植物蛋白（蛋白质的种类之一）

简介

植物蛋白是人类膳食蛋白质的重要来源。谷类一般含蛋白质6%-10%，不过其中所含必需氨基酸种类不完全。薯类含蛋白质2%-3%。某些坚果类如花生、核桃、杏仁和莲子等则含有较高的蛋白质（15%-30%）。豆科植物如某些干豆类的蛋白质含量可高达40%左右。特别是大豆在豆类中更为突出。它不仅蛋白质含量高，而且质量亦高，是人类食物蛋白质的良好来源。植物蛋白为素食者饮食中主要的蛋白质来源，可用以制成形、味、口感等与相应动物食品相似的仿肉制品。素食者专食不完全蛋白质，会发生营养缺乏症，必须兼食大豆蛋白质。

植物蛋白是主要来源于米面类、豆类，但是米面类和豆类的蛋白质营养价值不同。米面类来源的蛋白质中缺少赖氨酸（一种必需氨基酸），因此其氨基酸评分较低，仅为0.3～0.5，这类蛋白质被人体吸收和利用的程度也会差些。

分类

从营养学上说，植物蛋白大致分为两类：一是完全蛋白质，如大豆蛋白质；二是不完全蛋白质，绝大多数的植物蛋白质属于此类。凡是含有各种必需氨基酸且比例适宜的蛋白质，称为完全蛋白质；缺乏任何一种必需氨基酸的蛋白质，称为不完全蛋白质。单独使用不完全蛋白质时，不能维持机体的氮平衡和生长发育需求。

蛋白质在营养上的分类如下表

来源

豆类、小麦（面粉）和大米中一般都含有较多的植物蛋白（大豆种子所含蛋白比例高达40%）。但是米面类和豆类的蛋白质营养价值不同。

谷类一般含蛋白质6%-10%，蛋白质含量不算高，但由于是人们的主食，所以仍然是蛋白质的主要来源。豆类含有丰富的蛋白质，特别是大豆含蛋白质高达36%-40%，氨基酸组成也比较合理，在体内的利用率较高，是植物蛋白质中非常好的蛋白质。某些坚果类如花生、核桃、杏仁和莲子等则含有较高的蛋白质（15%-30%）。

提取

利用植物蛋白的差别将目的蛋白与非蛋白质杂质和非目的蛋白相互分离, 最常见的方法有碱溶酸沉法、酶提取法、有机溶剂提取法、盐溶提取法、反胶束萃取法等。

碱溶酸沉法是最常用的植物蛋白提取方法，利用的原理是植物蛋白易溶于碱性环境，在酸性等电点条件下析出。碱溶酸沉法的优点是蛋白质的提取率和纯度都较高，易操作，成本低；缺点是过高浓度的碱液会使提取出的蛋白质发生美拉德反应，影响蛋白质的营养特性。袁诗涵等以陕北主产的黄米为原料，利用碱溶酸沉法提取黄米蛋白，通过正交试验优化得出黄米蛋白的最佳提取率为86.93%。徐江波等以亚麻籽为原料，采用碱溶酸沉法提取亚麻籽蛋白，在单因素实验和响应面优化的基础上，得出亚麻籽蛋白的最佳提取率为79.26%，纯度高达92.34%。

采用酶法提取植物蛋白的优点是效率高，反应条件温和，操作安全，不会产生有害物质；缺点是对操作环境要求较为严格，相比碱法提取蛋白，需要增加灭酶的步骤。谭萍等研究了酸性蛋白酶、中性蛋白酶及碱性蛋白酶对苦荞麦蛋白质的提取效果，结果表明，碱性蛋白酶对苦荞麦蛋白质的提取效果最好。

有机溶剂提取法主要针对不溶于水、酸液、碱液和稀盐溶液的蛋白质，因为这类蛋白质和脂质结合牢固，只溶解于乙醇、丙酮等亲脂性较强的有机溶剂，且必须在低温下进行操作以防止蛋白质变性。姜福佳等利用乙醇浸提法提取啤酒糟中的醇溶蛋白，在单因素实验和响应面优化的基础上，确定啤酒糟醇溶蛋白的最佳提取条件为乙醇浓度81%、固液比1∶21(g/mL)、提取温度48 ℃、提取时间 50min，在此条件下，醇溶蛋白的提取率为7.8%。

盐溶可被定义为少量的中性盐如硫酸铵会使 蛋白质分子表面的电荷增加，促进蛋白质分子与水分子相互作用，进而增大蛋白质分子在水溶液中溶解度的现象。盐溶法的优点是维持了蛋白质的天然构象，不易变性，但提取率和纯度都较低。白正晨等以蚕豆粉为原料，加入2.5%的NaCl溶液，经磁力搅拌、冷冻离心之后获得的上清液即为蚕豆盐溶蛋白。

反胶束萃取技术是一种用于蛋白质提取的新 型技术。反胶束是指表面活性剂分子的亲水端朝里、疏水端朝外，形成具有增溶蛋白质能力的“水池”，其实质是具有热力学稳定性和光学透明性的纳米尺度的聚集体。刘海远主要研究了AOT、十二烷基硫酸钠(SDS) 、十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 三种反胶束体系萃取大豆蛋白的最佳工艺条件、影响因素和动力学过程，并与碱溶酸沉法提取的大豆蛋白进行比较，结果表明，利用反胶束萃取的大豆蛋白的功能特性更有优势，且反胶束萃取技术对大豆蛋白的结构特性影响较小，具有一定的保护作用。

上述提及的是比较常见的蛋白质提取技术，其他的提取技术主要是辅助提取法和复合提取法，目的是增加蛋白质的提取率。杨希娟等利用超声波辅助法提取青稞蛋白，通过正交试验确定青稞蛋白的最优提取工艺条件为 pH10.5，料液比1∶22(g/mL)，超声功率550W，提取时间20min，在此条件下，青稞蛋白的最佳提取率为93.15%，纯度为78.67%。超声波辅助法提取的青稞蛋白的功能特性较好，可以应用在肉制品、烘焙食品中。马谦等以玉米黄粉为原料，利用微波辅助法提取玉米醇溶蛋白，通过正交试验，得出在乙醇浓度80%、料液比1∶14(g/mL)、颗粒度20目、微波功率420W、处理时间360s的条件下，玉米醇溶蛋白的提取率为25.73%，并且可以很好地应用于鸡蛋涂膜保鲜工艺中。

分离纯化

不同的蛋白质具有不同的溶解度，蛋白质分子在水中的溶解度主要取决于蛋白质分子表面的水化层厚度和带电荷数量。不同的蛋白质分子，由于其分子表面极性基团的种类、数量以及排布不同，其水化层的厚度和带电荷数量也不同，从而造成蛋白质的溶解度不同。此外，外界环境因素如溶液的pH值、离子强度、温度以及介电常数等都可以影响蛋白质的溶解度。因此，适当改变外界因素可以降低蛋白质混合溶液中蛋白质的溶解度，提高分 离效果。

• 盐析法

盐析法是向蛋白质溶液中加入高浓度中性盐，盐离子与水分子的相互作用可以使水分子的活度和蛋白质的水合程度降低，最终导致蛋白质的溶解度降低，形成沉淀析出的过程。常用的盐析剂是硫酸铵，因为其盐析能力强，浓度高时也不会使蛋白质的生物活性丧失。盐析法的优点是操作简便，能除去较多的杂质蛋白，可以保护易变性的蛋白质，有一定的浓缩作用；缺点是分辨能力差，纯化倍数不高，需要透析除盐。陈秀清等比较了利用酸加 热法、碱加热法、盐析法和有机溶剂法提取南美蟛蜞菊叶蛋白的效果，结果发现，盐析法是提取南美蟛蜞菊叶蛋白的最适方法，蛋白质提取率高，且活性较好。

• 等电点沉淀法

等电点沉淀法的原理：蛋白质是两性电解质，其溶解度与净电荷数量相关，当溶液的pH值等于蛋白质等电点时，蛋白质的溶解度最低，形成沉淀。不同的蛋白质有不同的等电点，利用蛋白质等电点的差异，调节溶液的pH值等于目的蛋白的等电点，使目的蛋白沉淀，通过离心可以得到所需要的目的蛋白。朱秀灵等利用等电点沉淀法制备芝麻蛋白，并与超滤法制备的芝麻蛋白进行比较，结果表明，等电点沉淀法制备的芝麻蛋白的泡沫稳定性优于超滤法制备的芝麻蛋白。

• 有机溶剂沉淀法

有机溶剂沉淀法的原理：一方面，极性有机溶剂可以降低水的介电常数，使蛋白质分子的水化程度降低，促进蛋白质分子的聚集沉淀；另一方面，极性有机溶剂能够破坏蛋白质分子表面的水化层，使蛋白质分子发生沉淀。乙醇、丙酮是两种最常用的有机溶剂，且须在低温下使用。

蛋白质是大分子物质，可以考虑用透析法、超滤法等将小分子物质除去，还可以用凝胶过滤层析法根据蛋白质分子量将目的蛋白与杂质蛋白分离。

• 透析法

透析法是利用半透膜的截留作用，蛋白质大分子不能通过半透膜而小分子杂质可以通过半透膜，从而使蛋白质与小分子杂质分开的方法。将蛋白质溶液装在具有一定截留分子量半透膜的透析袋中，置于蒸馏水中透析，为了缩短透析时间，可以经常换水，一定时间后小分子杂质通过半透膜而除去，目的蛋白仍留在透析袋中保存下来。

• 超滤法

超滤法主要是根据超滤膜的孔径大小分离纯化目的蛋白，即比超滤膜孔径大的蛋白质分子被截留而保存下来，比超滤膜孔径小的杂质分子则不被截留而除去。杨国龙等利用超滤法生产大豆浓缩蛋白，主要是通过平板聚醚砜超滤膜除去大豆浓缩蛋白生产过程中的可溶性多糖等小分子杂质，从而得到蛋白质含量大于72%的大豆浓缩蛋白。

• 凝胶过滤层析法

凝胶过滤层析也称分子筛层析、分子排阻层析，是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一。当大小不同的蛋白质分子混合物流经凝胶层析柱时，比凝胶网孔大的蛋白质分子不能进入网孔，而是随着缓冲液在网孔外侧向下移动，并最先流到柱外；比凝胶网孔小的蛋白质分子可以顺利进入网孔，并根据蛋白质分子量进出不同孔径的网 孔，然后随着缓冲液流到柱外。较大分子量的蛋白质分子移动的路程短，最先流出，较小分子量的蛋 白质分子移动的路程长，最后流出，从而使不同分子量的蛋白质得以分离纯化。邹存媛等利用中性蛋白酶酶解大豆蛋白，通过正交试验确定大豆蛋白肽的最优提取条件，并采用凝胶过滤色谱法分离收集分子量小于1200Da的小肽。

蛋白质分子含有羧基、氨基等可解离的基团，由于不同蛋白质分子的结构不同，其电离基团的组成及在分子表面的暴露情况不同，因此不同蛋白质分子所带电荷的性质及净电荷量也不同。根据蛋白质分子的电荷差异，可采用电泳法和离子交换层析法进行分离纯化。

• 电泳法

在一定 pH值的溶液中，蛋白质分子可以解离成带正电荷和负电荷的分子，在直流电场中，带正电荷的分子向负极移动，带负电荷的分子向正极移动。不同的蛋白质分子由于净电荷量和分子量大小不同，在相同条件下电泳时，电泳速度各不相同，从而彼此分开。常见的电泳有聚丙烯酰胺凝胶电泳、双向电泳、等电聚焦电泳等。Magdalena Montowska 等为了寻找六种肉类蛋白质的区别以及获得具有耐热稳定性和高品质的肉类蛋白，利用双向电泳分析原料肉的蛋白质表达谱图，结果表明，双向电泳可以识别调节蛋白、代谢酶、某些肌原纤维蛋白和血浆蛋白的特定蛋白质，并以此观察不同原料肉的蛋白质结构，将其中的不同点作为肉类产品的标志。

• 离子交换层析法

离子交换层析是根据电荷差异来分离带电离子不同的蛋白质、多肽、氨基酸等带电分子的技术。当溶液的pH值大于蛋白质的等电点时，蛋白质分子带负电，可结合于阴离子的交换剂上；当溶液的 pH 值小于蛋白质的等电点时，蛋白质分子带正电，可结合于阳离子的交换剂上。邓雪等利用硫酸铵沉淀和 DEAE琼脂糖快速离子交换层析法提取纯化茶花水溶性蛋白，通过体外吸附胆酸盐能力的测定得出茶花水溶性蛋白具有一定的降血脂保健功能。

吸附层析法是利用吸附剂对不同物质吸附能力的差异对目标物进行分离。一般来说，蛋白质对非极性吸附剂如活性炭的吸附主要靠范德华力和疏水作用，对极性吸附剂的吸附主要靠离子键和氢键。其中的疏水吸附层析技术已经广泛应用于蛋白质及其生物大分子的分离与纯化。姚善泾等研究了一种新型生物分离方法，即混合模式吸附层析技术，主要为静电和疏水相互作用，结果表明，在低盐和高盐的条件下均能实现对目标物的分离，且分离效率提高，具有一定的应用价值。

功能特性

蛋白质对食品的感官品质具有重要的影响，主要是对食品成分在加工、储藏过程中物理特性的影响。一般来说，决定蛋白质功能特性的物理、化学性质包括蛋白质的结构、大小、形状、氨基酸组成、净电荷分布、疏水基团与亲水基团的比例、蛋白质分子间的作用力等，但是很难描述食品的功能特性与哪种特定蛋白质的理化特性相关。食品的感官品质特性是通过各种功能配料之间复杂的相互作用获得的。根据蛋白质所能发挥的作用特点，可以将蛋白质的功能特性分为三类：蛋白质与水相互作用，如分散性、溶解性、黏度、持水力等；蛋白质与蛋白质相互作用，如沉淀、胶凝作用等；蛋白质界面性质，如乳化性、起泡性、持油性等。

蛋白质在食品体系中的功能特性如下表

研究发现

2022年7月10日消息，发表在美国化学学会的《农业与食品化学杂志》上的一项研究表明，植物肉的蛋白质不像肉类那样容易被细胞吸收。^[1]