第四节 食品加工对蛋白质功能和营养价值的影响

在蛋白质分离与含蛋白食品的加工和贮藏中，常涉及加热、冷却、干燥、化学试剂处理、发酵和辐照或其他各种处理，在这些处理中不可避免地将引起蛋白质的物理、化学和营养成分的变化，了解这些变化有利于科学地选择食品加工和贮藏的条件。

一、蛋白质在热处理下的变化

蛋白质经过热处理会发生一系列的物理和化学变化，有些对于食品品质和加工过程是有利的，有些会降低蛋白质的营养价值和加工性能。

热处理的有利影响是在进行适当的热处理后，绝大多数蛋白质的营养价值会得到提高。这是因为在适宜的加热条件下，蛋白质发生变性以后，原有的卷曲甚至成球状的肽链受热、弱键断裂，使原来折叠部分的肽链松散，容易受消化酶的作用，提高了消化率和必需氨基酸的生物利用率和生物有效性。适度的热处理也能使食品中的大多数酶由于变性而失活，保证食品在贮藏期间不发生酸败、变色或质构变化。还有，豆类和油料种子中常含有一些消化酶（如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等）的抑制剂，这些抑制剂通过对消化酶的作用而降低食物蛋白的吸收率；也含有一些外源凝集素，能导致血红细胞凝集；加热处理可以使这些物质失活，使它们不会发生不利于营养物质消化吸收或其他不利的作用。

热处理不利影响主要表现在氨基酸结构（残基）发生变化，导致营养价值降低。另外，在加热的条件下，蛋白质还可以与食品中的其他成分如糖类、脂类、食品添加剂等物质发生反应，产生各种有利和不利的反应。

二、蛋白质在低温处理下的变化

一般食品中的蛋白类物质在冷藏或冷冻（-18℃）条件下不会发生大的变化，但如经历冷冻、解冻的过程，则蛋白的质地及口感会发生一些变化。

当肉类食品经冷冻、解冻后，细胞及细胞膜被破坏，酶被释放出来，随着温度的升高，酶活力的增强，可导致蛋白质降解。而且蛋白质-蛋白质的不可逆结合，代替了水-蛋白质的结合，使蛋白质的质地发生变化，保水性降低，但对蛋白质的营养价值影响很小。鱼蛋白质很不稳定，经冷冻和冷藏后，肌球蛋白变性，然后与肌动蛋白反应，使肌肉变硬，持水性降低，因此解冻后鱼肉变得干而强韧，而且鱼中的脂肪在冻藏期间仍会进行自动氧化反应，生产过氧化物和自由基，再与肌肉蛋白作用使蛋白质聚合，氨基酸破坏。蛋黄能冷冻并贮于-6℃，解冻后呈胶状结构，黏度也增大，若在冷冻前加10%的糖或盐则可防止此现象。

三、蛋白质在碱处理下的变化

对蛋白质来说，碱性是一种比较苛刻、敏感的条件。在碱的存在下，蛋白质可以发生多种反应，导致氨基酸种类、构型发生变化。导致氨基酸种类发生变化的碱处理反应首先由于半胱氨酸或磷酸丝氨酸经消化反应形成丙烯酸（DHA）残基而引发。

丙烯酸残基是一种非常活跃的中间产物，能够与末端带氨基或巯基的氨基酸发生反应，如：

这种反应的本质是亲核加成反应。反应的结果不仅使赖氨酸、半胱氨酸的结构发生了变化，而且也使原先彼此没有关系的蛋白多肽链发生交联而结合到了一起。除了赖氨酸、半胱氨酸残基外，其他氨基酸残基也可与DHA发生反应，如精氨酸、组氨酸、苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基可通过缩合反应生成不常见的衍生物。

四、蛋白质在氧化处理下的变化

氧化处理食品常常是在食品加工过程中添加氧化剂，如过氧化氢、过氧化苯甲酰、次氯酸钠等。这些氧化剂会对食品中的蛋白质产生影响。过氧化氢在乳品工业中用于牛奶冷灭菌；还可以用来改善鱼蛋白质浓缩物、谷物面粉、麦片、油料种子蛋白质离析物等产品的色泽；也可用于含黄曲霉毒素的面粉、豆类和麦片脱毒以及种子去皮。过氧化苯甲酰用于面粉的漂白，在某些情况下也可用作乳清粉的漂白剂。次氯酸钠具有杀菌作用，在食品工业上应用也非常广泛，例如肉类的喷雾法杀菌、黄曲霉毒素污染的花生粉脱毒等。

很多食品体系中也会产生各种具有氧化性的物质，如脂类氧化产生的过氧化物及其降解产物，它们通常是引起食品蛋白质成分发生交联的原因。很多植物中存在多酚类物质，在氧存在时的中性或碱性pH条件下容易被氧化成醌类化合物，这种反应生成的过氧化物属于强氧化剂。

五、蛋白质在脱水处理下的变化

脱水是食品加工的一个重要的操作单元，其目的在于保藏食品、减轻食品质量及增加食品的稳定性，但脱水处理也会给食品加工带来许多不利的变化。当蛋白质溶液中的水分被全部除去时，由于蛋白质-蛋白质的相互作用，引起蛋白质大量聚集，特别是在高温下除去水分时可导致蛋白质溶解度和表面活性急剧降低。

食品工业中常用的脱水方法有多种，引起蛋白质变化的程度也不相同。①传统的脱水方法以自然的温热空气干燥，脱水的畜禽肉、鱼肉会变得坚硬、萎缩且回复性差，烹调后感觉坚韧而无其原来风味。②真空干燥：这种干燥方法较传统脱水法对肉的品质损害小，因无氧气，所以氧化反应较慢，而且在低温下还可减少非酶褐变及其他化学反应的发生。③冷冻干燥：冷冻干燥的食品可保持原形及大小，具有多孔性，有较好的回复性，是肉类脱水的最好方法。但会使部分蛋白质变性，肉质坚韧、保水性下降。与通常的干燥方法相比，冷冻干燥肉类其必需氨基酸含量及消化率与新鲜肉类差异不大，冷冻干燥是最好的保持食品营养成分的方法。④喷雾干燥：蛋乳的脱水常用此法。喷雾干燥对蛋白质损害较小。

六、蛋白质在辐照处理下的变化

辐照处理食品时可以发生一系列变化，而且辐照剂量越大，变化程度越大。蛋白质中的部分氨基酸可能会发生分解、氧化，蛋白质发生脱氨、脱羧、交联或裂解，因此食品在大剂量辐照时会留有不同的气味。交联作用导致蛋白质发生凝聚，甚至出现不溶解的聚集体。随着辐照交联的出现，同时发生了部分蛋白质的降解，产生较小的碎片。这些反应的发生，使蛋白质发生了部分降解反应，产生了氨基酸，一些氨基酸继续分解，与未辐照样品相比产生了蛋白质的损失；同时，辐照后降解产生了氨基酸，相当于进行了预消化，从而使蛋白质的吸收利用率比未辐照的有所增加。

七、蛋白质在机械处理下的变化

机械处理对食品中的蛋白质有较大的影响，如充分干磨的蛋白质粉或浓缩物可形成小的颗粒和大的表面积，与未磨细的对应物相比，它提高了吸水性、蛋白质溶解度、脂肪的吸收和起泡性。蛋白质悬浊液或溶液体系在强剪切力的作用下（例如牛乳均质）可使蛋白质聚集体（胶束）碎裂成亚单位，这种处理一般可提高蛋白质的乳化能力。在空气-水界面施加剪切力，通常会引起蛋白质变性和聚集，而部分蛋白质变性可以使泡沫变得更稳定。某些蛋白质，例如过度搅打鸡卵蛋白时会发生蛋白质聚集，使形成泡沫的能力和泡沫稳定性降低。机械力同样对蛋白质质构化过程起重要作用，例如面团受挤压加工时，剪切力能促使蛋白质改变分子的定向排列、二硫键交换和蛋白质网络的形成。