第40卷第3期2015年6月
Vol.40,No.3
GrainScienceandTechnologyandEconomy
Jun.2015第40卷2015年第3期
DOI:10.16465/j.gste.cn431252ts.20150313
蛋白质消化率的影响因素研究
袁
磊1,2,唐
瑜1,2,刘晓庚1,2
210023;
210023)
(1.南京财经大学食品科学与工程学院,江苏南京
2.江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室,江苏南京
[摘要]蛋白质对人体有重要的生理功能,消化率是反映其营养价值的重要指标,受蛋白质来源、原料粒径大小、原料成熟度、蛋白质改性、非蛋白质成分和加工工艺等因素影响。本文对影响蛋白质消化率的因素作综述。[关键词]蛋白质;消化率;因素
蛋白质具有构成和合成新的组织、维持和提供必需氨基酸、参与物质的组织代谢、增强抵抗力和提供能量等重要生理功能[1]。目前主要以蛋白质含量和必需氨基酸模式评价其营养价值,而忽视对消化率的研究。蛋白质消化率是指从蛋白质中吸收的氮占摄入氮的比值并反映其被分解和吸收的程度,消化率越高越易被吸收利用[2],受不同蛋白质来源、原料粒径大小、原料成熟度、蛋白质改性、非蛋白质成分和加工工艺等因素影响,本文就这些影响因素做综述,为后期研究提供参考。
而高粱胚乳中蛋白消化率为65.7%。这是由于高粱麸皮中的植酸、酚类和非淀粉多糖等易与蛋白质结合或发生反应进而影响蛋白质的消化。
1.2原料的粒径大小
原料颗粒度的减小可增大与胃肠道及体内消化
酶的接触面积和频率进而提高消化率。崔亚丽[11]发现豆浆中蛋白消化率随豆浆粒径的减小显著增大,而当粒径减小到一定值(12.20μm)时消化率则变化不显著。任守国[12]发现超微粉碎后豆粕的蛋白消化率随豆粕粒径的减小而显著增大,粒径为192、32.91、(621μm)25.96、23.51和2.63μm的豆粕比常规粉碎
的消化率分别提高11.79%、31.86%、40.02%、42.74%和55.01%,说明豆粕粉体粒径的细小化可提高蛋白利用率,与王卫国等[13]的研究结果一致。
11.1
影响蛋白质消化率的内因蛋白质的来源
不同来源蛋白质的消化率存在差异,如高粱蛋
白消化率为42.1%[3],小米蛋白消化率为35.2%[4],大豆蛋白消化率为70.29%[5],带鱼鱼肉蛋白消化率为
1.3原料的成熟度
赵国华等[14]发现发酵过程中豆豉蛋白质的结构
80.96%[6],牛奶中蛋白消化率高于95%[7]。可见植物
蛋白比动物蛋白的消化率低。
品种不同导致蛋白质三级和四级结构有差异进而消化率也不同。苏钰亭等[8]发现桃花香米、金健贡米和晶针雪米经快速升温后在100℃蒸煮条件下得到大米蛋白的消化率分别为93.80%、87.18%和
发生改变并容易被水解,消化率随成熟时间的延长而提高,从成熟0d的81%升到42d的84%。张钟等[15]发现黑糯米中蛋白消化率随发芽时间的延长而提高,从发芽0h的74.9%增加到36h的94.97%。这是由于发芽过程中蛋白酶活性的增强使难溶大分子蛋白水解为小分子的可溶性蛋白或氨基酸,进而提高蛋白利用率。徐建国[16]发现燕麦蛋白消化率在发芽12h前无显著变化,此后随发芽时间的延长显著增加且在发芽
81.64%。彭健等发现卡诺拉粕、中双4号粕、华杂4
[9]
号粕和华杂3号粕这4种双低菜粕的蛋白消化率分别为73.50%、59.09%、56.33%和51.45%。
同一样品、不同部位的蛋白消化率也存在差异。
48h达最大值,比未发芽组增加19.06%。张美莉[17]也
发现发芽处理可降低或消除甜荞和苦荞中有毒或抗营养物质的含量进而蛋白消化率均提高10%左右。
Duodu等[10]发现高粱全谷物粉中蛋白消化率为59.1%,
收稿日期:2014-12-01
基金项目:江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室资助项目(LYPK201301)。
作者简介:袁磊,男,硕士研究生,研究方向为食品化学与分析。
22.1
影响蛋白质消化率的外因蛋白质的改性
易翠平等[18]发现酸法脱酰胺改性后大米蛋白
43
第40卷2015年第3期袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究
的消化率随脱酰胺度的增加而提高,在脱酰胺度为挤压蒸煮处理的白鲢鱼蛋白消化率最高为74.16%。张筱潇等[27]研究热塑挤压蒸煮对大豆蛋白消化率的影响,发现在供水率较小情况下挤出物的蛋白消化率随供水率的增加而增加,当供水率增加到一定程度时蛋白消化率开始降低。
59.5%时达最大值,并显著高于普通大米蛋白的消化
率。唐文婷[19]发现琥珀酰化与磷酸化改性后的小麦面筋蛋白消化率分别降低16.7%和21.2%,两者复合改性后的降低26.8%。吴景等[20]发现玉米醇溶蛋白的消化率随琥珀酰化改性程度的提高而显著提(47.97%),比未高,且在酰化程度为24.54%时最大
改性的提高35.01%。这是由于琥珀酰化提高蛋白溶解度且蛋白质亚基被分解导致结构变得松散,更易于受蛋白酶的攻击。
2.4蒸煮的影响
苏钰亭等[8]发现不同蒸煮方式对米饭蛋白消化
率有影响:低强度蒸煮制备的米饭具有较高的蛋白消化率(81.64%~93.80%),高压和较长焖饭时间的蒸煮会降低米饭蛋白消化率(61.68%~68.08%)。这是由于低温浸泡利于淀粉粒的润胀、崩解和大米中淀粉-蛋白复合体结构的打开,使蛋白分子中的酶作用位点暴露出来并加速酶对蛋白质的作用;蛋白质在高温、高压和长时间加热下则过度变性,内部疏水基团暴露,蛋白质相互缔结而沉淀。Duodu等[10]发现蒸煮后的高粱蛋白消化率从59.1%降低至30.5%,这是由于蒸煮后形成大量由二硫键键合的低聚蛋白质并导致消化率降低。
2.2非蛋白成分的影响
酚类的含量和种类同时影响蛋白消化率。苑博[21]
发现酚类对乳清蛋白消化率有负面影响:添加0.1%柚皮苷或儿茶素的乳清蛋白在胃蛋白酶消化阶段的消化率显著降低;添加酚类的乳清蛋白在胰蛋白酶消化阶段的消化率降低且酚类添加量为0.1%时效果最明显,即添加0.1%的绿原酸和儿茶素分别使消化率降低6.83%和13.19%。林海伟等[7]发现植酸和酚类均降低牛奶蛋白的消化率且降幅为5%~27%,延长静置时间降幅更明显。植酸抑制蛋白消化是由于植酸螯合的金属离子与蛋白质聚合而难被酶作用;酚类降低蛋白消化率是通过氢键与蛋白质结合从而阻止酶解。刘艳香[22]研究添加麸皮对高粱蛋白消化率的影响,发现消化率随麸皮添加量的增加呈下降趋势,当麸皮添加量大于15%时消化率极显著下降。这是由于麸皮中的植物化学元素可与蛋白结合形成复合物并在体内钝化消化酶,进而降低消化率。
2.5冷冻处理的影响
王丽丽[28]发现经冷冻处理1、2和4d后的豆浆
中蛋白质消化率分别为82.6%、83.0%和85.0%,而未处理组和浸泡组的消化率分别为78.5%和82.3%,说明冷冻处理提高豆浆蛋白消化率并随冷冻时间的延长而提高。这可能是由于冷冻导致大豆质构松散变脆,在制浆过程中使大豆被搅打或碾磨的颗粒度降低,水分与大豆的相互作用使更多成分溶解进豆浆中,进而原料颗粒度的减小可以增大原料与消化酶的接触面积并提高消化率。Krbavcic等[29]也发现
2.3挤压的影响
挤压膨化过程中蛋白质由于热振动破坏束缚力
-20℃下冷冻30d后鲜蘑菇的蛋白消化率提高。2.6
热处理的影响
加热对蛋白质的营养价值有利有弊:适宜加热条件下蛋白质发生变性,肽链因受热而断裂使原来折叠部分的肽链松散,使其易受消化酶的作用且消化率提高。加热也会使植物蛋白中的抗营养因子变性或钝化并提高消化率;过度热处理会引起氨基酸脱硫、异构化等并导致蛋白质与糖类、脂类、和食品添加剂等反应,不利于蛋白质消化吸收。澹台炳琰等[30]研究不同加热温度和时间对黑豆蛋白消化率的影响,发现经121℃处理15min时消化率最高(90.91%)。(60~135℃、1~30min)Rocha等[31]发现不同加热条件
下加热形成高分子量的蛋白质聚集体并且二硫键发生交联降低大豆蛋白消化率。从营养学角度看,美拉
而使分子结构展开并破坏二硫键,导致原来被包裹有序的结构露出便于消化酶作用;谷物中某些毒性物质和抗营养因子等也因加热变性、钝化而失去作用进而蛋白消化率提高。赵前程等[23]发现挤压蒸煮后水产饲料蛋白消化率(66.9%)比普通蒸煮的高24.4%。胡华中[24]发现挤压所得血粉的蛋白消化率(97.76%)比普通的高3.56%。EI-Hady等[25]发现挤压所得芸豆蛋白的消化率从70.59%上升到79.26%。刘艳香[22]发现挤压后的辽宁白高粱粉蛋白消化率从65.34%增加到72.61%。
路红波等[26]研究热塑挤压对白鲢鱼蛋白消化率的影响,发现常规加工和热力杀菌处理得到的白鲢鱼蛋白消化率分别为58.03%和55.67%,而经热塑
44
袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究第40卷2015年第3期
德反应末期还原糖形成的不饱和多羰基化合物与氨基结合形成高分子质量的溶解度低的褐色聚合物,导致消化性和营养价值锐减。李倩等[32]发现加热对乳清蛋白变性率呈正相关,加热温度越高、时间越长则变性率越大,消化率越低;巴氏杀菌的乳清蛋白消化率(76.09%)略低于鲜乳清(76.75%),而95℃加热10min促使消化率降低4.96%。
曲红森等[38]研究发酵法制备桑叶蛋白的消化率,发现发酵处理后桑叶蛋白的消化率从发酵前的69.16%提高到73.45%。Pranoto等[39]发现添加植物乳酸菌后高粱的蛋白质消化率从41.81%提高到80.31%。
2.10高压处理的影响
高压处理也可破坏原料中的胰蛋白酶抑制剂、
凝集素和单宁等抗营养因子,进而提高蛋白质消化率。王娟等[40]研究高压处理对乳清蛋白消化率的影响,发现经400MPa加压处理后在胃蛋白酶消化阶段和胰蛋白酶消化阶段的消化率分别为34.57%和
2.7灭酶处理的影响
甄红敏等[33]研究炒制、常压蒸制和远红外烘烤
这3种方法灭酶对燕麦蛋白消化率的影响,发现在胃蛋白酶消化阶段远红外烘烤燕麦蛋白消化率最高(30.25%),而未经处理的最低(25.90%);进入胰蛋白酶消化阶段远红外烘烤燕麦蛋白体外消化率最高(62.80%)。这是(70.05%),而常压蒸制处理的最低
由于灭酶处理导致燕麦蛋白质分子构型的变化不同及与胃蛋白酶作用位点的暴露程度不同有关。此外,远红外烘烤后燕麦蛋白质的消化率高于其余3种,说明远红外烘烤后燕麦更加利于消化。
72.59%,显著高于未经加压处理的8.00%和61.02%,
且在胃蛋白酶消化阶段消化率随压力的升高而增加,而在胰蛋白酶消化阶段,当压力增至400MPa后消化率的变化不显著。Correia等[3]研究高压处理对高粱蛋白消化率的影响,发现蒸煮后的高粱蛋白再经300MPa高压处理后的消化率从16.1%增加到
25.4%,而高粱蛋白先经300MPa高压处理再进行蒸
煮后的消化率为35.3%,这表明高压处理能提高高粱蛋白的消化率。Martin等[41]研究高压对豌豆和大豆蛋白消化率的影响,发现经600MPa处理后豌豆的消化率从82.3%增加到85.8%,大豆的消化率从
2.8重组技术的影响
张怡洁等研究重组工艺对带鱼蛋白消化率的
[6]
(TG)和NaCl并影响,取鱼肉添加谷氨酰胺转氨酶
搅拌均匀成型,发现重组后带鱼蛋白消化率高于
69.1%增加到75.1%。2.11
辐照处理的影响
80%。NaCl添加量对重组鱼肉蛋白消化率的影响不
大,而添加TG酶的样品消化率要稍高于其他,说明经TG酶催化形成ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸共价键使蛋白质聚合或交叉链接,利于蛋白吸收。
Fombang等[42]研究辐照对高粱蛋白消化率的影
响,发现经10和50kGy辐照处理后的高粱粉制成粥的蛋白消化率分别为70.2%和63.2%,显著高于未经辐照处理制成粥的蛋白消化率(58.2%)。这是由于辐照处理断裂高粱蛋白的二硫键并使蛋白质的结构展开,这将使消化酶能更容易水解蛋白质并提高消化率。Ebrahimi等[43]研究γ辐照处理对油菜种子蛋白消化率的影响,发现经15、30和45kGy处理后的蛋白消化率为58.2%、67.9%和73%,显著高于未经辐照处理的蛋白消化率(57.9%)。
2.9发酵工艺的影响
发酵可降低或除去原料中难消化的胀气性寡糖
和蛋白酶抑制剂、植酸和单宁等抗营养因子,进而提高蛋白消化率。房翠兰[34]发现发酵过程中豆豉的蛋白消化率随大豆加工程度的深入呈上升趋势,尤其是浸泡的大豆在经历蒸煮和制种曲2个阶段后,与原料大豆相比提高20%,然后处平稳上升趋势,这与Kiers等[35]研究的细菌型大豆发酵制品中蛋白质消化率的结果一致。张庆等[36]发现添加乳酸菌后乳酸菌发酵可显著提高燕麦蛋白消化率:在胃蛋白酶消化阶段,消化率随发酵时间的延长显著增加,与未发酵样品相比增幅为28.58%。经胃蛋白酶和胰蛋白酶处理后,与未发酵样品的蛋白消化率相比增幅为31.13%。魏炳栋等[37]也发现乳酸菌固态发酵提高豆粕蛋白消化率,与未发酵相比,发酵48h时消化率提高6%。
2.12其他处理
闵维等[44]研究浸麦条件对萌动燕麦蛋白质消化
率的影响,发现采用浸四断八的浸麦方式,浸麦温度
11℃、浸麦厚度15mm、浸麦时间16h,在此条件进
行制麦,燕麦的蛋白质消化率提高了58.02%。这与李利霞等[45]的研究结果一致,即浸麦处理使燕麦麦芽蛋白质的消化率上升142.1%。
3展望
蛋白质作为生物的物质基础具有重要的研究地
45
第40卷2015年第3期袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究
大学,2009.
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蛋白质消化受原料来源、原料粒径大小、原料成熟度、非蛋白质成分和加工工艺等因素的影响。人们可根据自身需求选择摄取消化率较高的蛋白质,而对于消化率较低的蛋白质,则可通过减小原料粒径、蛋白质改性、适当加热和挤压等途径来提高。但目前国内对蛋白质消化率的研究甚少,分析层面浅、方法不成熟,多以体外模拟蛋白质的消化为主,蛋白质在人和动物体内消化吸收的数据相对匮乏。因此,必须重视蛋白质消化的研究,这是蛋白质化学研究工作的重要内容。在借鉴国外先进技术和方法的同时,也应根据自身条件更深入地开展工作,确保提升我国蛋白质领域的研究水平。
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46
王广等:小功率轴流风机不揭膜通风技术试验表3机械通风后粮温对比下层中层上层
仓号
平均粮温平均粮温平均粮温
试验仓5512.611.712.8对照仓569.610.413.0
第40卷2015年第3期
℃
平均粮温
并对粮面进行检查,防止出现结露现象。
3.2风网布置
必须在粮面布置风网,主要是因为风网可以起
12.4
11.0
到均匀各处的进风,同时防止薄膜紧贴粮面造成短路。
从表2、表3可以看出,机械通风后平均粮温试验仓比对照仓高1.4℃。轴流通风降温效果要比7.5kW离心风机的通风降温效果略差。
3.3轴流风机的使用
采用小功率轴流风机通风主要由于风压小,防
止薄膜过于紧贴粮面造成通风短路。由于属于不揭膜通风,所以必须使用吸出式通风机,防止风压过大造成粮面薄膜脱落。在后期出现了底部粮温升高的现象,为保证粮食安全,将送风方式改为压入式。在使用压入通风时在东西2个角各出现2m长的胶管脱落。
2.2机械通风时间对照
55号试验仓总耗电量324kW·h,单位能耗为
···0.050kWh/t℃;56号对照仓总耗电量705kWh,单位能耗为0.091kW··h/t℃。机械通风时间对照见表4。
表4
仓号
试验仓
对照仓试验仓对照仓
机械通风时间对照表
累计通风时间/h
(吸出式)60
(压入式)35
(压入式)48
(压入式)12
55
565556
日期
2013年12月12-14日2013年12月12-14日2014年1月14-15日2014年1月14-14日
4结论
(1)双槽管密闭的仓房冬季拆除和春季密封难度较大,因此不揭膜通风技术可以减少冬季揭膜、春季封仓密闭工作,同时增加薄膜使用寿命,大大地节省了人力物力。
(2)不揭膜通风在粮食进满后铺设风道,设计简单,操作简便,基本上可以满足通风要求,单位能耗相对较低,经济效益显著。
(3)铺设的风网可同时进行熏蒸投药,通过南北拉拽将药包均匀放在粮堆表面,保证粮面浓度均匀。
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2.3水分损耗
通风前后对试验仓和对照仓进行5点扦样,并
采用105℃恒重法进行水分测定,通风后55号试验仓平均水分为11.9%,水分损耗0.1%;56号对照仓平均水分为11.1%,水分损耗0.2%。
33.1
讨论
降温通风时机的选择
由于试验期间柳州冷空气来时比较突然,且降
温较大,所以需要及时开启窗子进行自然通风降温,
(上接第46页)
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质体外消化率的影响[J].食品科学,2014,35(20):52-56.[45]李利霞,方凯,李巨秀,等.制麦工艺对燕麦麦芽营养品质的影响
(22):33-38.[J].食品科学,2012,33
sureinfluencesantinutritionalfactorsandinvitroproteindigestibility[J].LWT-FoodScienceandTech-ofsplitpeasandwholewhitebeans
ResearchontheFactorsAffectingDigestibilityofProtein
YuanLei1,2,TangYu1,2,LiuXiaogeng1,2
(1.CollegeofFoodScienceandEngineering,NanjingUniversityofFinanceandEconomics,Nanjing,Jiangsu210023;
2.KeyLaboratoryofGrainsandOilsQualityControlandProcessing,Nanjing,Jiangsu210023)
Abstract:Physiologicalfunctionsofproteinsareimportanttohuman.Digestibilityisanimportantindicatorofitsnutritionalvalueandisinfluencedbymanyfactorssuchasproteinsources,particlesizeandmaturityofrawmaterial,modificationofprotein,non-proteincomponentsandprocessingtechnology.Thus,it'simportanttogiveareviewonfactorsaffectingdigestibilityofprotein.Keywords:protein,digestibility,factors
61
第40卷第3期2015年6月
Vol.40,No.3
GrainScienceandTechnologyandEconomy
Jun.2015第40卷2015年第3期
DOI:10.16465/j.gste.cn431252ts.20150313
蛋白质消化率的影响因素研究
袁
磊1,2,唐
瑜1,2,刘晓庚1,2
210023;
210023)
(1.南京财经大学食品科学与工程学院,江苏南京
2.江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室,江苏南京
[摘要]蛋白质对人体有重要的生理功能,消化率是反映其营养价值的重要指标,受蛋白质来源、原料粒径大小、原料成熟度、蛋白质改性、非蛋白质成分和加工工艺等因素影响。本文对影响蛋白质消化率的因素作综述。[关键词]蛋白质;消化率;因素
蛋白质具有构成和合成新的组织、维持和提供必需氨基酸、参与物质的组织代谢、增强抵抗力和提供能量等重要生理功能[1]。目前主要以蛋白质含量和必需氨基酸模式评价其营养价值,而忽视对消化率的研究。蛋白质消化率是指从蛋白质中吸收的氮占摄入氮的比值并反映其被分解和吸收的程度,消化率越高越易被吸收利用[2],受不同蛋白质来源、原料粒径大小、原料成熟度、蛋白质改性、非蛋白质成分和加工工艺等因素影响,本文就这些影响因素做综述,为后期研究提供参考。
而高粱胚乳中蛋白消化率为65.7%。这是由于高粱麸皮中的植酸、酚类和非淀粉多糖等易与蛋白质结合或发生反应进而影响蛋白质的消化。
1.2原料的粒径大小
原料颗粒度的减小可增大与胃肠道及体内消化
酶的接触面积和频率进而提高消化率。崔亚丽[11]发现豆浆中蛋白消化率随豆浆粒径的减小显著增大,而当粒径减小到一定值(12.20μm)时消化率则变化不显著。任守国[12]发现超微粉碎后豆粕的蛋白消化率随豆粕粒径的减小而显著增大,粒径为192、32.91、(621μm)25.96、23.51和2.63μm的豆粕比常规粉碎
的消化率分别提高11.79%、31.86%、40.02%、42.74%和55.01%,说明豆粕粉体粒径的细小化可提高蛋白利用率,与王卫国等[13]的研究结果一致。
11.1
影响蛋白质消化率的内因蛋白质的来源
不同来源蛋白质的消化率存在差异,如高粱蛋
白消化率为42.1%[3],小米蛋白消化率为35.2%[4],大豆蛋白消化率为70.29%[5],带鱼鱼肉蛋白消化率为
1.3原料的成熟度
赵国华等[14]发现发酵过程中豆豉蛋白质的结构
80.96%[6],牛奶中蛋白消化率高于95%[7]。可见植物
蛋白比动物蛋白的消化率低。
品种不同导致蛋白质三级和四级结构有差异进而消化率也不同。苏钰亭等[8]发现桃花香米、金健贡米和晶针雪米经快速升温后在100℃蒸煮条件下得到大米蛋白的消化率分别为93.80%、87.18%和
发生改变并容易被水解,消化率随成熟时间的延长而提高,从成熟0d的81%升到42d的84%。张钟等[15]发现黑糯米中蛋白消化率随发芽时间的延长而提高,从发芽0h的74.9%增加到36h的94.97%。这是由于发芽过程中蛋白酶活性的增强使难溶大分子蛋白水解为小分子的可溶性蛋白或氨基酸,进而提高蛋白利用率。徐建国[16]发现燕麦蛋白消化率在发芽12h前无显著变化,此后随发芽时间的延长显著增加且在发芽
81.64%。彭健等发现卡诺拉粕、中双4号粕、华杂4
[9]
号粕和华杂3号粕这4种双低菜粕的蛋白消化率分别为73.50%、59.09%、56.33%和51.45%。
同一样品、不同部位的蛋白消化率也存在差异。
48h达最大值,比未发芽组增加19.06%。张美莉[17]也
发现发芽处理可降低或消除甜荞和苦荞中有毒或抗营养物质的含量进而蛋白消化率均提高10%左右。
Duodu等[10]发现高粱全谷物粉中蛋白消化率为59.1%,
收稿日期:2014-12-01
基金项目:江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室资助项目(LYPK201301)。
作者简介:袁磊,男,硕士研究生,研究方向为食品化学与分析。
22.1
影响蛋白质消化率的外因蛋白质的改性
易翠平等[18]发现酸法脱酰胺改性后大米蛋白
43
第40卷2015年第3期袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究
的消化率随脱酰胺度的增加而提高,在脱酰胺度为挤压蒸煮处理的白鲢鱼蛋白消化率最高为74.16%。张筱潇等[27]研究热塑挤压蒸煮对大豆蛋白消化率的影响,发现在供水率较小情况下挤出物的蛋白消化率随供水率的增加而增加,当供水率增加到一定程度时蛋白消化率开始降低。
59.5%时达最大值,并显著高于普通大米蛋白的消化
率。唐文婷[19]发现琥珀酰化与磷酸化改性后的小麦面筋蛋白消化率分别降低16.7%和21.2%,两者复合改性后的降低26.8%。吴景等[20]发现玉米醇溶蛋白的消化率随琥珀酰化改性程度的提高而显著提(47.97%),比未高,且在酰化程度为24.54%时最大
改性的提高35.01%。这是由于琥珀酰化提高蛋白溶解度且蛋白质亚基被分解导致结构变得松散,更易于受蛋白酶的攻击。
2.4蒸煮的影响
苏钰亭等[8]发现不同蒸煮方式对米饭蛋白消化
率有影响:低强度蒸煮制备的米饭具有较高的蛋白消化率(81.64%~93.80%),高压和较长焖饭时间的蒸煮会降低米饭蛋白消化率(61.68%~68.08%)。这是由于低温浸泡利于淀粉粒的润胀、崩解和大米中淀粉-蛋白复合体结构的打开,使蛋白分子中的酶作用位点暴露出来并加速酶对蛋白质的作用;蛋白质在高温、高压和长时间加热下则过度变性,内部疏水基团暴露,蛋白质相互缔结而沉淀。Duodu等[10]发现蒸煮后的高粱蛋白消化率从59.1%降低至30.5%,这是由于蒸煮后形成大量由二硫键键合的低聚蛋白质并导致消化率降低。
2.2非蛋白成分的影响
酚类的含量和种类同时影响蛋白消化率。苑博[21]
发现酚类对乳清蛋白消化率有负面影响:添加0.1%柚皮苷或儿茶素的乳清蛋白在胃蛋白酶消化阶段的消化率显著降低;添加酚类的乳清蛋白在胰蛋白酶消化阶段的消化率降低且酚类添加量为0.1%时效果最明显,即添加0.1%的绿原酸和儿茶素分别使消化率降低6.83%和13.19%。林海伟等[7]发现植酸和酚类均降低牛奶蛋白的消化率且降幅为5%~27%,延长静置时间降幅更明显。植酸抑制蛋白消化是由于植酸螯合的金属离子与蛋白质聚合而难被酶作用;酚类降低蛋白消化率是通过氢键与蛋白质结合从而阻止酶解。刘艳香[22]研究添加麸皮对高粱蛋白消化率的影响,发现消化率随麸皮添加量的增加呈下降趋势,当麸皮添加量大于15%时消化率极显著下降。这是由于麸皮中的植物化学元素可与蛋白结合形成复合物并在体内钝化消化酶,进而降低消化率。
2.5冷冻处理的影响
王丽丽[28]发现经冷冻处理1、2和4d后的豆浆
中蛋白质消化率分别为82.6%、83.0%和85.0%,而未处理组和浸泡组的消化率分别为78.5%和82.3%,说明冷冻处理提高豆浆蛋白消化率并随冷冻时间的延长而提高。这可能是由于冷冻导致大豆质构松散变脆,在制浆过程中使大豆被搅打或碾磨的颗粒度降低,水分与大豆的相互作用使更多成分溶解进豆浆中,进而原料颗粒度的减小可以增大原料与消化酶的接触面积并提高消化率。Krbavcic等[29]也发现
2.3挤压的影响
挤压膨化过程中蛋白质由于热振动破坏束缚力
-20℃下冷冻30d后鲜蘑菇的蛋白消化率提高。2.6
热处理的影响
加热对蛋白质的营养价值有利有弊:适宜加热条件下蛋白质发生变性,肽链因受热而断裂使原来折叠部分的肽链松散,使其易受消化酶的作用且消化率提高。加热也会使植物蛋白中的抗营养因子变性或钝化并提高消化率;过度热处理会引起氨基酸脱硫、异构化等并导致蛋白质与糖类、脂类、和食品添加剂等反应,不利于蛋白质消化吸收。澹台炳琰等[30]研究不同加热温度和时间对黑豆蛋白消化率的影响,发现经121℃处理15min时消化率最高(90.91%)。(60~135℃、1~30min)Rocha等[31]发现不同加热条件
下加热形成高分子量的蛋白质聚集体并且二硫键发生交联降低大豆蛋白消化率。从营养学角度看,美拉
而使分子结构展开并破坏二硫键,导致原来被包裹有序的结构露出便于消化酶作用;谷物中某些毒性物质和抗营养因子等也因加热变性、钝化而失去作用进而蛋白消化率提高。赵前程等[23]发现挤压蒸煮后水产饲料蛋白消化率(66.9%)比普通蒸煮的高24.4%。胡华中[24]发现挤压所得血粉的蛋白消化率(97.76%)比普通的高3.56%。EI-Hady等[25]发现挤压所得芸豆蛋白的消化率从70.59%上升到79.26%。刘艳香[22]发现挤压后的辽宁白高粱粉蛋白消化率从65.34%增加到72.61%。
路红波等[26]研究热塑挤压对白鲢鱼蛋白消化率的影响,发现常规加工和热力杀菌处理得到的白鲢鱼蛋白消化率分别为58.03%和55.67%,而经热塑
44
袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究第40卷2015年第3期
德反应末期还原糖形成的不饱和多羰基化合物与氨基结合形成高分子质量的溶解度低的褐色聚合物,导致消化性和营养价值锐减。李倩等[32]发现加热对乳清蛋白变性率呈正相关,加热温度越高、时间越长则变性率越大,消化率越低;巴氏杀菌的乳清蛋白消化率(76.09%)略低于鲜乳清(76.75%),而95℃加热10min促使消化率降低4.96%。
曲红森等[38]研究发酵法制备桑叶蛋白的消化率,发现发酵处理后桑叶蛋白的消化率从发酵前的69.16%提高到73.45%。Pranoto等[39]发现添加植物乳酸菌后高粱的蛋白质消化率从41.81%提高到80.31%。
2.10高压处理的影响
高压处理也可破坏原料中的胰蛋白酶抑制剂、
凝集素和单宁等抗营养因子,进而提高蛋白质消化率。王娟等[40]研究高压处理对乳清蛋白消化率的影响,发现经400MPa加压处理后在胃蛋白酶消化阶段和胰蛋白酶消化阶段的消化率分别为34.57%和
2.7灭酶处理的影响
甄红敏等[33]研究炒制、常压蒸制和远红外烘烤
这3种方法灭酶对燕麦蛋白消化率的影响,发现在胃蛋白酶消化阶段远红外烘烤燕麦蛋白消化率最高(30.25%),而未经处理的最低(25.90%);进入胰蛋白酶消化阶段远红外烘烤燕麦蛋白体外消化率最高(62.80%)。这是(70.05%),而常压蒸制处理的最低
由于灭酶处理导致燕麦蛋白质分子构型的变化不同及与胃蛋白酶作用位点的暴露程度不同有关。此外,远红外烘烤后燕麦蛋白质的消化率高于其余3种,说明远红外烘烤后燕麦更加利于消化。
72.59%,显著高于未经加压处理的8.00%和61.02%,
且在胃蛋白酶消化阶段消化率随压力的升高而增加,而在胰蛋白酶消化阶段,当压力增至400MPa后消化率的变化不显著。Correia等[3]研究高压处理对高粱蛋白消化率的影响,发现蒸煮后的高粱蛋白再经300MPa高压处理后的消化率从16.1%增加到
25.4%,而高粱蛋白先经300MPa高压处理再进行蒸
煮后的消化率为35.3%,这表明高压处理能提高高粱蛋白的消化率。Martin等[41]研究高压对豌豆和大豆蛋白消化率的影响,发现经600MPa处理后豌豆的消化率从82.3%增加到85.8%,大豆的消化率从
2.8重组技术的影响
张怡洁等研究重组工艺对带鱼蛋白消化率的
[6]
(TG)和NaCl并影响,取鱼肉添加谷氨酰胺转氨酶
搅拌均匀成型,发现重组后带鱼蛋白消化率高于
69.1%增加到75.1%。2.11
辐照处理的影响
80%。NaCl添加量对重组鱼肉蛋白消化率的影响不
大,而添加TG酶的样品消化率要稍高于其他,说明经TG酶催化形成ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸共价键使蛋白质聚合或交叉链接,利于蛋白吸收。
Fombang等[42]研究辐照对高粱蛋白消化率的影
响,发现经10和50kGy辐照处理后的高粱粉制成粥的蛋白消化率分别为70.2%和63.2%,显著高于未经辐照处理制成粥的蛋白消化率(58.2%)。这是由于辐照处理断裂高粱蛋白的二硫键并使蛋白质的结构展开,这将使消化酶能更容易水解蛋白质并提高消化率。Ebrahimi等[43]研究γ辐照处理对油菜种子蛋白消化率的影响,发现经15、30和45kGy处理后的蛋白消化率为58.2%、67.9%和73%,显著高于未经辐照处理的蛋白消化率(57.9%)。
2.9发酵工艺的影响
发酵可降低或除去原料中难消化的胀气性寡糖
和蛋白酶抑制剂、植酸和单宁等抗营养因子,进而提高蛋白消化率。房翠兰[34]发现发酵过程中豆豉的蛋白消化率随大豆加工程度的深入呈上升趋势,尤其是浸泡的大豆在经历蒸煮和制种曲2个阶段后,与原料大豆相比提高20%,然后处平稳上升趋势,这与Kiers等[35]研究的细菌型大豆发酵制品中蛋白质消化率的结果一致。张庆等[36]发现添加乳酸菌后乳酸菌发酵可显著提高燕麦蛋白消化率:在胃蛋白酶消化阶段,消化率随发酵时间的延长显著增加,与未发酵样品相比增幅为28.58%。经胃蛋白酶和胰蛋白酶处理后,与未发酵样品的蛋白消化率相比增幅为31.13%。魏炳栋等[37]也发现乳酸菌固态发酵提高豆粕蛋白消化率,与未发酵相比,发酵48h时消化率提高6%。
2.12其他处理
闵维等[44]研究浸麦条件对萌动燕麦蛋白质消化
率的影响,发现采用浸四断八的浸麦方式,浸麦温度
11℃、浸麦厚度15mm、浸麦时间16h,在此条件进
行制麦,燕麦的蛋白质消化率提高了58.02%。这与李利霞等[45]的研究结果一致,即浸麦处理使燕麦麦芽蛋白质的消化率上升142.1%。
3展望
蛋白质作为生物的物质基础具有重要的研究地
45
第40卷2015年第3期袁磊等:蛋白质消化率的影响因素研究
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位和广阔的研究前景,其结构及功能性质的研究颇受欢迎,而对消化率的研究相对偏少。消化率作为评价蛋白质营养价值的重要指标,反应人和动物对其分解和利用程度。纵使营养价值全面、生理功能丰富的蛋白质,若其消化率偏低则未必有重大的研究和经济价值。为满足人类对蛋白质日益增长的需求,在寻找和开发新蛋白质资源的同时更应探索蛋白质消化利用率及生产加工对利用率的影响。
蛋白质消化受原料来源、原料粒径大小、原料成熟度、非蛋白质成分和加工工艺等因素的影响。人们可根据自身需求选择摄取消化率较高的蛋白质,而对于消化率较低的蛋白质,则可通过减小原料粒径、蛋白质改性、适当加热和挤压等途径来提高。但目前国内对蛋白质消化率的研究甚少,分析层面浅、方法不成熟,多以体外模拟蛋白质的消化为主,蛋白质在人和动物体内消化吸收的数据相对匮乏。因此,必须重视蛋白质消化的研究,这是蛋白质化学研究工作的重要内容。在借鉴国外先进技术和方法的同时,也应根据自身条件更深入地开展工作,确保提升我国蛋白质领域的研究水平。
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46
王广等:小功率轴流风机不揭膜通风技术试验表3机械通风后粮温对比下层中层上层
仓号
平均粮温平均粮温平均粮温
试验仓5512.611.712.8对照仓569.610.413.0
第40卷2015年第3期
℃
平均粮温
并对粮面进行检查,防止出现结露现象。
3.2风网布置
必须在粮面布置风网,主要是因为风网可以起
12.4
11.0
到均匀各处的进风,同时防止薄膜紧贴粮面造成短路。
从表2、表3可以看出,机械通风后平均粮温试验仓比对照仓高1.4℃。轴流通风降温效果要比7.5kW离心风机的通风降温效果略差。
3.3轴流风机的使用
采用小功率轴流风机通风主要由于风压小,防
止薄膜过于紧贴粮面造成通风短路。由于属于不揭膜通风,所以必须使用吸出式通风机,防止风压过大造成粮面薄膜脱落。在后期出现了底部粮温升高的现象,为保证粮食安全,将送风方式改为压入式。在使用压入通风时在东西2个角各出现2m长的胶管脱落。
2.2机械通风时间对照
55号试验仓总耗电量324kW·h,单位能耗为
···0.050kWh/t℃;56号对照仓总耗电量705kWh,单位能耗为0.091kW··h/t℃。机械通风时间对照见表4。
表4
仓号
试验仓
对照仓试验仓对照仓
机械通风时间对照表
累计通风时间/h
(吸出式)60
(压入式)35
(压入式)48
(压入式)12
55
565556
日期
2013年12月12-14日2013年12月12-14日2014年1月14-15日2014年1月14-14日
4结论
(1)双槽管密闭的仓房冬季拆除和春季密封难度较大,因此不揭膜通风技术可以减少冬季揭膜、春季封仓密闭工作,同时增加薄膜使用寿命,大大地节省了人力物力。
(2)不揭膜通风在粮食进满后铺设风道,设计简单,操作简便,基本上可以满足通风要求,单位能耗相对较低,经济效益显著。
(3)铺设的风网可同时进行熏蒸投药,通过南北拉拽将药包均匀放在粮堆表面,保证粮面浓度均匀。
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2.3水分损耗
通风前后对试验仓和对照仓进行5点扦样,并
采用105℃恒重法进行水分测定,通风后55号试验仓平均水分为11.9%,水分损耗0.1%;56号对照仓平均水分为11.1%,水分损耗0.2%。
33.1
讨论
降温通风时机的选择
由于试验期间柳州冷空气来时比较突然,且降
温较大,所以需要及时开启窗子进行自然通风降温,
(上接第46页)
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sureinfluencesantinutritionalfactorsandinvitroproteindigestibility[J].LWT-FoodScienceandTech-ofsplitpeasandwholewhitebeans
ResearchontheFactorsAffectingDigestibilityofProtein
YuanLei1,2,TangYu1,2,LiuXiaogeng1,2
(1.CollegeofFoodScienceandEngineering,NanjingUniversityofFinanceandEconomics,Nanjing,Jiangsu210023;
2.KeyLaboratoryofGrainsandOilsQualityControlandProcessing,Nanjing,Jiangsu210023)
Abstract:Physiologicalfunctionsofproteinsareimportanttohuman.Digestibilityisanimportantindicatorofitsnutritionalvalueandisinfluencedbymanyfactorssuchasproteinsources,particlesizeandmaturityofrawmaterial,modificationofprotein,non-proteincomponentsandprocessingtechnology.Thus,it'simportanttogiveareviewonfactorsaffectingdigestibilityofprotein.Keywords:protein,digestibility,factors
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