武美杉,何曉葉,李 琥,韓 迪,馮 朵,王 靖,*
(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所,北京 100081;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物資源監(jiān)測與營養(yǎng)評價重點實驗室,北京 100081)
蛋白質(zhì)不僅是食品中的主要組成成分,也是人體不可或缺的重要營養(yǎng)物質(zhì)。按照來源分類蛋白質(zhì)主要可以分為動物蛋白和植物蛋白兩大類,其中動物蛋白主要來源于乳、肉、蛋和海產(chǎn)品等;植物蛋白則主要來源于豆類及其他作物等[1]。動物蛋白作為食品加工中最重要的蛋白質(zhì)來源,在其生產(chǎn)過程中往往會造成大量溫室氣體的排放。為解決全世界人口持續(xù)增長導致的蛋白質(zhì)資源短缺問題,同時滿足環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求,以植物蛋白部分替代動物蛋白漸漸成為了食品加工中的研究熱點和新的發(fā)展趨勢[2-3]。
動植物蛋白體系中,動物蛋白以乳類蛋白研究最多,包括乳清蛋白和酪蛋白等,其次蛋和肉類來源蛋白也是研究較多的動物蛋白;植物蛋白則以豆類蛋白為主,典型的有大豆蛋白和豌豆蛋白,也包括其他植物蛋白,如谷物蛋白和堅果蛋白等[4]。當前對于動植物蛋白的研究多集中于體系的相互作用、結(jié)構(gòu)表征、加工功能特性和營養(yǎng)功能特性等方面,其中加工功能特性主要包括凝膠性、乳化性、起泡性和成膜性等[5-6],在食品加工中對食品的質(zhì)地、形態(tài)和風味可發(fā)揮重要作用;營養(yǎng)功能特性則主要體現(xiàn)在消化吸收特性、氨基酸營養(yǎng)模式以及營養(yǎng)干預效果等研究[7-9],對改善食品營養(yǎng)成分,提高機體健康水平有著不可或缺的作用。
研究動植物蛋白相互作用帶來的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的改變,對促進植物蛋白資源的開發(fā)與利用,以及改善機體營養(yǎng)健康等具有重要意義。本文綜述了動植物蛋白最新的研究進展,包括相互作用方式及影響因素、結(jié)構(gòu)表征、加工及營養(yǎng)功能特性等,以期為未來動植物蛋白的研究提供參考。
動植物蛋白在復合形成過程中存在著相互作用,使原始蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,形成蛋白復合物。研究表明,動植物蛋白主要通過氫鍵、離子鍵、二硫鍵、范德華力、疏水和靜電作用等不同的分子間作用力發(fā)生相互作用,形成復雜的分子結(jié)構(gòu),其作用方式和程度取決于環(huán)境溫度、pH、離子強度和系統(tǒng)中蛋白質(zhì)種類及理化性質(zhì)等重要影響因素[5]。通常反應溫度的升高會導致蛋白質(zhì)變性,蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,一定程度上影響著動植物蛋白間的相互作用[10];反應環(huán)境的pH 和離子強度主要影響動植物蛋白的靜電相互作用,通過改變蛋白質(zhì)分子的電荷數(shù)量和分布影響動植物蛋白的聚集速率[11];此外,動植物蛋白的比例和濃度等因素也直接影響著其相互作用。
針對以上不同的影響因素,近年來學者們也開展了大量研究并取得了一定的成果。Roesch 等[12]研究了90 ℃熱處理過程中不同比例的乳清蛋白-大豆蛋白混合體系的熱聚集行為,經(jīng)凝膠電泳測定證實兩種蛋白質(zhì)發(fā)生了相互作用,當乳清蛋白比例低于70%時主要形成以二硫鍵橋接的ɑ-乳白蛋白-大豆11S 蛋白的可溶性聚集體;而當乳清蛋白比例提高到70%以上時,則產(chǎn)生了主要由β-乳球蛋白、大豆7S 蛋白和大豆11S 蛋白堿性亞基組成的不溶性聚集體沉淀。Anuradha 等[13]則發(fā)現(xiàn)β-乳球蛋白可以在60~90±5 ℃下與大豆11S 蛋白結(jié)合形成可溶性配合物,卻不能與芝麻11S 蛋白形成可溶性配合物,可能是因為芝麻11S 蛋白緩沖液中鹽濃度過大影響了蛋白質(zhì)間的疏水相互作用,從而導致產(chǎn)生了不溶性沉淀。Ben-Harb 等[14]對比了2%葡糖酸內(nèi)酯(glucono delta-lactone,GDL)酸化處理后的牛奶蛋白-豌豆蛋白混合凝膠(1:1)和相同條件下的單一蛋白凝膠強度,發(fā)現(xiàn)酸化后豌豆蛋白凝膠的彈性儲能模量(G’)遠高于牛奶蛋白凝膠和混合蛋白凝膠,經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白凝膠的pH 下降幅度最大,因此推測凝膠強度可能與酸化過程中的pH 變化密切相關。反應條件中影響因素的變化會使動植物蛋白間產(chǎn)生不同的相互作用,進而促成體系展現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)和功能特性,因此開展對特定影響因素的針對性研究,對未來動植物蛋白應用于食品系統(tǒng)并改善其原本的結(jié)構(gòu)與功能特性具有重要的意義。
蛋白質(zhì)的功能特性與其結(jié)構(gòu)特征密切相關。蛋白質(zhì)具有復雜的空間結(jié)構(gòu),當動植物蛋白相互作用,空間結(jié)構(gòu)更加復雜多變,如果要對其結(jié)構(gòu)進行研究,往往需要借助先進的測量手段。當前對動植物蛋白結(jié)構(gòu)研究方法多以儀器分析為主,從表觀和內(nèi)部大致可以分為顯微鏡法、光學分析法以及其他方法。
顯微鏡法是表征動植物蛋白微觀結(jié)構(gòu)最直觀的方法,主要的檢測方法包括掃描電子顯微鏡法(scanning electron microscope,SEM)、激光共聚焦掃描顯微鏡法(confocal laser scanning microscope,CLSM)、原子力顯微鏡法(atomic force microscope,AFM)、透射電子顯微鏡法(transmission eleceron microscope,TEM)等。表1 中列舉了部分常用于觀察動植物蛋白微觀結(jié)構(gòu)的顯微鏡方法的測定原理、表征對象以及優(yōu)缺點。
目前已有眾多的顯微鏡法對不同種類的動植物蛋白進行結(jié)構(gòu)表征。李良等[15]采用SEM 觀察乳清蛋白-大豆蛋白乳液的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)與單一大豆蛋白乳液相比,復合蛋白乳液液滴尺寸更小,呈現(xiàn)出光滑的球狀結(jié)構(gòu)和良好的分散狀態(tài)。趙嬌[4]通過CLSM也觀察到了豌豆蛋白的加入使得乳清蛋白乳液液滴表面覆蓋的蛋白更加清晰,表明以豌豆蛋白部分替代乳清蛋白可以改善乳液的蛋白吸附水平。Adal 等[21]使用AFM 分別觀察了pH5.4 和7.0 下的乳鐵蛋白-豌豆蛋白復合物的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)pH5.4 時復合蛋白形成了致密的空間填充性聚集體結(jié)構(gòu),而pH7.0時的聚集體較少,圖像擬合后初步推測聚集體的結(jié)構(gòu)為乳鐵蛋白分子橋接豌豆蛋白分子的結(jié)構(gòu)單元。顯微鏡法雖然能夠直觀地了解動植物蛋白的結(jié)構(gòu)變化,但缺乏對其體系內(nèi)部的相互作用及引起的二、三、四級結(jié)構(gòu)變化進行定性和定量的測定,因此需要借助其他先進的檢測手段進一步對動植物蛋白內(nèi)部微結(jié)構(gòu)展開深入研究。
光學分析法是進行動植物蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)表征最重要的手段之一,根據(jù)物質(zhì)與輻射能作用的性質(zhì)不同大致可以分為光譜法和非光譜法兩大類。當前常用于動植物蛋白結(jié)構(gòu)分析測定的光譜法有紫外吸收光譜法(ultraviolet absorption spectrum)、熒光光譜法(fluorescence spectrum)、圓二色光譜法(circular dichroism,CD)和傅里葉變換紅外光譜法(fourier transform infrared spectroscopy,F(xiàn)TIR)等,非光譜法則包括動態(tài)光散射法(dynamic light scattering,DLS)和小角X 射線散射法(small angle X-ray scattering,SAXS)等。針對動植物蛋白結(jié)構(gòu)表征的常用光學分析方法以及測定原理、表征對象和優(yōu)缺點見表2。
表2 常用于動植物蛋白結(jié)構(gòu)表征的不同光學分析法原理、表征對象及優(yōu)缺點Table 2 Different principles, objects and advantages/disadvantages of the optical analysis methods used to characterize the structure of animal-plant mixed proteins
在研究中通常采取多種光學分析法聯(lián)用的方式,從不同方面系統(tǒng)性地對動植物蛋白進行結(jié)構(gòu)表征。延新宇[17]通過外源熒光光譜法測定鱈魚蛋白-大豆蛋白熱聚集體時發(fā)現(xiàn)增加鱈魚蛋白的比例可以顯著提高混合蛋白熱聚集體表面疏水基團數(shù)量,促進形成更穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。然而內(nèi)源熒光光譜和CD 光譜反映出加熱過程中聚集體的二、三級結(jié)構(gòu)幾乎沒有發(fā)生變化,表明兩種蛋白之間并沒有發(fā)生相互作用。在進一步探究大豆7S 和11S 蛋白的比例對混合蛋白熱聚集體性質(zhì)的影響時,DLS 結(jié)果顯示熱聚集體粒徑隨11S 比例的提高而增大,可能是因為11S 熱聚集程度較大導致其粒度增大。Adal 等[21]采用SAXS 技術,初步通過FTIR 擬合數(shù)據(jù)生成距離分布函數(shù)表征出不同pH 下的乳鐵蛋白-豌豆蛋白復合物的半徑,當pH 為5.4 時復合蛋白分子的半徑達到最大,與AFM 觀察到的該pH 下聚集體程度最高的結(jié)果一致。Tan 等[24]在測定羅非魚-大豆共沉淀蛋白的紫外吸收光譜時則發(fā)現(xiàn)共沉淀蛋白的紫外吸收峰比單一羅非魚蛋白移向了較短的波長,分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變;近紫外CD 光譜和FTIR 結(jié)果也進一步證明共沉淀蛋白的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,呈現(xiàn)出比單一蛋白更高的β-轉(zhuǎn)角和更低的無規(guī)則卷曲含量。Zheng 等[18]研究了不同pH 下乳鐵蛋白-大豆蛋白復凝聚體的結(jié)構(gòu),紫外吸收光譜結(jié)果顯示當pH 為5.75~6.75 時復凝聚體的聚集程度最顯著;FTIR 結(jié)果則表明復凝聚體與單一蛋白相比在酰胺I、II、III 帶的吸收峰發(fā)生了輕微的紅移現(xiàn)象,可能是因為氫鍵參與了復凝聚體的形成。光學分析法較好地避免了顯微鏡法中樣品的預處理可能對動植物蛋白體系造成的影響,從納米尺度上對動植物蛋白的結(jié)構(gòu)進行更精確的表征。
動植物蛋白作為復雜的混合蛋白體系,已經(jīng)有越來越多先進的多尺度檢測技術對其結(jié)構(gòu)進行深入研究[25]。Zheng 等[18]分別采用等溫滴定量熱法(isothermal titration calorimetry,ITC)和差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)對乳鐵蛋白-大豆蛋白復凝聚體的熱力學性質(zhì)進行表征,ITC 結(jié)果顯示復凝聚體在形成過程中出現(xiàn)了負的焓變值(ΔH),說明乳清蛋白和大豆蛋白之間可能發(fā)生了靜電或氫鍵相互作用;DSC 結(jié)果則反映了大豆蛋白的加入顯著提高了乳鐵蛋白的熱變性溫度,表明蛋白質(zhì)相互作用后改善了乳鐵蛋白的熱穩(wěn)定性。Ainis等[26]通過流變儀法則發(fā)現(xiàn)95 ℃處理后的乳清蛋白-油菜籽蛋白混合凝膠強度優(yōu)于80 ℃處理后的流變性能,可能是因為該溫度下單一蛋白凝膠的模量差異最小,使所形成的混合蛋白凝膠具有最好的協(xié)同增強作用,展現(xiàn)出更高的G’值和抗斷裂應力。Liu 等[27]通過分子動力學模擬(Molecular Dynamics,MD)對β-乳球蛋白-玉米醇溶蛋白復合納米顆粒的結(jié)構(gòu)進行了研究,與單一玉米醇溶蛋白相比,復合蛋白具有更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);對結(jié)合過程中的關鍵殘基進一步分析可知,玉米醇溶蛋白中的V64、P65、P68、I69、G74、G75、G77、G88 殘基與β-乳球蛋白中的P54、L103、A104 殘基都對復合蛋白的形成起到了關鍵作用。這些新型的表征手段可以從不同角度對動植物蛋白體系的形成條件、分子相互作用及相行為變化等進行全面的分析,有助于進一步了解動植物蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
當前對動植物蛋白的加工功能特性研究以凝膠性、乳化性、起泡性和成膜性為主,這些性質(zhì)在食品加工中對食品的質(zhì)地、形態(tài)和風味的改善或提高具有重要的作用。
蛋白質(zhì)通常具有凝膠性,在一定的反應條件下能夠通過蛋白質(zhì)間共價或非共價相互作用導致結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡凝膠結(jié)構(gòu)。目前熱處理是制備混合蛋白凝膠最多的方法[5]。MCCANN等[28]研究了95 ℃熱處理不同比例乳清蛋白-大豆蛋白凝膠的結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)大豆蛋白在熱處理過程中某些亞基與乳清蛋白發(fā)生了相互作用,形成了大豆蛋白以聚集體形式嵌入乳清蛋白凝膠網(wǎng)絡的微觀結(jié)構(gòu);此外乳清蛋白比例的提高有利于混合蛋白凝膠形成比單一大豆蛋白凝膠更均勻的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),且G’值顯著提高,凝膠強度增強。Chihi 等[29]對比了85 ℃熱處理不同比例的β-乳球蛋白-豌豆蛋白混合凝膠與相同條件下單一蛋白分別熱處理后的凝膠混合物的性能差異,發(fā)現(xiàn)兩種凝膠的硬度都隨著β-乳球蛋白比例的增加而增大,且混合蛋白凝膠具有更好的彈性和持水性,獲得了相較于蛋白凝膠混合物更加致密的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
非熱處理下的動植物蛋白熱誘導凝膠也逐漸被研究。Cui 等[30]研究了超聲結(jié)合轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(Transglutaminase,TG)處理后的乳清蛋白-大豆蛋白熱誘導凝膠性能的變化,經(jīng)超聲處理后的凝膠硬度和保水性能達到最大值,這是因為超聲處理使蛋白分子內(nèi)部展開,在TG 酶的誘導下促進了混合蛋白間的二硫鍵相互作用,形成比單一蛋白凝膠強度更高的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。王喜波等[31]也取得了相似的研究結(jié)果,同時指出當乳清蛋白與大豆蛋白比例為5:5 時,超聲后的熱誘導凝膠持水性最好且遠高于單一蛋白凝膠,凝膠結(jié)構(gòu)更加致密堅固。魯飛[32]對高壓均質(zhì)處理后的大豆11S 蛋白與豬肉肌原纖維蛋白組成的熱誘導凝膠進行了研究,高壓均質(zhì)處理顯著提高了混合蛋白凝膠的彈性、硬度和持水性,SEM 結(jié)果也進一步表明,均質(zhì)處理后的混合蛋白凝膠結(jié)構(gòu)更趨向于致密光滑,表明改性后的大豆11S 蛋白與肌原纖維蛋白間發(fā)生了更好的交聯(lián)作用,改善了單一肌原纖維蛋白凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。以上研究證明了非熱處理在提高動植物蛋白凝膠加工性能中具有可期待的應用潛力。
蛋白質(zhì)分子同時具有親水和疏水基團,能夠同時與極性和非極性溶劑結(jié)合,因此是一種優(yōu)良的天然乳化劑[33]。蛋白質(zhì)常用于穩(wěn)定水包油乳液,在油-水界面快速吸附,分子構(gòu)象發(fā)生變化,疏水和親水基團分別與油滴和水分子結(jié)合,降低液滴表面張力,形成牢固的粘彈性界面膜[34]。近年來的很多研究表明,采用混合蛋白可改善部分乳化性差的單一蛋白,以改性動植物蛋白來穩(wěn)定水包油乳液可以提高其穩(wěn)定性。Feng 等[35]采用超聲制備玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉納米顆粒并評估其對Pickering 乳液的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)酪蛋白酸鈉能夠附著在玉米醇溶蛋白界面上,改善其界面覆蓋性,當玉米醇溶蛋白與酪蛋白酸鈉比例在10:1~10:3 時形成了以混合蛋白納米配合物為主的乳液界面,且在大多數(shù)pH 和離子強度條件下都表現(xiàn)出優(yōu)于單一玉米醇溶蛋白乳液的離心穩(wěn)定性。劉鵬等[36]研究了高壓均質(zhì)處理對乳清蛋白-大豆蛋白混合體系的影響,結(jié)果顯示高壓均質(zhì)處理顯著提高了混合蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性,呈現(xiàn)出比單一蛋白乳液更均一穩(wěn)定的乳液結(jié)構(gòu),表明高壓均質(zhì)有利于混合蛋白相互作用形成更易于吸附在乳液界面的分子結(jié)構(gòu),進而形成牢固的乳液界面膜,抑制了乳液液滴絮凝,提高了乳液穩(wěn)定性。
一些具有良好生物活性的功能因子,如姜黃素、花青素、生育酚等,理化性質(zhì)不穩(wěn)定,受熱易分解和氧化,因此在食品加工中會被大量損失,生物利用率不高[37]。蛋白質(zhì)具有良好的生物相容性,被公認為是運送活性物質(zhì)的天然納米材料[38]。隨著植物蛋白開發(fā)研究的興起,以動植物蛋白乳液包埋活性物質(zhì)運載系統(tǒng)漸漸成為熱門的研究方向。Ho 等[39]研究了乳清蛋白-豌豆蛋白和乳清蛋白-大豆蛋白混合乳液對包埋負載番茄紅素性能的影響,發(fā)現(xiàn)混合蛋白乳液的番茄紅素負載率明顯高于單一乳清蛋白乳液,其中乳清蛋白-大豆蛋白(1:1)乳液在貯藏14 d 后對番茄紅素的保留率仍達到80%以上,提出了動植物蛋白乳液界面協(xié)同效應假設:即乳清蛋白優(yōu)先吸附在乳液界面后與周圍共同吸附的大豆蛋白相互作用,形成更牢固的粘性膜,使得乳液表現(xiàn)出更佳的包埋負載效果。以上研究均表明動植物蛋白在油水界面上具有一定的協(xié)同吸附作用,展現(xiàn)出相較于單一蛋白乳液更好的乳化性及對活性物質(zhì)的包埋負載效果。
起泡性是蛋白質(zhì)常見的功能特性之一。由于蛋白質(zhì)具有兩親性,其疏水基團附著在氣-液界面上,降低了表面張力形成粘彈性薄膜,促進發(fā)泡,對食品的感官品質(zhì)起著重要的作用[40]。動植物蛋白的起泡性與乳化性能相似,即發(fā)泡作用很大程度取決于混合蛋白在氣-水界面的吸附行為。Wouters 等[41]研究了蛋清蛋白-水解谷蛋白混合物的起泡性,結(jié)果顯示混合蛋白的發(fā)泡能力優(yōu)于單一蛋白,且當水解谷蛋白取代1/6 的蛋清蛋白時發(fā)泡性能最好;界面流變學測定結(jié)果則表明蛋清蛋白可以迅速吸附在氣-水界面形成界面膜,同時水解谷蛋白能夠迅速在蛋清蛋白界面擴散,二者相互作用增強了泡沫抗性,從而提高了起泡性能。Alves 等[42]卻得出了不同的結(jié)論,即熱處理后的乳清-大豆混合蛋白的起泡性雖有所改善,但遠低于單一乳清蛋白,可能是因為大豆蛋白熱聚集體干擾了乳清蛋白在界面上的吸附,降低了發(fā)泡穩(wěn)定性。
薄膜是一種聚合性材料,開發(fā)可食用薄膜,可以在一定程度上對食品起到保鮮的作用,防止微生物污染,同時延緩食品成分氧化變質(zhì),延長食品保藏期[43]。在生物材料薄膜的研究中,蛋白質(zhì)基薄膜被證明具有良好的機械性能和抗氧化性能,也能減少食品中水分的流失。蛋白質(zhì)-多糖復合體系是目前制備可食用薄膜研究較多的領域[44],近年來以動植物蛋白制備可食用薄膜也逐漸被研究,并展現(xiàn)出較單一蛋白薄膜更好的薄膜強度和密封效果。Denavi 等[45]研究了鱈魚明膠-大豆蛋白復合薄膜,與純鱈魚明膠薄膜相比,復合蛋白薄膜的厚度和水蒸氣滲透速度顯著降低,且當鱈魚明膠與大豆蛋白比例為3:1 時薄膜的斷點力最大,分別是單一大豆蛋白膜和鱈魚明膠膜的1.8 和2.8 倍,薄膜的外觀隨著大豆蛋白比例的提高呈現(xiàn)出更深的黃色。Tsai 等[46]用去離子水和乙醇分別制備乳清蛋白-玉米醇溶蛋白可食用薄膜,當乙醇濃度為25%和75%時薄膜具有較低的水蒸氣滲透性;薄膜外觀上,去離子水制備的薄膜具有較好的透明度,薄膜顏色隨乙醇濃度的增加而加深;與單一蛋白薄膜相比,復合蛋白薄膜表現(xiàn)出更好的水溶性和熱密封性,玉米醇溶蛋白溶解性的提高增強了薄膜強度,乳清蛋白比例的增加則提高了薄膜的可拉伸度。
動物蛋白中的乳蛋白和植物蛋白中的大豆蛋白等,必需氨基酸種類齊全且比例適當,貼近人體蛋白質(zhì)氨基酸營養(yǎng)模式,屬于優(yōu)質(zhì)的動植物蛋白源。近年來已有研究表明,以植物蛋白替代部分動物蛋白的動植物蛋白不僅改善了單一植物蛋白的胃腸道消化吸收性,也獲得了相較于單一蛋白更好的氨基酸評分和營養(yǎng)模式。陳艾霖等[7]測定了不同pH 下熱誘導羅非魚蛋白-大豆蛋白混合凝膠的體外消化率,發(fā)現(xiàn)當pH 為6.5 時混合蛋白凝膠達到了與單一羅非魚蛋白相近的體外消化率(91.57%),可能是因為在該pH 下混合蛋白分子中非共價作用最強,同時熱處理也提高了二級結(jié)構(gòu)中的無規(guī)則卷曲含量,混合蛋白更容易被消化吸收。曹歌[8]對乳清蛋白-杏仁蛋白混合體系的營養(yǎng)特性進行了分析,經(jīng)氨基酸測定后發(fā)現(xiàn)混合蛋白的必需氨基酸含量與單一蛋白相比具有顯著提升,比WHO/FAO 的標準模式高出29.34%,氨基酸評分獲得了最高的129.35 分,證明了混合蛋白體系的氨基酸營養(yǎng)價值優(yōu)于單一蛋白。
研究表明,以大豆蛋白等植物蛋白和以牛奶蛋白等動物蛋白為代表的天然優(yōu)質(zhì)蛋白按照量效關系和精準互作獲得的食用蛋白源-“雙蛋白”,能夠彌補攝入單一蛋白造成的營養(yǎng)缺失,通過協(xié)同互補,更加全面地改善人體營養(yǎng)健康水平[47-49]。對于雙蛋白在營養(yǎng)干預效果方面的研究近年來取得了良好的進展。武小亮等[50]將乳清-大豆雙蛋白復合營養(yǎng)粉作用于干細胞移植小鼠中,研究結(jié)果顯示雙蛋白干預組小鼠外周血細胞數(shù)量恢復顯著加快,免疫球蛋白含量顯著提高,表明雙蛋白具有能夠促進干細胞造血重建和免疫功能恢復的功效;Ren 等[51]將雙蛋白作用于白血病患者的臨床營養(yǎng)干預研究也得到了相似結(jié)果,同時還發(fā)現(xiàn)經(jīng)雙蛋白營養(yǎng)干預后患者手臂肌肉的面積顯著提高,握力值明顯高于未干預對照組,在侯清華[52]對肌少癥小鼠的雙蛋白營養(yǎng)干預研究中也發(fā)現(xiàn)了相似結(jié)論,反映雙蛋白在促進造血功能重建,提高機體免疫和肌肉水平等方面具有重要作用。Zhang等[53]將雙蛋白應用于骨質(zhì)疏松癥小鼠的營養(yǎng)干預研究,結(jié)果表明雙蛋白可以通過增加成骨細胞和減少骨髓脂肪細胞數(shù)量顯著改善骨微結(jié)構(gòu)和骨密度。Huang等[54]在研究雙蛋白與動脈粥樣硬化疾病的關系時也發(fā)現(xiàn)雙蛋白可以顯著改善血液中的總甘油三酯水平。這些研究結(jié)果表明雙蛋白在緩解骨質(zhì)疏松癥,改善機體脂質(zhì)代謝和預防心血管疾病等方面也具有潛在的重要價值。
基于雙蛋白良好的功能特性,當前已成功研制出了雙蛋白益生菌酸奶、雙蛋白冰淇淋、雙蛋白營養(yǎng)蛋糕、雙蛋白代餐粉和雙蛋白發(fā)酵香腸等新型雙蛋白營養(yǎng)健康食品[55-59],研究發(fā)現(xiàn)雙蛋白的加入可有效改善食品感官品質(zhì),優(yōu)化食品的必需氨基酸組成及含量,從而提高食品的營養(yǎng)功能特性。
動植物蛋白相結(jié)合,對優(yōu)化我國國民膳食結(jié)構(gòu),提高居民營養(yǎng)健康水平,同時對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展等都具有積極的推進作用。本文圍繞動植物蛋白結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的研究,對動植物蛋白的相互作用、加工與營養(yǎng)等功能特性進行了闡述,從文獻分析及當前研究進展可見動植物蛋白具有較好的協(xié)同效應和功能特性,且通過調(diào)整不同的參數(shù),如蛋白濃度、不同蛋白的比例和加工條件等對動植物蛋白進行改性,也可以增強其體系的功能性質(zhì),為未來動植物蛋白食品的開發(fā)提供理論依據(jù)。動植物蛋白的發(fā)展具有廣闊的前景和市場需求,但是目前研究仍處于初級階段,需要大量的研究進行補充和完善,包括對不同來源的動植物蛋白,食品加工技術手段,尤其是一些新興技術的應用,如非熱加工技術中的超聲、(超)高壓、微波和脈沖電場等的應用以提高動植物蛋白的加工功能特性,以及人體攝入動植物蛋白后的營養(yǎng)功效評價等仍有待深入研究,為未來動植物蛋白營養(yǎng)功能的進一步提高,以及在實際生產(chǎn)中的應用提供更充分的理論基礎和技術支撐。