張建國? 趙松林

【摘 要】椰子蛋白質功能特性不僅與蛋白質的氨基酸組成、分子大小及結構形態(tài)等固有的物理屬性有關，而且還與其他蛋白質相互作用的食物組分以及所處的環(huán)境情況或加工條件有關。本文主要從椰子蛋白質在溶解性、乳化性、起泡性、黏度等方面，分析了pH、離子強度、溫度等常見加工條件對這些功能特性的影響。試圖為椰子蛋白質的進一步開發(fā)利用提供理論指導。

【關鍵詞】椰子蛋白 功能特性 影響因素 進展

蛋白質的功能特性是指食品體系在加工、貯藏、制備和消費過程中蛋白質對食品產生需要特征的那些物理化學性質。蛋白質的功能特性主要包括吸水性、濕潤性、膨脹性、粘著性、分散性、溶解度、粘度、膠凝性、乳化性，起泡性等。由于食品的感官品質是由各種食品原料復雜的相互作用產生的（例如蛋糕的風味、質地、顏色和形態(tài)等性質是由原料的熱膠凝性，起泡、吸水作用、乳化作用、粘彈性和褐變等多種功能性組合的結果），因而這些功能特性不僅與蛋白質的氨基酸組成、分子大小及結構形態(tài)等固有的物理屬性有關，而且還與其他蛋白質相互作用的食物組分，如水、離子、碳水化合物、脂質及所處的環(huán)境情況或加工條件，如溫度、pH值、電離強度等有關。

椰子蛋白質（coconut protein）為木本油料種子蛋白，單個椰子中蛋白質含量較少4%～8%（濕基），但世界椰子的產量很大，因而椰子蛋白是來源豐富的植物蛋白質。椰子蛋白含18種氨基酸，必需氨基酸配比合理，L-精氨酸含量較高（14.8g/100g蛋白），前期的研究表明椰子蛋白具有降血脂、降低膽固醇、抑制高血脂癥等保健功能。因而，椰子蛋白質是來源豐富、營養(yǎng)價值較高、保健功能較好的優(yōu)質蛋白質，開發(fā)潛力巨大。從上世紀40年代開始，就有科員人員對椰子蛋白的功能特性進行研究。1930年美國科學家Sj?gren和Spychalski從椰子蛋白質中分離出一種分子量約208 kDa的球蛋白，并命名為cocosin。Molina等（1976）曾利用酶解-冷凍真空干燥技術制備了一種不含纖維的椰子濃縮蛋白（coconut protein concentration，CPC），并對其分子量、溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性等功能特性進行了分析。鄭亞軍等（2009）曾從脫脂椰肉中制備椰子分離蛋白（coconut protein isolate， CPI），然后分析了pH、溫度、離子強度等因素對椰子分離蛋白溶解性、乳化性、黏度、起泡性、水合性質的影響。Angelia（2012）則從椰子總蛋白質中分離出椰子球蛋白（cocosin），并分析了其氨基酸組成、溶解性、乳化性和起泡性及其在巴斯殺菌、加熱等常見加工處理方式中的穩(wěn)定性。本文將對椰子蛋白各種功能特性的研究進展進行論述，以期為椰子的進一步開發(fā)利用提供指導。

1椰子分離蛋白的溶解性

溶解性是蛋白質最重要的功能特性之一。許多研究表明，蛋白質的溶解性不僅決定其應用范圍，還與蛋白質的其他重要功能特性如乳化性、起泡性、黏度、凝膠性、耐熱性、吸油性、吸水性等密切相關。而不溶性蛋白質在食品工業(yè)中的應用范圍極其有限。因而，研究蛋白質的功能特性，必須從其溶解性入手。影響蛋白質溶解性的既有其本身的內在固有屬性，如蛋白質構象、氨基酸組成、表面疏水性、分子大小等；也有pH、溫度、離子強度、溶劑類型等外在因素。因而在測定一種蛋白質的溶解性時，還要系統(tǒng)分析食品加工中常見外在因素對其的影響。

鄭亞軍等（2011）從脫脂椰肉中采用緩沖溶液提取椰子蛋白質，并對其溶解性及影響因素進行了分析。結果表明，在等電點pH4.0處，大豆分離蛋白和椰子分離蛋白的溶解度最低，其原因是此時蛋白質表面靜電荷為零或接近零，蛋白質的極性變小，與水結合力下降，蛋白質與蛋白質之間的排斥作用降低，發(fā)生聚集甚至沉淀；當pH遠離等電點時，蛋白質表面靜電荷數增大，分子極性變大，水合作用增強，同時蛋白質與蛋白質之間的排斥力加強，導致大豆分離蛋白和椰子分離蛋白的溶解度都逐漸升高。在pH2～3時和pH10～12時，椰子分離蛋白的溶解度均顯著地大于大豆分離蛋白的，說明在強酸和強堿環(huán)境內，椰子分離蛋白的溶解度較好，這可能與椰子蛋白的組成有關。

在離子強度為0～0.15mol/L時，離子強度的增大促進了蛋白質的水合作用，蛋白質與水之間的氫鍵作用力加大，蛋白質表面的水化膜厚度增大，最終導致椰子分離蛋白的溶解度升高；當離子強度大于0.15mol/L時，椰子分離蛋白的溶解度反而減小。其原因是在過高的離子強度下，離子與蛋白質競爭性地與水分子結合，使蛋白質-水之間的氫鍵作用力下降，蛋白質表面的水化膜變薄，蛋白質的水合作用變弱，溶解性下降。

在30℃～60℃時，水分活度上升，椰子分離蛋白的結構蘇展，氨基酸殘基上的極性基團與水分子的結合增加，溶解度隨溫度的升高而增大；當溫度超過70℃后，蛋白質開始變性，結構解聚，包裹在分子內的疏水性殘基外露，疏水作用力增大；同時蛋白質與水之間的氫鍵受到破壞，水合作用下降，溶解度降低。雖然不同植物蛋白的溶解性具有不同的最佳溫度（即溶解度最大時的溫度），但大量實驗表明，植物蛋白的最佳溶解溫度一般在30～60℃內，超過70℃后極易變性，溶解性下降。

2椰子分離蛋白的乳化性及影響因素

乳化性是決定一種蛋白質能否在乳膠狀食品（例如牛奶、冰淇淋、干酪、蛋白飲料等）中發(fā)揮重要作用的關鍵因素。鄭亞軍等（2011）從脫脂椰肉中采用緩沖溶液提取椰子分離蛋白質，并對其乳化性及影響因素進行了分析。

結果表明，在等電點范圍（pH4左右）內，椰子分離蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性都很差；當遠離等電點時，椰子分離蛋白和大豆分離蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均得到提高。在所選pH范圍內，椰子分離蛋白的乳化性顯著地大于大豆分離蛋白；而椰子分離蛋白的乳化穩(wěn)定性更是極顯著地大于大豆分離蛋白。而當離子強度濃度由0.05mol/L增大到0.15mol/L時，椰子分離蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性升高，且椰子分離蛋白的乳化性極顯著性地大于大豆分離蛋白；當離子強度由0.15mol/L增大到0.3mol/L時，椰子分離蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性都降低。在30～70℃的范圍內，隨著溫度的升高，椰子分離蛋白和大豆分離蛋白的乳化性都增高；溫度大于70℃后，大豆分離蛋白的乳化性降低（如圖5）。椰子分離蛋白乳化穩(wěn)定性隨溫度的變化趨勢與乳化性的變化趨勢一致，且在測試的范圍內，椰子分離蛋白的乳化性顯著地大于大豆分離蛋白的乳化性。

3椰子分離蛋白的發(fā)泡性質及影響因素

發(fā)泡性質與乳化性質一樣，同屬于蛋白質的表面性質。在功能特性中，蛋白質的發(fā)泡性質與其溶解性、黏度、表面疏水性等性質密切相關；同時，蛋白質的起泡性又受到蛋白質分子形狀、大小、構象、肽鏈的柔韌性等多種因素的影響；此外，食品體系中的鹽類、糖類、脂類、蛋白質濃度、機械處理、加熱、pH等因素也會對蛋白質的發(fā)泡性質產生影響。劉磊等（2011）以大豆分離蛋白為對照，對椰子分離蛋白的發(fā)泡性質及pH、離子強度和溫度對其的影響進行了分析。結果表明在等電點pH4.5處，椰子分離蛋白的起泡性最差；遠離等電點時，起泡性隨著pH的升高而增大，pH10.5處椰子分離蛋白的起泡性最大，說明堿性環(huán)境有利于椰子分離蛋白溶液形成泡沫；而椰子分離蛋白的起泡穩(wěn)定性隨pH的變化趨勢正好與起泡性的相反，等電點處的泡沫穩(wěn)定性反而最好。

研究還表明，在0.05～0.20mol/L的范圍內，椰子分離蛋白的起泡性隨著離子強度的增大而升高；在0.20～0.30mol/L的范圍內，起泡性隨離子強度的增大反而變小。這可能是因為低離子強度對蛋白的增溶作用加大了它的起泡性；但離子強度的增大導致了蛋白質泡沫穩(wěn)定性的下降。因而，離子強度總體上來說是利于泡沫的形成而不利于泡沫的穩(wěn)定。而在40～50℃時，加熱可小幅度地提高椰子分離蛋白的起泡性，但加熱整體上降低了椰子分離蛋白質的泡沫穩(wěn)定性。

4椰子分離蛋白的黏度

黏度是蛋白質流體重要的性質，蛋白質在水溶液中的黏度是影響其起泡性、乳化性以及實際用途的重要因素，也直接關系到含蛋白質食品如飲料等的表觀性質（Boalet et al.，2001）。1930年美國科學家從椰子蛋白質中分離出其主要成分cocosin，分子量約208 kDa；而后續(xù)的研究表明cocosin的分子量實際更高，約326 kDa。研究人員還表明cocosin是一個六聚體球蛋白（hexamer），它由酸性亞基和堿性亞基通過一條二硫鍵連接而成，在堿性亞基上還結合著糖基。鄭亞軍等（2009）曾分析了不同品種椰子蛋白質中亞基的組成和分子量大小，結果表明不同品種椰子蛋白亞基的分子量各異，主要分子量范圍為15～52 kDa，屬于中小分子量蛋白。這些結果為椰子分離蛋白黏度的研究提供了部分基礎。劉磊等（2011）以大豆分離蛋白為對照，對椰子分離蛋白的黏度及pH、離子強度、溫度和蛋白質濃度對其的影響進行了分析，結果表明，蛋白質濃度對椰子分離蛋白的黏度有顯著的影響，隨著濃度的增大，椰子分離蛋白的黏度顯著地變大。當蛋白質的濃度超過6%時，椰子分離蛋白的黏度幾乎呈幾何式地增大。蛋白質濃度增大，增加了蛋白質-蛋白質的相互作用，從而使蛋白液的黏度增大。在相同的濃度條件下，椰子分離蛋白與大豆分離蛋白的黏度無顯著性差別。在溫度小于70℃時，隨著溫度的增加，椰子分離蛋白流體的黏度增加；當溫度大于70℃以后，溫度升高，黏度反而下降。

5椰子分離蛋白的持水性與吸油性

蛋白質的持水性是指每克蛋白質結合、保持水的能力；而持油性是指每克蛋白質所能夠吸附和保持的植物油的能力。由于大多數食品是水合（hydration）體系，而許多食品又是含油性體系，因而食品蛋白質的吸油性和保水能力不僅能影響蛋白質溶解性、粘度、乳化性等功能特性，而且還會影響食品的結構、質地、風味以及產量。因而，持水性與吸油性是食品蛋白質研究中重要的內容之一。劉磊等（2011）曾測試椰子分離蛋白的持水性和吸油性，其方法為：精確稱取0.5g 椰子分離蛋白，加入5mL大豆油或蒸餾水，玻璃棒攪拌均勻，靜置30mi后， 4000r/min，離心30min，測定上清液的體積，扣除后為蛋白質的吸油量或吸水量。持水力或吸油性表示為每克椰子分離蛋白能吸附的水或油的毫升數（mL/g）。結果表明椰子分離蛋白的持水性為2.8 mL/ g，低于大豆分離蛋白（4.89 mL/g）、綠豆分離蛋白（3.5 mL/g），但優(yōu)于棉籽分離蛋白（2.43 mL/g）和花生分離蛋白（2.6 mL/g）；椰子分離蛋白的吸油性為2.84 mL/ g，明顯高于棉籽分離蛋白（0.77 mL/g）、大豆分離蛋白（1.68 mL/g）、綠豆分離蛋白（1.1 mL/g）和花生分離蛋白（1.25 mL/g）。良好的持油性表明椰子蛋白可以應用于壽司、蛋糕、面包或其他焙烤食品和低脂油炸食品，并作為香腸等肉制品的填充物或質構劑。

此外，Molina等（1976）研究表明，即使在5 g/100mL的高濃度下，椰子分離蛋白也不能形成凝膠。這表明椰子蛋白的凝膠性很差。椰子蛋白質中含有18種氨基酸，必需氨基酸配比合理，L-精氨酸含量較高（14.8g/100g蛋白），天冬氨酸、谷氨酸的含量也較高。同時椰子蛋白的生物效價為69%～77%，在人體中的消化吸收率為86%～94%，接近于全蛋白，因而椰子蛋白質的營養(yǎng)價值較高（Samson et al.， 1971；Kwon et al.， 1996；Roberta et al.， 2005）。Kwon等（1996）曾利用差式掃描量熱儀（differential scanning calorimetry， DSC）分析椰子蛋白的熱穩(wěn)定性，所用椰子蛋白質濃度為2mg/ mL，加熱速度為5℃/分鐘，掃描溫度范圍為30～130℃。結果表明椰子蛋白分別在82℃和98℃出現吸收峰，吸收熱涵值分別為12.5和16.4 mJ/mg。

綜合以上分析，椰子蛋白具有較好功能特性，可廣泛應用于食品工業(yè)中。而pH、溫度、離子強度等因素對這些功能特性的影響較大。

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