大豆肽及其脫苦研究進展

劉公博，張凱躍，丁新宇，王繁業(yè)

（青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東青島 266000）

0 引言

隨著肽吸收學(xué)說的出現(xiàn)，小肽分子對人體各項機能的調(diào)節(jié)已經(jīng)成了新的研究熱點。許多植物蛋白的氨基酸組分、結(jié)構(gòu)與人體十分接近，但由于其一些特有性質(zhì)，使得植物蛋白很難在食品加工等方面被大量應(yīng)用。將植物蛋白分解為多肽，可以拓寬植物蛋白的應(yīng)用范疇，作為保健品的基料應(yīng)用到醫(yī)藥、食品、飼料等行業(yè)。

大豆作為我國最重要的糧食作物之一，種植范圍廣、生產(chǎn)量大，其籽粒含有豐富蛋白質(zhì)，價格低廉、營養(yǎng)豐富、用途廣泛。大豆蛋白相較于其他動物蛋白有著很大的價格優(yōu)勢，且我國關(guān)于大豆肽的研究開始時間較晚，設(shè)備技術(shù)不成熟，導(dǎo)致大豆蛋白、大豆肽的很多功能還未被人們認可。

1 大豆肽

在2008 年頒布的大豆肽粉國家標準中，大豆肽粉被定義為以大豆粕或大豆蛋白為主要原材料，用酶解法或微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的，相對分子質(zhì)量分布在5 000 以下的，主要組分為肽的粉末狀物質(zhì)[1]。通常情況下，將大豆肽理解為符合上述要求處理后獲得的低聚肽混合物。

1.1 大豆肽的理化性質(zhì)

1.1.1 高溶解性及穩(wěn)定性

大豆肽易溶于水，其氮溶解性指數(shù)（Nitrogen soluble index，NSI） 可達95%以上，在廣譜的pH 值、離子強度、氮濃度、溫度范圍內(nèi)都是可溶的，不易產(chǎn)生沉淀，仍能保持生物活性，并且在大豆分離蛋白等電點pH 值為4.3 時依舊擁有一個良好的溶解度，極大地拓展了大豆肽的應(yīng)用范圍。

1.1.2 低黏度，高流動性

30%質(zhì)量分數(shù)的大豆肽與10%質(zhì)量分數(shù)的大豆分離蛋白黏度相近，大豆分離蛋白質(zhì)量分數(shù)達到13%時將基本失去流動性，而50%質(zhì)量分數(shù)的大豆肽依舊可以維持較好的流動性[2]。加熱時，大豆蛋白溶液會產(chǎn)生網(wǎng)狀聚合物，黏度明顯增加，而大豆肽加熱也不會產(chǎn)生膠凝，黏度基本不受溫度影響。

1.1.3 乳化性

適度水解可以提高蛋白水解物的乳化性，過度水解會導(dǎo)致乳化性極度下降，且蛋白水解物的乳化性與所用水解酶的種類有關(guān)。適當水解可以使蛋白質(zhì)大分子內(nèi)部的疏水性基團暴露出來，迅速擴散并在界面吸附，但由于小肽分子無法有效降低界面張力，吸附趨勢小于大分子肽，故其乳化性不穩(wěn)定，隨著進一步的水解，又容易被大分子肽所取代。

1.1.4 同滲重摩

同滲重摩，是指在1 kg 質(zhì)量的溶劑中所溶解的有滲透能力的微粒的摩爾量，高同滲重摩溶液會從小腸吸收大量水分產(chǎn)生脫水等大量負面影響，對于同滲重摩，游離氨基酸大于肽，肽大于蛋白質(zhì)，故用肽替代氨基酸，可以減少眾多不適癥的產(chǎn)生[3]。

1.1.5 高吸濕性和保濕性

大豆分離蛋白水解后會暴露出大量的親水性基團，故大豆肽的吸水性和保濕性都優(yōu)于大豆蛋白，且大豆肽分子與水分子之間的作用力較大，故其吸水性基本不受溶液pH 值變化的影響。大豆肽這種性質(zhì)可以用在面包或者其他食物中，保持食品松軟，抑制過度失水。

1.1.6 還原性

大豆肽有一定的還原能力，在質(zhì)量濃度為0～30 mg/mL 時，大豆肽還原能力隨質(zhì)量濃度的增加而增強，與丁基羥基茴香醚（Butyl hydroxylanisole，BHA）、生育酚（Vitamin E，VE）、維C（Vitamin C，VC） 類似，大豆肽最大還原能力僅為0.487[4]。

1.2 大豆肽的制備方法

1.2.1 化學(xué)水解法

化學(xué)水解法分為酸水解和堿水解，水解效率高、成本低，但反應(yīng)條件難以控制，甚至?xí)a(chǎn)生污染，還會破壞氨基酸原有構(gòu)型，造成營養(yǎng)上的流失，且口感不佳，很難用于工業(yè)化生產(chǎn)中。

1.2.2 酶水解法

酶水解法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種生產(chǎn)大豆肽產(chǎn)品的方法，即在合適的溫度、pH 值、酶與底物比、時間等條件下，使用蛋白酶將大豆蛋白水解為小分子肽，再通過精制加工，生產(chǎn)出大豆肽產(chǎn)品。酶水解法操作安全、反應(yīng)溫和、易于控制、副反應(yīng)少，且不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，在合適的預(yù)處理與酶組合情況下，既可以提高水解度，又可以解決出現(xiàn)苦味肽問題。

酶水解法常用的酶按源頭可劃分3 類：植物蛋白酶、動物蛋白酶和微生物蛋白酶。植物蛋白酶來源豐富，可從一些植物中提取出來，且價格低，安全性高，但其催化活性低于動物蛋白酶；動物蛋白酶的活性很高，但其獲取較為困難、價格昂貴的特點限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；微生物蛋白酶是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，微生物發(fā)酵法產(chǎn)酶的技術(shù)也逐漸完善，微生物蛋白酶的來源更加廣泛，價格也在逐漸下降，是目前來說較為合適的酶源。

1.2.3 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法的原理就是利用微生物發(fā)酵中產(chǎn)出的酶來水解大豆蛋白，產(chǎn)生的復(fù)合酶系可以水解出特定的活性肽，區(qū)別于酶解法只是簡單地進行肽鏈切割[5]。

發(fā)酵法有諸多優(yōu)點，可以集水解與脫苦于一體，極大地改善苦味肽問題，價格低、安全性高，不會造成營養(yǎng)流失，且以超聲波輔助可以達到更優(yōu)的效果[6]。朱蘊蘭等人[7]采用蛹擬青霉固態(tài)發(fā)酵法，小肽含量達到了15.35%。楊文宇等人[8]通過混合菌種兩步發(fā)酵法證實了兩步發(fā)酵優(yōu)于一步發(fā)酵，未來有很大的發(fā)展前景。

1.2.4 電磁裂解制備法

電磁裂解制備法是一種新型的制備方法，不添加任何化學(xué)試劑，綠色環(huán)保、成本小，僅通過物理方法，使用電磁裂解裝置（粉碎機、可變速循環(huán)泵、電場處理器） 以水為溶劑處理大豆，使其分解為小分子肽，取得了一定成果，在其最佳反應(yīng)時間78 min時，分子量小于1 000 D 的肽可以達到59%[9]。目前國內(nèi)外相關(guān)研究很少，有較大的研究空間。

1.3 大豆肽的生理功能

1.3.1 降血壓作用

大豆肽可以降低血漿中血管緊張素Ⅱ的水平，破壞減少緩激肽，具有良好的降血壓能力，且不會對血壓正常的人產(chǎn)生影響[10-14]。

1.3.2 增強體能作用

大豆肽可以減少小鼠運動時乳酸生成，降低小鼠體內(nèi)血清尿素氮與血乳酸的含量，提高小鼠肝糖原與肌糖原含量，從而起到抗疲勞、增強體能的作用[15]。此外，大豆肽分子量越小，其抗疲勞作用越明顯[16]。

1.3.3 免疫調(diào)節(jié)作用

大豆肽具有提高免疫力的作用[17]。大豆肽是免疫調(diào)節(jié)因子，可以調(diào)節(jié)白細胞數(shù)目，當人體有大量淋巴細胞時，大豆肽可以減少其數(shù)量，并提高粒細胞數(shù)量；而當人體粒細胞的數(shù)量多時，大豆肽可以提高淋巴細胞水平[18]。大豆肽QRBR（Gln-Arg-Pro-Arg） 可以激活自噬并減弱脂多糖誘導(dǎo)的RAW267.4細胞模型中的炎癥反應(yīng)[19]。

1.3.4 血糖調(diào)節(jié)作用

大豆肽可以通過提高胰島素的敏感性和葡萄糖耐量，降低血液中的葡萄糖水平，起到預(yù)防和減輕Ⅱ型糖尿病的效果[20]。

1.3.5 降血脂作用

大豆肽會通過促進膽汁酸的排泄來加強糞膽汁酸的排泄，減少血漿膽固醇含量，且大豆肽不會影響膽固醇正常人的膽固醇水平。

1.3.6 減肥作用

大豆肽可以降低體內(nèi)膽固醇與甘油三酯的含量，從而刺激膽汁收縮素的分泌，促進胰腺分泌，增加飽腹感，調(diào)節(jié)攝食量，降低體脂率。大豆肽FLV（Phe-Leu-Val） 還可以減少肥胖引起的炎癥和抵抗胰島素的能力[21]。

1.3.7 防癌作用

大豆肽可以有效抑制乳腺癌與前列腺癌細胞活性，抑制率可達60%[22]；大豆寡肽QRPR（Gln-Arg-Pro-Arg）、HCQRPR（His-Cys-Gln-Arg-Pro-Arg） 還可以通過TNF 細胞通路來誘導(dǎo)肝癌細胞的凋亡，從而起到抑制其增殖的作用，二者聯(lián)用抑制率可達54%以上[23]。

1.3.8 其他作用

大豆肽還有著促進蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)吸收、增強益生菌生長、調(diào)節(jié)信號通路防治哮喘炎癥反應(yīng)、抗動脈粥樣硬化、增強腦功能、預(yù)防運動性骨骼肌勞損的出現(xiàn)、減輕骨骼肌抗結(jié)蛋白抗體染色脫染的現(xiàn)象、促進運動性骨骼肌損傷的彌合等作用。

2 苦味處理

2.1 苦味的形成

大豆蛋白在水解的過程中，原本在蛋白質(zhì)里面的疏水性氨基酸隨肽鍵斷裂而暴露出來，與味蕾接觸，產(chǎn)生使人感到苦澀的味道[24]。影響苦味的因素有很多，包括疏水性氨基酸的種類、水解度、水解工藝的不同等。

2.2 苦味測定方法

目前，應(yīng)用較為廣泛的苦味評價方式有感觀分析和儀器分析2 種方法，但二者都存在不足，故現(xiàn)在急需一種簡便快捷、適用性廣且準確的新型測苦方法的出現(xiàn)。

2.2.1 感官分析

傳統(tǒng)的方法，依賴于人的一些感官來對產(chǎn)品進行檢測分析，簡單快捷。但由于該方法易受環(huán)境、時間等因素影響，且與檢測人員的味覺靈敏度等主觀因素息息相關(guān)，故評價的誤差較大。

還有一種與感官分析相關(guān)的方法是滋味稀釋分析法。通過聯(lián)合感覺器官分析技術(shù)與高效液相色譜法等分離分析方法，可以有效分析出食品中的一些非揮發(fā)性滋味活性成分[25]。

2.2.2 儀器分析

常用電子舌進行分析，電子舌的本質(zhì)是傳感器，可以將作用在生物膜上的分子信息轉(zhuǎn)化成味覺強度，根據(jù)味道將大量的化學(xué)物質(zhì)分為幾類，不同的味道輸出的信號不同[26]。但其對檢測目標具有選擇性，適用范圍比較小。目前，用電子舌采集大豆肽味覺信息進行定性分析，RBF 模型的預(yù)測效果比偏最小二乘法好[27]。

2.3 脫苦方法

2.3.1 選擇性分離

利用水解后產(chǎn)物各項性質(zhì)有異的特點，采取吸附、萃取、沉淀、色譜分離等方法，剔除其中帶有苦味的多肽。

吸附法是利用樹脂、活性炭等吸附除去苦味肽，在大豆蛋白水解液脫苦方面效果不如酶法脫苦[28]；萃取法是將苦味肽在其混合物中濃縮，進行分離，但該方式多用于動物蛋白[29]；色譜分離法近幾年在分離大豆多肽方面取得了較大進展[30]，為以后的大豆肽脫苦奠定了理論基礎(chǔ)；沉淀法的原理是等電點沉降，但其應(yīng)用在大豆肽脫苦方面效果不理想[31]。

2.3.2 掩蓋

掩蓋是通過向水解液中添加掩蔽劑來遮蓋、減輕苦味。李萍[32]將β -環(huán)糊精加入到大豆蛋白水解液中取得了較好的試驗結(jié)果，當β -環(huán)糊精加入量達到5%時，大豆蛋白水解液苦味減少了90%，但是可能會摻雜進一些焦煳味。

2.3.3 酶法脫苦

該方法最常用于大豆蛋白水解產(chǎn)物的脫苦，通過改變水解度來解決苦味問題，與其他的脫苦工藝相比，條件溫和便于控制、操作簡便，且不破壞營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。HAP 低溫高堿堿性蛋白酶、1398 中性蛋白酶、Flavourzyme 復(fù)合風(fēng)味蛋白酶[33]、氨肽酶[34]都已被證實應(yīng)用于大豆蛋白水解物中具有良好的脫苦效果。

2.3.4 發(fā)酵法脫苦

發(fā)酵法（微生物法） 脫苦是近幾年國內(nèi)新興的脫苦方法。豆康寧等人[30-31]使用乳酸菌發(fā)酵法使大豆肽原本的苦味轉(zhuǎn)變?yōu)榱怂嵛叮褂萌樗峋c酵母菌二次發(fā)酵，苦味轉(zhuǎn)變?yōu)榱司莆?，改善了其感官品質(zhì)。李萍[32]利用黑曲霉進行大豆肽的脫苦，不僅脫苦效果明顯，而且多肽損失量小于酶解法，成本低。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

大豆肽優(yōu)異的理化性質(zhì)與生理功能使其可以被廣泛應(yīng)用到各大領(lǐng)域。

（1） 普通食品。大豆肽氨基酸含量豐富，添加在任何食品中都可以提高其營養(yǎng)價值。良好的吸水保濕性可以使其被應(yīng)用在面包、糕點生產(chǎn)中，使產(chǎn)品柔軟、富有彈性；而良好的流動性使其適于生產(chǎn)高蛋白飲品，且增肌效果明顯[35-37]。以大豆肽美拉德反應(yīng)產(chǎn)物（Soybean peptides Maillard reaction products，SMRPs） 做增味劑，還可以調(diào)節(jié)腸道微生物群的潛在益生元活性，減緩衰老[38-39]。

（2） 醫(yī)藥、保健品。大豆肽具有極高營養(yǎng)價值，且相較于大豆蛋白更易吸收，產(chǎn)生不適應(yīng)癥的幾率大大降低，故大豆肽可以作為患者的營養(yǎng)劑。大豆肽還可以有效解決鈣的攝取量與吸收量比例失調(diào)的問題，可與鈣離子結(jié)合產(chǎn)生可溶性的螯合物，在小腸黏膜上被充分吸收利用，是良好的補鈣劑。大豆肽降“三高”的性質(zhì)可以被用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)制造出相應(yīng)的藥品。大豆肽可以抑制乙醇在體內(nèi)吸收，故有醒酒功效，可以緩解飲酒過多對身體造成的危害。

（3） 飼料添加劑。大豆肽作為飼料添加劑，營養(yǎng)價值高、抗原性低，既可以促進動物成長發(fā)育，提高肉、奶、蛋的質(zhì)量，又不會發(fā)生過敏反應(yīng)。在肉雞飼料中添加大豆生物活性肽（Soybean Bioactive Peptide，SBP） 可以減輕球蟲感染的健康相關(guān)影響。在豬飼料中添加大豆肽，可以增強豬的絨毛發(fā)育，同時可以降低炎性細胞因子水平，改善豬的腸胃健康。

（4） 發(fā)酵工程。氮源是菌類培養(yǎng)中必不可少的營養(yǎng)素之一，氮源的好壞可以直接影響菌體發(fā)育好壞、發(fā)酵周期長短、產(chǎn)物得量多少等。大豆肽富含生長因子，能縮短菌類的生長周期、提高代謝速度，可以作為生產(chǎn)酸奶、醋、醬油等發(fā)酵食品或酶制劑的原料，增加生產(chǎn)的功效、提高產(chǎn)品品質(zhì)及改善產(chǎn)品風(fēng)味。

（5） 化妝品。大豆肽中含有一種胰島素的生長因子，可以除去氧自由基、抑制黑色素沉積，起到保護人體表皮細胞的作用，且無不良反應(yīng)。大豆肽FDPAL（Phe-Asp-Pro-Ala-Leu） 可以上調(diào)某些與抗性相關(guān)的基因表達，增強細胞對于氧化應(yīng)激的抵抗力，能夠添加到化妝品中。

4 結(jié)語

雖然大豆肽可以應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，但是市面上與之相關(guān)的產(chǎn)品卻十分少見。目前，國內(nèi)生產(chǎn)大豆肽多用單酶水解，水解度低、價格昂貴，且風(fēng)味無法保障，因此極大地限制了大豆肽的商業(yè)化，使大豆肽優(yōu)異的理化性質(zhì)與生理性能沒有得到充分利用。未來，無論是在制備、檢測、脫苦方法還是應(yīng)用開發(fā)上，大豆肽都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。