大豆多肽的制備及其研究應(yīng)用
劉向東
摘要：大豆多肽在食品和保健品生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是一種很有前途的功能性食品。大豆中蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成合理，大豆多肽是大豆蛋白經(jīng)酶解后產(chǎn)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(gè)pH范圍內(nèi)均有良好的溶解性及低粘度，比大豆蛋白具有更好的營養(yǎng)價(jià)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(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域得到廣泛的開發(fā)和利用。
關(guān)鍵詞：大豆多肽；功能性食品；特性
我國是大豆的故鄉(xiāng),在大豆蛋白利用方面有著悠久的歷史。較新開發(fā)的大豆制品有大豆?jié)饪s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(yīng)用領(lǐng)域,提出了大豆蛋白水解,即大豆多肽的研究開發(fā)。隨著大豆深加工產(chǎn)品開發(fā)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(fā)出來,國內(nèi)在這方面也進(jìn)行了廣泛的研究。1大豆多肽的組成與理化性質(zhì)大豆多肽是指大豆蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶作用后,再經(jīng)特殊處理而得到的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物,它由大豆蛋白質(zhì)水解后的許多種肽分子混合物所組成,產(chǎn)品中還含有少量游離氨基酸、糖類和無機(jī)鹽等成分。
大豆既是重要的油料資源，更是重要的優(yōu)質(zhì)植物性資源，堪稱植物蛋白中的佼佼者，已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注與研究。我國是大豆的故鄉(xiāng)，在大豆蛋白食用方面有著悠久的歷史。傳統(tǒng)食品有豆芽、豆腐和醬油等，較新開發(fā)的大豆制品則有大豆?jié)饪s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(yīng)用價(jià)值受到了一定的影響。
大豆多肽是大豆蛋白水解后的產(chǎn)物，功能性的大豆多肽由3~6個(gè)氨基酸組成，其必需氨基酸組成與大豆蛋白質(zhì)完全一樣，含量豐富且營養(yǎng)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(zhì)在營養(yǎng)學(xué)上的弱點(diǎn)，具有比大豆蛋白質(zhì)更豐富的營養(yǎng)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(fā)研究已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)
美國和日本，無論在大豆多肽的基礎(chǔ)理論研究方面，還是在應(yīng)用研究方面，均處于世界領(lǐng)先地位。美國在20世紀(jì)70年代初研究了大豆多肽產(chǎn)品之后，美國公司建成了年產(chǎn)5000噸的食用大豆肽工廠[1]。日本于20世紀(jì)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(yè)公司均已成功地將大豆肽用于食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)[2]。但當(dāng)時(shí)他們生產(chǎn)的大豆多肽也多用酸解法、堿解法和氫解法，這樣生產(chǎn)的肽化學(xué)物質(zhì)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(xué)的迅猛發(fā)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(yǎng)價(jià)值改善的研究取得了較大的進(jìn)展。
我國對于大豆多肽的研究開發(fā)起步較晚，于80年代后期才開始興起，基礎(chǔ)和應(yīng)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(chǎn)大豆多肽工藝[3]。劉通訊等采用多酶與Flavourzyme酶分步加酶的協(xié)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(fā)起步于酶學(xué)興起的80年代，我國研究開發(fā)的肽主要是用酶法生產(chǎn)的生物活性肽，代表著當(dāng)今世界肽研究、開發(fā)、生產(chǎn)、創(chuàng)新的水平和潮流。
大豆多肽理化性質(zhì)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(chǎn)物其它組成成分有密切關(guān)系，并將直接影響大豆肽的營養(yǎng)特性、加工特性、貯存穩(wěn)定性、品感質(zhì)量、應(yīng)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(zhì)與同一組成氨基酸之間。當(dāng)一種營養(yǎng)液滲透壓比體液高時(shí)就會發(fā)生人體周邊組織中水分向腸胃移動，這樣易引起營養(yǎng)素吸收惡化，由高滲透壓引起腹瀉就是這個(gè)原因[5]。通常氨基酸經(jīng)常會發(fā)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(yǎng)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(shí)，經(jīng)高溫處理易于產(chǎn)生疏水鍵結(jié)合和二硫鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀聚合物，使得大豆蛋白質(zhì)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(dá)99％以上，其溶液的粘度在其濃度高達(dá)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(zhì)形成凝膠的性質(zhì)，可用于改善蛋白食品品質(zhì)和口感[6]。
(3)高溶解性
大豆多肽在不同pH值、溫度、離子強(qiáng)度、氮濃度條件下都是可溶的，pH值適應(yīng)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(diǎn)附近時(shí)，便會因酸沉淀而無法繼續(xù)溶解。大豆多肽的這種高溶解性既不會減弱蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)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(yīng)用范圍。
(4)高吸水性
蛋白質(zhì)被水解后，分子結(jié)構(gòu)被破壞，大量親水基團(tuán)外露，導(dǎo)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(dāng)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(nèi)卻隨溫度升高而增大，且不同類肽在不同溫度、pH值時(shí)吸水性基本相同。因大豆多肽的強(qiáng)吸水性和保濕性能，將它添加到面包或糕點(diǎn)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(zhì)內(nèi)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(nèi)聚性膜，同時(shí)，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(dǎo)致水解產(chǎn)物乳化性的急劇下降。這是因?yàn)楸M管肽能迅速擴(kuò)散，并在界面吸附，但它們不能折疊并在界面如同蛋白質(zhì)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(jié)果發(fā)現(xiàn)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(wěn)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(wěn)定性小。
2.2.1易消化吸收，營養(yǎng)價(jià)值高
聲物代謝實(shí)驗(yàn)證明，大部分蛋白質(zhì)并非完全水解成氨基酸才被吸收，而是在多肽形式時(shí)就能直接被人體吸收，低肽比氨基酸更易、更快被機(jī)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(zhì)營養(yǎng)需求的特殊條件人員的食品。而且大豆多肽的氨基酸結(jié)構(gòu)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(yǎng)特性，而且通過蛋白質(zhì)的改性作用消除了原蛋白中的一些營養(yǎng)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(yīng)
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(jià)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(chǎn)生或很大程度減弱了由大豆蛋白引起的過敏反應(yīng)，可滿足對干乳蛋白或大豆蛋白易發(fā)生過敏反應(yīng)人群對氨基酸的需要，尤其適宜于生產(chǎn)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(zhuǎn)換酶，大豆多肽混合物中降壓肽可將兩者轉(zhuǎn)換，同時(shí)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(yù)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(yīng)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(jìn)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(shù)值，在食用高膽固醇含量食品時(shí)，對血清膽固醇值升高也有防止作用。
2.2.5促進(jìn)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(dǎo)致減肥者體質(zhì)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(chǔ)上，將其余能量組分降至最低，則既可達(dá)到減肥的目的，又能保證減肥者的體質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加大豆肽的食品產(chǎn)熱量最高，說明大豆肽比其它蛋白質(zhì)具有更大的促進(jìn)能量代謝的效果。攝食蛋白質(zhì)比攝食脂肪和糖類更能促進(jìn)能量代謝，高長城等報(bào)道，大豆肽比其它蛋白質(zhì)具有更大的促進(jìn)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(jié)果顯示，人體內(nèi)各器官、系統(tǒng)均會產(chǎn)生不同程度的自由基，但在體內(nèi)同時(shí)存在有消除氧自由基的防御系統(tǒng)，即由一些酶和非酶物質(zhì)組成的抗氧化系統(tǒng)。大豆中含有很多抗氧化活性的物質(zhì) ,而這些物質(zhì)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(zhì)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(zhì)。
我國大豆資源豐富，價(jià)格低廉，且大豆蛋白營養(yǎng)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(yōu)越的加工特性，尤其是小分子肽吸收速度快，蛋白質(zhì)利用率高等，同時(shí)還具有防病治病，調(diào)節(jié)人體生理功能等，大豆肽的生產(chǎn)已成為大豆及大豆蛋白深加工一個(gè)重要方向，同時(shí)也為油脂加工廠綜合利用大豆油脂副產(chǎn)品提供一個(gè)有效途徑。大豆肽安全實(shí)用，無副作用，應(yīng)用范圍廣，是一種十分有前途的功能性食品。
大豆多肽吸濕和保濕性能好，可使產(chǎn)品軟化，用其生產(chǎn)豆制品時(shí)不僅營養(yǎng)豐富，易消化吸收，而且產(chǎn)品的口感和風(fēng)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(fēng)味，提高鮮香度，同時(shí)改進(jìn)其品質(zhì)，使之具有柔軟的質(zhì)地和良好的口感；大豆多肽可使焙烤食品的質(zhì)構(gòu)疏松、香氣增加，用于面包可增加面團(tuán)的粘彈性，減少面包失水，使面包質(zhì)地柔軟；大豆多肽用于糖果、巧克力生產(chǎn)，使產(chǎn)品甜度降低，香氣增加，并降低成本；用于制作糕點(diǎn)，可改善口味品質(zhì)，降低成本，延長保質(zhì)期；大豆多肽水溶性高，溶液粘度低，且在酸性條件下不產(chǎn)生沉淀，并還有較好的發(fā)泡作用，所以可用來生產(chǎn)酸性飲料、營養(yǎng)飲品和雪糕及冰淇淋等冷飲食品。
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(shù)后特別是消化道手術(shù)后的康復(fù)期病人、因高溫或過度疲勞等引起的腸胃功能失調(diào)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(yǎng)劑。根據(jù)老年人生理特點(diǎn)和營養(yǎng)要求，以大豆多肽為基料，添加部分全脂奶粉和蜂蜜，強(qiáng)化蛋氨酸和半胱氨酸，強(qiáng)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。
在體育活動中，一般消耗體內(nèi)熱量的4%~10%是由破壞蛋白質(zhì)提供的。由于體內(nèi)不儲存蛋白質(zhì)和不能合成必需氨基酸，所以必須及時(shí)地從外部補(bǔ)充氨基酸，以免造成肌肉蛋白質(zhì)的負(fù)平衡。小分子的肽比蛋白質(zhì)或氨基酸更容易被吸收，因而能迅速恢復(fù)和增強(qiáng)體力。尤其是在運(yùn)動前和運(yùn)動中補(bǔ)充大豆多肽可以減輕肌蛋白降解，維持體內(nèi)正常蛋白質(zhì)合成，及減輕或延緩由運(yùn)動引發(fā)的其余生理方面的改變，達(dá)到抗疲勞的效果。
大豆多肽具有促進(jìn)微生物生長發(fā)育和活躍新陳代謝的作用，可用于生產(chǎn)酸奶、干酪和火腿等食品，能提高生產(chǎn)效率、改善品質(zhì)、增強(qiáng)風(fēng)味和增加營養(yǎng)價(jià)值，也可用于生產(chǎn)酶制劑。大豆多肽的應(yīng)用能使生產(chǎn)成本降低、風(fēng)味品質(zhì)改善、保質(zhì)期延長，具有極佳的生理功能和加工特性，是一種很有發(fā)展前景的功能性食品原料。
大豆不僅營養(yǎng)豐富，原料成本低，而且我國大豆資源豐富，年產(chǎn)量約1640萬t，占世界總產(chǎn)量的9%，居第三位。隨著國內(nèi)對大豆功能性成分越來越深入的研究，目前有關(guān)單位已利用豐富的大豆資源開發(fā)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(chǎn)品，促進(jìn)了國內(nèi)大豆生產(chǎn)加工的產(chǎn)業(yè)化，提高了大豆的附加值和科技含量，同時(shí)又為食品、醫(yī)藥、日用化工等領(lǐng)域提供了原料。大豆多肽作為一種新型的大豆深加工產(chǎn)品，必將得到進(jìn)一步的開發(fā)利用，并蘊(yùn)含著巨大的市場潛力。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士認(rèn)為，如果大量以大豆多肽為主要成分的多肽功能產(chǎn)品問世，則不僅為企業(yè)自身帶來滾滾財(cái)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(fā)展前景。
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