棉籽蛋白是一種營養(yǎng)價值高、品質(zhì)良好的植物蛋白資源，主要成分是球蛋白，其次是谷蛋白。其氨基酸組成除蛋氨酸含量稍低外，其余必需氨基酸含量均達到聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）推薦的標準。

在食品加工中，棉籽蛋白具有多種應(yīng)用，例如在肉制品中可降低油煎時的損失、提高水分含量；在餅干中可代替部分小麥面粉；還可用于生產(chǎn)膨化食品、高蛋白飲料、冰淇淋等。除此之外，棉籽蛋白還可作為微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的有機氮源。

本期，我們將一起探討新型功能性蛋白——棉籽蛋白的主要成分、功能特性、制備工藝及其營養(yǎng)奧秘，并分析棉籽蛋白在食品加工領(lǐng)域中的應(yīng)用及最新進展。

棉籽蛋白的介紹

1、定義與來源

棉籽蛋白是指棉籽去殼、經(jīng)溶劑浸出油脂并同時降低了其棉酚等毒 性物質(zhì)后的棉籽粕。棉籽是棉花加工的副產(chǎn)物，我國棉花產(chǎn)量居世界第一，為棉籽蛋白的生產(chǎn)提供了豐富的原料。

2、主要成分

棉籽蛋白的主要成分是球蛋白，約占90%左右，其次是谷蛋白。超速離心分離進行沉降測試可得3個組分，即2s、7s、12s三種球蛋白。2s球蛋白存在于蛋白質(zhì)體外面，約占30%，硫氨酸及賴氨酸含量較高；7s、12s球蛋白共占60%，硫氨酸和賴氨酸含量較低。

3、營養(yǎng)價值

棉籽蛋白在質(zhì)量上近似豆類蛋白，營養(yǎng)價值遠比谷類蛋白高。其蛋白質(zhì)功效比值為2.0、消化率為61%、生物價為62%及蛋白質(zhì)凈利用率在41%-47%等營養(yǎng)評價指標均較高，與大豆蛋白相近。棉籽粕中的礦物質(zhì)含量與大豆粕具有一致性，遠比谷物高，且棉籽粕中維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12和葉酸等含量遠比整粒大豆的高，多數(shù)接近綠色主食糙米和全麥粉中的含量。

棉籽蛋白的功能特性

蛋白質(zhì)的功能特性是指能夠影響食品在加工或貯藏過程中品質(zhì)變化的某些營養(yǎng)功能、物理化學、生物功能等性質(zhì)，如蛋白含量、乳化性、抗菌性等。

1、營養(yǎng)功能特性

- 高蛋白含量：棉籽蛋白的粗蛋白質(zhì)含量通常在50%以上，部分可高達60%甚至70%，能為動物和人體提供豐富的蛋白質(zhì)，滿足生長、發(fā)育和維持生理功能的需求。

- 氨基酸組成合理：除蛋氨酸稍低外，其他必需氨基酸含量較為豐富，如賴氨酸、精氨酸等含量較高，且氨基酸組成與人體或動物所需的氨基酸模式較為接近，具有較高的營養(yǎng)價值。

- 消化利用率高：經(jīng)過脫酚等工藝處理后，棉籽蛋白的消化利用率顯著提高，能更好地被動物和人體吸收利用，為機體提供有效的營養(yǎng)支持。

2、物理化學功能特性

- 乳化性：棉籽蛋白具有一定的乳化能力，能夠使油和水形成穩(wěn)定的乳濁液，在食品工業(yè)中可用于制作乳制品、人造奶油、蛋黃醬等，改善產(chǎn)品的質(zhì)地和口感。

- 吸水性：棉籽蛋白可以吸收一定量的水分，其吸水性與pH值、溫度等因素有關(guān)，在食品加工中可影響產(chǎn)品的質(zhì)地、保水性和持水性等，有助于保持食品的水分，延長保質(zhì)期。

- 吸油性：棉籽蛋白能夠吸收油脂，降低食品中的油脂含量，減少油膩感，同時也有助于穩(wěn)定食品中的油脂，防止油脂氧化和分離。

- 起泡性與泡沫穩(wěn)定性：棉籽蛋白可以形成泡沫，并且泡沫具有一定的穩(wěn)定性，在食品加工中可用于制作蛋糕、冰淇淋、啤酒等，增加產(chǎn)品的體積和口感。

3、生物功能特性

- 抗氧化性：棉籽蛋白中的一些成分具有抗氧化作用，能夠清除自由基，減少氧化損傷，有助于延緩食品的氧化變質(zhì)，延長食品的貨架期，同時對動物和人體的健康也有一定的益處，如降低慢性疾病的發(fā)生風險。

- 抗菌性：棉籽蛋白對某些細菌和真菌具有一定的抑制作用，可作為天然的抗菌劑應(yīng)用于食品防腐領(lǐng)域，減少食品中微生物的生長和繁殖，提高食品的安全性。

- 免疫調(diào)節(jié)作用：棉籽蛋白中的生物活性肽等成分可以調(diào)節(jié)動物和人體的免疫系統(tǒng)，增強免疫力，提高機體的抵抗力，預防疾病的發(fā)生。

棉籽蛋白制備工藝及產(chǎn)品

1、脫酚棉籽蛋白粉

通常采用非極性的6號溶劑浸出棉籽油，提取油后的棉籽粕再采用丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇等極性溶液萃取脫除棉酚，即可制得脫酚棉籽蛋白粉。例如，有研究采用6號溶劑與甲醇混合溶劑對棉仁進行選擇性浸出提油和脫酚后，得到殘油率低于1.5%、游離棉酚含量低于0.04%、蛋白質(zhì)含量高于50%的脫酚棉籽蛋白產(chǎn)品。

2、棉籽濃縮蛋白

利用棉殼和棉仁密度上存在的差異，利用合適的液選劑，使得棉仁和棉殼得到很好地分離，從而提高棉籽粕中的蛋白質(zhì)含量。也可利用植物水解酶作用于植物細胞壁，破壞和降解纖維結(jié)構(gòu)，釋放出所包裹的碳水化合物和蛋白質(zhì)，然后利用有機溶劑萃取出棉籽粕中的游離棉酚和糖類，以提高產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量。例如，研究人員通過選用戊聚糖復合酶、糖化酶等對棉籽粕進行酶解，進一步采用乙醇洗滌制備棉籽濃縮蛋白，得到蛋白質(zhì)含量為64%，蛋白質(zhì)收率為78%的棉籽濃縮蛋白。

3、棉籽分離蛋白

大多數(shù)蛋白質(zhì)可溶解于稀堿溶液和稀鹽溶液中，再加入一定量的稀酸將萃取液調(diào)節(jié)至蛋白質(zhì)等電點，蛋白質(zhì)即會形成絮狀的沉淀從萃取液中析出，從而制得分離蛋白。此前，有研究以棉籽粕為原料，對棉籽分離蛋白提取方法以及脫毒方法進行研究，得到的較佳工藝條件為：提取液pH10.71、提取溫度60.2℃、提取時間1.07h和液固比16.7:1，熱堿法既能使蛋白質(zhì)提取率達到60%和產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量達到90%，且有很好的脫酚效果，產(chǎn)品中游離棉酚含量低于0.02%。

棉籽蛋白在食品加工中的應(yīng)用

棉籽蛋白營養(yǎng)價值高，較之大豆沒有豆腥味也不含脹氣因子。目前，多個國家已生產(chǎn)出蛋白質(zhì)含量為70%且棉酚含量極低的棉籽濃縮蛋白粉，可添加到肉丸、肉餡餅中。通過將10%無腺體棉籽粕加入膨化玉米粉食品中可以增加12.8%的蛋白質(zhì)含量，減少6.2%的脂肪含量。

1、肉制品加工

在肉餡餅中添加棉籽蛋白可降低油煎時的損失，在肉丸中添加可提高水分含量，有助于維持制品外形的穩(wěn)定，并有助于延長制品的保質(zhì)期。。棉籽蛋白的持油性較好，能控制制品中的水和油脂含量。

2、烘焙食品加工

在餅干中添加棉籽蛋白可代替部分小麥面粉，不僅能改善餅干的質(zhì)地和口感，同時也可增加餅干的蛋白質(zhì)含量。棉籽蛋白的持水性較好，可使餅干在儲存過程中保持一定的水分，延長保質(zhì)期。此外，棉籽蛋白可以作為面包的添加劑，有助于提高面包的營養(yǎng)價值和口感，并能夠增加面包的體積，使面包更加松軟，同時還能延長面包的保質(zhì)期。

3、膨化食品加工

棉籽蛋白可以作為膨化食品的原料之一，增加膨化食品的蛋白質(zhì)含量，提高其營養(yǎng)價值。棉籽蛋白在膨化過程中能夠形成良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于保持膨化食品的形狀和口感。

4、飲料加工

棉籽蛋白可作為乳化劑加入到高蛋白飲料中，使飲料中的油相和水相均勻混合，形成穩(wěn)定的乳濁液，提高飲料的口感和穩(wěn)定性。棉籽蛋白還可以用于生產(chǎn)冰淇淋、冰棍等冷凍飲品，增加產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量，改善產(chǎn)品的質(zhì)地和口感。

5、發(fā)酵食品加工

棉籽蛋白可作為微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的有機氮源，用于生產(chǎn)各種發(fā)酵食品，如酸奶、發(fā)酵豆制品等。棉籽蛋白能夠為微生物提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，促進微生物的生長和繁殖，提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，利用水解棉籽蛋白作為氮源，利用大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)L-天冬氨酸，發(fā)酵效果與牛肉胨相當，比酵母浸膏和玉米蛋白好，同時也可大大降低成本。

需要注意的是，生棉籽中含有毒 性的棉酚和環(huán)丙烯脂肪酸，在將其用于食品加工前，需要予以除去。

總結(jié)

棉籽蛋白作為優(yōu)質(zhì)植物蛋白，營養(yǎng)價值高，氨基酸組成合理，在食品加工中展現(xiàn)出巨大潛力，其不僅能改善肉制品、烘焙食品、膨化食品等的品質(zhì)，還可用于飲料和發(fā)酵食品生產(chǎn)，提升產(chǎn)品營養(yǎng)與口感。另外，其制備工藝多樣，產(chǎn)品豐富。不過，使用前需去除棉酚等毒 性物質(zhì)?？偟膩碚f，棉籽蛋白的開發(fā)利用，不僅拓寬了植物蛋白資源，同時也為食品工業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，未來值得進一步深入研究和推廣。

作者簡介：

Ranksey，從事營養(yǎng)食品保健知識與新聞科普傳播工作。