5.3  蛋白质的功能性质

   蛋白质的功能性质是指食品体系在加工、储藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特征的哪些物理、化学性质。

   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。

5.3.1 蛋白质的界面性质

   蛋白质作为理想的表面活性剂必须具有3个属性：①快速吸附到界面的能力；②在达到界面后迅速伸展和取向；③一旦到界面，即与邻近分子相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的膜，能耐受热和机械的作用。

   只有当蛋白质表面的疏水小区数目达到足以提供疏水-界面相互作用需要的能量，才能使蛋白质在界面牢固地吸附，并形成隔离的疏水小区。

   蛋白质在界面吸附必须有一定的取向，才有利于泡沫和乳状液的形成和稳定。

在界面上柔顺性多肽链具有三种典型的构型：列车形、环形和尾行。

   蛋白质在界面的稳定性决定了它在界面所形成膜的机械强度，而膜的强度又与分子间的相互作用、静电吸引、氢键和疏水相互作用有关。二硫键的形成可以增加蛋白质膜的黏弹性。

5.3.1.1  乳化性

  天然乳胶体靠脂肪球这种“膜”由三酰甘油、磷脂、不溶性脂蛋白和可溶性蛋白的连续吸附层所构成。蛋白质一般对水/油（W/O）型乳胶液的稳定性较差。

  评价乳化特性的方法有油滴大小和分布、乳化活力、乳化能力和乳化稳定性。

  乳化活力主要是指乳状液的总界面面积。常用乳化活力指数（emulsifying activity index,EAI）来表示，即单位质量蛋白质所产生的界面面积，可根据乳状液的浊度（透光率T）与界面面积的关系，测得透光率（浊度）后，再计算出EAI。

           T=2.303A/L

式中，A为吸光度；L为光程。

  乳化容量或乳化能力（emulsion capacity,EC）是指乳状液发生相转变之前，每克蛋白质能够乳化油的体积（mL）。

   乳状液稳定性（emulsion stability,ES）通常以乳化后，其乳状液在一定温度下放置一定时间前后的体积变化值表示：

     ES=最终乳化液体积×100/最初乳状液体积

   乳化稳定性也可根据乳化后的乳状液在一定温度下放置一定时间前后的浊度变化值表示，乳化稳定性=T2/T1(T1为放置前A500nm，T2为放置1h后A500nm)。

5.3.1.2起泡性

   食品泡沫通常是起泡在连续的液相或含可溶性表面活性的半固相中形成的分散体系。大多数情况下，气体是空气或CO2，连续相是含蛋白质的水溶液或悬浊液。

   产生泡沫有三种方法，最简单的一种是让鼓泡的气体通过多空分配器。第二种起泡方法是在有大量气相存在时搅打（或搅拌）或振摇蛋白质水溶液产生泡沫。第三种产生泡沫的方法是突然解除预先加压溶液的压力。

   影响蛋白质泡沫的形成和稳定性的因素较多，主要有蛋白质溶液的pH、盐类、糖、脂类和蛋白质浓度等因素。

   pH对蛋白质溶解度的影响有关。蛋白质溶解度是起泡能力大和稳定性高的必要条件。

糖类通常能抑制泡沫膨胀，但可提高泡沫的稳定性。

当蛋白质溶液中含有低浓度（0.1%）脂类时，脂类物质将会严重损害起泡性能。

蛋白质加热部分变性后，可以改善泡沫的起泡性。

盐类影响蛋白质的起泡性和稳定性与盐对蛋白质的溶解度、黏度、伸展和聚集等特性有影响有关。在特定盐溶液中，蛋白质的盐析作用通常可以改善起泡性。反之，盐溶液使蛋白质显示较差的起泡性。

5.3.2  黏弹性

    小麦蛋白是众多食品蛋白质中唯一具有形成黏弹性面团特性的蛋白质。

    小麦面粉，可溶性蛋白大约占总蛋白的20%，主要为清蛋白（溶于水）和球蛋白（溶于10%NaCl），以及少量的糖蛋白。对小麦粉的面团形成特性没有贡献。面筋蛋白（即小麦中的水不溶性蛋白是一类杂蛋白混合物）约占小麦总蛋白的80%，主要包含麦醇溶蛋白（溶于70%-90%乙醇）和麦谷蛋白（不溶于水和乙醇而溶于酸或碱）。麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的组成及大分子体积使面筋富有很多特性。面筋富含Gln（33%以上）和含羟基的氨基酸，易形成氢键。

    还原剂（例如Cys）或巯基封闭剂（如N-乙基马来酰亚胺）能极大地降低面团黏度。添加氧化剂例如溴酸盐可增加面团的韧性和弹性。

    面团强度与麦谷蛋白以及完全不溶解的“残余蛋白质”的含量有关。两种蛋白质适当的比例对于面包制作是很重要的。

  麦谷蛋白和麦醇溶蛋白对面团强度、黏弹性和膨胀性产生不同的影响。二硫键是面团具有大的弹性的原因。

  焙烤不会引起面筋蛋白质大的再变性。

5.3.3 凝胶作用

   变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程称为胶凝作用。蛋白质胶凝作用不仅可用来形成固态黏弹性凝胶，而且还能增稠，提高吸水性和颗粒黏结、乳状液或泡沫的稳定性。

  许多胶凝以高度膨胀（稀疏）和水合结构的形式存在，有些蛋白质凝胶含水量甚至高达98%，

5.3.4  水化性质

   影响水化作用的环境因素如蛋白质的浓度、pH值、温度、时间、离子浓度以及其他成分都能影响蛋白质-蛋白质和蛋白质-水的相互作用。

5.3.5  溶解性

溶解度随最终的pH值、离子浓度、温度及蛋白质浓度的变化而变化。大多数蛋白质在加热时溶解度明显地不可逆降低。

   溶解度数据对天然来源蛋白质的提取、纯化和分离条件的确定至关重要。不溶解程度也可能是评价蛋白质变性和凝集作用最实际的量度。

5.3.6 黏度 

    一种液体的黏度反映了它对流动的阻力，可以用黏度系数u表示，u的定义是剪切力与剪切速度（或流动速度）之比。

    剪切稀释可以用下述现象来解释：①分子朝着流动方向逐渐定向，使得摩擦阻力降低；②蛋白质水合体朝向流动方向的一侧，形状向阻力变小的方向变化；③氢键和其他弱键的断裂会使蛋白质的聚集体和网络解离。

“食事化解”  ：大豆蛋白综合加工，环保经济科学无价

典型的植物蛋白( 如大豆蛋白、花生蛋白、玉米蛋白等)都可以由油脂生产的副产物来提取。以大豆蛋白的生产为例，原料大豆经脱皮、榨油后，脱脂豆粕可以进一步制成浓缩蛋白及分离蛋白。大豆的综合加工技术既提高了农副产品的综合利用率，又减少了环境污染。在制备大豆分离蛋白时，利用该类蛋白质在等电点附近不溶解的性质，是利用学科知识指导生产实践、服务社会、提高人们生活水平的典范。

最富中国特色、具有2000余年历史的传统食品豆腐相传发明于西汉，其制作原理就是利用大豆蛋白的凝胶化性质，而现今我国利用豆腐烹制成的菜肴不下数百种且深受百姓喜爱。随着科技的发展，内酯豆腐因相较于传统豆腐具有产量高、蛋白质流失少等优势，也逐渐进入了人们的生活，豆腐的生产从一家一户小厨房到千家万户大工厂都离不开食品工业的发展和传统食品现代化工艺的革新。

习近平新时代中国特色社会主义思想“十四个坚持”在关于“坚持人与自然和谐共生”“坚持新发展理念”中强调了“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”“贯彻创新、协调、绿色开放、共享的发展理念”，通过“从油脂生产副产物中提取大豆蛋白”内容介绍，让大家深化生态文明意识与可持续发展理念，让大家更深刻体悟到科学无价。“十四个坚持”中关于“坚持社会主义核心价值体系”还明确指出“文化自信是一个国家、一个民族发展中更基本、更深沉、更持久的力量”，通过介绍蛋白质胶凝作用中以豆腐为例，将抽象知识形象具体化、希望让大家感受到所学专业知识与生活密切相关，又可以培养自己的民族自豪感、树立爱国主义情怀增强文化自信，激励大家“不忘本来”“面向未来”，当下努力学习、求索创新，未来能肩负起食品工业的重任。