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1、蛋白质在加工和贮藏中的变化2013级食品质量与安全X班XXX 201330520XXX摘要：本文以蛋白质为研究对象，探索了其在加工和贮藏这两大过程中理化性质的变化，包括热处 理、碱处理、脱水处理、辐射处理等等，发现蛋白质在这些因素的作用下均有一定程度的改变。其 中研究发现，在加工过程中，会有不利的如热变性、美拉德反应、赖丙复合物(LAL)生成、氨基酸的 变旋等，而有利的有酶促褐变的制止、灭菌、含氮化合物利用率提高等；而在干燥后的贮藏过程 中，热风干燥对蛋白质的不良影响较大，真空、冷冻干燥技术较小，真空干燥技术效果最佳。辐射 处理对于蛋白质食品的保藏影响甚小，要避免强辐射情况。关键词：蛋白质加工
2、贮藏 理化性质引言在日常饮食中，我们常常会接触到富含蛋白质的食品，如蛋制品、鸡肉、猪肉、牛肉和水产品 等等。而这些食品在生产到出售的过程中，都会必然会经历加工和贮藏这两个重要的过程，在很大 程度上决定了最终产品的口感、风味、外观和营养价值。所以，研究蛋白质在加工和贮藏中的变化 就显得尤为重要。本文综合性地研究了蛋白质在加工和贮藏中在理化层面上的变化，如热碱和低温 处理、化学反应和脱水处理等等，发现这些因素都会对蛋白质性质造成一定有利或有弊的影响。1 品蛋白在加工过程中的变化1.1 热处理1.1.1 蛋白质热变性以牛乳为例，我国国家标准将液态奶分为巴氏杀菌奶(Pasteurized milk)和
3、杀菌奶(Sterilizedmilk)。根据企业生产的实际情况，巴氏杀菌奶还包括超巴氏杀菌奶。杀菌奶的主要产品形式为超高 温瞬时灭菌奶，即UHT奶(Ultra hightemperaturesterilized milk)l-2。乳蛋白主要由酪蛋白和乳清蛋白 组成， 还含有少量其他蛋白质，如乳脂肪球膜蛋白。Douglas Jr等(1981)研究了不同热加工产品的乳清蛋白中的氮含量，结果显示生鲜乳中无变性 乳清蛋白检出，高温短时灭菌(HTST, high temperatureshort time)乳中含0.4%的变性乳清蛋白，UHT 乳中的含量为56%。加热会造成乳清蛋白由于变性而变得不可溶，
4、影响人体的吸收，同时也会造 成赖氨酸降解，造成必需氨基酸的损失3-4。进一步针对乳清蛋白中可利用赖氨酸的含量的研究表 明：生鲜奶、HTST奶及UHT乳中赖氨酸的含量有轻微减少，但这种减少不会影响牛乳的营养价 值5-6。1.1.2 美拉德反应美拉德(Maillard)反应常导致蛋白质非酶褐变的发生，是由于食品在热处理中，还原性性糖与氨 基酸反应生成糠氨酸、shiff碱、羟甲基糠醛等中间产物所致。美拉德反应不仅会使蛋白质外观变 化，还会大大降低其营养价值。在乳粉的加工中，美拉德反应能够改变乳粉的颜色和风味，而且与乳脂的氧化息息相关，它的 产生不仅影响蛋白质的营养价值，损坏维生素和生物素，而且会产生
5、抗营养和有毒的化合物，同时 改变牛乳的感官和功能特性，羟甲基糠醛是美拉德反应(氨基和羰基反应)的中间产物，生乳中并不 含羟甲基糠醛，加热过程中羟甲基糠醛的产生与加热处理的温度和时间有关，乳中含羟甲基糠醛越 多，褐变越严重7。然而也有研究表明，在不添加还原糖的情况下，UHT乳中的糠氨酸含量比巴氏乳高，然而糠氨 酸含量降低有利于提高牛乳中含氮化合物的生物利用率。因此在食品加工过程中应选择性避免产 生美拉德反应。1.1.3蛋白质的保鲜热处理对蛋白质的影响也有其有利的一面。一般的温和型的热处理，如热烫和蒸煮可以使酶失 活，可避免酶促氧化产生不良的色泽和风味，还可以使腐败微生物不可逆性死亡，延长食品的保
6、质 期。但如果热处理过度，蛋白质会发生氨基酸的脱氢、脱硫、脱二氧化碳反应，使氨基酸被破坏， 从而降低了蛋白质的营养价值。1.2碱处理1.2.1赖丙复合物(LAL)的生成蛋白质在经过碱处理后，除了氨基酸发生变旋，某些氨基酸残基重新组合生成新的物质，赖丙 复合物(Lysinoalanine , LAL),其分子结构式如图1。图1赖丙复合物分子式LAL的生成与其他氨基酸的减少存在直接的关系。以腌制皮蛋的过程中为例，LAL与赖氨酸、半胱氨酸、丝氨酸和苏氨酸损失量的关系见表1。时间5.+站1ALI沪CysSirThrI AL(【山J dM町3ft 73 1:(1 1221 252647 KR0 3141
7、 K5 (1 1 4tkID(L1031. 590 103713R 91 Q 1246 20-Q 2141. 82(1 14& 31(1 M64 310 113225Q 50=0 144S 01 =Q 2241 72 zKl 160 59(1 1055lJI引一 %(1 218. 70(l 2441 32 二(1 174(1 62zHl 16H91zKl 1()1.25.42Q 1431. 28 土 0 13R 23O 21Ad 58-Q 163S 31 G 17.42(1 1815d 3J0 IS28 13Q 177. 54Q 2037. 43 士Q 15J7. 25zbQ 162 03 n
8、 217. 19Q 142& llO 137 他士(1 153& (M0 L5鲂炀1(12 21 (1 12表1赖丙复合物对赖氨酸、半胱氨酸、丝氨酸和苏氨酸的影响赖氨酸、半胱氨酸、丝氨酸和苏氨酸都是人体必需的氨基酸，而LAL却不能被人体消化吸收，影 响人们的健康。另外，据研究表明，pH、温度对LAL的生成有一定影响，故在蛋白质的加工过程中可适量地控 制pH和温度，从而尽可能地避免LAL的产生或降低其生成量。Hung-Min Chang et al .(1999)对各个时期碱腌制皮蛋过程中蛋清和蛋黄中LAL的形成情况与皮蛋 中氨基酸含量的变化进行了分析，结果表明:在前6天，蛋清中LAL形成很快，
9、最后逐步增加到 7mmol /100g蛋白质。pH由自然的8.95增加到11.73蛋清，然后到12。在前6d ,影响LAL形成的 主要是蛋清的pH，随后是蛋清和碱处理的时间。蛋黄中的LAL的形成是逐步的直到最后2.1mmol /100g蛋白。在20d的碱腌制过程中前9无蛋黄的pH从自然的5.84快速升到8.92，随后逐步升到 10.12。因此，蛋黄中LAL的形成主要受pH的影响(见图210)。图2 pH对LAL含量的影响在2080 C, LAL含量随着温度的升高而大大增加，但增加幅度和含量因蛋白质的种类而有所 不同。LAL的增加不是一直随着时间的增加而增加，在100 C, LAL的含量降低(见
10、图在50 C 产生的LAL比在95 C产生的多，这种情况可能由于高温下LAL发生分解。图3温度对LAL含量的影响1.2.2氨基酸的变旋作用碱可以使蛋白质的氨基酸发生变旋，氨基酸发生异构化，天然氨基酸的L-型结构将有部分转化 为D-型结构。其中，pH和温度都会影响氨基酸的变旋现象。aniel E .Schwass et al . (1984)对pH3.3到12.8的变旋进行了研究(见图4)。在酸性的条件下，11 种氨基酸很少发生变旋。丝氨酸和Asp -Asn残基的变旋较为引人注目。在苜蓿叶蛋白和大豆分离蛋 白中，丝氨酸甚至在pH7.0就发生变旋。pH8.5发生显著变旋。但是，在LA中，此种情况下
11、就没有 发生变旋。这表明在此pH范围丝氨酰在不同的蛋白质变性条件下变旋是不同的。在pH10，所有蛋 白中的丝氨酸都发生了较大程度的变旋(25 %37 %)。所有蛋白质中AspAsn直到pH10才发生变 旋。LA中的Asp-Asn变旋程度较小。在pH1012.8 ,和丝氨酸相比，Asp-Asn的变旋程度较小。 这种不同可能是蛋白质固有的，与结构有关。一般的，除了丝氨酸和天门冬氨酸，在低于pH10条件 下，蛋白质的残基很少发生显著的变旋。谷氨酸和苯丙酸在很多蛋白质中变旋的程度很相近。會甩A7GLU*Jr1 LEU: yIYS r JPIOmuVAInJ 1 *1 t ti| 4 t if rt a
12、 4 l| lPH图4 pH对氨基酸变旋的影响许多蛋白质在进行碱处理时，温度对氨基酸的变旋有重要影响，影响程度D因构成蛋白质的氨 基酸种类的不同有所差异。例如Daniel E .Schwasset al .(1984)用0.1N的NaOH分别在22、37、55、 85、100 C,对乳白蛋白(lactalbumin LA)、苜蓿叶蛋白(alfalfa leaf protein , LPC)、大豆分离蛋白 (isolated soy protein , ISP)几种蛋白质碱处理，每隔30、60、120、240min对消旋程度进行测定，结 果见图4。异亮氨酸、脯氨酸、苏氨酸和缬氨酸发生消旋现象的倾
13、向很小，而其他氨基酸的变旋程度 随温度的升高而增大。1DA1A . pASP* yXGLU* # ;rLEULY5.FRO4 1 福THIt-4VAt1tt * m if tw r vt w m i a* iM*ft * iw hat tn *q io im k *b bo o 10a，沪7LEUPRO/THRVAL1”皿?:图5温度对氨基酸变旋的影响2食品蛋白在储藏过程中的变化2.1低温处理食品在冷藏过程中会发生的变化程度与食品的种类、成分、食品的冷却、冷藏条件密切相关。 除肉类在冷却过程中的成熟作用有助于提高肉的品质外，其他变化均会引起食品品质的下降。研究 和掌握这些变化及其规律将有助于改
14、进食品冷却冷藏的工艺，以避免和减少冷藏过程中食品品质的 下降。2.1.1水分蒸发干耗在低温处理中常常会出现。肉类在冷却和冷藏过程中的水分蒸发会在肉的表面形成干化 层，质地变硬，保水性变差，也加剧了脂肪的氧化。肌肉中的水分以自由水、结合水和不易流动水 三种形式存在，肌肉的保水性受肌节长度、pH、离子强度等因素的影响。肌肉在屠宰后立即冷冻， 由于肌浆和线粒体没有恢复释放钙离子的能力，使肌肉发生冷收缩，在解冻时会发生解冻僵直，肌 动蛋白与肌球蛋白交联引起肌纤维收缩会使肉中的水分流失 肉的保水性变差，这样的肉食用硬度 大、缺少多汁性10。2.1.2结构被破坏肉类食品经冷冻及解冻，组织及细胞膜被破坏，并
15、且蛋白质之间发生了不可逆的结合替代了蛋 白质和水之间的结合，解冻后自动氧化生成的过氧化物和游离基再与肌肉蛋白作用，是蛋白质聚 合，氨基酸也被破坏。在冻藏过程中，由于冰晶增大而使肌肉纤维蛋白质脱水变性，电镜结果显示 肌纤维出现明显的裂缝、空隙，粗细丝排列紊乱、松散，肌节、A带、I带以及横纹结构模糊甚至消 失，Z板扭曲、断裂，严重时溶解消失，肌浆网体变形、破坏直至消失，肌原纤维中产生大量空泡等 10。2.1.3变色、变味和变质肉类的变色、变味和变质往往与自身的氧化作用及微生物的作用有关。在冷藏过程中食品物料 中嗜冷耐冷微生物的数量会增加，这是微生物繁殖的结果。2.2脱水处理2.2.1热风干燥以广式腊肠为研究对象，研究热风干燥对其水分、弹性的影响。拟采用以下工艺如表211。干浜工艺干
