大豆肽研究概况_67小憩处_新浪博客

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以下。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。本文综述了其理化性质、生理功能、加工工艺、消苦方法及其在食品工业等领域的应用,并对其应用前景进行了展望。

关键词:大豆肽;苦味;理化性质;应用

引言

大豆多肽是指大豆蛋白水解得到的产物,主要由3~6个氨基酸残基组成,分子量大约为1000,主要溶出峰范围分布在300~700范围内,游离氨基酸含量为10%~15%。其氨基酸组成与大豆蛋白xx一样,但具有比大豆蛋白更优越的加工特性和功能特性。研究发现,组成活性肽的各个氨基酸并无相关活性,是氨基酸的特定序列赋予活性肽的生物效应和专一性。近年研究还发现,蛋白质的吸收主要是以水解后的小肽形式吸收,以游离氨基酸的形式吸收只占很少一部分。因而肽类产品用于氨基酸的补充具有更多的优势,且具有各种各样生理活性。此外,大豆肽溶液粘度通常不受热处理影响,加热也不会胶凝,即使在高温下也具有良好流动性。大豆肽还具有良好溶解性,在广谱pH 值、温度、离子强度、氮浓度范围内都呈可溶性,尤其大豆肽在大豆蛋白等电点pH 4.3附近时能保持溶解态,可为开发酸性大豆饮料和食品提供条件。而且具有易吸收和低过敏原性、降低血脂和胆固醇、降低血压、促进矿物质吸收和脂肪代谢、增强运动员体能等多种生理功能,值得进一步研究和开发应用。 

1、研究现状

大豆蛋白水解生产大豆多肽是大豆深加工的一个重要方向,因为大豆多肽不仅具有良好的营养特性,还具有广泛的生理药理作用和比大豆蛋白更丰富的功能特性,所以大豆多肽是一种很有前景的功能性食品原料。随着生物技术的进步和生命科学的发展,生理活性肽的生理功能逐步被人们发现,并受到越来越多的重视,尤其是一些活性肽的结构和生理功能逐渐明确,推动了活性肽的研究,也促进了大豆肽的研究与开发。

上个世纪六七十年代起就出现了对大豆蛋白水解的研究,当时采用酸、碱水解法制备大豆多肽酸、碱水解操作简单、成本较低,但由于酸碱对设备有一定的腐蚀, 因此对设备的要求比较高水解过程中对蛋白的水解程度不易控制,同时该过程存在氨基酸被破坏,营养价值降低和水解产物感官性能差等不足,限制了这方面研究。直到酶化学的迅猛发展的年代,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研究结果充分说明酶法水解的优势反应条件温和,反应时间短,效率高,水解程度由酶的种类性质决定,产物主要是多肽而不是氨基酸不产生消旋作用,也不破坏氨基酸,产品纯度高,有利于后续的分离提纯。

美国在20世纪70年代初研究出了大豆多肽产品之后,美国Deltown Speciaties公司建成了年产5000吨的食用大豆肽工厂。日本于20世纪80年xx展此方面的研究,日本不二制油公司、雪印和森永等乳业公司均已成功地将大豆肽用于食品生物技术产业。我国于20世纪80年代中后期也开始了大豆肽的研究,以大豆多肽为原料的功能食品在国外不断被开发国内在这方面也进行了广泛的研究我国于年代中后期开始研究大豆多肽, 华南理工大学、江南大学、中国农业大学、武汉九生堂生物工程有限公司等都开展了对大豆蛋白的酶法水解、大豆肽的功能性质和生理活性的研究。但是,大豆多肽产品在国内市场仍属初级开发阶段,其生产工艺尚需进一步完善,目前要解决的主要问题是酶解过程的调控、游离氨基酸、过小分子肽的分离及大豆活性肽风味的改善,避免产生苦味。

2、苦味的产生及脱苦方法

2.1 苦味肽产生

大豆蛋白水解物苦味的产生是疏水性氨基酸暴露的结果,疏水性氨基酸暴露越多苦味也就越强。大豆蛋白水解度低于8%~10%或高于40%~45%时,苦味很小,而处于两者之间时表现出让人难以接受的苦味。枯草杆菌蛋白酶水解的蛋白质产物苦味最强,这是因为其水解度通常为20%~25%形成相对稳定的肽结构。经分离得知,苦味最强的肽片段平均分子量低于1700Da。氨基酸序列分析表明,许多分子量小于1000Da的小苦味肽不仅含有疏水性氨基酸,还含有不带电的极性氨基酸,而且小肽末端有带电的氨基酸残基,这表明苦味的形成与特定的结构有关。也有实验研究发现,苦味大小与肽分子量大小显著相关,当分子量为1000Da~4000Da时具有苦味,而小于1000Da的小肽几乎没有苦味。

2.3 消苦方法

蛋白质的水解产物多有苦味,水解蛋白的苦味与其中3.2 消苦方法

为得到口感和风味具佳大豆肽产品,必须进行脱苦,大豆肽脱苦方法有很多,主要有以下几种。

2.2.1 选择性分离

利用苦味肽性质,采用吸附剂,如活性炭等吸附作用脱除苦味,也可利用一些有机溶剂,如乙醇、丙醇、丁醇等抽提出苦味肽。另外,还可利用疏水性多肽在水溶液中不稳定性,通过调节水解液pH,使其先沉淀除去。超滤处理也是大豆肽脱苦有效方法,通过使用几种不同分子量截留范围超滤膜,即可将苦味肽脱除。

2.2.2 掩盖法

利用许多物质对蛋白水解物苦味有掩盖作用这一特点,通过适量添加这类物质以达到降低苦味阈值目的。Tokita在酪蛋白溶液中添加聚磷酸盐可有效降低水解物苦味。Nissen等发现水解物中添加柠檬酸、苹果酸等有机酸能有效降低其中苦味。Tamura等则发现环糊精、淀粉、酸性氨基酸对某些蛋白质苦味具有掩盖作用。

3.2.3 类蛋白反应

即利用游离氨基酸、肽含量较多情况下,可生成一种加和产物―无苦味类蛋白,以达到脱苦目的。

2.2.4 酶法

通过酶法进行脱苦方法可分为两种。

(a) 端肽酶法 用端肽酶作用于蛋白质水解产物,可从线性肽链末端移去几个氨基酸分子,使苦味肽苦味减轻;以水解疏水性氨基酸残基及脯氨酸构成肽链的端肽酶脱苦效果最为明显。用端肽酶法脱苦缺点是在脱苦同时产生较多游离氨基酸。

(b) 蛋白水解酶精选法 该法是通过蛋白质水解用酶的精选,使蛋白质水解后不产生或很少产生苦味肽。有研究者从发芽大豆子叶中分离到一种新型巯基蛋白酶,其底物特异性与组织蛋白酶L和组织蛋白酶B类似,作用于与疏水性氨基酸相邻两个氨基酸所形成肽键,因疏水性氨基酸残基不在肽末端,因此不产生苦味。

3、理化性质

大豆肽的理化性质直接影响其营养特性、加工特性、应用范围和生物活性。大豆肽是大豆蛋白质的水解产物,具体理化性质与分子大小或水解度、所用蛋白酶的作用特性、水解条件及终产物的其他组成成分有密切关系。但总体来说,有以下几大共同理化性质。

3.1 低渗透压

大豆肽溶液渗透压处于大豆蛋白质与同一组成氨基酸之间。当一种营养液渗透压比体液高时就会发生人体周边组织细胞中水分向肠胃移动,这样易引起营养素吸收恶化,这便是高渗透压引起腹泻原因。通常氨基酸经常会发生这种问题,但大豆肽渗透压比氨基酸低得多,若作为口服及肠道营养液蛋白源,使用大豆肽比氨基酸更易见效。

3.2 高溶解性

大豆肽具有良好溶解性,即在广谱的pH值、温度、离子强度、氮浓度范围内都是可溶的,这就极大地扩大了大豆肽的应用范围。尤其是大豆肽在大豆蛋白的等电点pH4.3附近保持溶解状态,这一酸溶特性为开发酸性大豆饮料和食品提供了条件。这既不会减弱食品蛋白质营养价值,还能获得良好功能性质,从而大大拓宽其在食品和饮料中应用范围。另外,大豆蛋白加热易形成凝胶,高温下易变性,影响制品感官品质;而大豆肽溶解性不受加热影响。因此,大豆肽应用于饮料,尤其在酸性或需加热条件下作为蛋白质补充剂时比大豆蛋白稳定性强,应用范围较广泛,不易产生沉淀。可以作为酸性饮料和需要加热食品的添加物此外,大豆肽还能抑制蛋白质凝胶形成,即使在50%的高浓度仍能保持良好的流动性,调整蛋白食品硬度和改善食感。。

3.3 吸水性

蛋白质被水解后,分子结构被破坏,大量亲水基团外露,导致大豆肽吸水性明显高于大豆分离蛋白,因此大豆肽具有较强吸湿性和保湿性。大豆肽这种强吸水性和保湿性能,将其添加到面包或糕点等食品中,可防止食品失水老化,保持食品松软性。

3.4 低粘性、高流动性

大豆蛋白质的黏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>10%时经高温处理易于产生疏水键与二硫键结合形成网状聚合物,使得大豆蛋白溶液的黏度高9000Pa·s。而大豆肽溶液的黏度在其浓度>65%时也只有2200Pa·s,具有良好的流动性。而且肽溶液的黏度通常不受热处理的影响,加热也不会胶凝。这是由于大豆蛋白经酶水解后,蛋白质网状结构被破坏,形成分子量相对较小肽类,膨胀性减小,导致粘度下降,不如大豆蛋白那样,粘度随浓度增加而上升,即使高浓度时仍呈低粘度性。

3.5 乳化性

通过对不同酶在不同水解条件下所得水解物乳化性进行研究发现,适度水解可提高蛋白水解物乳化性。这是由于水解使包埋于蛋白质内部疏水性残基暴露而出,提高其在界面吸附,形成内聚性膜;加之,也因系疏水性残基与油相互作用,亲水性残基与水相互作用所致。但过度水解也会导致水解产物乳化性急剧下降,这是因尽管小肽能迅速扩散,并在界面吸附,但其不能折叠并在界面如同蛋白质一般取向,因此不能有效降低界面张力;且小肽能被界面吸附趋势更大的大肽分子取代,所以小肽分子乳化稳定性较差。一般来说,肽链长度应至少大于20个氨基酸残基,才能具有良好乳化性。另外,蛋白酶选择对产物乳化性能及其乳化稳定性也有很大影响。

3.6 稳定性

蛋白水解物稳定性是指含水解物产品的热稳定性、与其他组分共处时稳定性及贮存稳定性。HIDALGO和GAMPER研究表明,即便与氯化钙(0.03mol/L)共处于pH3~11体系中,水解度极低的乳清胰蛋白酶经高温长时间(l34℃,5min)水解处理后,仍有8%含氨组分保持可溶性,而此时,蛋白质溶解性极差。贮存稳定性对于肽在清凉饮料中应用很重要,肽可作为透明果汁饮料中氮的强化剂。

3.7 同渗重摩

同渗重摩,是指在1kg溶剂中所溶解的有渗透作用的微粒的量。高同渗重摩溶液,即高压或高渗透压产品会从小肠中吸取大量水分,引起严重腹泻,甚至脱水和破坏电解质平衡,也会引起恶心、呕吐和腹胀。显然,对于同渗重摩,游离氨基酸>肽>蛋白质,因此,肽对氨基酸的取代,必会极大降低最终产物的渗透压及减少引发不适症的可能性。

4、大豆肽生理功能

4.1 降血脂和胆固醇

早在20世纪初,就发现大豆蛋白具有降低血脂和胆固醇作用(5),其水解物大豆肽同样具有此功能,且效果更佳。许多动物实验和临床试验表明,分子相对质量大5000 Da大豆肽具有明显降低胆固醇作用;且只对胆固醇值高的人群有降低作用,而对正常人没影响。

4.2 xxx

大豆肽能抑制血管紧张素转换酶(ACE)活性。由于血管中ACE能使血管紧张素X转换成Y,后者能使末梢血管收缩会导致血压升高。抑制ACE作用就会达到降低血压目的,这可能与大豆蛋白酶解物含有较多脯氨酸(Pro)残基有关。

4.3 低过敏原性

过敏反应是一种异常病理性免疫应答,由于食物或食物组分中过敏原存在,因此也会导致特异性过敏反应。尽管母乳喂养可降低致敏几率,但有些特征性不适,包括过敏性阵痛也会通过母乳传递给婴儿。为避免对某种蛋白过敏反应,可食用其它种类蛋白,如对牛乳蛋白过敏人建议食用大豆蛋白,但食用大豆蛋白也会导致典型过敏反应。同时,过敏原在通常消化过程中是稳定的,有效xx或降低该蛋白过敏原方法是体外降解。已证明,蛋白质酶法降解是降低或xx该蛋白过敏原xxx方法。

4.4 易吸收性

在合成肽实验中发现,二肽和三肽吸收速率比同一组成氨基酸迅速。现代科学已证实:多肽在肠道中吸收率{zh0},体内蛋白质大部分是以多肽形式直接吸收;与氨基酸和其它蛋白质相比,大豆肽吸收速率{zg}。因此,大豆肽可作为肠道营养剂和流态食品用于康复期患者、消化功能衰退老年人及消化功能未成熟婴幼儿。

4.5 促进矿物质吸收

大豆蛋白内植酸、草酸、纤维、单宁和其它多酚类物质会显著抑制动物或人对Ca、Zn、Cu、Mg 和Fe等生物利用率,而在大豆多肽原料——蛋白生产过程中,由于可溶性游离的低分子物质,可以通过渗透去除而成为低植酸含量的大豆蛋白,同时,多肽分子可以与上述离子形成螯合物,保证其可溶性状态,因而有利于机体的吸收。

4.6 促进脂肪代谢

摄食蛋白质比摄食脂肪、糖类更易促进脂肪代谢,而大豆肽则具有更强促进能量代谢效果,可加速人体脂肪代谢,使之能量消耗更高。由于大豆肽具有这样特殊作用,可作为运动员增强体质、减轻体重食品,也可作为xx良好食品。

4.7 调节免疫功能

促进机体免疫调节

研究表明,寡肽能促进有益菌群的繁殖和菌体蛋白的合成,提高机体xxx和抗病力,大豆肽对细胞免疫反应具有潜在的刺激作用。Yamauc hi 等观察用大豆蛋白、酪蛋白、大豆多肽饲喂大鼠,发现大豆多肽组显著提高尘细胞的吞噬活性,增强尘细胞对绵羊红细胞的吞噬作用和促有丝分裂作用。Kim等[报道,从大豆蛋白水解物中分离并纯化得到了一种xx活性肽,其分子质量为1157 u。Tsuru2ki 等发现大豆生物活性肽内含有免疫刺激肽,可以提高人嗜中性白细胞的吞噬功能。潘翠玲等研究表明,与对照组仔猪相比,添喂大豆蛋白酶解物的仔猪胸腺、脾脏、腹股沟淋巴结的{jd1}和相对质量均有大幅提高,可使仔猪断乳由28 日龄提前到21 日龄。国明明等研究了大豆肽对正常及免疫低下小鼠免疫功能的影响,结果表明大豆肽对机体的免疫功能有一定的增强作用。

4.8 抑制抗血栓形成

血栓形成是由于纤维蛋白原参与的结果,纤维蛋白原既参与血小板的凝固,又参与纤维蛋白的形成,血纤维蛋白原碳端有His-His-Leu-Gly-Gly-Ala-Lys-Gln-Ala-Asp-Val片段与Arg-Gly-Asp-Ser/Phe片段,这2种肽能抑制血小板的凝集和纤维蛋白原结合到ADP活化的血小板上。大豆蛋白水解物中含9肽Met-Ala-Ile-Pro-Pro-Lys-Asn-Asp-Lys,能有效地抑制ADP诱导的血小板凝集。大豆多肽经小肠吸收进入血液,能对血小板的凝集、纤维蛋白原与活化的血小板结合起到抑制作用,从而对动物的健康起到保护作用

4.9 增强运动员肌肉和恢复疲劳

要使运动员肌肉有所增强,必须要有适当运动刺激和充分蛋白质补充。通常刺激蛋白质合成生长xx分泌在运动之后15 ~30 min 之间,及睡眠后6小时达到高峰,若能在此段时间内适时提供消化吸收性良好多肽作为肌肉蛋白原料将非常有效。当肌肉恢复疲劳时,则肌红蛋白减少,试验表明:饮用大豆肽的运动员肌红蛋白值减少速度比未饮用大豆多肽的快,所以大豆肽有加速肌肉恢复疲劳之功效。

5、大豆肽在食品工业中的应用

大豆肽具有良好的理化特性、加工特性和营养生理功能。此外,大豆肽还具有许多独特的生理功能特性,如在人体内大豆多肽比大豆蛋白更易消化吸收,xx作用及抗原性较低; 具有促进人体内肌红细胞的复原、制造护肽类化妆品、增强运动员肌肉功能等。通过良好的利用这些独特的功能在食品工业上能得到多方面的应用。

5.1普通食品

大豆肽具有较强吸湿、保湿功能,良好水溶性和较低粘度,将其应用于各种豆制品、高蛋白食品、焙烤食品、冷饮食品及糖果中,能软化食品、改善风味、整硬度、延长保质期和提高产品得率。

5.2大豆肽在营养疗效食品中的应用

大豆肽具有易消化吸收且吸收速度快的特性,使它可用于特殊病人的营养剂, 特别是消化系统中肠道营养剂和流态食品,应用于康复期病人、消化功能衰退的老年人以及消化功能未成熟的婴幼儿服用。大豆肽的使用可以结合其它辅料,制作各种食品,如老年奶粉: 以大豆肽为基料,根据老年人的生理特点和营养要求, 添加部分全脂奶粉和蜂蜜,强化必需氨基酸,即蛋氨酸和半胱氨酸,强化Fe、Ca、Zn等无机盐并调入xx果汁(苹果汁、胡萝卜汁),研制出高蛋白、高果精、低动物性脂肪、易消化的优质营养保健食品。

5.3大豆肽在功能和保健食品中的应用

大豆肽能与机体中的胆酸结合,具有降低人体血清胆固醇、xxx、xx和低抗原性等功能。因此大豆肽可用于生产xxx、预防心血管系统疾病、肥胖病患者蛋白质补给等功能保健食品及婴幼儿奶粉、非奶粉、甜点心等非致敏性保健食品。

5.4大豆肽在运动员食品中的应用

大豆肽具有易消化吸收、能迅速给机体提供能源、促进脂质代谢和恢复体力等功能,因此连续饮用大豆肽强化的运动员饮料,可明显地增强运动员的体力、耐力、迅速xx疲劳、恢复体力。故它可用于制造运动员用的粉状、片状和颗粒状食品、蛋白质强化食品和运动饮料等。

5.5大豆肽在发酵工业中的应用

大豆肽能促进微生物生长发育和代谢,在发酵工业可以提高生产效率、稳定品质以及增强风味等。现已被广泛应用于发酵工业,如酸奶、干酪、发酵火腿、醋、酱油等发酵食品和酶制剂的生产。

5.6大豆肽在其它食品加工中的应用

5.6.1用于各种豆制品

由于大豆肽吸湿性和保湿性能好,可使产品软化、改善口感,所以用来生产各种豆制品,使产品品质和风味更佳,且营养丰富,易吸收消化。

5.6.2用于鱼、肉等高蛋白制品

大豆肽加入到鱼、肉制品中,可突出肉类制品的风味,提高鲜香度,同时改善产品的弹性、质地、口感和风味。

5.6.3用于焙烤食品

大豆肽可使焙烤食品的质构疏松、香气增加, 用于面包可增加面团的黏弹性, 减少面包失水,使面包质地柔软。

5.6.4用于糖果、糕点

大豆肽用于糖果、巧克力生产中,能使产品甜度降低,香气增加,降低黏度和成本, 提高产品氨基酸的含量。制作糕点时加入大豆肽能明显改善其口味品质, 提高得率,降低成本,可以延长产品的保质期,增加成品率。

5.6.5用于冷饮食品

大豆肽水溶性高,溶液黏度低,且在酸性条件下不产生沉淀,并有较高的发泡作用,所以可以用来生产酸性饮料、营养饮品、汽水、速溶固体饮品和奶粉、啤酒、雪糕及冰淇淋等冷饮食品。

5.7在饲料业中的应用

   大豆是一种优质的高蛋白作物,榨油后的副产品豆粕是饲料行业最重要的蛋白原料。发酵降解豆粕生产的饲料大豆多肽,富含多种小肽分子,不仅具有良好的营养特性,具有各种生理功能,而且能将农业副产品变废为宝,节约资源,是一种非常有前途的功能性蛋白质原料,同时产品具有广泛的适用对象,如配制早期断奶仔猪料、特种养殖饲料、水产动物饲料、宠物食品等。因此,多肽饲料在畜牧行业中必将具有十分广泛的应用前景。幼畜(特别是对于早期断奶的动物)的消化系统尚未发育xx,对于植物蛋白质的消化能力较弱。而大豆肽中富含许多小肽,能直接被动物吸收,而且大豆肽抗原性较低,因而幼畜饲用后发生过敏反应的概率大大降低。用发酵生产的大豆多肽部分替代xx蛋白质添加剂,能有效改善早期断奶仔猪的生产性能,取得良好的经济效益,同时小肽应用于肉猪,可提高肥育猪的产肉量和瘦肉率。小肽饲料应用于禽类蛋鸡,蛋鸡的产蛋率、日产蛋量、枚蛋均重和饲料转化均显著提高,蛋壳的强度也有提高的趋向。当前在我国生产的豆源肽在国内的很多鸡场、鸭场和水产养殖产业中广泛使用,结果表明,对生产无任何不良影响,能提高家禽生产性能,从而受到普遍欢迎。

5.8 在发酵工业中的应用

   大豆多肽对于微生物而言是极具价值的氮源,甚至优于游离氨基酸,对于某些微生物甚至起到生长因子的重要作用,具有促进其生长发育和活跃新陈代谢的作用。例如,在培养乳酸链球菌、双歧杆菌(工业重要的菌种)的培养基中,通常要加入适量的大豆蛋白水解物才能保证菌体的旺盛生长。而此菌培养液喷雾干燥成粉附表大豆多肽中氨基酸的主要种类及质量分数状产品,可以作为饲料添加剂使用。该产品可以取代国内发酵工业中所用的价格高昂的蛋白胨类产品,从而成本降低,经济效益提高。

6、前景及问题

   随着我国社会经济的发展和人们对自身健康的xx,大豆肽在食品工业的发展将起到非常重要的作用。目前要解决的主要问题是酶水解过程的控制以及游离氨基酸、过小肽分子的分离,促使成品大豆肽风味良好,严格避免苦味的产生。此外,提高生产效率,降低生产成本,扩大生产规模以扩大大豆肽的市场。

与生产大豆蛋白相比,制备大豆肽需要增加一定量的设备和工艺程序,所以生产成本比较高,价格也比较高,这也是多肽类制品进入市场较困难的主要原因。目前,大豆肽尚未大量生产,产量少,用量少,也是推广困难的重要因素之一。将大豆蛋白肽应用于食品行业尤其是酸乳中就更少了,此类产品基本上无法在国内市场找到踪影。但是,从营养价值高以及选取成本比较低的大豆蛋白质为原料的角度分析,如果通过进一步降低成本、活跃和扩大多肽市场,那么实现低价格的目标仍然是可能的。

其次,将大豆蛋白酶解成肽后,常常不可避免会产生少量苦味物质,影响产品的风味。今后一个时期研究的中心问题是如何使各个单元操作相互配合,每个单元操作严格控制或找出新的方法获得良好风味的大豆肽,并利用其开发出更多的系列食品。

总之,随着理论和工艺条件的不断完善,大豆肽的质量不断提高,随着脱臭、脱苦技术的不断改进,其风味将得到很大的改善,大豆肽产品必定会被更多的消费者认识和接受,成为人们日常生活中的一种优质的蛋白质营养品。

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