蘆 鑫，張麗霞，孫 強，宋國輝，黃紀念

(河南省農科院農副產品加工所，河南鄭州450002)

花生蛋白制備和應用研究

蘆 鑫，張麗霞，孫 強，宋國輝，黃紀念*

(河南省農科院農副產品加工所，河南鄭州450002)

花生蛋白是營養(yǎng)價值高、資源豐富的植物蛋白，具有廣泛的應用前景。為推進花生蛋白的應用研究，對花生蛋白提取方法、花生蛋白改性方法和花生功能性肽的研究進展進行了概述，并指出急需解決的問題。

花生蛋白，提取，改性，功能性肽

花生是世界主要種植農作物之一，2009年全球花生產量為34.40×106t。我國是花生的生產大國，花生產量位居世界第一，2009年花生產量為14.30× 106t?；ㄉ鸂I養(yǎng)豐富，富含優(yōu)質油脂和蛋白。花生蛋白含量為24%～34%，消化率可達99%，含人體必需的8種氨基酸，是營養(yǎng)價值高、資源豐富的植物蛋白［1］。在我國，花生除直接食用外，60%的花生用于花生油，其余用于生產花生醬、糖果、小食品和做種［2］。由于我國長期將花生當作次要的經濟作物，因而對花生在營養(yǎng)、加工、應用等方面的相關研究不深入，花生深加工技術和產業(yè)化水平低，新技術的滲透有限?；ㄉ鞍椎募庸だ靡彩侨绱?。此外我國居民對濃香花生油有嗜好性消費，富含蛋白的花生粕大多為熱壓榨花生粕，花生蛋白變性嚴重，限制了花生蛋白的利用，故國內花生榨油后的花生粕用于動物飼料，產品附加值低，資源浪費嚴重。因此，為了促進我國花生蛋白的應用和花生工業(yè)的發(fā)展，本文對花生蛋白的制備、改性及其精深加工進行了介紹和分析。

1 花生蛋白的制備

花生蛋白的制備方法包括傳統(tǒng)水劑法、堿溶酸沉法、有機溶劑洗滌法、水酶法和膜過濾法等。堿溶酸沉、水酶法和有機溶劑洗滌法制備的花生蛋白純度較高，蛋白提取率高，利于工業(yè)化推廣。

1.1 堿溶酸沉法

堿溶酸沉法是利用花生蛋白在堿性條件下具有高的溶解度，使花生蛋白溶入提取液中，實現(xiàn)與水不溶性雜質的分離，隨后將提取液pH調節(jié)到花生蛋白的等電點附近，使蛋白沉淀，通過離心或者過濾，除去水溶性雜質，得到的花生蛋白通過水洗中和，干燥后獲得花生蛋白。這種制備方法中，堿提時間、堿提pH、堿提溫度和提取次數(shù)會影響花生蛋白的產率和純度［3－4］。

花生餅粕的品種也會影響堿溶酸沉提取花生蛋白的產率和品質。堿溶酸沉分別提取高溫花生粕和低溫花生粕中的蛋白時，低溫花生粕經過一次分離，提取物蛋白含量可達到90%以上，得率41.3%;而高溫花生粕需要采用兩次分離，才能使最終產物中的蛋白含量達到90%以上，得率30.8%，這可能與高溫花生粕中可溶性氮含量較低有關。兩種分離蛋白化學組成大體相同，但功能特性存在明顯差異。高溫花生粕提取的分離蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性好于低溫花生粕提取的分離蛋白，但溶解性低于低溫花生粕制備分離蛋白。這可能是花生蛋白在高溫下變性，空間結構松散，疏水基團暴露，提高與油的結合，從而提高乳化特性。疏水基團暴露會降低氮溶解指數(shù)，從而導致溶解度下降［5］。

高pH條件雖然有利于蛋白的提取，但會增加設備投資和污染治理的費用，并影響產品的品質。因此，熊柳等研究采用超聲波輔助在低堿條件下制備花生蛋白。相同條件下，超聲波作用可以提高堿溶酸沉制備蛋白效果。在pH 8.5超聲波輔助的條件下，花生分離蛋白得率達到37.27%，蛋白含量為95.4%，NSI為76.34%［6］。

1.2 有機溶劑洗滌法

有機溶劑法是利用原料中花生蛋白在有機試劑中發(fā)生沉淀，實現(xiàn)與寡糖等可溶性成分的分離，通過離心或過濾，獲得富含蛋白的沉淀物，去溶劑，干燥獲得花生蛋白。由于存在多糖雜質，產品純度較低，在70%左右。

馬鐵錚等人研究了二次乙醇浸提生產花生蛋白的工藝，浸提過程中，乙醇濃度和料液比影響因素顯著。最優(yōu)條件下，制品的蛋白干基含量平均值為70.41%［7］。為了提供浸提效率，劉玉蘭等采用正已烷和乙醇的混合試劑制備花生蛋白。在此過程中，萃取次數(shù)和溶劑比影響顯著，所得產品的粗蛋白含量70.50%，NSI為20.78%［8］。

1.3 水酶法

水酶法提取花生蛋白是在機械破碎基礎上，利用纖維素酶、果膠酶或蛋白酶等酶解花生細胞，使蛋白質和油脂游離出植物組織，減少蛋白和油脂之間的聯(lián)接，使油與蛋白達到分離的目的［9］。由于此過程條件溫和、經濟效益高且能獲得高品質的蛋白質，成為植物蛋白提取和油脂加工研究的熱點［10］。

影響水酶法提取效果的主要因素是花生品種和工具酶種類。芮闖等分析水酶法提取蛋白效果與花生品種的關系，發(fā)現(xiàn)8種花生的蛋白得率有差異，這與不同品種花生的蛋白組成存在差異有關［11］。國內外用于提取花生蛋白的酶類有:堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、纖維素酶等，其中堿性蛋白酶的應用較廣，效果較好［12］。分析堿性蛋白酶水解花生蛋白機理、花生蛋白水解度與蛋白得率和蛋白組成的關系發(fā)現(xiàn):酶解模式是one－by－one;隨花生蛋白的DH從15%上升到20%，等電點處花生蛋白溶解度上升，蛋白分子量總體分布無顯著變化［13］。

為了提高堿性蛋白酶提取花生蛋白的效果，人們研究堿性蛋白酶與其他工具酶的復酶水解。Jiang L H等進行Alcalase堿性蛋白酶和AS1.398中性蛋白酶復配制取蛋白的研究，結果表明通過復配使蛋白提取率從71.38%上升到79.32%［14］。通過纖維素酶和堿性蛋白酶復配也可以提高蛋白產率［15］。

研究人員結合我國國情，研究以烘烤的花生為原料，水酶法提取花生香油與花生蛋白。研究表明220℃烘烤會降低Alcalase提取花生蛋白的產率。在最優(yōu)烘烤條件和水解條件，蛋白水解物80.1%［16］。此外，為了推動水酶法提取花生蛋白的工業(yè)化，江利華等進行了水酶法提取花生油與蛋白的中試研究，通過三相分離機和碟片分離機分離，冷凍解凍破乳，蛋白得率為55.10%［17］。

2 花生蛋白的改性

花生蛋白功能性受其自身組成和提取工藝的影響，不能滿足某些食品體系的要求，需要進行改性［18－19］。主要的改性方式有:物理改性、化學改性和酶法改性。

2.1 物理改性

物理改性，是指通過熱變形、機械處理、電磁場、超聲波、質構化、擠壓膨化及添加雙親小分子物質等手段來改善花生蛋白質功能特性和提高其營養(yǎng)價值的方法。物理改性通常只改變蛋白的高級結構，加工費用低、耗時少、無毒副作用，缺點是改性范圍低［20］。

干燥方式會影響花生蛋白的界面特性。Ahmedna等發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥的花生濃縮蛋白比真空干燥的花生濃縮蛋白具有更好的乳化能力和起泡能力，其持油能力和起泡能力與市售大豆?jié)饪s蛋白相當［21］。微波可以改善花生蛋白的功能性。張曉麗等報道超聲波改性后花生濃縮蛋白NSI從20.78%上升到53.26%，顯著提高了吸油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性，并顯著降低吸水性［22］?；ㄉ鞍撞荒苄纬蔁崮z，為提高花生蛋白的凝膠性，朱曉磊等利用微波共混使花生蛋白粉和玉米淀粉相互作用形成了復合物，提高花生蛋白凝膠性，改性后花生蛋白粉凝膠硬度為186.285g/cm2，彈性為0.995［23］。

此外，通過擠壓組織化改性使得花生蛋白具有了較強吸水、吸油性，咀嚼性也有所提高。魏益民等研究表明花生蛋白擠壓組織化過程中，疏水作用和氫鍵起主要作用，其次是二硫鍵，原有的二硫鍵含量降低［24］。

2.2 化學改性

化學改性是通過化學試劑作用于蛋白質，改變蛋白的結構，使部分肽鏈斷裂或者引入各種功能基團，從而達到改變蛋白質功能特性的目的?；瘜W改性可以通過烴化、氧化、?；Ⅴセ桶被磻獙崿F(xiàn)［25］。

蛋白質的磷酸化是有選擇地在蛋白質側鏈的活性基團接進磷酸基團，由于磷酸根基團增加了蛋白質的電負性，因此蛋白質分子之間的靜電斥力得以提高，使之易分散，提高了溶解度和聚結穩(wěn)定性，降低了等電點。磷酸化改性后花生蛋白的等電點從4.85下降到3.21，溶解度、乳化能力和乳化穩(wěn)定性顯著提高［26］。沈寧等通過磷酸化花生蛋白發(fā)現(xiàn):改性后的花生蛋白的溶解性和乳化性分別從13.09%上升到78.97%、44.57%上升到71.42%［27］。

為提高花生蛋白的凝膠性，熊柳等采用戊二醛對花生蛋白和花生組織蛋白進行化學交聯(lián)改性，改性后形成的花生組織蛋白凝膠具有較好的硬度和彈性，硬度和彈性分別達到179.803g/cm2和0.948［28］。

2.3 酶法改性

酶法改性是指酶催化蛋白質肽鏈斷裂或引入功能基團來改變蛋白的功能性的生物技術。酶法改性不改變食物營養(yǎng)成分，條件溫和，具有專一性強和安全的特點，成為目前重要的蛋白改性技術［18］。

采用有限酶水解花生蛋白可以提供花生蛋白的溶解性和界面特性。馬鐵錚以木瓜蛋白酶有限酶解改性花生蛋白，改性后花生蛋白溶解度上升，其氮溶指數(shù)為86.32%［29］。有研究表明:中性蛋白酶適當水解后，花生蛋白具有更強的起泡性和乳化性，泡沫穩(wěn)定性和粘度比傳統(tǒng)水劑法花生蛋白低［30］。

在酶法聚合改性方面，利用轉谷氨酰胺酶使花生蛋白質發(fā)生交聯(lián)，賦予花生蛋白質更強的凝膠性和界面性質［31］。谷氨酰胺轉胺酶改性后花生蛋白的凝膠性比對照提高了279%，溶解性和乳化性分別降低了44%和31%，乳化穩(wěn)定性提高了8.5%［32］。

此外，為了改善水酶法提取花生蛋白的口感，人們開展了酶法脫苦研究。Flavourzyme對多種蛋白酶酶解花生蛋白均有良好的脫苦效果;且水解度較低時，脫苦效果理想;而且對由Alcalase處理的花生蛋白具有最佳的脫苦效果［33］。

3 花生蛋白功能性肽的研究

花生蛋白已經應用于制作乳飲料、早餐食品、肉制品、功能性肽等領域，其中將花生蛋白進行適當酶解生產功能性肽類是研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，水解花生蛋白主要產生具有抗氧化、血管緊張素轉化酶(ACE)抑制活性肽。

3.1 抗氧化活性肽

自由基引起的機體氧化會損害人體健康和生命。因此，研發(fā)食源性抗氧化功能因子是食品研究和開發(fā)的熱點。花生蛋白水解物具有抗氧化和清除自由基的活性，這已經通過多種氧化體系和動物實驗的驗證。如花生蛋白酶解產物在羥自由基、亞油酸、鄰二氮菲－Fe2+三種體系中都具有顯著的抗氧化能力［34］?？寡趸ㄉ嚯目梢酝ㄟ^升高小鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)，顯著提高谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的活力，降低血液和肝臟中的丙二醛含量，起到了抗氧化功能［35］?？寡趸ㄉ目梢燥@著地抑制由銅離子導致的密度脂蛋白氧化［36］。

蛋白酶的種類會顯著影響花生多肽的抗氧化活性。Shue比較Esperase和Neutrase水解產生的抗氧化花生多肽的活性，Esperase水解獲得的肽段抗氧化能力要強于Neutrase水解的樣品［36］。Hwang等人分析多種蛋白酶水解脫脂花生蛋白產生抗氧化肽活性發(fā)現(xiàn):Esperase水解得到的樣品在亞油酸測定體系中具有最強的抗氧化特性，其3～5u肽段的抗氧化活性是抗壞血酸的2.89倍［37］。這可能是由于酶的酶解位點不同，導致花生蛋白的酶解途徑和最終產物的氨基酸組成和結構存在差異，從而引起活性差異［38］。

3.2 ACE抑制活性肽

在調節(jié)血壓方面，ACE能催化血管緊張素Ⅰ轉化為具有強效升壓的血管緊張素Ⅱ，并降解具有降壓作用的舒緩激肽，從而使血壓上升。因此治療高血壓的藥物基本是抑制ACE活性?；ㄉ鞍捉涍^適當水解具有ACE抑制活性。

花生ACE抑制肽的活性受水解酶類和水解程度的影響。采用Alcalase和胃蛋白酶－胰蛋白酶水解脫脂天然和烘烤后花生粉，測定水解產物ACE的抑制活性發(fā)現(xiàn)，Alcalase水解天然花生蛋白和烘烤花生蛋白花生肽的ACE抑制活性(IC50)分別為8.7～122μg/mL和12～235μg/mL，而胃蛋白酶－胰蛋白酶水解二者產生的花生肽IC50分別是7.9～65.9μg/mL和11～36μg/ mL［39］。黎觀紅等人研究發(fā)現(xiàn)，Neutrase水解所得的水解物顯示弱ACE抑制活性，Alcalase水解物具有強的ACE抑制活性，且水解0.5h時水解物活性最高［40］。何東平等人發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶水解產物 ACE抑制活性明顯高于胰蛋白酶和中性蛋白酶。隨酶解時間延長，堿性蛋白酶水解產物的ACE抑制活性呈現(xiàn)先升高后下降，最后穩(wěn)定的變化趨勢［41］。但有些研究認為花生多肽的ACE抑制活性隨著水解程度的增大而上升［42］。為了研究花生蛋白酶解產生的ACE抑制肽的機理，國外開展了構效關系研究。Jimsheena等發(fā)現(xiàn)花生ACE抑制活性肽的肽鏈中，碳鏈末端的Pro和碳鏈長度會顯著影響肽段的ACE抑制活性［43］。

4 展望

花生蛋白是營養(yǎng)價值高、資源豐富的植物蛋白，且具有良好的加工特性。因此，開展花生蛋白提取、改性和精深加工研究，不但有利于資源的有效利用;而且在拓展花生產品市場和改善居民的體質上起到積極作用。我國在花生蛋白的提取、改性和功能性肽類的研究雖然取得了長足的進步，但是仍有些問題亟待解決。在花生蛋白制取方面，高溫花生粕中花生蛋白的提取率較低，以及高溫花生蛋白的應用和改性;水酶法的工業(yè)化推廣、酶法改性的脫苦和品質調控、化學改性的安全性、花生功能性肽段的篩選和構效關系等方面還需要深入研究。

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Research of the preparation and application of peanut protein

LU Xin，ZHANG Li－xia，SUN Qiang，SONG Guo－h(huán)ui，HUANG Ji－nian*
(Institute of Agricultural Processing，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China)

Peanut protein is a nutritional and abundant plant protein，which has a widely application prospect.In order to promote the application research of peanut protein，methods of isolating and modifying peanut protein，and functional peptides of peanut were reviewed.Some problems that needed urgent solution were pointed.

peanut protein;isolation;modification;functional peptide

TS201.2+1

A

1002－0306(2012)08－0444－04

2011－05－19 *通訊聯(lián)系人

蘆鑫(1981－)，男，博士，研究方向:植物蛋白加工。

河南省省院科技合作項目(102106000035)。