油菜子蛋白

油菜子又稱菜籽，是十字花科作物油菜的種子。菜籽蛋白主要集中在菜籽胚即兩片子葉中，菜籽油脂提取後，餅粕中的蛋白質含量高達36%以上，因此，菜籽餅粕是一種豐富的蛋白質資源，且營養價值高，套用非常廣泛。

基本介紹

• 中文名：油菜子蛋白
• 外文名：rape seed protein
• 別稱：菜籽蛋白、油菜籽蛋白
• 主要原料：菜籽
• 主要營養成分：蛋白質
• 套用領域：畜禽飼料

蛋白組成結構

菜籽中的含氮化合物由87%的蛋白質以及13%的肽和胺基酸組成。菜籽蛋白可以分為3部分，最大一部分是儲藏蛋白，沒有酶活性；其次是具有結構功能的膜蛋白；最小的一部分是具有酶活性的物質，如硫葡萄糖苷酶、脂肪酶等。菜籽中的儲藏蛋白主要是2種：12S和2S(1.7S)組分。

菜籽中的蛋白質含量隨品種和種植的條件不同而不同。換算係數為6.25時，菜籽中含有21%～24%的粗蛋白，脫脂菜籽粕中含有33%～39%的粗蛋白。事實上，菜籽蛋白中平均含有17.5%的氮，因此其換算係數應為5.7。利用這個係數進行換算時，菜籽和脫脂菜籽粕中蛋白質的含量分別是19%～22%和31%～36%，其中80%～87%為真蛋白。通過交叉育種的方法，可以同時提高菜籽中的油和蛋白質的含量。採用此種方法培育出的菜籽品種，菜籽粕中蛋白質的含量可以達到43.9%。

菜籽蛋白主要是由12S球蛋白和1.7S或2S蛋白組成。在不同的品種中，這兩種蛋白質的含量明顯不同。12S和2S蛋白質也是其他十字花科植物的主要儲藏蛋白。利用分子排阻色譜技術對不同品種菜籽的蛋白質進行測定，測得12S球蛋白的含量為26.5%～65.3%，2S蛋白的含量為13.4%～46.1%。

通常從植物的種屬中派生出植物蛋白的名字，據此，菜籽中12S球蛋白稱為cruciferin或brassin，2S蛋白稱為napin或conbrassin。

12S球蛋白的結構

12S球蛋白是一種中性蛋白質。菜籽中12S球蛋白的相對分子質量為300000，等電點7.2，是由6個亞基對組成的一種寡聚蛋白，每個亞基對由一條重的α-鏈(30000)和一條輕的β-鏈(20000)構成，每個亞基的α-鏈和β-鏈之間由二硫鍵連線，共有4種不同的亞基對。根據所處環境的pH和離子強度cruciferin會發生解離。

根據12S球蛋白的結構模型，疏水性的β-側鏈位於蛋白質分子的內部，強親水性的C-末端區域(α-鏈)位於蛋白質分子的表面，菜籽蛋白中的12S球蛋白含有一個由38個胺基酸組成的親水性的分支，有許多的甘氨酸一谷醯胺重複單位位於α-鏈的中間部分，在蛋白質的表面形成一個環，因此α-鏈的C-末端區域對菜籽蛋白的12S組分的功能性有著特別的重要性。

2S蛋白的結構

低相對分子質量的菜籽蛋白napin代表著一類強鹼性蛋白，等電點大於10，相對分子質量為12000～17000，含有40%～46%的曠螺旋和12%的β摺疊片，是由一個相對分子質量較大(9000)的多肽鏈和一個相對分子質量較小(4000)的多肽鏈構成，兩個多肽鏈由二硫橋連線。

溶解特性

菜籽蛋白溶解性不像大豆蛋白那樣在等電點範圍變化較快，而是變化比較平緩，許多研究也證實了這一點。菜籽蛋白在等電點時，僅能沉澱40%～50%。在菜籽蛋白的氮溶解曲線中，具有兩個最低溶解度點，一個在pH4.5左右，一個在pH7.0左右。這是菜籽蛋白不同於其他植物蛋白的一個重要特性。

菜籽蛋白的溶解性不僅受pH的影響，還受提取溫度的影響，在低於60℃時，相同的pH條件下菜籽蛋白的溶解性隨溫度的升高而增加，且隨著溫度的升高，其最小溶解度點對應的pH將向鹼性方向移動，溶解曲線的形狀也會發生變化。

菜籽中蛋白質的溶解曲線的形狀不僅受溶解條件的影響，還與菜籽品種有直接關係，不同的菜籽品種其溶解行為會有一定差別。菜籽蛋白的溶解曲線的形狀是由菜籽蛋白的組成決定的，12S和2S蛋白質等電點不同決定了兩種組分在同一pH下溶解度的不同，因此菜籽蛋白的等電點範圍較寬。 由於菜籽品種的不同，其蛋白質中的2s和12S組分的含量也會有所不同，因此，在相同的條件下不同的菜籽品種溶解曲線也不相同，拐點的pH會有差別。

營養價值

菜籽蛋白在去除毒物及有關的抗營養成分以後，其營養價值明顯地超過了大豆蛋白和酪蛋白，可與動物蛋白相媲美。其中，賴氨酸含量與大豆蛋白接近，含硫胺基酸優於大豆蛋白；菜籽蛋白的PER為3.0～3.3，高於酪蛋白(PER為2.5)和大豆蛋白；蛋白質淨利用率為68%～74%，高於大豆蛋白的59%。儘管菜籽蛋白的必需胺基酸含量並不顯著高於大豆蛋白和酪蛋白，但必需胺基酸指數和蛋白質評分均明顯地超過了酪蛋白和大豆蛋白。此外，研究證實，在碎肉中加入33%的菜籽蛋白質，混合肉的蛋白質淨利用率由76.3%提高到86.3%。

影響因素

雖然菜籽蛋向的營養價值很高，但很少能將其作為食品來套用，其關鍵在於菜籽中存在天然的有害物質(抗營養因子)，甚至作為飼料來套用也受到了限制。天然的抗營養因子主要是硫代葡萄糖苷（也稱硫苷)、植酸、芥子鹼、單寧、水蘇糖、棉籽糖等物質，其中硫苷影響最大。

硫苷

硫苷廣泛存在於十字花科植物中，和這些植物特殊的風味密切相關，在一些植物中，這些物質的存在也和地方性的甲狀腺腫大有著直接關係。硫葡萄糖苷存在於植物的所有部分——根、莖、葉和種子中，種子中的含量最高。目前為止已發現120多種硫苷。每種植物中主要存在1～7種硫苷。含有硫苷的植物中同時存在一種能分解這種硫苷的酶——芥子酶。菜籽粕中的毒素，主要來自硫苷，儘管完整的硫苷並不顯示其毒性，但它降解後生成的腈、噁唑烷-2-硫酮、含吲哚基的硫苷等對動物具有毒性作用。

硫苷在不同條件下降解的各種毒性物質，在菜籽後續的加工過程中都會或多或少地被除去一些。如果未降解的完整硫苷被動物攝入，硫苷便會在胃和腸道中被分解，產生上述這些毒性物質而使動物中毒。因此，必須將未分解的硫苷進一步降解，並與粕中殘留降解產物一起除去，以免發生中毒。

植酸

植酸是具有六個磷酸基的環狀化合物，又稱六磷酸肌醇或肌醇六磷酸酯。植酸具有強結合性，它會使生物體必需的金屬離子如Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺形成難溶性植酸鹽螫合物而降低這些陽離子的生物可利用性。植酸也能有效地螫合蛋白質分子，在低於蛋白質等電點的pH條件下，生成植酸-蛋白質二元複合物，而在高於蛋白質等電點的介質下，則以上述金屬陽離子為橋生成植酸-金屬陽離子-蛋白質的三元複合物。這些複合物的形成，不僅使蛋白質的可溶性明顯下降，降低蛋白質的生物學效價和消化率，而且還影響蛋白質的一些功能特性。

酚類化合物

菜籽中的酚類化合物主要指單寧。單寧是複合的多酚類化合物，相對分子質量為500—3000。菜籽中含有0.8%～1.5%的單寧，其種皮的單寧含量最高。單寧能與蛋白質結合，改變天然蛋白質的性質，使其難以消化：單寧含量越高，蛋白質消化率越低。單寧還會干擾動物胰酶和α-澱粉酶的催化作用，使動物生長機能減退。去除菜籽餅粕中的單寧，可以顯著提高菜籽餅粕的營養價值。

套用

通過對菜籽粕去毒方法的研究，目前已經能生產出供人類食用的菜籽濃縮蛋白、分離蛋白和組織蛋白，以及供禽畜共用的飼用蛋白，為菜籽蛋白的利用開闢了新的途徑。分離純化的菜籽蛋白含有各種必需胺基酸，特別富含賴氨酸，並且各種胺基酸的比例符合WTO和FAO推薦的標準，是一種優良的植物蛋白質，可以和大豆蛋白相媲美。特別是在我國蛋白質資源匱乏的情況下(我國有70%的大豆蛋白粉依靠進口)，菜籽餅粕又十分豐富的條件下，充分利用其中的蛋白質資源，對提升我國油菜產業，緩解我國蛋白質需求有著重大的意義。

菜籽蛋白胺基酸組成與國際糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)推薦的模式非常接近，十分令人滿意。植物菜籽蛋白餅粕可取代33%的魚粉，67%的血粉及100%的芝麻餅或豆餅，作為禽畜的飼料，還可使動物生長速度加快27%。菜籽蛋白至今未能作為食用蛋白而造福於人類，關鍵在於菜籽中存在多種有害物質，它們難以從菜籽蛋白中完全脫除。一般認為，用未脫毒的“雙高”菜籽餅粕作為家畜飼料，以不超過飼料總量的10%為宜，而菜籽餅粕脫毒後的添加量可大大增加。