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產(chǎn)品描述

谷朊粉又稱(chēng)活性面筋粉，其蛋白質(zhì)含量在80%以上，且氨基酸組成比較齊全，是營(yíng)養(yǎng)豐富、物美價(jià)廉的植物性蛋白源。谷朊粉主要由分子量較小、呈球狀、具有較好延伸性的麥膠蛋白與分子量較大、呈纖維狀、具有較強(qiáng)彈性的麥谷蛋白組成。當(dāng)谷朊粉吸水后則形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的濕面筋，具有良好的粘彈性，延伸性，熱凝固性，乳化性，以及薄膜成型性，如傳統(tǒng)產(chǎn)品中的面筋、烤麩、霉麩、古老肉、素腸、素雞、素鴨、油面筋等等，就是上述特性的簡(jiǎn)單應(yīng)用。谷朊粉由于其自然資料豐富，經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)很快發(fā)展成為一個(gè)世界性商品，在小麥?zhǔn)a(chǎn)地———美國(guó)、加拿大、歐洲和澳大利亞等地區(qū)均有大量生產(chǎn)，在工業(yè)中也早被廣泛應(yīng)用，其利用與開(kāi)發(fā)研究，在日、美等國(guó)正日益盛行。
組成
谷朊粉主要組成成分是麥谷蛋白和醇溶蛋白，另外還含有少量淀粉、脂肪、礦物質(zhì)等。麥谷蛋白是由多肽鍵通過(guò)分子間二硫鍵作用聚合而成的蛋白，其分子量大，呈纖維狀，以分支狀方式高度交叉連接在一起，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，分子內(nèi)含β-折疊結(jié)構(gòu)較多，富含谷氨酰胺(Gln)和胱氨酸(Cys)。醇溶蛋白為單體蛋白，分子量約35 kD，呈球形，不溶于水及無(wú)水乙醇，但溶于70%～80%的乙醇溶液中，特點(diǎn)是脯氨酸和酰胺較多，非極性側(cè)鏈較極性側(cè)鏈多，分子內(nèi)既無(wú)亞基結(jié)構(gòu)，又無(wú)肽鏈間二硫鍵，單肽鏈間依靠氫鍵、疏水鍵以及分子內(nèi)二硫鍵連結(jié)，形成較緊密的三維結(jié)構(gòu)。在低pH值條件下，依據(jù)電泳遷移率的不同，醇溶蛋白可分為α、β、γ、ω四種類(lèi)型，其中α-醇溶蛋白流動(dòng)性很高，ω-醇溶蛋白流動(dòng)性最差。另外，根據(jù)在不同溶劑中的溶解性差異，可將谷朊粉中的蛋白質(zhì)（面筋蛋白）分為4類(lèi) [3] ：溶于水的麥清蛋白(9%)、溶于鹽的麥球蛋白(5%)、溶于酒精溶液的麥醇蛋白(40%)和溶于稀酸或稀堿的麥谷蛋白(46%)。谷朊粉中蛋白質(zhì)的種類(lèi)及特性
功能特性
黏彈性
谷朊粉蛋白中的麥醇溶蛋白分子呈球狀，分子量較小，具有延伸性，但彈性??；麥谷蛋白分子為纖維狀，分子量較大，具有彈性，但延伸性小。這兩者的共同作用，使得谷朊粉具有其它植物蛋白所沒(méi)有的獨(dú)特的黏彈性。
延伸性
延伸性是指把面筋塊拉到某種長(zhǎng)度而不致斷裂的性能，可用面筋塊拉到斷裂時(shí)的很大長(zhǎng)度來(lái)表示。面筋的延伸性分為三個(gè)級(jí)別：延伸性差的面筋、延伸性中等的面筋和延伸性好的面筋。
薄膜成型性
谷朊粉的薄膜成型性是其黏彈性的直接表現(xiàn)。由于谷朊粉具有彈性，CO2或水汽等被連續(xù)蛋白相所包圍，內(nèi)部充滿氣體，使面筋呈海綿狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，形成薄膜面筋。
吸水性
谷朊粉中含有較多的疏水性氨基酸，與水接觸后，高質(zhì)量的面筋可吸收2倍面筋量的水，可在外圍形成一層濕面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致面筋蛋白的低溶解性，影響其乳化性、發(fā)泡性等其他功能性質(zhì)。谷朊粉的這種吸水性可增加產(chǎn)品得率，并延長(zhǎng)食品的貨架期。
乳化性
蛋白質(zhì)溶解性會(huì)影響乳化性，在其等電點(diǎn)pH值時(shí)，溶解度好低，而谷朊粉的等電點(diǎn)pH正處于大部分食品的酸堿范圍內(nèi)，因此乳化性也較差。
起泡性
食品中泡沫的形成原因是氣泡分散于可溶性表面活性劑的連續(xù)液體或半固體相中的分散體系。快速攪拌時(shí)，空氣進(jìn)入到蛋白質(zhì)溶液中，形成二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。泡沫形成后能夠保持一定時(shí)間并具有一定抗破壞的能力稱(chēng)之為泡沫穩(wěn)定性。谷朊粉的起泡性和泡沫穩(wěn)定性與其溶解性有關(guān)，由于溶解性較差，其起泡性也受到影響。
凝膠性
凝膠作用的影響因素與形成凝膠的外界條件密切相關(guān)，如溫度、PH值和鹽濃度等等。水溶性蛋白質(zhì)加熱到臨界溫度就會(huì)變性，變性后就不易溶于水，這就是熱凝固性。面筋蛋白與其它蛋白質(zhì)不同，對(duì)熱的敏感性差，如不加熱到80℃左右，便不會(huì)凝膠化。這說(shuō)明面筋中的分子間多為-S-S-交聯(lián)，即面筋蛋白是由牢固的三級(jí)或四級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。因此，如果用還原劑切斷面筋蛋白的-S-S-交聯(lián)，其熱敏感性就會(huì)顯著提高。
吸油性
影響蛋白的吸油性是蛋白質(zhì)的構(gòu)象和蛋白質(zhì)之間的反應(yīng)。非共價(jià)鍵是涉及蛋白與油反應(yīng)的主要作用力，其次是氫鍵。
應(yīng)用
食品工業(yè)，面粉強(qiáng)化和烘烤食品谷朊粉最基本的用途就是用來(lái)調(diào)整面粉蛋白含量。許多地方面粉生產(chǎn)廠家通過(guò)添加谷朊粉到低筋粉中以達(dá)到面包粉的要求，而不必混合昂貴的、進(jìn)口高筋粉。這種方法在歐洲已被普遍采用。同樣，面包制造商也用谷朊粉來(lái)強(qiáng)化一般級(jí)別的面粉，而不必儲(chǔ)存大量的高筋粉。谷朊粉的獨(dú)特的黏彈性能改善面團(tuán)強(qiáng)度、混合性和處理性能；其成膜發(fā)泡能力能夠保存空氣用以控制膨脹度，改善體積、勻稱(chēng)度和紋理；其熱凝固性能提供了必要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和咀嚼特性；其吸水能力提高了烘烤產(chǎn)品的產(chǎn)量、柔軟度和保質(zhì)期。據(jù)估計(jì)大約70%的谷朊粉用于生產(chǎn)面包、甜點(diǎn)心和各種各樣的發(fā)酵產(chǎn)品。根據(jù)烘烤食品特定的用途，紋理和保質(zhì)期的要求，谷朊粉的用量各有不同。例如，在小麥粉中增加約1%谷朊粉能降低椒鹽脆餅成品的破損率，但增加了太多谷朊粉可能導(dǎo)致椒鹽脆餅吃起來(lái)太硬。在預(yù)切漢堡和熱狗面包中使用大約2%谷朊粉，可以改善其強(qiáng)度，并能給小面包提供想要的的脆皮特性。
面條加工
在掛面生產(chǎn)中，添加1%～2%谷朊粉時(shí)，由于面片成型好，柔軟性增加，所以收到了提高操作性，增加筋力，改良觸感的效果。煮面時(shí)，能減少面條成分向湯中溶出，有提高煮面得率，防止面條過(guò)軟或斷條，增加面延伸效果。
肉、魚(yú)及家禽產(chǎn)品谷朊粉能夠結(jié)合脂肪和水的同時(shí)增加蛋白質(zhì)含量，這使谷朊粉在肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)和家禽產(chǎn)品中也有廣泛的應(yīng)用。面筋通過(guò)組織化重構(gòu)過(guò)程提高了對(duì)牛肉、豬肉和羊肉的利用，面筋可以削切成更美味的牛排型產(chǎn)品以轉(zhuǎn)換不夠理想的鮮肉。面筋具有良好刨削性質(zhì)，對(duì)于肉制品加工，如在家禽卷、“整體”罐頭火腿和其他非特異性面包型產(chǎn)品中，它提高了刨削的特點(diǎn)，減少了烹飪過(guò)程中的損耗。在肉制品中，谷朊粉蛋白作為黏合劑、填充劑或增量劑而呈現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)。使用量1%～5%的谷朊粉作為黏合劑使用在肉制品中賦予產(chǎn)品許多優(yōu)點(diǎn)，諸如增加黏彈性、色澤穩(wěn)定性、硬度、出汁率和保水性，降低了保油性和加工損耗。其凝固特性有利于改善流變特性，增強(qiáng)成片能力和保持感官特性。小麥面筋獨(dú)特的黏合性、薄膜成型性和熱固性有助于將肉和果蔬粘合在一起制成牛排，也可將谷朊粉撒到肉片上。它也可被用在罐裝漢堡包及面包切片中，以減少加工和蒸煮損失。谷朊粉的添加量為其質(zhì)量的2%～3.5%。另外，谷朊粉也被用到肉餅中，有時(shí)也可作為香腸和一些肉產(chǎn)品的黏結(jié)劑。當(dāng)面筋被水化后，它的結(jié)構(gòu)伸展開(kāi)，可被拉成絲、線或膜，利用此特點(diǎn)可被做成各種各樣的人造肉。例如：谷朊粉可生產(chǎn)蟹肉類(lèi)似物，甚至人工魚(yú)子醬，溶于酒精的谷朊粉可用于制備可剝的食用膜，如腸衣膜。
谷朊粉的另一個(gè)主要用途是作為替代肉類(lèi)的素食食品，以及生產(chǎn)人造的昂貴肉類(lèi)，如海鮮和蟹類(lèi)的類(lèi)似物，特別是在日本，由于對(duì)健康和食品安全日益關(guān)注，越來(lái)越多的消費(fèi)者正在尋找肉類(lèi)替代品。純濕面筋可以調(diào)味，變形，并加工成肉丸和牛排。組織化處理的小麥面筋利用擠壓技術(shù)可以用來(lái)模仿肉類(lèi)的口感，咀嚼性和味道。這種方法制造的“肉”產(chǎn)品適合作為即食主菜，也可作為三明治夾心或比薩餅和沙拉配料。面筋可以在“素食者漢堡包”中扮演似肉物。
谷類(lèi)食品和營(yíng)養(yǎng)小吃
由于谷朊粉特有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，被谷朊粉強(qiáng)化的谷物食品已被消費(fèi)者廣泛地接受，尤其和牛奶一起享用。因?yàn)楣入梅鄄粌H提供必需的營(yíng)養(yǎng)需求，而且有助于在加工中將維生素和礦物質(zhì)粘合在一起，強(qiáng)化谷物食品。在營(yíng)養(yǎng)小吃中，谷朊粉提供豐富的營(yíng)養(yǎng)和酥脆性。一般添加量為1%～2%。但在澳大利亞，一些產(chǎn)品的谷朊粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%～45%。其中一個(gè)高蛋白小吃的例子就是包含土豆條、面包屑和谷朊粉的一種面食。
奶酪類(lèi)似物和比薩
利用谷朊粉制造的合成奶酪在質(zhì)地和口感上與天然奶酪沒(méi)有什么區(qū)別。國(guó)際小麥面筋協(xié)會(huì)近來(lái)的研究表明，谷朊粉單獨(dú)或者和大豆蛋白混合使用，可部分取代昂貴的酪蛋白酸鈉，大大地降低了奶酪的生產(chǎn)成本。谷朊粉也被用來(lái)強(qiáng)化比薩表面強(qiáng)度，提供硬外殼和爽口感，使外皮酥脆，增加咀嚼性，并能減少水分從醬汁轉(zhuǎn)移到比薩內(nèi)部。添加量為小麥粉基質(zhì)的1%～2%。
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)（包括魚(yú)類(lèi)、甲殼類(lèi)動(dòng)物）是一個(gè)日益膨大的工業(yè)。現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)依靠飼養(yǎng)來(lái)提高產(chǎn)量，谷朊粉的特性正好迎合這一需求。它的粘合性將小球狀或者粒狀飼料粘結(jié)起來(lái)；它的水不溶性可以防止球潰散；它的黏彈性提供柔軟而粘著的質(zhì)地組織，使其擁有一定的界面張力，懸浮于水中，利于吞食。而且谷朊粉還具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
調(diào)味品
谷朊粉也用于制備醬油，并制造味精。谷朊粉的高谷氨酰胺含量使它成為制造后者的理想的初級(jí)材料。用谷朊粉制造的醬油同傳統(tǒng)醬油相比，擁有淺色，緩慢褐變率，優(yōu)良的風(fēng)味和良好的稠度。
食品保鮮
小麥面筋蛋白因其獨(dú)有的黏彈性和水不溶性受到了國(guó)內(nèi)外一些膜研究者的關(guān)注，并從理論上指出它可能成為一種非常好的成膜劑(Kester和Fennema) 。Kayserilioglu等人的研究表明：在pH值4～11，干燥或非干燥條件下，0%～40%(w/w)的木聚糖與谷朊粉結(jié)合能形成可生物降解性的復(fù)合膜。陳新健等人的研究也表明：用可食性面筋蛋白涂膜荔枝，對(duì)荔枝有較好的保鮮作用，不但降低了爛果率，避免了營(yíng)養(yǎng)成分的顯著減少，荔枝保鮮期也由2～3 d延長(zhǎng)至7 d。彭海萍等人以小麥面筋蛋白為原料制備了可食性包裝膜。該研究不但通過(guò)單因素試驗(yàn)探討了影響膜厚度、膜透光率、膜水溶性和膜阻隔性能的主要因素，還通過(guò)正交試驗(yàn)確定了小麥面筋成膜的很好工藝條件是：小麥面筋與甘油的配比為4:1，乙醇濃度為50%，成膜溶液的pH值為11，熱處理溫度為80℃。
飼料工業(yè)
谷朊粉的蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成比較齊全，在飼料工業(yè)中，可以利用其優(yōu)良的蛋白源作為檔次高動(dòng)物及寵物的飼料。在飼料加工過(guò)程中，只要將谷朊粉與其他食物性蛋白按比例混合，并根據(jù)動(dòng)物飼料的特性及其所缺的必需成分進(jìn)行合理搭配，就能制成各種動(dòng)物的專(zhuān)用飼料。檔次高谷朊粉具有“清淡醇味”或“略帶谷物口味”，與其他成分混合制成飼料后，可以說(shuō)色香味俱全，特別適合于各種寵物的口味，這樣大大增加了飼料的利用率。高質(zhì)量的谷朊粉在30～80℃的溫度范圍內(nèi)能迅速吸入自身2倍重的水分，這種性能能夠防止制品水分分離，提高其保水性。在制作懸浮飼料時(shí)添加谷朊粉，飼料吸水后的懸浮性和自然黏彈性都得到提高。當(dāng)谷朊粉與飼料中的其他成分充分拌和，由于其強(qiáng)力的黏附性，很容易將飼料造型成顆粒。飼料顆粒投放到水中后吸水，飼料顆粒被充分包絡(luò)在濕面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，能夠懸浮于水中，這樣不但使飼料的營(yíng)養(yǎng)不損失，而且大大提高了動(dòng)物對(duì)谷朊粉的利用率。
醫(yī)藥工業(yè)
近年的研究發(fā)現(xiàn)，某些食物蛋白質(zhì)肽鏈中蘊(yùn)藏著生物活性肽。它們?cè)诘鞍踪|(zhì)降解過(guò)程中釋放出來(lái)，發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，小麥面筋蛋白經(jīng)堿性蛋白酶、胃酶、胃酶和胰酶復(fù)合水解制備的 3 種短肽具有較好的鎮(zhèn)痛作用和較好的阿片活性。此外，面筋蛋白還可以用于藥物的釋放。 Andreani L等分別用小麥面筋蛋白和面筋/聚乙二醇復(fù)合物對(duì)地爾硫包封成膠囊，包封率高，且添加聚乙二醇后增加了微球體的多孔性，也影響了模型藥物的體外釋放。M ascheroni E 等以谷朊粉為基質(zhì)制備了醫(yī)用抗菌劑( 香芹酚) 傳遞系統(tǒng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，填充高含量(≥5 %) 蒙脫石顆粒后，很好地保留并保護(hù)了香芹酚的抗菌活性。隨著醫(yī)藥研究的不斷深入，必將進(jìn)一步拓寬面筋蛋白的應(yīng)用范圍。
制造工業(yè)
隨著煤炭、石油等不可再生資源被不斷地開(kāi)采，資源日益枯竭，人們對(duì)怎樣將谷朊粉作為原料運(yùn)用到工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)重新產(chǎn)生了興趣。1971年，Noznichk和Tatter研制出谷朊粉膠囊，所制得的膠囊能夠延緩色澤的衰退、減少風(fēng)味物質(zhì)的釋放和藥物有效成分的散失。1982年，Winter發(fā)明了用甲醛將小麥蛋白改性，可用于選擇性地吸附回收重金屬離子。1989年，Tsuda和Hann等利用部分水解后的谷朊粉合成出性能良好的去污劑。1996年，McGuire等對(duì)谷朊粉進(jìn)行酸堿改性后與害蟲(chóng)控制劑混合制成噴霧型害蟲(chóng)控制劑，能夠很好讓控制劑吸附在植物表面和害蟲(chóng)體表毛發(fā)上，達(dá)到有效控蟲(chóng)的目的。2003年，Bassi等將利用焦亞硫酸鈉還原所得的谷朊粉添加到紙漿涂膜原料中，能夠起到增加產(chǎn)品光澤度的效果。2004年，Woerd等對(duì)谷朊粉進(jìn)行硫醇改性，能夠制成工業(yè)用可降解膜。
發(fā)展前景
隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及不可再生資源的短缺和人類(lèi)需求日益增大，谷朊粉再度受到人們的重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)谷朊粉需求量呈日益增長(zhǎng)趨勢(shì)。美國(guó)、澳大利亞的谷朊粉產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%，2010年我國(guó)谷朊粉年產(chǎn)量達(dá)到30萬(wàn) t，國(guó)內(nèi)谷朊粉市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，已從20世紀(jì)90年代不足1000t擴(kuò)大到了年消費(fèi)10萬(wàn) t以上，且每年都以15%以上的速度不斷遞增。對(duì)于谷朊粉的研究和利用主要集中在食品及飼料工業(yè)，對(duì)于高附加值的應(yīng)用研究還較少，并且主要集中在谷朊粉的整體特性上，對(duì)谷朊粉具體組分及其功能特性的研究較少 [6] 。因此，在繼續(xù)開(kāi)發(fā)谷朊粉的方向上，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)其組分的結(jié)構(gòu) 、功能及其對(duì)應(yīng)關(guān)系，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)谷朊粉，為以后應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
此外，雖然谷朊粉作為改良劑已在食品加工等方面起到了較好的效果，但由于谷朊粉中含有較多的疏水性氨基酸，分子結(jié)構(gòu)中疏水作用區(qū)域較大，因此其溶解度較低。這一特性使得它的應(yīng)用范圍受到限制。為了提高和拓寬谷朊粉的功能特性，就需要利用技術(shù)手段對(duì)谷朊粉的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)加以改造，該技術(shù)稱(chēng)為谷朊粉改性技術(shù)，也是當(dāng)前谷朊粉應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一。對(duì)谷朊粉進(jìn)行改性的方法主要有化學(xué)方法、物理方法、基因工程法和酶法等，其中用化學(xué)方法對(duì)谷朊粉進(jìn)行改性的研究報(bào)道較多，也有少數(shù)用物理方法對(duì)谷朊粉進(jìn)行改性的報(bào)道。
化學(xué)改性主要包括水解作用、磷酸化作用和?；饔玫?。酶法改性是采用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行酶解。化學(xué)改性在產(chǎn)生預(yù)期效果的同時(shí)，可能在營(yíng)養(yǎng)和毒理方面造成有害的效應(yīng)，因此，化學(xué)方法改性在食品加工中的應(yīng)用受到一定的限制。采用酶法改性，酶促反應(yīng)速度快，專(zhuān)一性強(qiáng)，條件溫和，能耗很低，而反應(yīng)效率較高，在低酶濃度下也能產(chǎn)生顯著效果，不需要特殊的設(shè)備，一般不會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)方面的損失，也不會(huì)產(chǎn)生毒理方面的問(wèn)題。從營(yíng)養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)上講，酶法改性都明顯優(yōu)于物理改性和化學(xué)改性，該法是一種有發(fā)展前途的改性方法。隨著針對(duì)谷朊粉應(yīng)用研究的持續(xù)深入，谷朊粉必將得到更廣泛的應(yīng)用，并很大限度地發(fā)揮其作用來(lái)滿足人們的需求。

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