茶叶蛋白质功能性质及其在肉制品中的应用研究

摘要: 利用复合蛋白酶提取茶叶中的蛋白质, 并对其蛋白质功能特性进行测定。研究表明, 与大豆分离蛋白相比, 茶叶蛋白质的吸油性、乳化性稳定性较高, 而吸水性、乳化性、发泡性稍低。茶叶蛋白质应用于西式香肠中, 在外观、香气、口味、肉质等品质上与添加大豆分离蛋白质的西式香肠相比, 未有明显区别, 是一种较好的功能性蛋白质资源。
我国是产茶大国, 茶叶资源十分丰富, 但在茶叶生产过程中产生的大量茶末、修剪叶、甚至滞销的粗老茶大部分没有进一步加工而当作废料处理,同时速溶茶、茶饮料、茶多酚等企业也产生大量的茶渣, 若这些茶渣不被再利用, 不仅造成资源浪费, 而且严重污染生态环境。因此深入研究茶叶及其加工产生的茶渣的深加工和综合再利用, 具有较好的社会和经济效益。近年来, 国内外比较注重对茶叶水溶性成分的研究与应用, 但对非水溶性茶叶蛋白质的研究却少有报道, 国内仅有几篇分别采用碱法和 NaCl 溶液提取的初步研究报道。另据初步研究报道, 茶叶蛋白和茶多酚一样具有较强的保健功能, 如茶叶蛋白具有抵抗突变和降血脂效果, 对抗动脉粥样硬化及冠心病可能有一定的预防作用。
目前, 对茶渣的利用一般是作为家禽用饲料, 而对茶渣中含有约 20 g/ 100 g~30 g/ 100 g 的蛋白质却没有很好地研究。食用蛋白质是食品的重要成分, 他不但提高了食品的营养价值, 而且对食品的质量起着关键作用, 这是因为各种蛋白质都有不同的功能性质。蛋白质的功能性质是指其能应用于最终产品的物理化学性质, 他依赖于其分子大小和结构以及与其他成分(如碳水化合物、脂肪等)的相互作用。
在蛋白质提取以及后处理过程中, 许多环节都会影响 蛋 白 质 的 理 化 性 质 , 导 致 功 能 性 质 的 变 化 。
Hamada 研究发现酶法大米蛋白分离物比碱法大米蛋白分离物的表面疏水性、乳化性和稳定性低, 但溶解度比较好。所以采用不同方法提取的大米蛋白, 其功能性质存在差异。本实验利用双酶酶法提取茶叶蛋白和茶鲜叶蛋白, 对茶叶蛋白的溶解性、吸水性、吸油性、起泡性、乳化性等进行测定, 并且将其与茶鲜叶蛋白和大豆分离蛋白进行比较, 同时将得到的茶叶蛋白质以部分替代大豆蛋白应用于中西式香肠中, 观察是否影响其品质, 以期为茶叶蛋白质的应用提供新途径。

1 实验材料与方法
1.1 主要实验材料
茶渣 ( 自制) : 市售杭州绿茶, 开水浸泡 3 次,每次 15min, 烘干, 粉碎, 过 60 目标准筛, 得过筛茶渣;新鲜茶叶: 4 月中旬采自杭州小和山茶园;复合蛋白酶购自丹麦诺和诺德生物制剂有限公司。
1.2 主要实验仪器与设备
721 型 分 光 光 度 计(上 海 第 三 分 析 仪 器 厂),FA1004 电 子 分 析 天 平(上 海 精 科 天 平 制 造 厂),TDL- 40B 离心机 ( 北京亚力恩科学器材公司) ,SQ211- 9B 多功能食品加工机 ( 上海帅佳电子科技有限公司) , 101A- 2 型电热鼓风干燥箱(上海市实验仪器总厂), SHZ- 82 恒温振荡器 ( 苏州国华电器有限公司) 。
1.3 茶叶蛋白质提取
茶渣或鲜茶叶→加水 ( 液固比 40 mL∶1 g) →调节适当的 pH 至 8.0、温度至 50 ℃→加复合蛋白酶提取→加热钝化酶→离心分离→蛋白质提取上清液→真空干燥
在调整 pH 后加入蛋白酶, 并迅速搅匀, 反应中严格控制温度和 pH。终止时沸水浴灭酶 15 min,然后离心 ( 10 000 r / min, 10 min) 分离。
1.4 茶叶蛋白质部分功能性质实验方法
1.4.1 溶解性
配制 2.5 g / 100 mL样品溶液各 20 mL, 分别用1 mol / L HC1 或 1 mol / L NaOH 调节 pH 至 2、3、4、…、10, 室温振荡 40 min(振荡过程中抽样测定并保持 pH)后, 以 4 000 r / min 离心分离 30 min,测定上清液中蛋白质含量, 用上清液中蛋白质量占样品中总蛋白质量的百分比表示溶解度。
1.4.2 吸水性
0.5 g 蛋白样品加 5 mL 蒸馏水置于离心管中,混匀 l min 后, 在室温下静置 30 min, 4 000 r / min离心 30 min, 测量上清液体积, 扣除后即为蛋白样品所吸水量, 吸水性为每克样品所吸水毫升数。
1.4.3 吸油性
0.5 g 蛋白样品加 5 mL 花生油置于离心管中,混匀 l min 后, 在室温下静置 30 min, 4 000 r / min离心 30 min, 测量上清液体积, 扣除后即为蛋白样品所吸油量, 吸油性为每克样品所吸油毫升数。
1.4.4 乳化能力和乳化稳定性
取 l00 mL2 g / 100 mL样品溶液, 中速匀浆 30 s后加入 100 mL 花生油并不断混匀, 再匀浆 1 min后移入刻度离心管, 2 700 r / min 离心 5 min, 取出读体积。以乳化层体积占离心管液体总体积的百分比来表示乳化能力。另取上述方法所得混合液于 80 ℃保温 30 min 后冷却至室温, 2 700 r / min 离心 5 min, 取出读体积。以乳化层剩余体积占乳化层初体积的百分比来表示乳化稳定性。
1.4.5 起泡能力
200 mL 1 g / 100 mL 样品溶液, 搅拌 20 min 后调节 pH 值至 7.0, 转入匀浆机高速(10 000 r / min)搅打 2 min 后, 迅速转入 500 mL 量筒, 同时用少量蒸馏水冲洗匀浆其内壁, 读取泡沫体积, 以搅打停止时泡沫总体积与搅打前体积的差值占起泡搅打前体积的百分比来表示起泡能力。
1.5 茶叶蛋白质在西式香肠中的应用
以茶叶蛋白质替代 50 %质量的大豆蛋白质,按文献方法[13]制作西式香肠, 并与未替代的产品相比评价其外观形态、香味、口味、肉质等。
1.6 蛋白质含量测定
采用考马斯亮蓝染色法。

2 结果与讨论
2.1 茶叶蛋白质的功能特性
植物蛋白的溶解性, 即在各种条件下的溶解程度, 是影响蛋白质在食品加工中利用程度的重要问题, 蛋白质的其他功能特性如乳化性、气泡性、黏度等也多与其溶解性有关。蛋白的溶解度受到很多因素的影响, 如溶液 pH 值、温度、离子强度、蛋白质本身组成成分等。
首先, 茶叶蛋白在酸性条件下溶解度都较低, 在 pH4~5 之间有的溶解度, 只有在强碱的条件下溶解度才有较大的上升, 这也说明了采用碱法提取茶叶蛋白时碱液达到一定的浓度。其次, 茶叶蛋白与大豆分离蛋白的溶解度之间存在着较大的差异, 茶叶蛋白的溶解性低于大豆分离蛋白, 这可能是由于两者蛋白分子的特性不同引起的。蛋白质分子电荷密度及疏水性是影响蛋白质溶解度的主要因素, 较高的电荷密度和较低的疏水性才能有较高的溶解性。氨基酸分析表明茶叶蛋白中疏水性氨基酸的含量较高, 因此茶叶蛋白与大豆分离蛋白相比, 较低的溶解度可能与其较强的疏水性有关。结合本实验的电泳结果, 茶叶蛋白与大豆分离蛋白不同的分子量分也表明两者蛋白组成互不相同, 这也是造成两者不同溶解度的重要因素。
茶叶蛋白、茶鲜叶蛋白与大豆蛋白吸水性、吸油性、乳化性、乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性比较。
蛋白质的吸水性表示蛋白质的水化能力, 即蛋白质分子通过直接吸附及松散结合而在其分子周围形成水化层的能力, 这种吸水保水作用源于蛋白质分子表面的性基团与性水分子具有亲合性, 其结果和分子中性基团的数目有关。蛋白质分子表面的性基团越多, 则吸水性越强。一般认为多数情况下吸水率随着蛋白质含量的增加而增加。本研究发现茶叶蛋白与大豆分离蛋白相比吸水率比较低, 一方面是因为茶叶蛋白含量只有 84.5 g / 100 g,蛋白质分子结合的水分子少, 另一方面也说明了茶叶蛋白分子表面具有较多的疏水基团和较少的亲水基团。
蛋白质的吸油性是指蛋白质与游离脂肪相结合的能力, 对食品的风味来说, 蛋白的吸油性是一重要的功能特性, 可以提高食品对脂肪的吸收和保留能力, 减少脂肪在加工过程中的损失, 进而改善食品的适口性和风味。茶叶蛋白与大豆蛋白相比, 有较强的吸油性, 这种吸油性之间的差异可能与蛋白质表面亲脂基团与脂类的羟基相结合的能力有关,同时也受分子结构等因素的影响。茶叶蛋白较强的吸油性表明蛋白分子表面有较多的疏水基团, 从而能更好地与脂类物质的非性基团相互作用。
蛋白质分子同时含有亲水性和亲油性基团, 在油水混合液中可以扩散到油水界面形成油水乳化液, 蛋白质促使油和水形成乳化液并保持乳化液稳定的能力即为蛋白质的乳化特性。蛋白质的乳化能力与其溶解性有关, 较高的溶解度有较强的乳化能力。茶叶蛋白溶解度低于大豆蛋白, 同样浓度溶液中可溶性蛋白数量较少, 因此乳化能力也较低。同时乳化能力还与蛋白质的分子结构有关, 表面结构较紧密的蛋白分子, 其乳化能力也较低。此外, 乳化体系的形成需要蛋白分子疏水基团和亲水基团同时分别与油水两相相互作用, 其结果也与分子中疏水基团、亲水基团比例有关。茶叶蛋白与大豆蛋白不同的吸油性、吸水性可以在一定程度上反映二者在乳化过程中的亲油基团、亲水基团数量之比, 可能茶叶蛋白分子中亲水基和疏水基的比例对油水体系形成乳化液的贡献较小,所以其乳化能力不如大豆蛋白。茶叶蛋白与大豆蛋白乳化能力之间的差异,不仅反映出二者溶解度的不同, 也反映出不同的蛋白组成及结构稳定性。
食品加工中的乳化剂, 不仅要求有一定的乳化能力, 而且也要有一定的乳化稳定性, 综合考虑这两个方面, 茶叶蛋白的乳化特性并不次于大豆蛋白。这种较强的乳化性可望用于肉类、冰激凌及烘焙产品。
蛋白质的水溶液受到机械搅拌时会有大量气体混入而形成相当量的水———空气界面, 蛋白质分子由于其性及非性基团的存在, 表现出较强的表面活性而吸附到水———空气界面上形成蛋白质膜,从而降低界面张力, 促进泡沫的形成, 同时部分肽链在界面上伸展开来, 通过分子内和分子间力相互作用, 形成二维保护网络, 维持泡沫的稳定。蛋白质的起泡性在很大程度上取决于蛋白的溶解性,在相同的溶液 pH 值为 7 时, 茶叶蛋白的溶解性低于大豆蛋白, 因此茶叶蛋白的起泡性较差。
总之, 虽然茶叶蛋白的吸水性、乳化性、发泡性不如大豆分离蛋白, 但是茶叶蛋白具有较高的吸油性和较高的乳化稳定性, 这些性质说明茶叶蛋白具有良好的功能性质。
2.2 茶叶蛋白质应用于西式香肠
上述研究结果表明, 茶叶蛋白质具有良好的蛋白质功能特性, 包括吸水性、吸油性、乳化性、起泡性等, 因此在许多食品中具有广泛的应用前景。
同时, 也有研究表明, 茶叶蛋白质具有降血脂、预防辐射损伤等功效, 因此, 作为功能性食品添加剂应用于食品中能起到一定功效。本研究将用酶法水解得到的茶叶蛋白质按 50 %质量比例替代原大豆分离蛋白质, 应用于西式香肠中, 将其与未加茶叶蛋白质的西式香肠相比, 在外观形态、香气、口味、肉质等未有明显区别。因此, 茶叶蛋白质应用于西式香肠中部分替代大豆分离蛋白是完全可行的,同时利用茶叶蛋白质的生理功效, 可以提升香肠的功能品质, 增添香肠新品种。

来源：惠合冷热缸