大豆多肽研究概况

大豆多肽研究概况

潘进权,刘　耘

(华南理工大学食品与生物工程学院,广东广州　5101)

摘要:大豆肽是大豆蛋白水解后,由3～6个氨基酸残基组成的低肽混合物,分子量在1000Da左右。

由于它具有很多优良的理化特性和生理活性,因此在很多领域得到了广泛的应用。简要综述了这方面的研究进展。

关键词:大豆多肽;理化特性;生理活性

中图分类号:TS21411　　　文献标识码:A

A summary on the study of soybean peptide s

PAN Jin2quan,LIU Y un

(S outh china university of T echnology,G uangzhou5100,China) Abstract:S oybean peptides is the hydrolysate of s oy protein and a mix of low peptides which com posis of three to six residences.Its m olecular weight is about1000Da.Because of its g ood functional properties and physiolog2 ical activities,it is used in many fields.This thesis briefly summarizes the progress in this field.

K ey words:s oybean peptides;functional properties;physiological activities

1　引言

提高国民素质,改善膳食结构已成为我国的一项基本国策。要实现我国人均日餐蛋白达到75g的水平,开发利用大豆蛋白是一条明智的可行途径。为此,我国提出了相应的“大豆行动计划”,积极倡议开发大豆深加工产品[1]。随着我国加入WT O,国外的豆制品将会不断涌入,因此,大力开发大豆新产品,发挥我国大豆的优势,抢占国内市场正是当务之急。

我国是大豆的故乡,在大豆蛋白利用方面有着悠久的历史。有传统食品,如豆芽、豆腐、酱油等;较新的大豆制品有大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白、大豆蛋白粉等。然而,由于这些产品自身功能的一些缺陷使得它们的应用受到了很大的影响。如,大豆蛋白溶解度低,无法作为功能性成分在乳制品、饮料、糖果等食品体系中加以利用。又如大豆蛋白具有一定的抗原性,而且其消化率和生物效价远不及牛奶、鸡蛋等动物性蛋白。这些都了大豆蛋白的利用领域。为了改善大豆蛋白的功能特性、拓宽其应用领域、开发出其潜力,提出了大豆蛋白水解,即大豆多肽的研究开发[2,3]。

大豆蛋白水解研究起始于上世纪60年代,当时采用酸、碱化学试剂在一定温度下促使蛋白质分子的肽链断裂形成小分子物质。由于酸、碱水解法存在许多不足之处,如营养成分损失,水解无特异性,副反应多,水解产

　　收稿日期:2002-09-18

N o.2 Feb.2003

第2期2003年2月　　　　　　　　　　　　　　　

中国调味品

CHINACON DIMENT物感官性能差等。因此这方面的研究进展缓慢。直到80年代酶化学的迅猛发展,美国、日本对于大豆蛋白的酶解工艺和酶解过程的感官特性,功能特性及营养价值改善的研究取得了较大的进展。随着大豆深加工产品开发的不断深入,以大豆多肽为原料的功能食品在国外不断被开发出来。国内在这方面也进行了广泛的研究。

2　大豆肽的功能特性

大豆肽是大豆蛋白经水解后,由3～6个氨基酸组成的低肽混合物,分子量为1000Dalton左右。大豆肽作为一种新的大豆制品之所以广受关注,主要是由于其众多的优良特性。

211　易消化吸收以及较好的营养特性[4]现代生物代谢研究表明,人类摄食蛋白质经消化管酶作用后,并不一定完全以游离氨基酸形式吸收,更多的是以低肽形式吸收的。通过试验证实了低肽比氨基酸更易、更快被机体吸收利用,低肽的吸收率比氨基酸高,因而可作为那些由通常饮食不能充分满足蛋白质营养需求的特殊条件的人员的食品。大豆多肽的氨基酸结构几乎完全与大豆蛋白一样,必需氨基酸平衡良好,含量丰富,即它保留了原蛋白的营养特性;而且通过蛋白质的改性作用消除了原蛋白中的一些营养抑制因子,这在一定程度上增加了它的吸收利用效率。

212　高溶解度和低粘度[5,6]

大豆多肽作为食品材料的合适性在于其粘度和溶解度。大豆蛋白质的粘度随着浓度的增高而急剧升高,这是因为大豆蛋白溶液在浓度为10%以上时经高温处理易于产生疏水键结合和二硫键结合形成网状聚合物,使得大豆蛋白溶液粘度高达9000cp,造成后序操作的困难,从而了大豆分离蛋白在流体食品中的添加使用。大豆多肽溶液的浓度在高达65%以上时粘度只有2200cp,溶解度高达99%以上,流动性良好,而且大豆多肽的溶解度对温度不敏感,在加热的情况下也不易凝固。另外大豆多肽能够在大豆蛋白的等电点pH413附近保持溶解状态;同时大豆多肽具有明显抑制蛋白质形成凝胶的性质,利用这种性质可以调整蛋白质食品的硬度和改良食感。

213　无过敏反应能促进脂肪代谢[7,8]

大豆蛋白具有一定的抗原性,尤其是其中的7s和2s成分。通过酶的降解,大豆蛋白中的抗原成分大大减少,另外由于大豆多肽的分子较小,这在一定程度上也降低了其抗原性。据最近的研究:当蛋白的分子量在3400Da以下时则不会引起过敏反应。而大豆肽的分子量在1000Da左右足以满足要求。另外研究也表明,大豆肽对脂肪的代谢有促进作用。

214　促进微生物发酵的特性[9]

大豆多肽有促进微生物生长发育和活跃代谢作用,相同氨基酸或大豆蛋白都不表现出此作用。这也许正是由于大豆肽易于被吸收利用的原因。另外,大豆多肽能增强双歧杆菌的发酵作用,并能促进乳酸菌、霉菌、酵母增殖,增强酵母的产气作用。

215　较好的风味

大豆蛋白具有豆腥味,这主要是来源于蛋白质上结合的一些脂类化合物。经过酶解可以除去蛋白质结合的这些风味物质和脂类物质,使得豆腥味有了明显的改善。

216　生理活性[5,7]

大豆肽通过抑制血管紧张素转换酶的作用,从而起到降低血压的作用,对原发性高血压患者具有显著疗效;大豆多肽还能刺激甲状腺激素分泌增加,促进胆固醇的胆汁酸化,使粪便排泄胆固醇增加,从而起到降低血液

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第2期　　　　　　　　　　　　专论与综述　大豆多肽研究概况胆固醇的作用。另外,大豆肽类对胆汁分泌和亚油酸代谢机理有显著影响。

3　大豆多肽的应用前景

大豆多肽由于具备以上众多的优良特性,因此已在食品、医药、日用化工等领域中显示出了诱人的开发应用前景。

3.1　在食品工业中应用[10,11]

根据大豆多肽的溶解性不受pH变化的影响,可以开发出高蛋白的酸性饮料和高蛋白的果冻。根据大豆多肽的营养特性,大豆多肽可以作为肠吸收营养物和流态食物,病人直接从口胃摄入,比静脉氨基酸更能迅速地得到营养。由于大豆多肽具有降低胆固醇和降血压的作用,因此可以开发出一些针对老年人的保健食品。如,以大豆多肽作为基料,添加部分全脂奶粉、蜂蜜和强化氨基酸等,可制作多种适合老年人的生理特点和营养要求的速溶性老年奶粉,可以降低老年人的血清胆固醇,是优质的营养保健食品。大豆多肽有促进脂肪代谢的作用,因此可以用于生产对肥胖病患者的功能性保健食品及婴幼儿营养奶粉,甜点心等食品。另外,由于大豆多肽更易于吸收利用,还可以开发出运动员食品。如,生产蛋白质强化食品和能量补给饮品等。

3.2　在发酵工业中的应用[12]

大豆多肽具有促进微生物生长发育和活跃新陈代谢的作用,可用于生产酸奶、干酪、醋、酱油和火腿等食品,能提高生产效率、改善品质、增强风味和增加营养价值,也可以用于生产酶制剂。

3.3　在日化行业中的应用[13,14]

由于大豆多肽的溶解性好,吸湿性和保湿性强,易溶解于多种化妆品溶剂中,因此可以应用在化妆品行业中。另据研究,水解得到的低肽可以与金属元素在一定条件下形成复合氨基酸络合物,因此可作为化妆品添加剂。大豆水解物用于护发,有很好的光泽效果和高效的保护作用,使头发免受环境条件和化学因素的破坏;由于大豆多肽具有一定的抗氧化作用,因此在头发及皮肤的护理上有一定的作用,可用于一些修复型化妆品的添加剂。

4　大豆多肽研究现状及存在问题关于蛋白质的改性研究的历史可以追溯到上世纪的40年代,当时一些西方学者用酶法改性蛋白质来补充极其紧缺的鸡蛋。由于受当时技术水平的,水解过程不易控制,水解物的苦味、臭味等问题未能解决,大豆多肽的研究也无多大的进展。60年代以来,随着生物技术的进步和生命科学的发展,大豆肽的生理功能逐渐被人们所认识,一些活性肽的结构和功能逐渐明确,也进一步推动了活性肽的研究。大豆蛋白的酶法改性也成为众多学者关注的课题。1974年美国成立了由J.Adle-Nissen领导的专门研究水解蛋白课题的机构。从70年代到90年代日本不二制油公司在制油副产品的开发中也致力于大豆肽的研究,从产酶菌的选育,到水解工艺的确定,水解产物的脱苦均取得了技术上的突破。国内也有数所高校进行了大豆肽的研究,已在蛋白酶的选择,酶解工艺参数,水解液的脱苦、脱盐、分离精制等方面取得了一定的进展。

目前,大豆多肽研究开发存在以下主要问题[3]。

4.1　用于蛋白水解的酶较为单一。应用于实际生产中的酶仅有几种胰蛋白酶,碱性蛋白酶,中性蛋白酶,木瓜蛋白酶等。找不到较为理想的酶,既保证水解物有一定的水解度又不具有苦味。

4.2　对蛋白质酶解机理与过程控制缺乏系

8总第288期　　　　　　　　　　　　　　　　中国调味品统深入的理论研究。

4.3　水解度与酶解产物特性的关系尚未明确,使得水解工艺的控制缺乏一定的理论指导。

4.4　水解物的风味,尤其是苦味问题还未根本解决。

5　大豆肽的苦味以及解决办法

大豆蛋白酶在水解生成低分子肽和胨的过程中,不可避免地生成许多不良风味,特别是苦味。苦味的形成了大豆蛋白水解物在食品中的应用,因水解物的苦味会导致产品的风味缺陷。自20世纪中叶以来,相继出现了很多有关大豆蛋白水解物中苦味以及减弱或脱除苦味的研究报道,至今仍在进一步研究之中[15,16]。现在较为一致的观点是:蛋白水解物的苦味主要来自于水解物中的疏水性多肽。一般来说,天然的蛋白质无味,一方

内部而无法与味蕾接触;另一方面则是由于分子量太大,分子构型复杂,使其在空间上不易接近于味蕾上的味觉接受体,因而不呈现出任何滋味。当蛋白质大分子被水解成分子量较低的多肽时,其中包裹的疏水性基团就会暴露出来,含有较多疏水基团的多肽与味蕾接触便产生了苦味。对于苦味疏水度与苦味的关系,目前还是采用Ney提出的Q值规则[17]:当肽的平均疏水度Q<5.44K JΠm ol则不苦;Q>5.8K JΠm ol的多肽呈苦味。疏水性氨基酸比例较高,则该多肽的苦味越强。

一般而言,蛋白质苦味形成主要受到蛋白质的种类,蛋白酶以及水解度等因素的影响。蛋白质的平均疏水性越大,则其水解物产生苦味的可能性就越大。蛋白酶的专一性不同,则水解所得产物中肽的组成也不同,因此所呈现的风味也就不同。多肽分子量大小及链长呈线性负相关。因此,可以选择合适的水解度实现在控制多肽的苦味。

由以上讨论可知,大豆蛋白的水解度与其苦味直接相关(如,大豆蛋白的合适水解度为8%～10%)。但是,在实际生产中为了提高大豆多肽的功能特性及其产率,大豆蛋白水解度都高达30%。由此可见苦味的产生是不可避免的,即必须对大豆蛋白水解物进行脱苦。目前,常用的脱苦方法主要有以下几种。

5.1　选择分离法[15]

利用苦味肽的性质,采用吸附剂,如活性炭、葡聚糖、琼脂、玻璃纤维等的吸附作用脱除苦味;也可以利用一些有机溶剂,如乙醇、丙醇、丁醇等抽提出苦味肽;另外也可以利用疏水性多肽在水溶液中的不稳定性,可以通过调节水解液的pH使其先沉淀除去。对于具体的某一类活性肽的性质也可以根据分子量的不同用超滤膜除去苦味肽分子。

5.2　掩盖法[18]

据研究,有许多物质对于蛋白水解物的苦味有掩盖作用。通过适量添加这类物质可以达到降低苦味阀值的目的。T okita在酪蛋白溶液中添加聚磷酸盐可有效降低水解物的苦味。Nissen等发现添加柠檬酸、苹果酸等有机酸能有效降低水解物之苦味。T amura 等则发现环糊精、淀粉、酸性氨基酸对某些蛋白质的苦味有掩盖作用。

5.3　酶法[19-22]

从前的研究表明,大多苦味肽含有较多的疏水性氨基酸,而且主要位于苦肽的末端。如果切除此类疏水性氨基酸则苦肽的苦味明显降低。最近的研究也表明,通过多种蛋白酶的混合作用可以有效地降低蛋白水解物的苦味阀值。因此,可以采用外切多肽酶切除苦肽两端的疏水性氨基酸而达到脱苦的目的,即可以通过选用合适的蛋白酶及外切酶,在它们的共同作用下降低蛋白水解物的苦

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第2期　　　　　　　　　　　　专论与综述　大豆多肽研究概况味。

5.4　利用类蛋白反应[16]

此反应是利用游离氨基酸、肽含量多的环境下,肽生成一种加和产物,是一种无苦味的类蛋白。因此通过改变水解物的条件使之形成类蛋白可以达到脱苦的目的。

5.5　微生物脱苦法

由于某些微生物可以分泌多种蛋白酶,包括内切酶和外切酶。因此可以直接用微生物对大豆蛋白进行降解来制备风味良好的大豆多肽。

6　结束语

经过多年的研究,在大豆蛋白酶解方面的研究已取得了一定的进展。在蛋白酶的选用,水解工艺参数的控制方面积累了一定的经验。但是由于以往的工艺都需要脱苦、脱盐,较为复杂,生产成本高,这使得大豆多肽

。因此,在水解物的脱苦,蛋白酶的选择方面还需进一步的研究,选用合适的酶或多酶系统对大豆蛋白进行水解。

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