椰子蛋白质的功能特性研究进展

椰子蛋白质的功能特性研究进展【摘要】椰子蛋白质功能特性不仅与蛋白质的氨基酸组成、分子大小及结构形态等固有的物理属性有关，而且还与其他蛋白质相互作用的食物组分以及所处的环境情况或加工条件有关。

本文主要从椰子蛋白质在溶解性、乳化性、起泡性、黏度等方面，分析了pH、离子强度、温度等常见加工条件对这些功能特性的影响。

试图为椰子蛋白质的进一步开发利用提供理论指导。

【关键词】椰子蛋白功能特性影响因素进展蛋白质的功能特性是指食品体系在加工、贮藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特征的那些物理化学性质。

蛋白质的功能特性主要包括吸水性、湿润性、膨胀性、粘着性、分散性、溶解度、粘度、胶凝性、乳化性，起泡性等。

由于食品的感官品质是由各种食品原料复杂的相互作用产生的（例如蛋糕的风味、质地、颜色和形态等性质是由原料的热胶凝性，起泡、吸水作用、乳化作用、粘弹性和褐变等多种功能性组合的结果），因而这些功能特性不仅与蛋白质的氨基酸组成、分子大小及结构形态等固有的物理属性有关，而且还与其他蛋白质相互作用的食物组分，如水、离子、碳水化合物、脂质及所处的环境情况或加工条件，如温度、pH值、电离强度等有关。

椰子蛋白质（coconut protein）为木本油料种子蛋白，单个椰子中蛋白质含量较少4%～8%（湿基），但世界椰子的产量很大，因而椰子蛋白是来源丰富的植物蛋白质。

椰子蛋白含18种氨基酸，必需氨基酸配比合理，L-精氨酸含量较高（14.8g/100g蛋白），前期的研究表明椰子蛋白具有降血脂、降低胆固醇、抑制高血脂症等保健功能。

因而，椰子蛋白质是来源丰富、营养价值较高、保健功能较好的优质蛋白质，开发潜力巨大。

从上世纪40年代开始，就有科员人员对椰子蛋白的功能特性进行研究。

1930年美国科学家Sj?gren和Spychalski从椰子蛋白质中分离出一种分子量约208 kDa的球蛋白，并命名为cocosin。

Molina等（1976）曾利用酶解-冷冻真空干燥技术制备了一种不含纤维的椰子浓缩蛋白（coconut protein concentration，CPC），并对其分子量、溶解性、乳化性、起泡性、凝胶性等功能特性进行了分析。

郑亚军等（2009）曾从脱脂椰肉中制备椰子分离蛋白（coconut protein isolate，CPI），然后分析了pH、温度、离子强度等因素对椰子分离蛋白溶解性、乳化性、黏度、起泡性、水合性质的影响。

Angelia（2012）则从椰子总蛋白质中分离出椰子球蛋白（cocosin），并分析了其氨基酸组成、溶解性、乳化性和起泡性及其在巴斯杀菌、加热等常见加工处理方式中的稳定性。

本文将对椰子蛋白各种功能特性的研究进展进行论述，以期为椰子的进一步开发利用提供指导。

1椰子分离蛋白的溶解性溶解性是蛋白质最重要的功能特性之一。

许多研究表明，蛋白质的溶解性不仅决定其应用范围，还与蛋白质的其他重要功能特性如乳化性、起泡性、黏度、凝胶性、耐热性、吸油性、吸水性等密切相关。

而不溶性蛋白质在食品工业中的应用范围极其有限。

因而，研究蛋白质的功能特性，必须从其溶解性入手。

影响蛋白质溶解性的既有其本身的内在固有属性，如蛋白质构象、氨基酸组成、表面疏水性、分子大小等；也有pH、温度、离子强度、溶剂类型等外在因素。

因而在测定一种蛋白质的溶解性时，还要系统分析食品加工中常见外在因素对其的影响。

郑亚军等（2011）从脱脂椰肉中采用缓冲溶液提取椰子蛋白质，并对其溶解性及影响因素进行了分析。

结果表明，在等电点pH4.0处，大豆分离蛋白和椰子分离蛋白的溶解度最低，其原因是此时蛋白质表面静电荷为零或接近零，蛋白质的极性变小，与水结合力下降，蛋白质与蛋白质之间的排斥作用降低，发生聚集甚至沉淀；当pH远离等电点时，蛋白质表面静电荷数增大，分子极性变大，水合作用增强，同时蛋白质与蛋白质之间的排斥力加强，导致大豆分离蛋白和椰子分离蛋白的溶解度都逐渐升高。

在pH2～3时和pH10～12时，椰子分离蛋白的溶解度均显著地大于大豆分离蛋白的，说明在强酸和强碱环境内，椰子分离蛋白的溶解度较好，这可能与椰子蛋白的组成有关。

在离子强度为0～0.15mol/L时，离子强度的增大促进了蛋白质的水合作用，蛋白质与水之间的氢键作用力加大，蛋白质表面的水化膜厚度增大，最终导致椰子分离蛋白的溶解度升高；当离子强度大于0.15mol/L时，椰子分离蛋白的溶解度反而减小。

其原因是在过高的离子强度下，离子与蛋白质竞争性地与水分子结合，使蛋白质-水之间的氢键作用力下降，蛋白质表面的水化膜变薄，蛋白质的水合作用变弱，溶解性下降。

在30℃～60℃时，水分活度上升，椰子分离蛋白的结构苏展，氨基酸残基上的极性基团与水分子的结合增加，溶解度随温度的升高而增大；当温度超过70℃后，蛋白质开始变性，结构解聚，包裹在分子内的疏水性残基外露，疏水作用力增大；同时蛋白质与水之间的氢键受到破坏，水合作用下降，溶解度降低。

虽然不同植物蛋白的溶解性具有不同的最佳温度（即溶解度最大时的温度），但大量实验表明，植物蛋白的最佳溶解温度一般在30～60℃内，超过70℃后极易变性，溶解性下降。

2椰子分离蛋白的乳化性及影响因素乳化性是决定一种蛋白质能否在乳胶状食品（例如牛奶、冰淇淋、干酪、蛋白饮料等）中发挥重要作用的关键因素。

郑亚军等（2011）从脱脂椰肉中采用缓冲溶液提取椰子分离蛋白质，并对其乳化性及影响因素进行了分析。

结果表明，在等电点范围（pH4左右）内，椰子分离蛋白的乳化性和乳化稳定性都很差；当远离等电点时，椰子分离蛋白和大豆分离蛋白的乳化性和乳化稳定性均得到提高。

在所选pH范围内，椰子分离蛋白的乳化性显著地大于大豆分离蛋白；而椰子分离蛋白的乳化稳定性更是极显著地大于大豆分离蛋白。

而当离子强度浓度由0.05mol/L增大到0.15mol/L时，椰子分离蛋白的乳化性和乳化稳定性升高，且椰子分离蛋白的乳化性极显著性地大于大豆分离蛋白；当离子强度由0.15mol/L增大到0.3mol/L时，椰子分离蛋白的乳化性和乳化稳定性都降低。

在30～70℃的范围内，随着温度的升高，椰子分离蛋白和大豆分离蛋白的乳化性都增高；温度大于70℃后，大豆分离蛋白的乳化性降低（如图5）。

椰子分离蛋白乳化稳定性随温度的变化趋势与乳化性的变化趋势一致，且在测试的范围内，椰子分离蛋白的乳化性显著地大于大豆分离蛋白的乳化性。

3椰子分离蛋白的发泡性质及影响因素发泡性质与乳化性质一样，同属于蛋白质的表面性质。

在功能特性中，蛋白质的发泡性质与其溶解性、黏度、表面疏水性等性质密切相关；同时，蛋白质的起泡性又受到蛋白质分子形状、大小、构象、肽链的柔韧性等多种因素的影响；此外，食品体系中的盐类、糖类、脂类、蛋白质浓度、机械处理、加热、pH等因素也会对蛋白质的发泡性质产生影响。

刘磊等（2011）以大豆分离蛋白为对照，对椰子分离蛋白的发泡性质及pH、离子强度和温度对其的影响进行了分析。

结果表明在等电点pH4.5处，椰子分离蛋白的起泡性最差；远离等电点时，起泡性随着pH的升高而增大，pH10.5处椰子分离蛋白的起泡性最大，说明碱性环境有利于椰子分离蛋白溶液形成泡沫；而椰子分离蛋白的起泡稳定性随pH的变化趋势正好与起泡性的相反，等电点处的泡沫稳定性反而最好。

研究还表明，在0.05～0.20mol/L的范围内，椰子分离蛋白的起泡性随着离子强度的增大而升高；在0.20～0.30mol/L 的范围内，起泡性随离子强度的增大反而变小。

这可能是因为低离子强度对蛋白的增溶作用加大了它的起泡性；但离子强度的增大导致了蛋白质泡沫稳定性的下降。

因而，离子强度总体上来说是利于泡沫的形成而不利于泡沫的稳定。

而在40～50℃时，加热可小幅度地提高椰子分离蛋白的起泡性，但加热整体上降低了椰子分离蛋白质的泡沫稳定性。

4椰子分离蛋白的黏度黏度是蛋白质流体重要的性质，蛋白质在水溶液中的黏度是影响其起泡性、乳化性以及实际用途的重要因素，也直接关系到含蛋白质食品如饮料等的表观性质（Boalet et al.，2001）。

1930年美国科学家从椰子蛋白质中分离出其主要成分cocosin，分子量约208 kDa；而后续的研究表明cocosin的分子量实际更高，约326 kDa。

研究人员还表明cocosin是一个六聚体球蛋白（hexamer），它由酸性亚基和碱性亚基通过一条二硫键连接而成，在碱性亚基上还结合着糖基。

郑亚军等（2009）曾分析了不同品种椰子蛋白质中亚基的组成和分子量大小，结果表明不同品种椰子蛋白亚基的分子量各异，主要分子量范围为15～52 kDa，属于中小分子量蛋白。

这些结果为椰子分离蛋白黏度的研究提供了部分基础。

刘磊等（2011）以大豆分离蛋白为对照，对椰子分离蛋白的黏度及pH、离子强度、温度和蛋白质浓度对其的影响进行了分析，结果表明，蛋白质浓度对椰子分离蛋白的黏度有显著的影响，随着浓度的增大，椰子分离蛋白的黏度显著地变大。

当蛋白质的浓度超过6%时，椰子分离蛋白的黏度几乎呈几何式地增大。

蛋白质浓度增大，增加了蛋白质-蛋白质的相互作用，从而使蛋白液的黏度增大。

在相同的浓度条件下，椰子分离蛋白与大豆分离蛋白的黏度无显著性差别。

在温度小于70℃时，随着温度的增加，椰子分离蛋白流体的黏度增加；当温度大于70℃以后，温度升高，黏度反而下降。

5椰子分离蛋白的持水性与吸油性蛋白质的持水性是指每克蛋白质结合、保持水的能力；而持油性是指每克蛋白质所能够吸附和保持的植物油的能力。

由于大多数食品是水合（hydration）体系，而许多食品又是含油性体系，因而食品蛋白质的吸油性和保水能力不仅能影响蛋白质溶解性、粘度、乳化性等功能特性，而且还会影响食品的结构、质地、风味以及产量。

因而，持水性与吸油性是食品蛋白质研究中重要的内容之一。

刘磊等（2011）曾测试椰子分离蛋白的持水性和吸油性，其方法为：精确称取0.5g 椰子分离蛋白，加入5mL大豆油或蒸馏水，玻璃棒搅拌均匀，静置30mi后，4000r/min，离心30min，测定上清液的体积，扣除后为蛋白质的吸油量或吸水量。

持水力或吸油性表示为每克椰子分离蛋白能吸附的水或油的毫升数（mL/g）。

结果表明椰子分离蛋白的持水性为2.8 mL/ g，低于大豆分离蛋白（4.89 mL/g）、绿豆分离蛋白（3.5 mL/g），但优于棉籽分离蛋白（2.43 mL/g）和花生分离蛋白（2.6 mL/g）；椰子分离蛋白的吸油性为2.84 mL/ g，明显高于棉籽分离蛋白（0.77 mL/g）、大豆分离蛋白（1.68 mL/g）、绿豆分离蛋白（1.1 mL/g）和花生分离蛋白（1.25 mL/g）。

良好的持油性表明椰子蛋白可以应用于寿司、蛋糕、面包或其他焙烤食品和低脂油炸食品，并作为香肠等肉制品的填充物或质构剂。