食品蛋白质磷酸化改性的研究进展
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１９８２ 年 Ｗｏｏ 等［８］用 ＰＯＣｌ３ 对牛乳酪蛋白在 ｐＨ８．５ 的条 件下进行磷酸化改性，用 ３１Ｐ－ＮＭＲ 证明了赖氨酸和组氨 酸残基的磷酸化，并提出了 ＰＯＣｌ３ 能导致蛋白质之间的 交联等副反应及其相关反应机理；１９９１ 年 Ｍａｔｈｅｉｓ 等［７］对 用 ＰＯＣｌ３ 作为磷酸化试剂的研究进行了综述，阐述了用 ＰＯＣｌ３ 作为磷酸化试剂能使得食品蛋白的乳化性、消化 性、溶解性、持水性、凝胶形成性等功能特性都有明 显改善。但是由于反应大多在溶液中进行，反应很剧烈 难以控制，蛋白质很容易在反应中聚合和变性，另外磷 酸化试剂难于除去等问题使得用 ＰＯＣｌ３ 作为磷酸化试剂的 应用受到限制，而且磷酸化蛋白不易被消费者所接受。 １．２ ＳＴＭＰ
方法 化学磷酸化法［３，８］ 酶磷酸化法［１４－１５］ Ｇ６Ｐ 结合磷酸化法［１７－１８］
表 １ 各种磷酸化方法的特点
Table 1 Characteristics of various phosphorylation methods
优点 操作简单、可大规模处理、易磷酸化
安全、消费者易接受、反应温和 操作简单、易实现磷酸化
缺点 反应剧烈、蛋白质聚合、化学试剂难除去、消费者难接受
不易实现磷酸化、成本高 褐变、蛋白质聚合、成本稍高
254 2009, Vol. 30, No. 11
食品科学
※专题论述
β－ 乳球蛋白用 Ｇ６Ｐ 实现了磷酸化，并对其多功能性进 行研究，结果表明，磷酸化后其热稳定性、乳化性、 磷酸钙的可溶能力都有明显改善，从而证明 Ｇ６Ｐ 是一种 改善食品功能特性的优良改性试剂。利用美拉德反应实 现食品蛋白质磷酸化的方法虽然理论上可行，但是还原 糖的高成本及反应中产生的褐变将是一个有待于克服的 课题（ 表 １ ） 。
构识别的基础上实现的［１２］。通常能实现磷酸化的氨基酸
残基结构有以下几种：－Ａｒｇ－Ａｒｇ－Ｘ－Ｓｅｒ－ ；－Ａｒｇ－Ｌｙｓ－Ｘ－
Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ｌ ｙ ｓ － Ｌ ｙ ｓ － Ｘ － Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ａ ｒ ｇ － ；－ Ａ ｒ ｇ － Ｘ － Ｘ － Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ｌ ｙ ｓ －
Research Progress on Phosphorylation Modification of Food Protein
ＬＩ Ｃａｎ－ｐｅｎｇ１，ＣＨＥＮ Ｄｅ－ｙｉ１，ＺＨＡＯ Ｙｉ－ｙｕｎ１，ＡＯＫＩ Ｔａｋａｙｏｓｈｉ２ （１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ
的，这样导致磷酸化效率较低、磷酸化部位单一、所
能被磷酸化的氨基酸序列有限、磷酸化所用的酶的种类
较少，这样会导致酶磷酸化法很难实现工业化（表 １）。
３ 利用美拉德反应的磷酸化
美拉德反应（Ｍａｉｌｌａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）是还原糖和蛋白质之间 发生的一种交联反应，在食品加工业中较为常见，能 改善食品的色、味等方面的功能特性，Ａｏｋｉ 等［１６］通过 美拉德反应用葡萄糖 ６ 磷酸（Ｇ６Ｐ）实现乳球蛋白质的磷酸 化，实验证明利用美拉德反应是一种有效的磷酸化方 法，其反应机理如下：
252 2009, Vol. 30, No. 11
食品科学
※专题论述
食品蛋白质磷酸化改性的研究进展
李灿鹏 １，陈德义 １，赵逸云 １，青木孝良 ２
（１．云南大学化学科学与工程学院，云南 昆明 ６５００９１；２．日本鹿儿岛大学农学研究科，日本 鹿儿岛 ８９０－００６５）
摘 要：综述了食品蛋白质的磷酸化改性方法、反应机理以及磷酸化对食品蛋白质功能特性的影响，并对今后该 领域的研究前景提出了展望。 关键词：食品蛋白质；磷酸化；功能特性
Ｐｒｏｔｅｉｎ ＋ Ｇ６Ｐ Ｍａｉｌｌａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ → Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｇ６Ｐ １９９５ 年 Ｋａｔｏ 等［１７］用同一种试剂对卵清蛋白进行磷酸 化，并对其乳化性和热稳定性进行研究，结果表明， 用 Ｇ６Ｐ 磷酸化的卵清蛋白的溶解性、热稳定性、乳化 性等方面的功能特性均有显著改善；１９９７ 年 Ａｏｋｉ 等［１８］对
自从 １９８２ 年 Ｓｕｎｇ 等［９］在美国申请专利以来， ＳＴＭＰ 作为首选的化学磷酸化试剂被广泛应用，后来被美国 ＦＤＡ 批准为食品添加剂，所以近期对其作为磷酸化试剂 的研究较多。其磷酸化机理为：
Ｓｅｒ－ＯＨ ＋ ＳＴＭＰ→Ｓｅｒ－Ｏ－ＰＯ３２ ＋－ Ｐ２Ｏ７４ －＋ Ｈ＋ Ｌｙｓ－ＮＨ２ ＋ ＳＴＭＰ → Ｌｙｓ－ＮＨ－ＴＭＰ １９８２ 年 Ｆｅｒｒｅｌ 等［１０］用 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂对多种 食品蛋白进行磷酸化，证明了 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂的 普适性；１９８４ 年 Ｍａｔｈｅｉｓ 等［３］对 ＰＯＣｌ３ 和 ＳＴＭＰ 作为化学 磷酸化试剂进行对比综述，阐述了两者是最有可能进行 大规模应用的磷酸化试剂。２００５ 年 Ｙａｍａｄａ 等［１１］用 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂对大豆分离蛋白和大豆组织蛋白进行磷 酸化改性，讨论了在改性过程中酵母浓缩蛋白对反应的 影响以及对两种蛋白功能特性的改善。但 ＳＴＭＰ 只能用 在碱性环境中，磷酸化后的 ＳＴＭＰ 对蛋白质的亲和能力 非常强，很难除去等缺点使得 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂的 应用也受到一定的限制。 综上所述，化学磷酸化试剂虽然能较好地对食品蛋 白实现磷酸化，对食品蛋白的乳化性、持水性、起泡 性、溶解性等功能特性有明显改善，但是由于化学磷酸 化反应剧烈、易引起副反应、易造成蛋白质变性且化学 试剂难于除去等缺点使得其应用范围受到一定的限制［３］， 特别是磷酸化试剂难于除去，这很难被消费者所接受， 使得化学磷酸化在食品工业上的应用受到局限（表 １）。
４ 干燥加热法磷酸化
干燥加热是食品工业中常用的一种方法。化学磷酸 化法存在反应剧烈易引起蛋白的变性、副反应多、反 应不易控制等缺点；酶法磷酸化效率不高、用于磷酸化 的酶种类少，再加上湿热条件下蛋白的理化性质易发生 改变。因此，开发出一种简单、经济且适用的磷酸化 的方法是食品蛋白质的磷酸化改性研究的一个课题。
６５００９１， Ｃｈｉｎａ；２． Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｋａｇｏｓｈｉｍａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋａｇｏｓｈｉｍａ ８９０－００６５， Ｊａｐａｎ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｏｏｄ ｐｒｏｔｅｉｎ， ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｆｏｏｄ ｐｒｏｔｅｉｎ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 中图分类号：ＴＳ２０１．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００９）１１－０２５２－０４
在过去的几十年里，食品化学家们为改善食品蛋白 质的功能特性而采用了很多改性方法［１］。常见的有物理 法、化学法、酶法和基因工程法等，其中化学法和酶 法是研究应用较多、易实现工业化的方法；化学改性法 又包括：酰化、去酰胺、磷酸化、羰基化、共价交 联、糖基化、水解及氧化等方法［２］。其中，对食品蛋 白质的功能特性改善来说，磷酸化被证明是一种很有效 的方法［３］。食品蛋白通过磷酸化引入了大量带有负电荷 的磷酸基团，增加了蛋白质分子之间的静电斥力，在 溶液中更易分散，从而增加其溶解度；降低了乳化液的 表面张力，增加乳化性和乳化稳定性；改变了等电点， 有效地拓宽了其在食品的应用范围。国内外的研究结果 也表明磷酸化后的蛋白质在表面疏水性、乳化性、热 稳定性、起泡性、凝胶形成性等性质都有明显改善， 另外，磷酸基的导入能增加磷酸钙的可溶能力，有利 于 钙 的 吸 收［ ４ ］；研 究 结 果 还 表 明 酪 蛋 白 磷 酸 肽 还 能 起 到 免疫调节［５］和抗脂肪氧化的作用［６］。综上所述，磷酸化 是改善食品蛋白功能特性的一个很有效的方法。
本文首先对传统磷酸化方法及机理进行对比介绍， 然后介绍另外一种新型磷酸化的方法——磷酸盐存在时 干燥加热磷酸化法，并介绍了此磷酸化法对食品蛋白理 化特性的影响和功能特性的改善，最后对食品蛋白质磷
酸化的研究提出了新的展望。
１ 化学磷酸化
化学磷酸化以其磷酸化效率高、功能特性改善明 显、磷酸化试剂价格低廉、易于实现工业化等优点深 受重视，一直以来针对化学磷酸化进行的研究与同类磷 酸化法相比也较多。其实质都是磷酸化试剂提供的无机 磷（ Ｐ ｉ ） 与蛋白质中特定氨基酸（ 如：Ｓ ｅ ｒ 、Ｔ ｈ ｒ 、Ｔ ｙ ｒ ） 上的 羟基氧原子或特定氮原子（ 如：Ｌ ｙ ｓ 的ε－ Ｎ Ｈ ２，Ｈ ｉ ｓ 咪 唑环的 １，３ 位 Ｎ，Ａｒｇ 的胍基末端 Ｎ）形成－ Ｃ － Ｏ － Ｐｉ 或－ Ｃ － Ｎ － Ｐｉ 的酯化反应［７］。但不同的磷酸化试剂发 生反应的部位和具体的反应途径也会有所不同，常见的 化学磷酸化试剂有：磷酰氯（ Ｐ Ｏ Ｃ ｌ ３） 、环状磷酸三钠 （ Ｓ Ｔ Ｍ Ｐ ） 、Ｐ ２Ｏ５、Ｈ ３Ｐ Ｏ ４、三聚磷酸钠（ Ｓ Ｔ Ｐ ） 等。 １．１ ＰＯＣｌ３
ＰＯＣｌ３ 对蛋白质进行磷酸化的效果很明显，具有磷 酸化效率高、对蛋白功能特性的改善明显等优点，到 目前为止其作为磷酸化试剂用在化学磷酸化方面的研究 最多，其磷酸化机理［７］为：
Ｐｒｏｔｅｉｎ－ＮＨ２ ＋ ＰＯＣｌ３
－
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｎ－ ＰＯＣｌ２ ＋ ＨＣｌ （１）
Ｘ－Ｘ－Ｓｅｒ－ 等碱性氨基酸残基（Ｘ 为任意氨基酸残基）。此
外，研究者还发现蛋白质的高级结构也会对磷酸化效率
产生影响。
１９８９ 年 Ｒｏｓｓ 等［１３］用酶法对大豆蛋白实现了磷酸化并
对其功能特性进行了研究，结果表明，酶磷酸化的大
豆蛋白的溶解性有明显改善并且反应能在较温和的酸度
条件下进行；Ｃａｍｐｂｅｌｌ 等［１４］用酶法对大豆分离蛋白进行
※专题论述
食品科学
2009, Vol. 30, No. 11 253
－ －
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｎ－ ＰＯＣｌ２ ＋ ＨＯＯＣ－Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ － Ｎ － Ｃ － Ｐｒｏｔｅｉｎ＋ ＨＯＰＯＣｌ２ （２）
Ｏ
由反应方程式可以看出蛋白质通过方程式（１）进行磷 酸化，通过方程式（ ２ ） 发生聚合。
２
酶磷酸化
酶磷酸化法因其条件温和、反应位点高度专一、
副反应少、能量和营养价值无损失等优点曾经是食品改
Байду номын сангаас
性的热点。目前对生物体内的磷酸化研究较多，一般
分为：酶法分解和酶法合成两种方法实现磷酸化，在对
其进行深入的实验室研究时，都是采用蛋白激酶来促使
蛋白质的磷酸化，但能使蛋白质磷酸化的蛋白激酶种类
较少、磷酸化部位单一，都是建立在对蛋白质一级结
收稿日期：２ ０ ０ ８ － １ ０ － １ ６ 基金项目：日本文部省科学省基金项目（１４５６０２２６；１７５８０２３８）；云南省自然科学基金基项目（２００７Ｃ１５５Ｍ ）； 云南大学人才引进基金项目 作者简介：李灿鹏（ １ ９ ７ ４ － ） ，男，教授，博士，主要从事食品蛋白质及多糖改性研究。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｌ ｃ ｐ ｐ ｐ １ ９ ７ ４ ＠ ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｍ
磷酸化改性，结果表明，磷酸化后蛋白质的乳化性、
溶解性、起泡性等都有明显改善；Ｋｒｕｐａ 等［１５］对酶磷酸
化的具体部位进行了探讨研究，结果表明，磷酸激酶
只对 Ｓｅｒ、Ｔｙｒ 和 Ｔｈｒ 的特定部位实现磷酸化。
酶磷酸化法虽然能在温和条件下实现磷酸化，但由
于酶磷酸化是建立在识别蛋白质一级结构的基础上进行
方法 化学磷酸化法［３，８］ 酶磷酸化法［１４－１５］ Ｇ６Ｐ 结合磷酸化法［１７－１８］
表 １ 各种磷酸化方法的特点
Table 1 Characteristics of various phosphorylation methods
优点 操作简单、可大规模处理、易磷酸化
安全、消费者易接受、反应温和 操作简单、易实现磷酸化
缺点 反应剧烈、蛋白质聚合、化学试剂难除去、消费者难接受
不易实现磷酸化、成本高 褐变、蛋白质聚合、成本稍高
254 2009, Vol. 30, No. 11
食品科学
※专题论述
β－ 乳球蛋白用 Ｇ６Ｐ 实现了磷酸化，并对其多功能性进 行研究，结果表明，磷酸化后其热稳定性、乳化性、 磷酸钙的可溶能力都有明显改善，从而证明 Ｇ６Ｐ 是一种 改善食品功能特性的优良改性试剂。利用美拉德反应实 现食品蛋白质磷酸化的方法虽然理论上可行，但是还原 糖的高成本及反应中产生的褐变将是一个有待于克服的 课题（ 表 １ ） 。
构识别的基础上实现的［１２］。通常能实现磷酸化的氨基酸
残基结构有以下几种：－Ａｒｇ－Ａｒｇ－Ｘ－Ｓｅｒ－ ；－Ａｒｇ－Ｌｙｓ－Ｘ－
Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ｌ ｙ ｓ － Ｌ ｙ ｓ － Ｘ － Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ａ ｒ ｇ － ；－ Ａ ｒ ｇ － Ｘ － Ｘ － Ｓ ｅ ｒ － ；－ Ｌ ｙ ｓ －
Research Progress on Phosphorylation Modification of Food Protein
ＬＩ Ｃａｎ－ｐｅｎｇ１，ＣＨＥＮ Ｄｅ－ｙｉ１，ＺＨＡＯ Ｙｉ－ｙｕｎ１，ＡＯＫＩ Ｔａｋａｙｏｓｈｉ２ （１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ
的，这样导致磷酸化效率较低、磷酸化部位单一、所
能被磷酸化的氨基酸序列有限、磷酸化所用的酶的种类
较少，这样会导致酶磷酸化法很难实现工业化（表 １）。
３ 利用美拉德反应的磷酸化
美拉德反应（Ｍａｉｌｌａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）是还原糖和蛋白质之间 发生的一种交联反应，在食品加工业中较为常见，能 改善食品的色、味等方面的功能特性，Ａｏｋｉ 等［１６］通过 美拉德反应用葡萄糖 ６ 磷酸（Ｇ６Ｐ）实现乳球蛋白质的磷酸 化，实验证明利用美拉德反应是一种有效的磷酸化方 法，其反应机理如下：
252 2009, Vol. 30, No. 11
食品科学
※专题论述
食品蛋白质磷酸化改性的研究进展
李灿鹏 １，陈德义 １，赵逸云 １，青木孝良 ２
（１．云南大学化学科学与工程学院，云南 昆明 ６５００９１；２．日本鹿儿岛大学农学研究科，日本 鹿儿岛 ８９０－００６５）
摘 要：综述了食品蛋白质的磷酸化改性方法、反应机理以及磷酸化对食品蛋白质功能特性的影响，并对今后该 领域的研究前景提出了展望。 关键词：食品蛋白质；磷酸化；功能特性
Ｐｒｏｔｅｉｎ ＋ Ｇ６Ｐ Ｍａｉｌｌａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ → Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｇ６Ｐ １９９５ 年 Ｋａｔｏ 等［１７］用同一种试剂对卵清蛋白进行磷酸 化，并对其乳化性和热稳定性进行研究，结果表明， 用 Ｇ６Ｐ 磷酸化的卵清蛋白的溶解性、热稳定性、乳化 性等方面的功能特性均有显著改善；１９９７ 年 Ａｏｋｉ 等［１８］对
自从 １９８２ 年 Ｓｕｎｇ 等［９］在美国申请专利以来， ＳＴＭＰ 作为首选的化学磷酸化试剂被广泛应用，后来被美国 ＦＤＡ 批准为食品添加剂，所以近期对其作为磷酸化试剂 的研究较多。其磷酸化机理为：
Ｓｅｒ－ＯＨ ＋ ＳＴＭＰ→Ｓｅｒ－Ｏ－ＰＯ３２ ＋－ Ｐ２Ｏ７４ －＋ Ｈ＋ Ｌｙｓ－ＮＨ２ ＋ ＳＴＭＰ → Ｌｙｓ－ＮＨ－ＴＭＰ １９８２ 年 Ｆｅｒｒｅｌ 等［１０］用 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂对多种 食品蛋白进行磷酸化，证明了 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂的 普适性；１９８４ 年 Ｍａｔｈｅｉｓ 等［３］对 ＰＯＣｌ３ 和 ＳＴＭＰ 作为化学 磷酸化试剂进行对比综述，阐述了两者是最有可能进行 大规模应用的磷酸化试剂。２００５ 年 Ｙａｍａｄａ 等［１１］用 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂对大豆分离蛋白和大豆组织蛋白进行磷 酸化改性，讨论了在改性过程中酵母浓缩蛋白对反应的 影响以及对两种蛋白功能特性的改善。但 ＳＴＭＰ 只能用 在碱性环境中，磷酸化后的 ＳＴＭＰ 对蛋白质的亲和能力 非常强，很难除去等缺点使得 ＳＴＭＰ 作为磷酸化试剂的 应用也受到一定的限制。 综上所述，化学磷酸化试剂虽然能较好地对食品蛋 白实现磷酸化，对食品蛋白的乳化性、持水性、起泡 性、溶解性等功能特性有明显改善，但是由于化学磷酸 化反应剧烈、易引起副反应、易造成蛋白质变性且化学 试剂难于除去等缺点使得其应用范围受到一定的限制［３］， 特别是磷酸化试剂难于除去，这很难被消费者所接受， 使得化学磷酸化在食品工业上的应用受到局限（表 １）。
４ 干燥加热法磷酸化
干燥加热是食品工业中常用的一种方法。化学磷酸 化法存在反应剧烈易引起蛋白的变性、副反应多、反 应不易控制等缺点；酶法磷酸化效率不高、用于磷酸化 的酶种类少，再加上湿热条件下蛋白的理化性质易发生 改变。因此，开发出一种简单、经济且适用的磷酸化 的方法是食品蛋白质的磷酸化改性研究的一个课题。
６５００９１， Ｃｈｉｎａ；２． Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｋａｇｏｓｈｉｍａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋａｇｏｓｈｉｍａ ８９０－００６５， Ｊａｐａｎ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｏｏｄ ｐｒｏｔｅｉｎ， ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｆｏｏｄ ｐｒｏｔｅｉｎ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 中图分类号：ＴＳ２０１．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００９）１１－０２５２－０４
在过去的几十年里，食品化学家们为改善食品蛋白 质的功能特性而采用了很多改性方法［１］。常见的有物理 法、化学法、酶法和基因工程法等，其中化学法和酶 法是研究应用较多、易实现工业化的方法；化学改性法 又包括：酰化、去酰胺、磷酸化、羰基化、共价交 联、糖基化、水解及氧化等方法［２］。其中，对食品蛋 白质的功能特性改善来说，磷酸化被证明是一种很有效 的方法［３］。食品蛋白通过磷酸化引入了大量带有负电荷 的磷酸基团，增加了蛋白质分子之间的静电斥力，在 溶液中更易分散，从而增加其溶解度；降低了乳化液的 表面张力，增加乳化性和乳化稳定性；改变了等电点， 有效地拓宽了其在食品的应用范围。国内外的研究结果 也表明磷酸化后的蛋白质在表面疏水性、乳化性、热 稳定性、起泡性、凝胶形成性等性质都有明显改善， 另外，磷酸基的导入能增加磷酸钙的可溶能力，有利 于 钙 的 吸 收［ ４ ］；研 究 结 果 还 表 明 酪 蛋 白 磷 酸 肽 还 能 起 到 免疫调节［５］和抗脂肪氧化的作用［６］。综上所述，磷酸化 是改善食品蛋白功能特性的一个很有效的方法。
本文首先对传统磷酸化方法及机理进行对比介绍， 然后介绍另外一种新型磷酸化的方法——磷酸盐存在时 干燥加热磷酸化法，并介绍了此磷酸化法对食品蛋白理 化特性的影响和功能特性的改善，最后对食品蛋白质磷
酸化的研究提出了新的展望。
１ 化学磷酸化
化学磷酸化以其磷酸化效率高、功能特性改善明 显、磷酸化试剂价格低廉、易于实现工业化等优点深 受重视，一直以来针对化学磷酸化进行的研究与同类磷 酸化法相比也较多。其实质都是磷酸化试剂提供的无机 磷（ Ｐ ｉ ） 与蛋白质中特定氨基酸（ 如：Ｓ ｅ ｒ 、Ｔ ｈ ｒ 、Ｔ ｙ ｒ ） 上的 羟基氧原子或特定氮原子（ 如：Ｌ ｙ ｓ 的ε－ Ｎ Ｈ ２，Ｈ ｉ ｓ 咪 唑环的 １，３ 位 Ｎ，Ａｒｇ 的胍基末端 Ｎ）形成－ Ｃ － Ｏ － Ｐｉ 或－ Ｃ － Ｎ － Ｐｉ 的酯化反应［７］。但不同的磷酸化试剂发 生反应的部位和具体的反应途径也会有所不同，常见的 化学磷酸化试剂有：磷酰氯（ Ｐ Ｏ Ｃ ｌ ３） 、环状磷酸三钠 （ Ｓ Ｔ Ｍ Ｐ ） 、Ｐ ２Ｏ５、Ｈ ３Ｐ Ｏ ４、三聚磷酸钠（ Ｓ Ｔ Ｐ ） 等。 １．１ ＰＯＣｌ３
ＰＯＣｌ３ 对蛋白质进行磷酸化的效果很明显，具有磷 酸化效率高、对蛋白功能特性的改善明显等优点，到 目前为止其作为磷酸化试剂用在化学磷酸化方面的研究 最多，其磷酸化机理［７］为：
Ｐｒｏｔｅｉｎ－ＮＨ２ ＋ ＰＯＣｌ３
－
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｎ－ ＰＯＣｌ２ ＋ ＨＣｌ （１）
Ｘ－Ｘ－Ｓｅｒ－ 等碱性氨基酸残基（Ｘ 为任意氨基酸残基）。此
外，研究者还发现蛋白质的高级结构也会对磷酸化效率
产生影响。
１９８９ 年 Ｒｏｓｓ 等［１３］用酶法对大豆蛋白实现了磷酸化并
对其功能特性进行了研究，结果表明，酶磷酸化的大
豆蛋白的溶解性有明显改善并且反应能在较温和的酸度
条件下进行；Ｃａｍｐｂｅｌｌ 等［１４］用酶法对大豆分离蛋白进行
※专题论述
食品科学
2009, Vol. 30, No. 11 253
－ －
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｎ－ ＰＯＣｌ２ ＋ ＨＯＯＣ－Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｈ Ｐｒｏｔｅｉｎ － Ｎ － Ｃ － Ｐｒｏｔｅｉｎ＋ ＨＯＰＯＣｌ２ （２）
Ｏ
由反应方程式可以看出蛋白质通过方程式（１）进行磷 酸化，通过方程式（ ２ ） 发生聚合。
２
酶磷酸化
酶磷酸化法因其条件温和、反应位点高度专一、
副反应少、能量和营养价值无损失等优点曾经是食品改
Байду номын сангаас
性的热点。目前对生物体内的磷酸化研究较多，一般
分为：酶法分解和酶法合成两种方法实现磷酸化，在对
其进行深入的实验室研究时，都是采用蛋白激酶来促使
蛋白质的磷酸化，但能使蛋白质磷酸化的蛋白激酶种类
较少、磷酸化部位单一，都是建立在对蛋白质一级结
收稿日期：２ ０ ０ ８ － １ ０ － １ ６ 基金项目：日本文部省科学省基金项目（１４５６０２２６；１７５８０２３８）；云南省自然科学基金基项目（２００７Ｃ１５５Ｍ ）； 云南大学人才引进基金项目 作者简介：李灿鹏（ １ ９ ７ ４ － ） ，男，教授，博士，主要从事食品蛋白质及多糖改性研究。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｌ ｃ ｐ ｐ ｐ １ ９ ７ ４ ＠ ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｍ
磷酸化改性，结果表明，磷酸化后蛋白质的乳化性、
溶解性、起泡性等都有明显改善；Ｋｒｕｐａ 等［１５］对酶磷酸
化的具体部位进行了探讨研究，结果表明，磷酸激酶
只对 Ｓｅｒ、Ｔｙｒ 和 Ｔｈｒ 的特定部位实现磷酸化。
酶磷酸化法虽然能在温和条件下实现磷酸化，但由
于酶磷酸化是建立在识别蛋白质一级结构的基础上进行