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大豆多肽的制備及其研究應用 劉向東
摘要：大豆多肽在食品和保健品生產領域應用廣泛，是一種很有前途的功能性食品。大豆中蛋白質含量高，氨基酸組成合理，大豆多肽是大豆蛋白經酶解后產生的分子量較低的化合物。研究表明：其氨基酸組成與大豆蛋白基本相同，且在整個pH范圍內均有良好的溶解性及低粘度，比大豆蛋白具有更好的營養價值和生物功能，如抗氧化、降血壓、降膽固醇、抗疲勞等。這些特性使得大豆多肽在食品、醫藥、化妝品等領域得到廣泛的開發和利用。
關鍵詞：大豆多肽；功能性食品；特性 我國是大豆的故鄉,在大豆蛋白利用方面有著悠久的歷史。較新開發的大豆制品有大豆濃縮蛋白、大豆分離蛋白、大豆組織蛋白和大豆蛋白粉等。但大豆蛋白溶解度低,且具有一定的抗原性,故在使用方面受到了一定的限制。為了改善大豆蛋白的功能特性,拓寬其應用領域,提出了大豆蛋白水解,即大豆多肽的研究開發。隨著大豆深加工產品開發的不斷深入,以大豆多肽為原料的功能食品在國外不斷被開發出來,國內在這方面也進行了廣泛的研究。1大豆多肽的組成與理化性質大豆多肽是指大豆蛋白質經蛋白酶作用后,再經特殊處理而得到的蛋白質水解產物,它由大豆蛋白質水解后的許多種肽分子混合物所組成,產品中還含有少量游離氨基酸、糖類和無機鹽等成分。 大豆既是重要的油料資源，更是重要的優質植物性資源，堪稱植物蛋白中的佼佼者，已經得到了廣泛的關注與研究。我國是大豆的故鄉，在大豆蛋白食用方面有著悠久的歷史。傳統食品有豆芽、豆腐和醬油等，較新開發的大豆制品則有大豆濃縮蛋白、大豆分離蛋白、大豆組織蛋白和大豆蛋白粉等。然而，大豆蛋白溶解度低、具有一定的抗原性等問題使得其應用價值受到了一定的影響。 大豆多肽是大豆蛋白水解后的產物，功能性的大豆多肽由3~6個氨基酸組成，其必需氨基酸組成與大豆蛋白質完全一樣，含量豐富且營養平衡，而且多肽化合物更容易被人體消化吸收，克服了大豆蛋白質在營養學上的弱點，具有比大豆蛋白質更豐富的營養和功能特性，是一種極具潛力的功能性食品基料，近年來，大豆多肽的開發研究已成為國內外研究的熱點 1 國內外研究現狀美國和日本，無論在大豆多肽的基礎理論研究方面，還是在應用研究方面，均處于世界領先地位。美國在20世紀70年代初研究了大豆多肽產品之后，美國公司建成了年產5000噸的食用大豆肽工廠[1]。日本于20世紀80年代開展此方面的研究，日本不二制油公司、雪印和森永等乳業公司均已成功地將大豆肽用于食品生物技術產業[2]。但當時他們生產的大豆多肽也多用酸解法、堿解法和氫解法，這樣生產的肽化學物質難以除盡、苦味重，需要用活性炭脫苦，致使一些活性炭侵入肽體。80年代，隨著酶化學的迅猛發展，美國、日本對于大豆蛋白的酶解工藝和酶解過程的感官特性、功能特性及營養價值改善的研究取得了較大的進展。 我國對于大豆多肽的研究開發起步較晚，于80年代后期才開始興起，基礎和應用研究都很薄弱，目前仍處于起步階段，近幾年有段大豆肽的各方面的研究才逐步活躍起來。吳建中等研究了用Alcalase酶和Flavourzyme酶雙酶分步酶解法生產大豆多肽工藝[3]。劉通訊等采用多酶與Flavourzyme酶分步加酶的協同作用方法，研制了大豆多肽飲料的酶解條件[4]。由于我國對大豆多肽的研究開發起步于酶學興起的80年代，我國研究開發的肽主要是用酶法生產的生物活性肽，代表著當今世界肽研究、開發、生產、創新的水平和潮流。 2 大豆多肽概述2.1 大豆多肽的理化特性大豆多肽理化性質與分子大小、水解度、所用蛋白酶作用特性、水解條件及最終產物其它組成成分有密切關系，并將直接影響大豆肽的營養特性、加工特性、貯存穩定性、品感質量、應用范圍和生物活性。 (1)低滲透壓 大豆多肽溶液滲透壓處于大豆蛋白質與同一組成氨基酸之間。當一種營養液滲透壓比體液高時就會發生人體周邊組織中水分向腸胃移動，這樣易引起營養素吸收惡化，由高滲透壓引起腹瀉就是這個原因[5]。通常氨基酸經常會發生這種問題，但大豆多肽滲透壓比氨基酸低很多，可作為口服及腸道營養液蛋白源，使用大豆多肽比氨基酸更容易見效快。 (2)低粘度性 由于大豆蛋白溶液在濃度為10％以上時，經高溫處理易于產生疏水鍵結合和二硫鍵結合形成網狀聚合物，使得大豆蛋白質的粘度隨著濃度的增高而急劇升高。而大豆肽的溶解度高達99％以上，其溶液的粘度在其濃度高達65%以上仍具有良好的流動性。而且肽溶液的粘度通常不受熱處理的影響，加熱也不會膠凝，具有明顯抑制蛋白質形成凝膠的性質，可用于改善蛋白食品品質和口感[6]。 (3)高溶解性 大豆多肽在不同pH值、溫度、離子強度、氮濃度條件下都是可溶的，pH值適應性廣[7]，而大豆蛋白在酸性條件下，特別是在pH4.2-4.5等電點附近時，便會因酸沉淀而無法繼續溶解。大豆多肽的這種高溶解性既不會減弱蛋白質營養價值，還能獲得良好功能特性，大大拓寬了它在食品和飲料中的應用范圍。 (4)高吸水性 蛋白質被水解后，分子結構被破壞，大量親水基團外露，導致大豆多肽吸水性明顯高于大豆分離蛋白。大豆分離蛋白吸水性隨pH值增大而增大，而大豆多肽吸水性受pH值影響改變不大。當溫度超過30℃，大豆分離蛋白吸水性隨溫度升高而下降，而大豆多肽吸水性在30℃~90℃范圍內卻隨溫度升高而增大，且不同類肽在不同溫度、pH值時吸水性基本相同。因大豆多肽的強吸水性和保濕性能，將它添加到面包或糕點等食品中，可防止食品失水老化，保持食品松軟性[8]。 (5)乳化性 適度的水解可以提高蛋白水解物的乳化性。這是由于水解使包埋于蛋白質內部的疏水性殘基暴露出來，提高了其在界面的吸附，形成了內聚性膜，同時，疏水性殘基與油相互作用，而親水性殘基與水相互作用所致；但過度的水解也會導致水解產物乳化性的急劇下降。這是因為盡管肽能迅速擴散，并在界面吸附，但它們不能折疊并在界面如同蛋白質一般取向，因此不能有效地降低界面張力[9]。叢建民等[10]研究了大豆肽的乳化性，結果發現大豆肽具有一定的乳化性，與大豆分離蛋白相比，其乳化性及乳化穩定性隨濃度增加而增加，但明顯比大豆蛋白乳化性及乳化穩定性小。 2.2 大豆多肽的生理功能2.2.1易消化吸收，營養價值高 聲物代謝實驗證明，大部分蛋白質并非完全水解成氨基酸才被吸收，而是在多肽形式時就能直接被人體吸收，低肽比氨基酸更易、更快被機體吸收利用，因而大豆多肽可以作為那些通常飲食不能充分滿足蛋白質營養需求的特殊條件人員的食品。而且大豆多肽的氨基酸結構幾乎完全與大豆蛋白一樣，必需氨基酸平衡良好，含量豐富，即它保留了原蛋白的營養特性，而且通過蛋白質的改性作用消除了原蛋白中的一些營養抑制因子，在一定程度上增加了它的吸收利用效率[11]。 2.2.2低抗原性，無過敏反應 由于大豆蛋白7s和11s有很大抗原性，及一些蛋白酶抑制因子存在，使大豆分離蛋白(SPI)的消化率和生物效價大大降低。而用酶免疫測定法測得大豆多肽其抗原性比原先大豆蛋白降低了0.1%~1%，所以在食用后不會產生或很大程度減弱了由大豆蛋白引起的過敏反應，可滿足對干乳蛋白或大豆蛋白易發生過敏反應人群對氨基酸的需要，尤其適宜于生產低抗原性嬰兒食品[12]。 2.2.3降低血壓的作用 血管中含有血管緊張素和血管緊張素轉換酶，大豆多肽混合物中降壓肽可將兩者轉換，同時降解激肽，使之失活，防止血管收縮，因而起到降低血壓的作用；對心血管疾病也有顯著療效，具有預防動脈硬化、延緩人體衰老等功效。但大豆多肽僅對高血壓患者有降壓作用，而對正常人無降壓作用，因此其應用安全可靠，長期食用具有很好降血壓作用。 2.2.4抑制膽固醇的作用 大豆多肽能夠刺激甲狀腺激素分泌增加，促進膽固醇的膽汁酸化，使糞便排泄膽固醇增加，從而起到降低血液膽固醇的作用。對膽固醇值正常的人，不降低其膽固醇。它不降低對人體有益的高密度脂蛋白的數值，在食用高膽固醇含量食品時，對血清膽固醇值升高也有防止作用。 2.2.5促進脂肪代謝的作用 過度肥胖會引起許多疾病，但低能膳食方式的減肥又會導致減肥者體質下降。大豆多肽有阻止脂肪吸收的作用，在保證足夠肽攝入的基礎上，將其余能量組分降至最低，則既可達到減肥的目的，又能保證減肥者的體質。實驗結果表明，添加大豆肽的食品產熱量最高，說明大豆肽比其它蛋白質具有更大的促進能量代謝的效果。攝食蛋白質比攝食脂肪和糖類更能促進能量代謝，高長城等報道，大豆肽比其它蛋白質具有更大的促進能量代謝的效果[13]。 2.2.6抗氧化作用 抗氧化性是大豆肽所具有的一種生物活性，是指其對亞油酸等不飽和脂肪酸、鄰苯三酚等的自動氧化具有一定的抑制作用。大量的研究結果顯示，人體內各器官、系統均會產生不同程度的自由基，但在體內同時存在有消除氧自由基的防御系統，即由一些酶和非酶物質組成的抗氧化系統。大豆中含有很多抗氧化活性的物質 ,而這些物質往往不是大豆蛋白本身，僅是其共存物(如黃酮類、多酚類等)，在大豆蛋白質中，并沒有被完全除去和破壞其抗氧活性，而殘留在大豆蛋白之中的物質。 3 大豆多肽的應用我國大豆資源豐富，價格低廉，且大豆蛋白營養豐富，具有諸多生理功能；而大豆多肽含有組成與植物蛋白完全一致的必需氨基酸，具有比大豆蛋白更優越的加工特性，尤其是小分子肽吸收速度快，蛋白質利用率高等，同時還具有防病治病，調節人體生理功能等，大豆肽的生產已成為大豆及大豆蛋白深加工一個重要方向，同時也為油脂加工廠綜合利用大豆油脂副產品提供一個有效途徑。大豆肽安全實用，無副作用，應用范圍廣，是一種十分有前途的功能性食品。 3.1 在普通食品中的應用大豆多肽吸濕和保濕性能好，可使產品軟化，用其生產豆制品時不僅營養豐富，易消化吸收，而且產品的口感和風味都會得到改善；大豆多肽加入到魚、肉制品中，可突出制品的肉類風味，提高鮮香度，同時改進其品質，使之具有柔軟的質地和良好的口感；大豆多肽可使焙烤食品的質構疏松、香氣增加，用于面包可增加面團的粘彈性，減少面包失水，使面包質地柔軟；大豆多肽用于糖果、巧克力生產，使產品甜度降低，香氣增加，并降低成本；用于制作糕點，可改善口味品質，降低成本，延長保質期；大豆多肽水溶性高，溶液粘度低，且在酸性條件下不產生沉淀，并還有較好的發泡作用，所以可用來生產酸性飲料、營養飲品和雪糕及冰淇淋等冷飲食品。 3.2 在營養療效食品中的應用大豆多肽具有能直接被腸道吸收，吸收速度快的特性，因此，適于作為手術后特別是消化道手術后的康復期病人、因高溫或過度疲勞等引起的腸胃功能失調期病人、消化功能衰退的老年人及消化功能未成熟的嬰幼兒的營養劑。根據老年人生理特點和營養要求，以大豆多肽為基料，添加部分全脂奶粉和蜂蜜，強化蛋氨酸和半胱氨酸，強化Fe、Ca、Zn元素等并添入天然果汁，可研制出高蛋白、高果糖、低動物性脂肪、易消化的速溶性老年奶粉。 3.3 在運動員食品中的應用在體育活動中，一般消耗體內熱量的4%~10%是由破壞蛋白質提供的。由于體內不儲存蛋白質和不能合成必需氨基酸，所以必須及時地從外部補充氨基酸，以免造成肌肉蛋白質的負平衡。小分子的肽比蛋白質或氨基酸更容易被吸收，因而能迅速恢復和增強體力。尤其是在運動前和運動中補充大豆多肽可以減輕肌蛋白降解，維持體內正常蛋白質合成，及減輕或延緩由運動引發的其余生理方面的改變，達到抗疲勞的效果。 3.4 在發酵工業中的應用大豆多肽具有促進微生物生長發育和活躍新陳代謝的作用，可用于生產酸奶、干酪和火腿等食品，能提高生產效率、改善品質、增強風味和增加營養價值，也可用于生產酶制劑。大豆多肽的應用能使生產成本降低、風味品質改善、保質期延長，具有極佳的生理功能和加工特性，是一種很有發展前景的功能性食品原料。 4 大豆多肽的發展前景及展望大豆不僅營養豐富，原料成本低，而且我國大豆資源豐富，年產量約1640萬t，占世界總產量的9%，居第三位。隨著國內對大豆功能性成分越來越深入的研究，目前有關單位已利用豐富的大豆資源開發出了濃縮大豆蛋白、分離大豆蛋白、大豆凝乳、大豆低聚糖、大豆磷脂等多種大豆深加工產品，促進了國內大豆生產加工的產業化，提高了大豆的附加值和科技含量，同時又為食品、醫藥、日用化工等領域提供了原料。大豆多肽作為一種新型的大豆深加工產品，必將得到進一步的開發利用，并蘊含著巨大的市場潛力。業內權威人士認為，如果大量以大豆多肽為主要成分的多肽功能產品問世，則不僅為企業自身帶來滾滾財源，也為我國人民的健康帶來福音，更為大豆多肽帶來更加廣闊的市場發展前景。 參考文獻[1] 鄧勇，吳煌歡．大豆多肽研究與開發：現狀·問題·建議[J]．中國農業大學學報，1994，4(4)：89~93． [2] 龐廣昌，陳慶森，等．生物活性肽的研究進展理論基礎與展望[J]．食品科學，2001，22(2)：80~83． [3] 吳建中，趙謀明．酶解法生產大豆多肽的研究[J]．糧油加工與食品機械，2003，(1)：45~47． [4] 劉通訊，朱小喬，楊曉泉．多酶協同作用生產大豆多肽的研究[J]．食品科學，2002，23(11)：29~32． [5] 張智，孫凌雪．大豆蛋白活性肽在相關行業中的應用[J]．中國調味品，2003，(5)：11~13． [6] 潘進權，劉耘．大豆多肽研究概況[J]．糧油加工與食品機械，2004，(7)：31~33． [7] 萬琦，陸兆新，呂鳳霞，等．枯草芽孢桿菌生產大豆多肽溶液的加工功能特性研究[J]．食品科學，2003，24(11)：99~102． [8] 李書國．在大豆多肽的功能特性及加工工藝[J]．糧油食品與科技，2000，8(1)：14~15． [9] 李玉珍，林親錄，肖懷秋，等．大豆多肽特性及其應用研究現狀[J]．中國食品添加劑，2005，(6)：91~94． [10] 叢建民，李艷麗，陳光．大豆肽的制備及其加工特性的研究[J]．糧油工程，2007，(2)：49~51． [11] 葛文光．大豆多肽的生理功能及作用效果[J]．無錫輕工大學學報，1996，15(3)：272~277． [12] 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