花生(Arachis hypogaea L.),又名落花生、長生果、萬壽果等,是豆科蝶形亞目(Papilonaceae)一年生草本自花授粉植物,在我國有近500年的種植曆史。從1994年起,我國花生年總產開始超過印度,居世界首位;2005年花生產量達1471萬t,占世界當年花生總產量的39%[1,2]。
中國是世界上花生的最大生產國和消費國,主要將花生用於榨油和直接食用。花生總產量的50%~65%用於製油,每年可向國內市場提供約220萬t的花生食用油。脫脂花生餅粕是花生仁經壓榨或浸提取油後的副產物,其中蛋白質含量高達50%~70%(幹基)。據估計,我國每年約有300萬t以上的花生餅粕亟待開發利用,可折合花生蛋白約150萬t以上[3,4]。
我國擁有極其豐富的花生蛋白質資源,但長期以來,由於傳統的製油工藝落後,致使脫脂後的花生餅粕中蛋白質嚴重變性,不宜食用,隻能作為飼料或肥料,造成蛋白資源的巨大浪費。近年來,隨著人們對花生蛋白的日益重視,通過改進傳統製油技術,采用低溫冷榨法、低溫預榨-水溶法、水酶法等製油技術,在獲得高質量花生油的同時,也得到了優質的低變性花生蛋白(氮溶解指數70%以上)[5,6,7]。低溫脫脂花生粉或花生蛋白既可以作為食品添加劑直接添加於其他食品加工原料中,以改善產品的質量和營養結構,也可以進一步加工成高蛋白食品,如花生露、花生奶粉、花生糖果和組織化植物蛋白等。
以植物蛋白為原料,采用擠壓蒸煮(Extrusion Cooking)技術(也稱擠壓組織化技術),進行組織化植物蛋白(Textured Vegetable Protein,TVP)的生產始於20世紀40年代的歐洲,並於20世紀60年代後相繼在美國、日本得到迅速發展,其產品很快進入市場[8,9]。所采用的原料以脫脂大豆粉、大豆濃縮蛋白和大豆分離蛋白為主,此外,還包括菜籽蛋白、棉籽蛋白、小麥蛋白和其他豆類蛋白以及花生蛋白的擠壓組織化。目前,我國這方麵的理論與應用研究均處於起步階段。
以脫脂花生餅粕或花生蛋白濃縮物為原料,采用擠壓蒸煮技術,進行花生蛋白擠壓組織化的研究始於20世紀70年代的美國。與大豆蛋白的擠壓組織化研究相比,國內外有關組織化花生蛋白產品(Textured Peanut Protein, TPP)的研究報道很少。我國是世界上花生年產量最大的國家,花生蛋白資源豐富,充分利用花生資源,研究開發TPP產品,並就其功能特性及應用進行深入係統的研究,對拓寬花生蛋白的應用範圍及提高我國居民的營養水平,具有重要的理論和應用價值。
蛋白質是花生中除油脂外的第二大組分,在我國,花生蛋白質是繼小麥、大豆之後的第三大植物蛋白來源。構成花生蛋白的氨基酸有18種,含有人體不能合成的8種必需氨基酸,其中的賴氨酸含量比大米、白麵、玉米高3~8倍。花生蛋白具有花生的天然香味,適口性好,易於接受,且極易為人體消化吸收,含有比大豆中更少的抗營養因子(在加工中易被去除),有效利用率可達98%,是一種優質的植物蛋白。
一、花生蛋白質的結構
艾裏奇(Eirich)和裏迪爾(Rideal)於1940年發表了用超速離心法測定花生蛋白質沉降常數的首篇報告。他們用不同的鹽溶液浸提花生蛋白粉,一共獲得了6種不同的沉降蛋白質組分,相對分子質量範圍在20000至60000之間[10]。
花生蛋白質主要由兩種球蛋白(90%),即花生球蛋白(主要貯存在蛋白體中)和伴花生球蛋白(主要存在於細胞質中),以及約10%的清蛋白構成。采用選擇性抽提和瓊脂或聚丙烯凝膠電泳(PAGE)以及十二烷基磺酸鈉聚丙烯凝膠電泳(SDS-PAGE)等分析方法,對花生蛋白的亞基組成和大小進行分析,發現α-花生球蛋白具有一個較小的和四個較大的組成部分,它們的相對分子質量為20000~80000[10]。Namsoo Kim等對9個品種的花生蛋白質進行了SDS-PAGE分析,發現花生分離蛋白的亞基組成比較複雜,主要有7個部分,分子質量範圍為14~66ku[11]。Sheikh用毛細管電泳分析花生種子蛋白,發現花生種子蛋白由1個主要組分(花生球蛋白)和7個次要組分組成,同時,花生種子蛋白中的低相對分子質量肽(