荞麦蛋白（BWP）是荞麦中最主要的生物活性物质，其氨基酸组成均衡且富含人体限制性氨基酸——赖氨酸，其生物价相当于脱脂奶粉生物价的92.3%、鸡蛋全粉生物价的81.5%，但由于荞麦中含有单宁、植酸和蛋白酶抑制剂，使得BWP具有较低的消化率，可以抑制体内脂肪的积累。为此，部分学者对蛋白质的热加工和非热加工特性展开研究，但对BWP热加工和非热加工后结构与乳化性的变化却鲜有报道。由于传统热处理法（HT）具有方法简便、设备投资少以及经热变性蛋白不易回复的特点，不仅可以部分提高蛋白质的功能特性，而且可以扩大食品原料的应用范围，成为国内较为普遍的食品加工方式。随着消费者对食品营养功能的需求增大，促进了非热技术的研究与发展。高静水压（HHP）处理作为一种非热加工技术的代表，能修饰蛋白质中的二、三、四级结构，即会通过影响蛋白质的氢键、离子键、疏水键等非共价键，从而改变蛋白结构，对影响食品营养成分、风味物质等的共价键却没有影响，故能最大限度地保持食品原有的风味和营养。
上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的周一鸣、杜丽娜、周小理*等人采用HHP与HT处理（湿热处理和干热处理）两类不同的加工方式，通过对处理后BWP结构及功能性质变化进行研究，以选择能最大限度地保持或改善BWP品质的加工方式，为更好地利用BWP提供理论和实验依据。
1、HHP处理和HT处理对BWP功能性质的影响HHP处理和HT处理对BWP溶解性的影响
从图1中可以看出，不同处理方式均可使BWP溶解性发生变化，其中，压力达到MPa以上时，蛋白质溶解性均会有所提高，尤其是MPaHHP处理30min时，BWP的溶解性达到最大值（65.5%），较空白对照组增加26.6%（P＜0.05）；湿热与干热处理也分别在30min和10min时溶解性增加46.10%和39.10%。但HHP与HT处理的加工原理有所不同，HT处理（干热、湿热）是通过破坏蛋白质的水合作用而增加溶解性，为不可逆过程；HHP处理则是使球状蛋白从凝聚状态通过分子解聚和伸展形成更小的亚基单位，从而释放出内部的极性基团和疏水基团，使蛋白质分子的表面电荷数量增多、结合水增多，从而改善了溶解性，因此从保持或改善BWP溶解性以及节约时间的角度出发考虑，可以选择湿热处理（℃、10min）的方式对BWP进行加工。
HHP处理和HT处理对BWP起泡性及泡沫稳定性的影响从图2中可以看出，HHP处理可以提高BWP的起泡性和泡沫稳定性，当压力为MPa、时间为30min时二者均达到最大值（91.5%和50.1%）；而HT处理会降低BWP的起泡性和泡沫稳定性，且BWP的起泡性和泡沫稳定性并未随加热时间的延长而发生明显的变化。这可能是由于HT处理会导致蛋白质分子解聚、疏水性增强、分子柔性增大，对维持蛋白质的泡沫稳定性不利，且随着HT处理温度的升高，蛋白质聚集沉淀、黏度下降，使得BWP无法进行分子间相互作用，导致其不易在气-液界面上展开和重排，从而降低起泡性和泡沫稳定性。
HHP处理和HT处理对BWP乳化性及乳化稳定性的影响从图3中可以看出，BWP的乳化性以及乳化稳定性均随着HHP压力的增加而总体得到改善，尤其在MPa、30min时达到最大值（67.3m2/g），较空白对照组升高16.1m2/g，而HT处理显著降低了BWP的乳化性及乳化稳定性（P＜0.05）。这可能是由于HT处理会导致蛋白质过度变性，产生许多的聚集体，使分子的溶解性降低，而少数蛋白质分子则可以在短时间内扩散到油-水分界面，从而导致其乳化效果明显下降。但随着HHP处理压力的增加，可溶性多肽含量增加，更多的蛋白质可以吸附在液滴油-水表面，使液滴絮凝桥联程度降低，从而增加蛋白质的乳化性，且HHP处理促进了蛋白质中极性分子和水分子的运动，改变了亲水基团与亲油基团的数目和比例，进而改善BWP的乳化性及乳化稳定性。因此，为保持BWP的乳化性，可以选择HHP处理（MPa、10min）进行BWP加工。2、HHP处理和HT处理对BWP氧化程度的影响HHP处理和HT处理对BWP羰基含量的影响
从图4中可以看出，两类处理方式均可使BWP的羰基含量显著增大（P＜0.05）。HT处理10min羰基含量就已经超过了MPaHHP处理30min时所达到的最大值（4.90mmol/L）。这可能是由于HT处理过程中，蛋白质结构发生变化，导致蛋白变性，细胞膜结构被破坏，造成铁及其他过渡金属离子的释放，一些亚铁血红素和各种氧化酶可能会作为产生活性氧和非氧自由基的催化剂。这些自由基会攻击BWP，对BWP氧化起到很强的催化作用，导致BWP羰基含量升高。
HHP处理和HT处理对BWP巯基含量的影响从图5中可以看出，不同处理方式均可使BWP的巯基含量发生变化，其中HT处理会明显增加BWP的巯基含量，但随着HT处理时间的延长，巯基含量略有下降，干热处理℃、30min时巯基含量相对较低，但仍高出空白对照组2.76μmol/L。而HHP处理则会降低BWP的巯基含量，且随着HHP压力的增大，BWP的巯基含量逐渐减少，尤其在MPa、30min的处理条件下达到最小值（6.9μmol/L），较空白对照组减少3.1μmol/L。这可能是因为在热变性温度下蛋白质聚集体发生部分解离，暴露出二硫键，促使二硫键含量升高。
HHP处理和HT处理对BWP表面疏水性的影响从图6中可以看出，与未经处理的BWP相比，不同条件处理后BWP的表面疏水性发生了明显改变。其中，BWP经MPaHHP处理20min后由于暴露出更多的疏水性区域，其表面疏水性达到最大，较空白对照组增加约1倍，表明BWP的三级和四级结构经HHP处理后发生了变化。而经HT处理的BWP表面疏水性低于空白对照组。这可能是随着HT处理时间的延长，蛋白亚基之间会形成可溶或不可溶的聚集体，使暴露的疏水键和共价键相互作用，导致蛋白质发生严重的热聚集，屏蔽了蛋白质的疏水区，减少了荧光探针结合的疏水基团，使得BWP的表面疏水性下降。3、HHP处理和HT处理对BWP二级结构的影响由图7可知，随着HHP处理压力的增加和时间的延长，红外光谱峰形发生了不同程度的改变，说明蛋白质二级结构发生了变化。其中酰胺I带主要由蛋白多肽骨架的C＝O伸缩振动引起，吸收强度最强，是蛋白质二级结构变化的敏感区域，同时也与N—H的平面扭曲和C—N的伸缩振动有关。利用Peakfit4.12软件对HHP处理产物的酰胺I带采用去卷积二阶导数拟合出蛋白二级结构含量，如表1所示。蛋白质的二级结构主要以β-折叠和β-转角为主，且HHP处理后无规卷曲、β-转角、β-折叠和α-螺旋的相对含量均发生了显著的变化（P＜0.05），与未经HHP处理的BWP相比，HHP处理后的样品二级结构中α-螺旋和β-折叠相对含量减少，β-转角和无规卷曲相对含量有所增加，说明HHP处理导致BWP的二级结构发生了变化。
4、HHP处理BWP氧化程度与功能性质间相关性分析结果由表2可知，经HHP处理后BWP的溶解性与乳化性、起泡性、羰基含量、巯基含量之间均存在一定的相关性。蛋白质的乳化能力对食品品质极为重要，且与溶解性成反比，一旦乳状液形成，不溶性的蛋白质即起到稳定乳状液的作用。其中，BWP的乳化性与起泡性、表面疏水性呈显著正相关，同时与巯基含量呈极显著负相关，与乳化稳定性、泡沫稳定性、羰基含量相关性不显著；乳化稳定性与泡沫稳定性和表面疏水性呈显著正相关。BWP的泡沫稳定性与乳化稳定性、起泡性、表面疏水性呈显著正相关，相关系数大于0.9。结论
HHP处理随着压力的增加和时间的延长，BWP的乳化性、起泡性均显著增加，且在30min、MPa时分别达到最大为67.3%和91.5%，BWP巯基含量显著下降（P＜0.05），疏水性和羰基含量显著增大（P＜0.05），说明HHP处理具有提高蛋白质乳化性、起泡性等功能性质的作用。傅里叶变换红外光谱分析结果表明HHP处理后BWP的α-螺旋和β-折叠有序结构相对含量降低，无规卷曲相对含量增加，且暴露出更多的疏水性区域，引起蛋白中的构象表位被破坏或掩盖，从而导致乳化性的改变。HHP处理后BWP氧化程度与功能特性相关性分析表明，表面疏水性的变化与其功能特性的关系最为显著。BWP的表面疏水性和巯基含量呈显著负相关（P＜0.05），与起泡性、乳化性呈显著正相关（P＜0.05，P＜0.01），说明表面疏水性的变化可以引起蛋白乳化性的变化，进而改变蛋白质的结构。在HT处理过程中，随着加热时间的延长，BWP的溶解性显著升高（P＜0.05），BWP的羰基含量与溶解性呈极显著正相关（P＜0.01），而与乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性呈负相关，表明蛋白质的氧化对BWP的功能特性具有影响。
本文《高静水压和热处理对荞麦蛋白功能性质的影响》来源于《食品科学》年42卷5期77-83页，作者：周一鸣，杜丽娜，李云龙，周小理，陈智东。DOI:10./spkx2---。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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