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大豆多肽及其加工工艺的概述
郑云峰 周祖德
大豆多肽是将大豆蛋白水解作用后,再经过分离、精制等过程得到的低聚肽混合物,其中还含有少量游离氨基酸、糖类和无机盐等成分。大豆多肽通常由3~6个氨基酸组成,液相色谱显示其分子量在1 000D以下,主要出峰位置在分子量300~700D的范围内[1]。大豆多肽的蛋白质含量为85%左右,其氨基酸组成与大豆蛋白质完全相同,必需氨基酸丰富且平衡,并具有促进机体脂肪代谢、降血压和血清胆固醇、消除疲劳、促进微生物发酵的作用[2]。本文就大豆多肽的功能特性和生产方法作一综述。
1 大豆多肽的营养作用
1.1 易消化吸收
现代生物代谢研究表明,动物采食的蛋白质在肠道中经消化酶作用后,小部分以游离氨基酸形式被吸收,而大部分是以寡肽的形式被吸收的。相比较游离氨基酸,肽的吸收具有速度快、耗能低、载体不易饱和等特点,氨基酸以肽的形式吸收能消除氨基酸之间的竞争,提高氨基酸的吸收率。将大鼠的小肠摘出并翻转过来,分别以大豆蛋白、大豆多肽和具有大豆多肽同样组成的氨基酸混合物做反转小肠试验,研究在消化酶不存在的条件下,这些蛋白源是否能通过小肠粘膜。结果发现,大豆蛋白不能通过小肠粘膜,而大豆多肽以及同样组成的氨基酸混合物则能够通过小肠粘膜。另外,从吸收一侧的氨基酸组成与原试溶液中的氨基酸组成进行比较,氨基酸混合物试样的组成有所变化,但大豆多肽试样和原试溶液氨基酸组成相同,这一结果表明,大豆多肽在肠道是不经降解而可被直接吸收的[3]。
1.2 低过敏性
过敏反应是一种异常的病理性免疫应答。由于蛋白原料中过敏原的存在,会导致IgE传递的特异性过敏反应。通过将过敏原性蛋白质水解,降低蛋白质分子量,可减少蛋白质的过敏性。大豆蛋白的分子量在20 000D以上,这种蛋白具有很强的过敏性,摄入过高会引起仔猪腹泻等不良生理反应。而大豆多肽的分子量在1 000D以内,用酶免疫测定法进行研究,结果表明,大豆多肽的抗原性只有0.01~0.001,不会引起过敏反应。
1.3 促进矿物质吸收
大豆蛋白中含植酸、草酸、纤维、单宁及其它一些多酚类物质,这些物质能降低动物对Zn、Cu、Ca、Mg等的生物利用率。而在生产大豆多肽时,这些可溶性游离的低分子物质可以随同渗液一起去除。此外,大豆多肽能与Cu、Ca、Mg等离子螯合形成可溶性络合物,防止这些金属离子在肠道内形成难溶性盐,从而有利于机体对这些离子的吸收[4]。
1.4 粘度小,受热不凝固
大豆蛋白的粘度随浓度的增加而急剧上升,这是因为大豆蛋白溶液在浓度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9 000厘泊。而大豆多肽的粘度随浓度升高加大的程度却很有限,即使在浓度65%以上时粘度只有2 200厘泊,且溶解度高达99%,具有很好的流动性[5]。大豆多肽这种特性使得食物在胃肠道内能与各种消化酶均匀的接触,有利于淀粉、蛋白的酶解,使之更容易被肠细胞吸收。
2 大豆多肽的生理功能
2.1 降低血清胆固醇
大豆多肽具有降低血清胆固醇的作用,但大豆蛋白则不具备这种功能[6]。Sugano研究了微生物蛋白酶酶解大豆蛋白得到的大分子片段能够迅速降低小鼠血清中的胆固醇含量,还可结合胆汁盐,增加粪便排泄,其中性和酸性类胆固醇的排泄量与对照组相比分别增加了65%~95%和80%~170%[7]。大豆多肽降低胆固醇的作用机理为:大豆多肽能阻止肠道内胆固醇的重吸收,并能促使其排出体外,从而降低血清胆固醇的水平[8]。用大豆多肽降低血清胆固醇具有以下几个优点:①对于胆固醇正常的动物,没有降低胆固醇的作用;对于胆固醇高的动物具有降低胆固醇的功效。②胆固醇正常的动物,在食用高胆固醇含量的动物性蛋白时,也有防止血清胆固醇升高的作用。③使血清中有害的低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白值降低,但不会使有益的高密度脂蛋白值降低。因此,大豆多肽具有降胆固醇、预防心血管系统疾病的生理功能。
2.2 降低血压的作用
大豆多肽能抑制血管紧张素转换酶(ACE)的活性,血压是在血管紧张素转换酶的作用下进行调节的,血管紧张素I不具活性,但在ACE作用下可以转变为具有活性的血管紧张素II,血管紧张素II具有收缩血管平滑肌的活性功能,引起血压升高。大豆多肽可以抑制ACE活性,防止血管平滑肌收缩,起到降低血压的作用。大豆多肽对于正常血压没有降压作用,但其对血管疾病的患者有明显疗效,因此对正常动物并无害处[9]。
2.3 调节免疫功能
最早证实具有免疫刺激作用的肽类是从人乳蛋白中获得的,它是由人乳的酶解产物中分离得到的一类具有刺激吞噬细胞功能的肽。研究表明,从大豆蛋白经酶解或微生物发酵的产物中可以得到Leu-Leu-Tyr和Tyr-Tyr-Met-Pro-Leu-Tyr肽,这两种肽可以通过鼠腹膜细胞激活具有吞噬作用的绵羊红细胞,可以增强动物的免疫功能[10]。Yamauchi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,增强尘细胞对调理的绵羊红细胞的吞噬作用和促进有丝分裂作用[11]。
2.4 抗氧化作用
Chen-huamin用微生物蛋白酶水解大豆球蛋白,得到分子量在700~1 400D的6种肽,这6种肽段的一级结构为:Val-Asn-Pro-His-Asp-His-Gln-Asn、Leu-Val-Asn-Pro-His-Asp-His-Gln-Asn、Leu-Leu-Pro-His-His、Leu-Leu- Pro-His-His-Ala-Asp-Ala-Asp-Tyr、Val-Ile-Pro-Ala-Gly-Tyr-Pro、Leu-Gln-Ser-Gly-Asp-Ala-Leu-Arg-Val-Pro-Ser-Gly-Thr-Thr-Thr-Thr。试验证明,这些肽段具有抑制亚油酸自动氧化的作用[12]。体外模型试验证明这些肽还具有清除自由基的作用,可用于食品抗氧化剂[13]。
2.5 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,这两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,对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[14,15]。
3 大豆多肽的生产方法简介
制备大豆多肽的原料有三种:大豆、大豆分离蛋白和大豆粉。最初的大豆多肽生产方法是采用酸、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,即多肽。但酸、碱水解法存在许多缺点,如营养成分损失,水解无特异性,副反应多,水解产物感官性能差等,因此这方面的研究进展缓慢。20世纪80年代后,酶化学的迅速发展,大豆蛋白的酶解工艺和酶解过程的研究取得了较大的进展,蛋白酶水解因其反应温和、对氨基酸破坏小等优点,成为当前最主要的大豆多肽制备方法[16],其工艺流程如下:
大豆→浸泡→磨浆分离→胶体磨→精滤→超滤→匀浆→稀释→酶水解→分离→脱苦、脱色→浓缩→喷雾干燥→成品。
4 结论
肽类化合物广泛存在于自然界中,其中大多数具有一定的生物活性,生命活动中的细胞分化、免疫防御、肿瘤病变、抗衰防老等均与活性多肽密切相关,因此,对肽类化合物的研究不仅在理论上而且在实际上具有重要的意义。我国大豆资源十分丰富,对大豆多肽进行深入的研究有利于充分利用大豆资源。大量的研究表明,大豆多肽不仅具有良好的营养特性,能提供极易吸收的多肽化合物,而且具有各种生理功能和特性,是一种非常有前途的功能性蛋白原料,在畜牧行业中将有十分广阔的应用前景。
参考文献
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郑云峰,上海邦成生物科技有限公司,200231,上海市徐汇区上中路462号。
周祖德,单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期:2006-03-21
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