粮食工程技术《一 小麦蛋白》

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1、一小麦蛋白全世界蛋白质产量的80%为植物白，谷物蛋白的产量约占植 物蛋白的70%，相当于世界蛋白质总产量的半数以上，这些谷物 蛋白中目前已经或正在利用的主要有小麦蛋白、稻米蛋白和玉米 蛋白。谷物蛋白主要是指从谷物的胚乳及胚中别离提取出来的蛋 白质。谷物种子是多种化学分的复合体，它的主要有效成分是淀 粉、蛋白质、脂肪等。随着食品科学的开展，对谷物的加工已由 物理性加工进入了化学加工和生物加工，由颗粒状的研磨，进入 到有效成分的别离提取，因而大大地提高了谷物的经济价值。蛋白质是人类赖以生存和开展的物质根底。世界大多数人口 的食物蛋白质，绝大局部来源于谷物蛋白，因此开发利用谷物蛋 白，对解决人类食用

2、蛋白质缺乏问题将产生积极的影响。目前， 在谷物的加工过程中，随着加工精度的提高，把表层和胚部的高 效蛋白质去掉了，让些蛋白质往往作为副产品流失，而剩下来的 胚乳蛋白的营养价值那么比拟低，因此把在加工中去掉的蛋白质 利用起来，补充人类的营养是很有意义的。另外，在利用谷物加 工淀粉时，回收其蛋白质对提高谷物的经济效益有着重要的作用。小麦中含有较多的蛋白质，一般来说，春小麦蛋白质含量高 于冬小麦，小麦中蛋白质的含量是禾谷类作物中最高的，是人们 获取蛋白质的重要来源之一。它除了在营养上起重要作用外，其 功能特性在食品加工过程和最终制品中所起到的结构及组织作 用更为重要。小麦的蛋白质含量因其品种不同而异

3、，一般为11%-16%。70% 的蛋白质集中在小麦乳中，根据溶解特性将其分为清蛋白albumin，溶于水、球蛋白globulin，溶于10%NaC溶液、 醇溶蛋白gliadin，溶于70%乙醇溶液和麦谷蛋白glutenin， 溶于稀酸或碱溶液。小麦中的清蛋白和球蛋白含量少。醇溶蛋 白不溶于水，占小麦总蛋白的40%左右，它使小麦粉在加水后形 成松软、有弹性、黏结在一起的面团。麦谷蛋白在面筋中与醇溶 蛋白很难别离，占小麦总蛋白的46%左右，麦谷蛋白完全不溶于 水和乙醇，只稍溶于热的稀乙醇溶液中，但冷却时便成絮状而沉 淀。该分类是关于小麦蛋白分类最早的报道之一，为研究小麦蛋 自的功能特性及与加工品质

4、之间的关系奠定了理论根底。提取出 清蛋白、球蛋白，醇溶蛋白和麦谷蛋白后，剩下一些不溶于这些 溶剂的蛋白质称为残渣蛋白，也称为剩余蛋白。清蛋白和球蛋白 统称为小麦种子可溶性蛋白，沉积在胚和糊粉层中，少局部存在 于胚乳中，分别占种子蛋白的9%和5%左右。可溶性蛋白中富含 赖氨酸，是细胞质中的酶蛋白，其主要功能是作为各种代谢的酶。一小麦面筋蛋白小麦面筋蛋白，又称为活性小麦谷肮粉，是生产小麦淀粉时 得到的一种副产物，含有70%-80%的蛋白质。从化学组成上看， 小麦面筋蛋白主要由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成，醇溶蛋白分子质 量较小、呈球状、具有较好延伸性；麦谷蛋白分子质量较大、呈 纤维状、具有较强弹性。不同

5、品种小麦蛋白的醇溶蛋白和麦谷蛋 白含量及结构不同，所以面筋的质地也不同。小麦蛋白的质和量 与小麦烘焙品质密切相关，尤其是贮藏蛋白即面筋蛋白的组 成和结构是影响小麦粉面团黏弹性及烘焙品质的主要因素。二小麦面筋蛋白的化学改性由于小麦面筋蛋白肽链中含有较多的疏水性氨基酸，分子内 疏水作用区域较大，溶解性低，限制了其在实际生产和应用中许 多功能性质的发挥。因此，采用化学和物理的方法对小麦面筋蛋 白进行改性来提高蛋白质的溶解性，进而改善面筋蛋白的功能性 质如起泡性、乳化性等，以满足不同的食品加工和营养需求。 植物蛋白的改性方法有物理法、化学法、生物技术酶法和基因工 程法等，但主要以化学改性方法为主。1、

6、脱酰胺作用从小麦面筋蛋白氨基酸组成来看，谷氨酰胺(Gln)和天冬酰 胺(Asn)含量占氨基酸总量的1/3，对面筋蛋白的性质有重要影 响。对面筋蛋白进行脱酰胺作用，增大了蛋白质分子内静电排斥 作用，降低了分子中形成氢键的能力，其溶解度、乳化性能及流 变性质等大为改善。脱酰胺化学法改性可通过酸法和碱法进行，酸、碱脱酰胺改 性是在比拟温和的条件下进行的。酸性条件下，脱酰胺反响是直 接水解蛋白质酰胺键中的氨，脱氨形成羧酸。用碱催化脱酰胺改 性虽然速度快，但使得蛋白质中的氨基酸发生消旋作用，使必需 氨基酸的L-对映体减少和消化率降低，并产生具有毒性的赖丙 氨酸。有研究说明，即使很小的脱酰胺作用，也能使面

7、筋蛋白的 功能性质发生显著提高。2、磷酸化作用蛋白质的磷酸化是有选择性地利用蛋白质侧链的活性基团， 如丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的-OH及赖氨酸的-氨基，分别接上 一个磷酸根基团。磷酸化改性蛋白中由于引入了磷酸根基团，增 加了蛋白质体系的电负性，提高了蛋白质分子之间的静电斥力， 使之在食品体系中更易分散，因而提高了蛋白质的溶解度。此外， 负电荷的引入也大大降低了乳化液的外表张力，使之更易形成乳 状液滴；同时也增加了液滴之间的斥力，从而更易分散，使改性 蛋白质的乳化性能和乳化稳定性都有较大的改善。磷酸化小麦面筋蛋白的溶解、乳化性、乳化稳定性及起泡性 等都较改性前有显著提高，其中乳化度改性浙白和大豆色

8、拉油 等量混合搅打后乳化层体积与总体积之比高达100%，说明小麦 面都蛋白经磷酸化改性后，可成为一种高乳化性能的蛋白质。3、糖基化作用糖基化作用是在一定条件下使糖与蛋白质发生羰氨缩合反 响，即美拉德（Maillard反响，生成白质-糖具价化合物，它 的形成是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子复 原末端的羰基之同的反响，该化合物在溶解性，乳化性、抗氧化 性、抗菌性及热稳定性等方面比原始蛋白质有明显改善。这种大 分子复合物对于外界环境条件具有较高的适应性，不会受热或pH 的变化而遭到破坏。4、酰化作用蛋白质的酰化作用是在碱性介质中，用乙酸酐或琥珀酸酐完 成的。酰化试剂不仅要选择性地与一种

9、功能基团反响，而且要与 所有亲核基团反响，这些基团包括氨基N端的a-氨基和氨酸的 -氨基、酪氨酸的苯环、丝氨酸和苏氨酸的羟基、组氨酸的咪 唑基等，其中氨酸的氨基具有较高的相对活性，更容易参加反响， 是一种最容易酰化的基团。此时，中性的乙酰基或阴离子型的琥 珀酸酐结合到蛋白质分子中，亲核的残基上引入大体积的乙酰基 或后酸根后，增加了蛋白质的静电荷，分子伸展，解离为亚单位 趋势增强，蛋白质等电点降低，最终使蛋白质在弱酸、中性和碱 性溶液中的溶解度增加，乳化能力也都获得了改善，随着酰化试 剂量的改变，蛋白质的功能特性也将发生改变。蛋白质的品种不 同，酰化条件也发生变化。经乙酰化和琥珀酰化改性后的面筋

10、蛋白，溶解度、乳化性和 起泡性均得到显著提高，乙酰化小麦面筋蛋白对弱筋粉粉质特性 的改性效果强于普通谷肮粉；在相同的反响条件下，面筋蛋白的 乙酰化改性程度大于琥珀酰化改性程度，两者对小麦面筋蛋白功 能性的提高程度是不同的，琥珀酰化改性明显优于乙酰化改性。酰化改性在改善食品蛋白质的功能持性的同时，可提高蛋白 质的营养特性。具体表现在性质不稳定的赖氨酸经过酰化改性被 保护起来，从而减少赖氨酸在加工过程中的损失。酰化作用是可 逆的，在消化过程中经过脱酰化作用，赖氨酸可以被复原。此外，利用不同的化学改性方法对面筋蛋白进行复合改性， 可以产生协同增效作用，较单独化学改性进一步提升了面筋蛋白 的功能性质。