藜麦蛋白是一种全蛋白食品，几乎含有全部天然氨基酸

【背景及概述】^[1][2][3]

藜麦( Chenopodium quinoa) 是一种有着 5000～7000 年种植历史，原产于南美洲安第斯山区的抗逆植物。藜麦又称“mothergrain”，被看作是上帝赐予人类的礼物，一直和印第安人神秘的精神信仰紧密相连。殖民统治时代，西班牙人推行同化政策，将藜麦和印加文化一同视为禁物，藜麦被禁止种植。直至上世纪八十年代，才重新被发现。它的遗传基因几乎没有被人类用科技手段进行过改造，被联合国国际粮农组织( FAO) 认定为是非转基因营养食品，被称为丢失的远古“营养黄金”。值得指出的是，美国航空航天局( NASA) 也将其列为宇航员从事长期太空任务的理想食物选择之一。近年来，越来越多的研究指出，“全谷物”具有预防肥胖、心血管疾病、糖尿病和癌症等方面的功效。藜麦作为一种“类全谷物”也随之成为“健康食品”。近30年来，国外多家农业及食品科研机构对藜麦的营养价值进行了全方位研究，由于其完美的营养价值，2008年被列为全球十大营养食品之一。目前，国际市场的藜麦价格为12美元/kg。其消费国为美国和加拿大，欧洲市场后来居上，日本、韩国及中国台湾等也有藜麦粉、藜麦面包等深加工产品。

藜麦蛋白的主要成分是清蛋白和球蛋白，二硫键的作用使得它们的分子结构更加稳定。不同的提取方法和提取条件会影响提取物的得率、结构和组成成分，从而影响藜麦蛋白的功能性质藜麦蛋白作为全营养蛋白质，其营养价值及健康功效已经得到人们的认可。随着有机食品市场全球化的加速发展以及人们对于健康饮食的关注，藜麦以及藜麦蛋白在食品中的应用将会更加广泛。目前，藜麦的研究以及开发利用还处于起步阶段，对于藜麦蛋白性质的研究还不够深入，这严重限制了藜麦蛋白的提取及应用范围。未来，藜麦蛋白的研究将转向蛋白质空间结构、疏水性、凝胶性和保水性等方面，以及在保全其营养价值的前提下，如何充分利用藜麦蛋白的理化性质和生物特性，研究出适用于藜麦蛋白的简单高效地分离纯化藜方法。

【特点】^[1]

1. 含量丰富

藜麦蛋白质含量高于大麦（11%）、水稻（7.5%）和玉米（13.4%），与小麦蛋白含量相当，达到了15%，其品质在一定程度上与脱脂奶粉和肉类相当，可以作为素食主义者的良好选择。因为藜麦蛋白符合人类对食品营养、健康的需求，自2005年以来，藜麦已经成为国际上畅销的健康食品，众多藜麦产品如糕点、饮料、保健品和营养添加剂等已走进人们的生活。

2. 氨基酸组成均衡

藜麦蛋白是一种全蛋白食品，几乎含有全部天然氨基酸，特别是富含人体必须的8中氨基酸和婴幼儿必需的组氨酸，且比例平衡。由于婴幼儿的组氨酸合成能力有限，需要从外界摄取，藜麦中富含组氨酸，可以成为组氨酸的良好来源。同时FAO、WHO等组织评估指出，藜麦必需氨基酸含量高于水稻、小麦和玉米等常规作物，特别是谷物蛋白质中较为缺乏的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，均存在于藜麦蛋白中；赖氨酸（限制性氨基酸）是谷物蛋白质中含量较低的一种必需氨基酸，在藜麦蛋白质中的含量达到6.4g/100 g，是小麦、玉米和水稻的2倍，色氨酸则达到稻谷的2倍，玉米的4倍；另外经过烹调，藜麦蛋白质中赖氨酸和蛋氨酸比例提高，蛋白质功效值提高了29%；在成人每日摄食蛋白质的推荐量中，藜麦可提供组氨酸180%、蛋氨酸+半胱氨酸212%、色氨酸228%、异亮氨酸274%、赖氨酸338%、苯丙氨酸+色氨酸320%、缬氨酸323%和苏氨酸331%。

【性质】^[1]

1. 藜麦蛋白的分子组成及表面结构

通过SDS-PAGE分析高纯度的11S和2S藜麦蛋白的分子量分布：11S蛋白中主要含有两个亚基：A（酸性）亚基和B（碱性）亚基，分子量分别在32 000~39 000 k Da之间和22 000~23 000 k Da之间，并且两个亚基的氨基酸组成也存在差异，A亚基中甘氨酸、蛋氨酸和组氨酸含量显著高于B亚基，但丙氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和色氨酸含量较低；2S蛋白质中仅含有一个8~9 k Da的蛋白亚基，分析表明，藜麦蛋白的含硫氨基酸主要集中在此类蛋白质中。在扫描电镜下观察到藜麦蛋白表面光滑，呈圆环状，具有类似于大豆分离蛋白的球面和多孔隙结构。

2. 物化特性　

1）等电点。藜麦蛋白提取率和功能活性受pH影响较大，当p H 10时，藜麦蛋白的提取率接近值，且能保证蛋白质保持原有的功能活性。经碱溶液充分提取后离心，取上清液后调节溶液的p H，当溶液的p H 4.5时，沉淀量达到值，表明藜麦蛋白的等电点p I 4.5，与豆类蛋白（p I 4.5）、小麦蛋白（p I 4.22）和大米蛋白（p I 4.46）类似。

2）藜麦蛋白的差示扫描量热仪分析。热变性温度是食品蛋白质的一个重要的加工影响因素，因为蛋白质的变性会导致蛋白质高级结构被破坏，使食品的功能性质明显降低或丧失。通过DSC测定藜麦蛋白的变性温度为98.1 ℃±0.1 ℃，变性焓ΔH=12.4±1.6 J/g。较高的变性温度表明藜麦蛋白具有较好的热稳定性，与球蛋白类似。

3. 功能特性　

1）溶解性。藜麦蛋白的溶解度与蛋白的亲水、疏水相互作用以及溶剂类型有关。藜麦蛋白是酸性蛋白质，随着p H的增加，藜麦蛋白的溶解度显著增加，当p H 10时，溶解度达到值，大豆和一些谷物的蛋白质也有类似变化。

2）起泡性与泡沫稳定性。藜麦蛋白具有很高的起泡性和泡沫稳定性，随着藜麦蛋白浓度的增加，藜麦蛋白的起泡性显著增加（p＜0.05）。当溶液中藜麦蛋白浓度从0.1%增加到3%时，起泡能力从58.37%±2.14%上升到78.69%±2.54%，平均值为69.28%±9.39%，60 min后的泡沫稳定性平均值为54.54%±15.31%。而蛋清蛋白起泡性在156%~200%之间，泡沫稳定性在33%~54%之间，因此，藜麦蛋白的起泡性弱于蛋清蛋白，但它们的泡沫稳定性几乎相当。

3）乳化性与乳化稳定性。乳化性和乳化稳定性也是蛋白质重要的功能性质之一，对食品的感官、风味和质构具有重要影响。试验表明，藜麦蛋白的乳化能力随藜麦蛋白浓度的增加而显著提高，当溶液中藜麦蛋白的浓度从0.1%增加到3%时，乳化活性指数从1.24±0.05 m²/g上升到3.38±0.31 m²/g，平均值为2.10±0.99 m²/g，远小于牛血清蛋白的54.4 m²/g。乳化稳定性指数随着藜麦蛋白浓度的增加而下降，从46.34±1.24 min降低到30.37±0.97 min，平均值为38.43±7.22 min，略小于牛血清蛋白的45 min。因此藜麦蛋白具有很好的乳化稳定性，但乳化能力较差。

4. 藜麦蛋白的营养特性

藜麦蛋白主要是由清蛋白和球蛋白组成（占总蛋白质的44%~77%），醇溶蛋白和谷蛋白含量较低，所以藜麦蛋白溶解性好，容易被人吸收利用。通过动物饲喂试验发现藜麦蛋白质的溶解性比一般谷物蛋白的溶解性要高，其溶解范围为47%~93%。由于二硫键的作用，藜麦蛋白具有很好的稳定性，所以在对藜麦加工和利用时，藜麦蛋白可以很好地保持原有的特性和营养价值。

【提取】^[1][2]

与谷物蛋白质相似，藜麦蛋白也是由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白组成的，但醇溶蛋白和谷蛋白含量较低。目前主要采用碱溶酸沉法提取藜麦蛋白。藜麦蛋白提取时要注意p H的变化，过碱或过酸的环境条件都会影响蛋白质结构的变化，使蛋白质变性失活。

碱溶酸沉法：采用碱溶酸沉法分离提取11S型球蛋白。研究表明，藜麦蛋白在不同的pH下沉淀会严重影响蛋白质的提取率，最终的提取产物也存在较大差异，当藜麦蛋白在pH 5的条件下沉淀，最终的提取率达到40.5%。通过凝胶电泳、凝胶过滤色谱以及离子交换色谱对蛋白质的分子组成进行分析，试验结果表明，藜麦蛋白中存在分子量为8~9，22~23，32~39和50 k Da的多肽链。

随着碱溶酸沉法在藜麦蛋白提取工艺中不断完善，通过控制藜麦蛋白提取条件，可以得到不同纯度的藜麦蛋白粉，用于藜麦蛋白的物化特性和功能特性的研究。分别在pH 9和pH 11的碱性条件下浸提藜麦蛋白，得到相应的Q9和Q11两种蛋白质。凝胶电泳和扫描电镜的分析表明两种蛋白质的分子组成及表面结构相似，持水能力在不同的p H条件下几乎不存在差异。但在另外一些性质上，两种蛋白质存在差异，Q9和Q11的可溶性色氨酸残基具有不同荧光发射波长和荧光强度。与Q9相比，Q11的DSC分析中没有明显的吸热过程，其溶解度在不同的p H条件下也没有明显的变化，所以Q11在提取过程中发生了变性。

进一步优化藜麦蛋白提取条件（pH、搅拌时间和盐浓度），分析藜麦蛋白的氨基酸组成、消化率、分子组成以及溶解度，并测定藜麦蛋白的起泡性和泡沫稳定性，结果表明，藜麦蛋白起泡性的平均值达到69.28%±9.39%，60 min后的泡沫稳定性平均值达到54.54%±15.31%，乳化活性指数为2.1±0.99 m²/g，乳化稳定性指数达到38.43±7.22 min。

【主要参考资料】

[1] 王龙飞, 王新伟, 赵仁勇. 藜麦蛋白的特点, 性质及提取的研究进展[J]. 食品工业, 2017 (7): 255-258.

[2] 王黎明, 马宁, 李颂, 等. 藜麦的营养价值及其应用前景[J]. 食品工业科技, 2014, 35(1): 381-384.

[3] 王晨静, 赵习武, 陆国权, 等. 藜麦特性及开发利用研究进展[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 296-301.