《食品科学》：乳清蛋白改性研究进展

乳清是一种年产量很高的干酪副产物。乳清蛋白是乳清的主要成分，含有多种组成物质，主要包括β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白和牛血清白蛋白等（表1）。乳清蛋白含有丰富的必需氨基酸，易被生物体消化吸收，有“蛋白之王”的美誉，因此被作为功能性食品、营养制品等的重要原料和成分，广泛应用于食品生产中。

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司的刘培玲、母智深*等人主要综述了国内外学者们对乳清蛋白的改性技术，总结了乳清蛋白物理化学及酶法改性技术的应用及对乳清蛋白结构及功能影响的研究进展，以期为提高乳清蛋白资源的高效利用和经济价值提供参考。

1、物理改性

物理改性是通过物理方法（如机械能、热能和声能）来修饰蛋白质的一种改性方法，主要使蛋白质的高级结构和分子凝集模式发生改变。和化学改性相比，物理改性具有一定的优势，其不需要添加食品以外的其他化学成分，改性后的产品也不具有化学残留物，具有很好的安全性。物理改性乳清蛋白的方法主要包括热处理、高压处理、微波处理、超声波处理、超临界二氧化碳流体处理和等离子体处理。

2、酶法改性

酶法改性是通过蛋白质和某种酶发生相互作用，导致蛋白质交联或水解，蛋白结构发生改变，进而改善蛋白质的功能性。对乳清蛋白进行酶法改性的方式主要有两种，酶法水解和酶法交联。乳清蛋白经酶法水解后多肽链降解，能够实现乳清蛋白分子内或分子间的重新连接，进而改善功能特性。酶法交联的实质是人为地引入交联键使乳清蛋白发生类蛋白质反应，产生流变学性质较好的物质。

酶法水解

乳清蛋白含有许多天然的免疫调节肽，其是乳清蛋白一级序列的一部分，这些肽可以在肠道消化过程中释放，也可以通过体外酶水解产生特异性和非特异性免疫应答。乳清蛋白的多肽骨架通过蛋白酶分解后稳定性得到增强。用于水解的蛋白酶专一性很强，不同蛋白酶具有不同的水解位点。

酶法交联

蛋白酶通过类蛋白反应使乳清蛋白发生交联，将氨基酸从一条肽链转移到另一条肽链上实现对肽链的改造，使小分子质量肽链转变成分子质量高的肽链，增强流变性。这个过程β-乳球蛋白具有很高的参与度，能够形成分子内或分子间交联。

3、化学改性

化学改性是利用化学试剂对蛋白质的作用，断裂某些肽键或者引入带负电荷基团、二硫基团和亲水亲油基团等功能性基团进行蛋白改性的方法。化学改性具有非常广泛的应用，不仅操作简单，改性效果也十分显著。蛋白质的化学改性主要涉及磷酸化、糖基化（美拉德反应）、酰化、去酰胺化和酸调改性等方法。

4、乳清蛋白的基因工程改性技术

除上述物理改性、酶法改性和化学改性技术之外，近年来，还出现了一些新兴的乳清蛋白改性技术，如基因工程改性。目前，乳清蛋白的基因工程改性主要是对相关基因进行定点整合转移，并对乳清蛋白基因进行检测与分析。然而外源基因整合机制还不是很清楚。基因工程改性方法目前尚未攻克一些技术上的问题，还处于实验室研究阶段，整个改性过程的周期漫长、见效慢。借鉴其他领域基因工程改性经验，未来可通过基因工程改性改变乳清蛋白组成，以提高其营养价值，也可以应用于抗营养因子的研究。

5、协同改性

协同改性是指利用物理、化学、酶法中的两种或两种以上相同或不同手段对蛋白质进行复合改性。食品行业的快速发展对蛋白质品质有了更高的要求，蛋白质协同改性比单一手段改性更能满足当前社会对不同功能蛋白的需求，蛋白质经协同改性后，功能性质有了进一步的提高，从而可以适应不同产品的需要。目前主要通过化学协同、酶法协同或物理酶法协同对乳清蛋白进行协同改性。

6、改性乳清蛋白的性质变化

凝胶性

乳清蛋白经过一定程度的变性会产生三维网络结构，这个过程称为胶凝过程，常用凝胶性对其进行表征。交联过程中二硫键的数量增多，疏水相互作用增强，导致凝胶性增强。增强凝胶性可以改善乳清蛋白的黏稠性、持水性以及组织状态，在糕点和肉品制作中起到重要作用，尤其是在酸奶运输过程中，可以有效改善脱水收缩和乳清蛋白的析出。

流变性

乳清蛋白在凝胶化过程中会表现出流变特性，常用表观黏度对其进行表征。增强流变性可以显著改善半固体食品（如牛奶、酸奶、果酱等）的黏稠状态，以达到良好的感官品质。

溶解性

蛋白质溶解性是指蛋白质在溶剂中的溶解能力。亲水性强的蛋白质分子更有利于溶解。乳清蛋白的溶解性提高，起泡性和乳化性也会相应提高，而起泡性和乳化性在食品加工中的作用非常显著。

起泡性及泡沫稳定性

起泡性是指蛋白质产品搅打起泡的能力，其泡沫维持稳定的能力称为泡沫稳定性。乳清蛋白在起泡过程中会被吸附到气-液界面，形成一层膜，界面张力降低，产生的许多小气泡群会最终形成泡沫。乳清蛋白的起泡性可以赋予食品精美的形态和良好的口感。

乳化性及乳化稳定性

乳化性是指蛋白中的油和水形成乳化液的能力，维持稳定乳化性的能力称为乳化稳定性。乳清蛋白含有亲水基团和疏水集团，由于亲水基团分布于蛋白质表面，使乳清蛋白具有很好的水溶性。在乳化的过程中，油相为蛋白质的疏水区，水相为蛋白质的亲水区，均质时，脂肪球和乳清蛋白分子相互依附，形成十分稳定的蛋白/脂肪膜，同时避免了脂肪球产生聚集现象，从而实现均相乳液的目的。

结 语

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平和消费水平得到显著提高，对于食品的种类和质量有了新的要求。乳清蛋白作为一种优质蛋白，可通过对其加工改性有针对性地提高某些功能性质，但由于单一技术对乳清蛋白的改性效果有限，应用仍然受到限制，研究乳清蛋白新产品和新工艺刻不容缓。综合现阶段的研究进展，可以将两项甚至多项技术结合处理乳清蛋白，物理方法、酶法及化学方法等多项技术复合改性不仅可以使蛋白获得更好的功能性质，还能改变传统乳清蛋白产品的加工套路，为研发优质化、个性化食品提供新思路。未来可以集合加强人体营养摄入、维护肠道菌群健康以及调节身体机能等方面的需要研发新产品，生产消费者真正需要的健康食品。

本文《乳清蛋白改性研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷23期333-348页，作者：刘培玲，张晴晴，高增丽，杨岚，乌云，曹文慧，母智深。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201023-232。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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