4]見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)植物蛋白原料的宏量營(yíng)養(yǎng)素含量

2 植物蛋白的分類(lèi)方法

對(duì)植物蛋白質(zhì)組分進(jìn)行劃分是一個(gè)人為過(guò)程，顯現(xiàn)出不同分離提取技術(shù)的特點(diǎn)和分類(lèi)者的主觀想法。將植物蛋白的種類(lèi)進(jìn)行細(xì)分時(shí)，出現(xiàn)過(guò)很多不同的蛋白質(zhì)命名方式和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 Osbern 分類(lèi)法

Osbern 最早提出的蛋白質(zhì)分類(lèi)方法一直沿用至今。20 世紀(jì)20 年代，依據(jù)蛋白質(zhì)的溶解度，研究了幾種植物的蛋白質(zhì)組分提取方法，把蛋白質(zhì)分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白[5]。這4 種蛋白質(zhì)的溶解性質(zhì)和強(qiáng)弱不同，分別可溶于水、鹽溶液、乙醇和稀酸稀堿。其中，溶解性最強(qiáng)的是清蛋白，在以上4 類(lèi)溶劑中均可輕易溶解，其他3 種蛋白質(zhì)的溶解性依次下降，谷蛋白僅能在酸或堿溶液中溶解。Osbern 分類(lèi)方法出現(xiàn)早、研究范圍廣，現(xiàn)在仍舊廣泛應(yīng)用于各類(lèi)植物蛋白的分級(jí)分離。

在工業(yè)生產(chǎn)中，Osbern 分離蛋白質(zhì)的原理也用來(lái)對(duì)蛋白原料進(jìn)行分級(jí)分離。在提取過(guò)程中，運(yùn)用蛋白質(zhì)各組分在不同溶劑中溶解性的差別，讓總蛋白質(zhì)依次在水、鹽溶液、乙醇溶液及酸或堿溶液4 類(lèi)溶劑中充分溶解、分離和回收，最終將4 種蛋白按照順序單獨(dú)分離出來(lái)。

Osbern 分級(jí)分離植物蛋白流程見(jiàn)圖1。

圖1 Osbern 分級(jí)分離植物蛋白流程

孫媛[6]在利用Osbern 方法分離麥麩蛋白的過(guò)程中，在原有提取步驟前增加了堿溶步驟，來(lái)減少由麥麩中纖維過(guò)多造成的固液分離難的問(wèn)題，從而提高了蛋白質(zhì)的提取率。

2.2 按沉降系數(shù)分類(lèi)

隨著超速離心技術(shù)的研究，20 世紀(jì)50 年代出現(xiàn)了新的分別植物蛋白的辦法。一批研究者開(kāi)始通過(guò)離心分離，把大豆蛋白分離為2S，7S，11S，15S 組分[7]。S 代表大豆蛋白的沉降系數(shù)，即每單位離心力場(chǎng)的沉降速度，單位為Svedberg unit，1S=10～13 s。

沉降系數(shù)分類(lèi)方法利用超速離心機(jī)提供的強(qiáng)離心力，根據(jù)不同大分子沉降速度的不同將蛋白質(zhì)分離開(kāi)。蛋白質(zhì)的沉降速度受到分子量、密度和形狀的影響，在一定的離心條件下，不同的蛋白組分會(huì)以不同的速度沉降，從而形成不同的區(qū)帶[8]。這種分類(lèi)方法體現(xiàn)了大豆蛋白分子的大小。在現(xiàn)今的研究中，直接采用該辦法對(duì)植物蛋白進(jìn)行分離的比較少，多數(shù)與其他分離分析方法（如等電點(diǎn)沉淀法、凝膠電泳法、反膠束法等技術(shù)[9-10]），共同使用。尤其在大豆蛋白成分的研究中，主要作為一種通俗叫法沿用至今，如大豆11S 組分中的球蛋白組成單一，就將這種球蛋白命名為11S 球蛋白（又稱大豆球蛋白）；而7S 組分中含有幾種球蛋白，則統(tǒng)稱為7S 球蛋白，但又可細(xì)分為β -伴大豆球蛋白、γ -伴大豆球蛋白和堿性7S 球蛋白[11]。在離子強(qiáng)度變化到一定水平時(shí)，大豆蛋白不同的組分之間存在解離或聚合的作用，如11S 組分可以解離成2S，在一定條件下也可能聚集成15S[12]。

植物蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)組分也受限于生產(chǎn)提取的方法。大豆分離蛋白的組分中占比最高的是7S和11S 組分。這是因?yàn)榇蠖狗蛛x蛋白在生產(chǎn)中，常利用等電點(diǎn)沉降的原理，造成2S 組分在提取過(guò)程中溶于水中難以回收，而15S 組分殘留于豆渣中難以溶出[13]。β -伴大豆球蛋白是7S 組分的主要成分，11S 組分中又以大豆球蛋白為主[14]，所以很多對(duì)大豆蛋白性質(zhì)的研究中，首先以大豆分離蛋白為原料，對(duì)7S 和11S 這2 個(gè)組分進(jìn)行粗分離及研究，同時(shí)依舊按照7S 和11S 蛋白對(duì)這2 種組分進(jìn)行稱呼。

2.3 按蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層面分類(lèi)

電泳、色譜等技術(shù)的出現(xiàn)和免疫學(xué)的發(fā)展給植物蛋白各組分的研究提供了新工具。許多研究者利用電泳方法或從免疫學(xué)角度對(duì)植物蛋白組分進(jìn)行了重新分析，進(jìn)一步對(duì)植物蛋白的分子量和亞基結(jié)構(gòu)有了認(rèn)識(shí)和了解。姜振峰等人[11]和M.Teraishi 等人[14]分別通過(guò)電泳和掃描圖譜，研究了7S 球蛋白組分的組成。曲家妮等人[15]通過(guò)SDS -聚丙烯酰胺凝膠電泳，對(duì)鹽溶鹽析法粗分離出的混合大豆球蛋白組分進(jìn)一步進(jìn)行分離研究，從蛋白亞基的層面進(jìn)行了亞基組成和蛋白性質(zhì)之間的對(duì)比。齊寶坤等人[16]利用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，結(jié)合圓二色譜法，對(duì)大豆分離蛋白的亞基組成和二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并研究了蛋白分子中的基團(tuán)組成的差異對(duì)表面疏水性的影響。

這類(lèi)研究方法分離能力強(qiáng)大、檢測(cè)靈敏，為研究和改善蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)提供了可能性。張悅[17]采用SDS-PAGE 聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)合考馬斯亮藍(lán)染色法，可快速準(zhǔn)確地區(qū)分出乳蛋白和大豆蛋白。王夢(mèng)莉[18]利用SDS-PAGE、酶聯(lián)免疫和免疫印跡3 種方法，對(duì)加工過(guò)程中大豆蛋白中致敏原的抗原性變化進(jìn)行了研究。巨倩[19]用凝膠色譜純化了分離出的大豆分離蛋白，并研究了不同7S/11S 組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。免疫學(xué)方法在植物蛋白研究中的應(yīng)用，還為蛋白來(lái)源鑒定、過(guò)敏原的檢測(cè)和消除、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改性研究奠定了基礎(chǔ)，更拓寬了植物蛋白的發(fā)展和應(yīng)用前景。

分子研究手段（如凝膠電泳、色譜光譜、免疫印跡法和酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定（ELISA）等方法），促進(jìn)了植物蛋白質(zhì)從結(jié)構(gòu)層面的研究和分類(lèi)，使蛋白質(zhì)性質(zhì)機(jī)理的研究更加精準(zhǔn)和微觀，也體現(xiàn)了技術(shù)發(fā)展對(duì)蛋白質(zhì)分類(lèi)的影響和幫助。

3 幾種常見(jiàn)植物的蛋白質(zhì)組成和性質(zhì)

了解蛋白質(zhì)的組成有助于進(jìn)行蛋白質(zhì)性質(zhì)的深入研究。蛋白不同的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致其加工性質(zhì)的差異，同時(shí)受到濃度、溫度、離子強(qiáng)度、酶等環(huán)境因素影響[20]。植物蛋白的加工性質(zhì)一般有溶解性、持水性、持油性、起泡性及起泡穩(wěn)定性、乳化性和乳化穩(wěn)定性等。蛋白質(zhì)的這些性質(zhì)與其組成結(jié)構(gòu)有關(guān)，影響著植物蛋白加工產(chǎn)品的性狀。

3.1 大豆蛋白

大豆蛋白的組成見(jiàn)表2。

表2 大豆蛋白的組成

按照Osbern 分類(lèi)，大豆蛋白各組分中占比最高的是球蛋白，約30%；其次是清蛋白，約8%；占比較少的是醇溶蛋白和谷蛋白，分別占到約2%和6%[21]。由于大豆分離蛋白采用堿溶酸沉浸出蛋白的提取方法。因此，7S 和11S 組分在大豆分離蛋白中占絕大部分。

2S 組分的清蛋白由α -螺旋和無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)成，結(jié)構(gòu)松散、平均疏水度低，造成了其易溶于水的特點(diǎn)；組成11S 組分的主要部分是大豆球蛋白，也稱11S 球蛋白，存在形式是含疏水締合的二硫化物對(duì)的六聚體非糖蛋白，包含酸性（35～37 kDa）和堿性（20 kDa）亞基[22]；組成7S 組分的蛋白質(zhì)主要是β -伴大豆球蛋白，由疏水相互作用將α（57 kDa），α'（58 kDa）和β（42 kDa）3 種亞基以三聚體共軛型糖蛋白的形式結(jié)合，包括7S β -伴球蛋白和7S 堿性球蛋白兩種蛋白[23-24]。大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白各占大豆蛋白總量的40%和28%左右[25-29]。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響其加工性質(zhì)。比如，蛋白質(zhì)凝膠的組成可看作是依靠蛋白質(zhì)相互作用建立的三維分子結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[30]。大豆蛋白凝膠的形成和穩(wěn)定，與靜電作用力、疏水相互作用及靜電斥力有關(guān)[30]。蛋白質(zhì)各基團(tuán)造成的表面疏水性，可通過(guò)分子間作用力來(lái)影響蛋白質(zhì)的凝膠性、乳化性、溶解性等功能特性[31]；而凝膠性又影響著大豆蛋白產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)，與食品的口感和風(fēng)味有關(guān)[32]。11S/7S 組分比值對(duì)大豆蛋白質(zhì)的性質(zhì)有很大影響。王麗俠等人[33]測(cè)量了大量大豆種子樣本中11S 和7S 的相對(duì)含量及其比值，得到的比值約為1.9，產(chǎn)自不同生態(tài)區(qū)的大豆之間存在顯著性差異。盡管2 種組分的蛋白質(zhì)凝膠形成機(jī)制相同，但在大豆分離蛋白中，7S 和11S 組分的亞基組成不同，因此在形成凝膠時(shí)的作用力和聚集方式是不同的。Shigeru Utsumi 等人[34-35]研究發(fā)現(xiàn)，靜電作用力和二硫鍵是11S 球蛋白形成凝膠的主要作用力，而7S 組分凝膠則依靠疏水作用和氫鍵形成。這就造成了7S 和11S 這2 種凝膠的性質(zhì)不同，導(dǎo)致不同7S/11S 比例的大豆蛋白，凝膠性質(zhì)也有所差異。在中性條件下，11S 組分形成的凝膠比7S 組分形成的更有彈性和剛性，是更強(qiáng)的凝膠，而富7S 組分的凝膠則具有更高的持水力[31]。

部分植物蛋白存在致敏性。大豆中存在五大類(lèi)致敏原蛋白，分別為β -伴大豆球蛋白（Gly m5）、大豆球蛋白（Gly m6）、胰蛋白酶抑制劑（Gly m TI）、Gly m Bd 30K 和Gly m Bd 28K。其中，大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白是大豆種子貯藏蛋白的主要組成成分，在大豆蛋白中含量最為豐富且免疫原性最強(qiáng)，是引起幼齡動(dòng)物出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)的主要因素[33]。目前，通過(guò)育種方法可得到致敏原基因缺失的大豆品種，或通過(guò)某些加工步驟破壞部分過(guò)敏原，減少過(guò)敏反應(yīng)[34]。

3.2 豌豆蛋白

豌豆蛋白的組成[35-37]見(jiàn)表3。

表3 豌豆蛋白的組成

豌豆中平均含有20%～25%的蛋白質(zhì)，其中貯藏蛋白占60%～66%，等電點(diǎn)為pH 值4.0～5.0[38]。豌豆蛋白中占比最高的是球蛋白和清蛋白，二者占到90%以上，醇溶蛋白僅占比4%～5%，谷蛋白僅占3%～4%[35]。豌豆分離蛋白中最主要的組分是7S 和11S 這2 種組分，因此其組成、分子結(jié)構(gòu)、電荷分布決定了豌豆分離蛋白的理化性質(zhì)[39]。豌豆分離蛋白在中性條件下溶解度可達(dá)到70%，其中豌豆球蛋白的溶解性要高于豌豆分離蛋白，同時(shí)豌豆蛋白的乳化活性與溶解度呈正相關(guān)，由此也可以解釋豆球蛋白和豌豆球蛋白的乳化能力比豌豆分離蛋白好[40]。豌豆蛋白的功能性質(zhì)與大豆分離蛋白相比較，總體上更弱[41]。其中，豌豆分離蛋白的持水性和吸油性更好，但大豆分離蛋白的起泡性、乳化性及黏性要更好[42]。豌豆蛋白具有兩親性，有一定乳化性能，但弱于大豆蛋白，形成的凝膠強(qiáng)度和彈性也不如大豆蛋白[43]?？赏ㄟ^(guò)超聲波加熱等方法改變豌豆蛋白的部分結(jié)構(gòu)，從而提高其溶解性等加工性質(zhì)[44]。豌豆蛋白粉的氨基酸組成比較均衡，含有較高的賴氨酸，但蛋氨酸等含硫氨基酸較低，需要與其他谷物搭配彌補(bǔ)不足[45]。

相比于其他豆類(lèi)，豌豆中功能蛋白含量較高，包括酶、酶抑制劑、激素、結(jié)構(gòu)蛋白、輸送蛋白和識(shí)別蛋白等[46]。豌豆貯藏蛋白主要由清蛋白和球蛋白組成，球蛋白主要由Legumin（11S）和Vicilin（7S）組成，7S 和11S 比例一般在1∶2 左右。豌豆蛋白中Vicilin（7S）由較多的肽段組成，首先是分子量50 kDa左右的肽段，這些肽段之后可聚集成150 kDa 的三聚體。在Vicilin（7S）的基因轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)，此肽段有2 個(gè)可切割的位點(diǎn)，由此形成更小的肽段，如分子量為33.0，30.0，19.0，13.5，12.5～16。0 kDa 的亞基。Legumin（11S）則由分子量60 kDa 左右的肽段，通過(guò)二硫鍵構(gòu)成分子量38～40 kDa 的酸性亞基和19～22 kDa 的堿性亞基，最終形成六聚體的形式。豌豆11S 中半胱氨酸的含量比7S 高很多，因此11S中含有二硫鍵而7S 中沒(méi)有[47-48]。

提取豌豆蛋白常用堿溶酸沉和超濾膜技術(shù)，在最佳工藝條件下，堿溶酸沉可使分離率達(dá)到80%～94%。使用超濾技術(shù)分離豌豆蛋白，提取過(guò)程比用等電沉淀法更溫和，因此制備的蛋白質(zhì)得率更高，且蛋白質(zhì)活性更好[49]。

豌豆蛋白曾被認(rèn)為是很少引起過(guò)敏反應(yīng)的蛋白質(zhì)，但目前已經(jīng)在豌豆蛋白中檢出一些常見(jiàn)的過(guò)敏原，因此豌豆蛋白的免疫反應(yīng)也需要得到重視[50]。

3.3 綠豆蛋白

綠豆蛋白的組成[51-54]見(jiàn)表4。

表4 綠豆蛋白的組成

綠豆種子蛋白質(zhì)以球蛋白為主，其次是清蛋白，這2 種蛋白質(zhì)是綠豆的主要貯藏蛋白，約占總蛋白的90%，谷蛋白占10%，醇溶蛋白占比最小，少于10%[52]。對(duì)16 種綠豆進(jìn)行氨基酸組成分析，發(fā)現(xiàn)綠豆中含有豐富的賴氨酸，而限制氨基酸有蛋氨酸、半胱氨酸和蘇氨酸，作為第一限制氨基酸的蛋氨酸加半胱氨酸，其化學(xué)評(píng)分為72%，其余的必需氨基酸評(píng)分都超過(guò)推薦值[53]，這可通過(guò)其他膳食進(jìn)行互補(bǔ)，以提高氨基酸利用率。綠豆的溶解性、氮溶指數(shù)（NSI 值）平均為79%，保水性平均為2.3 g/g，乳化性大多在50%～55%，乳化穩(wěn)定性的差異較大，分布在40%～95%。大多品種綠豆的起泡性和泡沫穩(wěn)定性都很好，起泡性分布在114%～269%，泡沫穩(wěn)定性分布在92%～207%。吸油性平均為2.6 mL/g，但綠豆蛋白的凝膠性較弱，凝膠性質(zhì)一般，形成條件比較受限[53]。

綠豆中按溶解度分類(lèi)的4 種蛋白組分功能性質(zhì)差異較大。其中清蛋白溶解性和起泡性最好。且受pH 值影響最小，其余3 種蛋白的等電點(diǎn)在pH 值5左右；谷蛋白的持水與持油能力最好，并且泡沫穩(wěn)定性最好，但起泡性弱；醇溶蛋白的持水性和持油性弱[51]。清蛋白由于含有高磷酸基團(tuán)和其他極性基團(tuán)，可以增強(qiáng)蛋白質(zhì)的水合作用，因此有較好的溶解性。綠豆分離蛋白和清蛋白的持水力在溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%或更高時(shí)，可達(dá)到2.6 mg/L[54]；而蒸煮等熱處理方式，可提高綠豆蛋白的加工性質(zhì)[55]。

綠豆分離蛋白的提取方法主要有堿溶酸沉法和熱浸提法，按照一般的堿提酸沉法的工藝，提取綠豆分離蛋白，蛋白提取率最高可達(dá)22%。對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化后，提取效率可提高至73.25%[56]。用熱水浸提法提取綠豆蛋白，蛋白質(zhì)含量可達(dá)800 μg/mL，說(shuō)明在工藝上是可行的。熱水浸提法可減輕酸堿度對(duì)蛋白生物活性的影響，但存在耗時(shí)長(zhǎng)、蛋白提取率低的問(wèn)題，而且加熱條件也會(huì)導(dǎo)致蛋白變性[57]。

3.4 燕麥蛋白

燕麥蛋白的組成[58-62]見(jiàn)表5。

表5 燕麥蛋白的組成

燕麥球蛋白中含量最高的成分是12S 球蛋白，其結(jié)構(gòu)與大豆11S 球蛋白類(lèi)似，是6 個(gè)酸性多肽和6 個(gè)堿性多肽組成的，酸性多肽和堿性多肽之間通過(guò)二硫鍵連接，形成一個(gè)亞基，亞基之間再通過(guò)非共價(jià)鍵連接進(jìn)而形成六聚體[62]。燕麥蛋白中的醇溶蛋白和谷蛋白含量較少，占比分別為14%和8%[63]。

燕麥蛋白的等電點(diǎn)在pH 值4.0～6.0，在中性條件下，通過(guò)不同工藝提取的燕麥蛋白，溶解度介于1.5～3.5 mg/mL；其氨基酸組成中，除賴氨酸以外，其他必需氨基酸的氨基酸評(píng)分（AAS）均接近或大于1[64]。燕麥蛋白的溶解度一般，可通過(guò)酶解和化學(xué)修飾的方法對(duì)其改性，來(lái)優(yōu)化其加工特性[65]。

燕麥蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性受pH 值影響較大，等電點(diǎn)處最低，中性條件下起泡性達(dá)到80%，泡沫穩(wěn)定性為50%。乳化性在等電點(diǎn)處最低，乳化穩(wěn)定性最高，中性條件下乳化性達(dá)到0.4～0.5，乳化穩(wěn)定性為50%～60%[66]。燕麥蛋白在其變性溫度以下就可以形成熱誘導(dǎo)凝膠，但90 ℃誘導(dǎo)的凝膠的強(qiáng)度與酸奶相近，同時(shí)可用酶修飾來(lái)改變加熱后凝膠的聚合行為，通過(guò)增加凝膠中的蛋白質(zhì)聚集，來(lái)提高凝膠的亮度[67]。使用超聲處理可暴露燕麥蛋白的疏水性氨基酸，從而促進(jìn)凝膠的黏彈性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[68]。

通常燕麥蛋白采用堿提酸沉和酶法進(jìn)行提取。選取堿提酸沉法提取燕麥蛋白時(shí)，最高提取率可達(dá)64%，純度86%，等電點(diǎn)4.2，分離率94.65%；酶法提取時(shí)，提取率可達(dá)84%，純度達(dá)89%，等電點(diǎn)4.4，分離率93%，與堿提酸沉法相比，酶法提取的燕麥蛋白提取率和純度都較高[67]。

3.5 核桃蛋白

核桃蛋白的組成[69-70]見(jiàn)表6。

表6 核桃蛋白的組成

核桃中含量最多的蛋白質(zhì)是谷蛋白和球蛋白，占到蛋白總量的85%以上[71]。按照WHO/FAO 推薦的標(biāo)準(zhǔn)，核桃蛋白的必需氨基酸組成可以滿足成人需求，但對(duì)于2～5 歲的兒童，賴氨酸是限制性氨基酸[70]。

核桃蛋白中疏水性氨基酸占比高，導(dǎo)致其溶解性較弱，在中性條件下約為10%。在核桃蛋白中，谷蛋白中的疏水性氨基酸占31.59%，高于清蛋白的24.11%和球蛋白的24.40%，而且核桃蛋白的表面疏水性要比燕麥分離蛋白和小麥谷蛋白更高[72]。溶解度較低的谷蛋白在核桃蛋白中含量最多，因此核桃蛋白因?yàn)槿芙舛鹊投鴳?yīng)用受限[70]?？赏ㄟ^(guò)對(duì)核桃蛋白進(jìn)行改性，如通過(guò)胰蛋白酶和轉(zhuǎn)谷酰胺酶的處理酶解交聯(lián)后，大幅提高其溶解性[73]。

核桃蛋白常見(jiàn)的提取方法有傳統(tǒng)的堿溶酸沉法，也有正處于研究階段的反膠束法、膜分離法等。采用傳統(tǒng)堿提酸沉法、核桃分離蛋白的提取率可達(dá)82%[74]。核桃濃縮蛋白由分子質(zhì)量不等的4 個(gè)部分組成，而堿沉酸提過(guò)程破壞了氫鍵和二硫鍵，導(dǎo)致核桃分離蛋白僅由約106 kDa 的部分組成[75]。反膠束法由于提取條件溫和，因此無(wú)論是提取效率還是提取出蛋白的結(jié)構(gòu)及加工性質(zhì)，均好于堿溶酸沉法[76]。針對(duì)核桃蛋白的提取工藝，目前研究和應(yīng)用最成熟的還是堿提酸沉法，可配合輔助超聲波或微波技術(shù)，輔助工藝可破壞細(xì)胞壁，讓蛋白質(zhì)更好地溶出，從而提高蛋白質(zhì)的提取率[77]。同時(shí)，高強(qiáng)度的超聲預(yù)處理還可改善核桃蛋白的功能性質(zhì)，有希望用于核桃蛋白質(zhì)改性[78]。

核桃也是植物堅(jiān)果類(lèi)中的主要過(guò)敏原之一，核桃蛋白中含有一些結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于2S 清蛋白、7S 豌豆球蛋白及11S 豆球蛋白的成分，這些是核桃的主要致敏成分[79]。

3.6 花生蛋白

花生蛋白的組成[80-82]見(jiàn)表7。

花生是重要的油料作物，并且富含蛋白質(zhì)，但花生蛋白的加工特性一般，因此應(yīng)用不太廣泛[82]。按照聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）的標(biāo)準(zhǔn)，花生蛋白中大部分的必需氨基酸都可滿足人體需求，除了蛋氨酸含量較少[83]?；ㄉ鞍字泻孔罡叩慕M分是花生球蛋白和伴花生球蛋白，其中球蛋白的含量最高，類(lèi)似于大豆11S 球蛋白，但二硫鍵較少，因此熱穩(wěn)定性和凝膠性較弱[84]?；ㄉ鞍字?S 組分二硫鍵多，又高度親水，因此有著更好的耐熱性、吸濕性和溶解性[85]。花生分離蛋白在中性條件形成自持凝膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件是達(dá)到16%時(shí)，鹽離子在不同環(huán)境下對(duì)凝膠的影響不同，酸性條件下，鹽離子有助于形成強(qiáng)凝膠，而中性條件下鹽離子則不利于凝膠的形成?；ㄉ蛛x蛋白的乳化能力也一般，需要依靠改性處理進(jìn)行改善[86-87]。由于花生的起泡性、乳化性等特性一般，因此人們采用多種方法對(duì)花生蛋白改性處理或開(kāi)發(fā)新工藝來(lái)提高其加工性能。采用高強(qiáng)度超聲法代替高壓均質(zhì)這一傳統(tǒng)生產(chǎn)蛋白乳液的工藝，可更好地改變蛋白暴露的基團(tuán)，得到乳化性更加穩(wěn)定的花生蛋白溶液[88]。經(jīng)過(guò)超高壓處理的大豆分離蛋白，可明顯改變其二級(jí)結(jié)構(gòu)，顯著提高其凝膠特性[89]。

花生是八大致敏原之一，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的致敏蛋白有16 種，存在于花生清蛋白和球蛋白中[90]。在加工過(guò)程中，花生中的致敏蛋白結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生不同程度的變化，但還不足以使這些活性蛋白完全脫敏，需要在后續(xù)的研究中開(kāi)發(fā)低致敏性花生食品[91]。

3.7 椰子蛋白

近年來(lái)，椰子蛋白也成為了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中關(guān)注的原料之一。常用的分離方法是基于Osbern 分類(lèi)方法，免疫學(xué)和沉降系數(shù)2 種分類(lèi)方法與Osbern 分類(lèi)之間的對(duì)應(yīng)較少。椰子蛋白中占比最高的是球蛋白，為62%；其次是清蛋白，為30%，最少的是谷蛋白和醇溶蛋白，占比分別為5%和1%[92-93]。

椰子蛋白氨基酸組成一般，其中的賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸不足，椰子蛋白的等電點(diǎn)約為pH 值4.0，在較強(qiáng)的酸性和堿性條件下溶解度較好，高于大豆蛋白[92]。與大豆分離蛋白相比，椰子分離蛋白的持水性小、吸油性好；中性條件下起泡性約20%，略高于大豆分離蛋白；泡沫穩(wěn)定性75%，低于大豆分離蛋白[94]。椰子分離蛋白的性質(zhì)也受加工方式的影響，崔巖巖等人[95]發(fā)現(xiàn)，不同的脫脂方式對(duì)椰子分離蛋白的結(jié)構(gòu)有著不同影響，進(jìn)而影響其乳化穩(wěn)定性等加工性質(zhì)。

生產(chǎn)中主要采用熱凝固法和超濾法來(lái)生產(chǎn)椰子蛋白。提取椰子分離蛋白常用堿溶酸沉法。彭吟雪[96]和曾仕林等人[97]在磷酸鹽緩沖溶液中利用堿提酸沉原理提取椰子分離蛋白，提取率可達(dá)83%，兩者的研究結(jié)果接近。

4 結(jié)語(yǔ)

植物蛋白分類(lèi)和命名現(xiàn)狀的不統(tǒng)一存在很多歷史原因，其中體現(xiàn)了研究者逐漸認(rèn)識(shí)和區(qū)分蛋白質(zhì)各類(lèi)性質(zhì)的過(guò)程。隨著研究技術(shù)、檢測(cè)手段的不斷進(jìn)步及應(yīng)用需求的不斷變化，人們對(duì)植物蛋白進(jìn)行研究時(shí)采用的工具和研究角度也在不斷變化，造成了植物蛋白存在不同的分類(lèi)體系和方法。但植物蛋白在多種分類(lèi)和命名下，層次不夠清晰，又相互有交集，同一種蛋白在不同的分類(lèi)體系中有著不同的叫法。同時(shí)，由于人們對(duì)不同植物的蛋白質(zhì)應(yīng)用歷史不同，對(duì)各種植物蛋白的組成和性質(zhì)的研究深度也參差不齊，部分植物蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)僅有初步研究，因此還需要隨著后續(xù)出現(xiàn)的研究新結(jié)果來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定、檢測(cè)方法的進(jìn)步，有必要將不同分類(lèi)和命名的植物蛋白中的具體組分進(jìn)行定性、定量研究并相互對(duì)照，將不同分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)下的蛋白質(zhì)名稱和性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，便于更加清晰地了解不同提取、純化、分離方法，以及對(duì)植物蛋白結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能的影響，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用。