植物蛋白

植物蛋白是人類膳食蛋白質的重要來源。穀類一般含蛋白質6%-10%，不過其中所含必需氨基酸種類不完全。薯類含蛋白質2%-3%。某些堅果類如花生、核桃、杏仁和蓮子等則含有較高的蛋白質（15%-30%）。豆科植物如某些幹豆類的蛋白質含量可高達40%左右。特別是大豆在豆類中更為突出。它不僅蛋白質含量高，而且質量亦高，是人類食物蛋白質的良好來源。植物蛋白為素食者飲食中主要的蛋白質來源，可用以製成形、味、口感等與相應動物食品相似的仿肉製品。素食者專食不完全蛋白質，會發生營養缺乏症，必須兼食大豆蛋白質。 ^[2] 

植物蛋白是主要來源於米麪類、豆類，但是米麪類和豆類的蛋白質營養價值不同。米麪類來源的蛋白質中缺少賴氨酸（一種必需氨基酸），因此其氨基酸評分較低，僅為0.3～0.5，這類蛋白質被人體吸收和利用的程度也會差些。 ^[2] 

從營養學上説，植物蛋白大致分為兩類：一是完全蛋白質，如大豆蛋白質；二是不完全蛋白質，絕大多數的植物蛋白質屬於此類。 ^[2]  凡是含有各種必需氨基酸且比例適宜的蛋白質，稱為完全蛋白質；缺乏任何一種必需氨基酸的蛋白質，稱為不完全蛋白質。單獨使用不完全蛋白質時，不能維持機體的氮平衡和生長髮育需求。 ^[3] 

蛋白質在營養上的分類如下表 ^[3] 

豆類、小麥（麪粉）和大米中一般都含有較多的植物蛋白（大豆種子所含蛋白比例高達40%）。但是米麪類和豆類的蛋白質營養價值不同。 ^[2] 

穀類一般含蛋白質6%-10%，蛋白質含量不算高，但由於是人們的主食，所以仍然是蛋白質的主要來源。豆類含有豐富的蛋白質，特別是大豆含蛋白質高達36%-40%，氨基酸組成也比較合理，在體內的利用率較高，是植物蛋白質中非常好的蛋白質。某些堅果類如花生、核桃、杏仁和蓮子等則含有較高的蛋白質（15%-30%）。 ^[2] 

利用植物蛋白的差別將目的蛋白與非蛋白質雜質和非目的蛋白相互分離, 最常見的方法有鹼溶酸沉法、酶提取法、有機溶劑提取法、鹽溶提取法、反膠束萃取法等。 ^[4] 

鹼溶酸沉法是最常用的植物蛋白提取方法，利用的原理是植物蛋白易溶於鹼性環境，在酸性等電點條件下析出。鹼溶酸沉法的優點是蛋白質的提取率和純度都較高，易操作，成本低；缺點是過高濃度的鹼液會使提取出的蛋白質發生美拉德反應，影響蛋白質的營養特性。袁詩涵 ^[5]  等以陝北主產的黃米為原料，利用鹼溶酸沉法提取黃米蛋白，通過正交試驗優化得出黃米蛋白的最佳提取率為86.93%。徐江波 ^[6]  等以亞麻籽為原料，採用鹼溶酸沉法提取亞麻籽蛋白，在單因素實驗和響應面優化的基礎上，得出亞麻籽蛋白的最佳提取率為79.26%，純度高達92.34%。

採用酶法提取植物蛋白的優點是效率高，反應條件温和，操作安全，不會產生有害物質；缺點是對操作環境要求較為嚴格，相比鹼法提取蛋白，需要增加滅酶的步驟 ^[7]  。譚萍等研究了酸性蛋白酶、中性蛋白酶及鹼性蛋白酶對苦蕎麥蛋白質的提取效果，結果表明，鹼性蛋白酶對苦蕎麥蛋白質的提取效果最好。 ^[8] 

有機溶劑提取法主要針對不溶於水、酸液、鹼液和稀鹽溶液的蛋白質，因為這類蛋白質和脂質結合牢固，只溶解於乙醇、丙酮等親脂性較強的有機溶劑，且必須在低温下進行操作以防止蛋白質變性。 ^[9]  姜福佳等利用乙醇浸提法提取啤酒糟中的醇溶蛋白，在單因素實驗和響應面優化的基礎上，確定啤酒糟醇溶蛋白的最佳提取條件為乙醇濃度81%、固液比1∶21(g/mL)、提取温度48 ℃、提取時間 50min，在此條件下，醇溶蛋白的提取率為7.8%。 ^[10] 

鹽溶可被定義為少量的中性鹽如硫酸銨會使 蛋白質分子表面的電荷增加，促進蛋白質分子與水分子相互作用，進而增大蛋白質分子在水溶液中溶解度的現象。鹽溶法的優點是維持了蛋白質的天然構象，不易變性，但提取率和純度都較低。白正晨等以蠶豆粉為原料，加入2.5%的NaCl溶液，經磁力攪拌、冷凍離心之後獲得的上清液即為蠶豆鹽溶蛋白。 ^[11] 

反膠束萃取技術是一種用於蛋白質提取的新 型技術。反膠束是指表面活性劑分子的親水端朝裏、疏水端朝外，形成具有增溶蛋白質能力的“水池”，其實質是具有熱力學穩定性和光學透明性的納米尺度的聚集體。劉海遠主要研究了AOT、十二烷基硫酸鈉(SDS) 、十六烷基三甲基溴化銨 (CTAB) 三種反膠束體系萃取大豆蛋白的最佳工藝條件、影響因素和動力學過程，並與鹼溶酸沉法提取的大豆蛋白進行比較，結果表明，利用反膠束萃取的大豆蛋白的功能特性更有優勢，且反膠束萃取技術對大豆蛋白的結構特性影響較小，具有一定的保護作用。 ^[12] 

上述提及的是比較常見的蛋白質提取技術，其他的提取技術主要是輔助提取法和複合提取法，目的是增加蛋白質的提取率。楊希娟 ^[13]  等利用超聲波輔助法提取青稞蛋白，通過正交試驗確定青稞蛋白的最優提取工藝條件為 pH10.5，料液比1∶22(g/mL)，超聲功率550W，提取時間20min，在此條件下，青稞蛋白的最佳提取率為93.15%，純度為78.67%。超聲波輔助法提取的青稞蛋白的功能特性較好，可以應用在肉製品、烘焙食品中。馬謙等以玉米黃粉為原料，利用微波輔助法提取玉米醇溶蛋白，通過正交試驗，得出在乙醇濃度80%、料液比1∶14(g/mL)、顆粒度20目、微波功率420W、處理時間360s的條件下，玉米醇溶蛋白的提取率為25.73%，並且可以很好地應用於雞蛋塗膜保鮮工藝中。 ^[14] 

不同的蛋白質具有不同的溶解度，蛋白質分子在水中的溶解度主要取決於蛋白質分子表面的水化層厚度和帶電荷數量。 ^[15]  不同的蛋白質分子，由於其分子表面極性基團的種類、數量以及排布不同，其水化層的厚度和帶電荷數量也不同，從而造成蛋白質的溶解度不同。此外，外界環境因素如溶液的pH值、離子強度、温度以及介電常數等都可以影響蛋白質的溶解度。因此，適當改變外界因素可以降低蛋白質混合溶液中蛋白質的溶解度，提高分 離效果。

鹽析法是向蛋白質溶液中加入高濃度中性鹽，鹽離子與水分子的相互作用可以使水分子的活度和蛋白質的水合程度降低，最終導致蛋白質的溶解度降低，形成沉澱析出的過程。常用的鹽析劑是硫酸銨，因為其鹽析能力強，濃度高時也不會使蛋白質的生物活性喪失。鹽析法的優點是操作簡便，能除去較多的雜質蛋白，可以保護易變性的蛋白質，有一定的濃縮作用；缺點是分辨能力差，純化倍數不高，需要透析除鹽。陳秀清 ^[16]  等比較了利用酸加 熱法、鹼加熱法、鹽析法和有機溶劑法提取南美蟛蜞菊葉蛋白的效果，結果發現，鹽析法是提取南美蟛蜞菊葉蛋白的最適方法，蛋白質提取率高，且活性較好。

等電點沉澱法的原理：蛋白質是兩性電解質，其溶解度與淨電荷數量相關，當溶液的pH值等於蛋白質等電點時，蛋白質的溶解度最低，形成沉澱。不同的蛋白質有不同的等電點，利用蛋白質等電點的差異，調節溶液的pH值等於目的蛋白的等電點，使目的蛋白沉澱，通過離心可以得到所需要的目的蛋白。朱秀靈 ^[17]  等利用等電點沉澱法製備芝麻蛋白，並與超濾法制備的芝麻蛋白進行比較，結果表明，等電點沉澱法製備的芝麻蛋白的泡沫穩定性優於超濾法制備的芝麻蛋白。

有機溶劑沉澱法的原理：一方面，極性有機溶劑可以降低水的介電常數，使蛋白質分子的水化程度降低，促進蛋白質分子的聚集沉澱；另一方面，極性有機溶劑能夠破壞蛋白質分子表面的水化層，使蛋白質分子發生沉澱。乙醇、丙酮是兩種最常用的有機溶劑，且須在低温下使用。 ^[4] 

蛋白質是大分子物質，可以考慮用透析法、超濾法等將小分子物質除去，還可以用凝膠過濾層析法根據蛋白質分子量將目的蛋白與雜質蛋白分離。

透析法是利用半透膜的截留作用，蛋白質大分子不能通過半透膜而小分子雜質可以通過半透膜，從而使蛋白質與小分子雜質分開的方法。將蛋白質溶液裝在具有一定截留分子量半透膜的透析袋中，置於蒸餾水中透析，為了縮短透析時間，可以經常換水，一定時間後小分子雜質通過半透膜而除去，目的蛋白仍留在透析袋中保存下來。 ^[4] 

超濾法主要是根據超濾膜的孔徑大小分離純化目的蛋白，即比超濾膜孔徑大的蛋白質分子被截留而保存下來，比超濾膜孔徑小的雜質分子則不被截留而除去。楊國龍 ^[18]  等利用超濾法生產大豆濃縮蛋白，主要是通過平板聚醚碸超濾膜除去大豆濃縮蛋白生產過程中的可溶性多糖等小分子雜質，從而得到蛋白質含量大於72%的大豆濃縮蛋白。

凝膠過濾層析也稱分子篩層析、分子排阻層析，是根據分子大小分離蛋白質混合物最有效的方法之一。當大小不同的蛋白質分子混合物流經凝膠層析柱時，比凝膠網孔大的蛋白質分子不能進入網孔，而是隨着緩衝液在網孔外側向下移動，並最先流到柱外；比凝膠網孔小的蛋白質分子可以順利進入網孔，並根據蛋白質分子量進出不同孔徑的網 孔，然後隨着緩衝液流到柱外。較大分子量的蛋白質分子移動的路程短，最先流出，較小分子量的蛋 白質分子移動的路程長，最後流出，從而使不同分子量的蛋白質得以分離純化。鄒存媛等利用中性蛋白酶酶解大豆蛋白，通過正交試驗確定大豆蛋白肽的最優提取條件，並採用凝膠過濾色譜法分離收集分子量小於1200Da的小肽。 ^[19] 

蛋白質分子含有羧基、氨基等可解離的基團， 由於不同蛋白質分子的結構不同，其電離基團的組成及在分子表面的暴露情況不同，因此不同蛋白質分子所帶電荷的性質及淨電荷量也不同。根據蛋白質分子的電荷差異，可採用電泳法和離子交換層析法進行分離純化。 ^[4] 

在一定 pH值的溶液中，蛋白質分子可以解離成帶正電荷和負電荷的分子，在直流電場中，帶正電荷的分子向負極移動，帶負電荷的分子向正極移動。不同的蛋白質分子由於淨電荷量和分子量大小不同，在相同條件下電泳時，電泳速度各不相同，從而彼此分開。常見的電泳有聚丙烯酰胺凝膠電泳、雙向電泳、等電聚焦電泳等。Magdalena Montowska ^[20]  等為了尋找六種肉類蛋白質的區別以及獲得具有耐熱穩定性和高品質的肉類蛋白，利用雙向電泳分析原料肉的蛋白質表達譜圖，結果表明，雙向電泳可以識別調節蛋白、代謝酶、某些肌原纖維蛋白和血漿蛋白的特定蛋白質，並以此觀察不同原料肉的蛋白質結構，將其中的不同點作為肉類產品的標誌。

離子交換層析是根據電荷差異來分離帶電離子不同的蛋白質、多肽、氨基酸等帶電分子的技術。 當溶液的pH值大於蛋白質的等電點時，蛋白質分子帶負電，可結合於陰離子的交換劑上；當溶液的 pH 值小於蛋白質的等電點時，蛋白質分子帶正電，可結合於陽離子的交換劑上。鄧雪 ^[21]  等利用硫酸銨沉澱和 DEAE瓊脂糖快速離子交換層析法提取純化茶花水溶性蛋白，通過體外吸附膽酸鹽能力的測定得出茶花水溶性蛋白具有一定的降血脂保健功能。

吸附層析法是利用吸附劑對不同物質吸附能力的差異對目標物進行分離。一般來説，蛋白質對非極性吸附劑如活性炭的吸附主要靠範德華力和疏水作用，對極性吸附劑的吸附主要靠離子鍵和氫鍵。 ^[22]  其中的疏水吸附層析技術已經廣泛應用於蛋白質及其生物大分子的分離與純化。姚善涇等研究了一種新型生物分離方法，即混合模式吸附層析技術，主要為靜電和疏水相互作用，結果表明，在低鹽和高鹽的條件下均能實現對目標物的分離，且分離效率提高，具有一定的應用價值。 ^[23] 

蛋白質對食品的感官品質具有重要的影響，主要是對食品成分在加工、儲藏過程中物理特性的影響。一般來説，決定蛋白質功能特性的物理、化學性質包括蛋白質的結構、大小、形狀、氨基酸組成、淨電荷分佈、疏水基團與親水基團的比例、蛋白質分子間的作用力等，但是很難描述食品的功能特性與哪種特定蛋白質的理化特性相關。食品的感官品質特性是通過各種功能配料之間複雜的相互作用獲得的。根據蛋白質所能發揮的作用特點，可以將蛋白質的功能特性分為三類：蛋白質與水相互作用，如分散性、溶解性、黏度、持水力等；蛋白質與蛋白質相互作用，如沉澱、膠凝作用等；蛋白質界面性質，如乳化性、起泡性、持油性等。 ^[24] 

蛋白質在食品體系中的功能特性如下表 ^[4]