大豆蛋白的研究進展

趙博 趙元壽 蘇小紅

摘要：植物蛋白包括大豆蛋白、小麥面筋蛋白、玉米醇溶蛋白等，其中大豆蛋白是最為優(yōu)質(zhì)的植物蛋白。大豆蛋白不僅蛋白質(zhì)含量高，而且質(zhì)量亦高，是一種完全蛋白質(zhì)，其在改進食品結構，發(fā)展新食品方面，大豆蛋白的功能性質(zhì)有著重要意義，因此受到了廣泛的關注。文章綜述了大豆蛋白的制備方法、功能特性、其生物活性肽以及其廣泛的應用前景，為更好地開發(fā)大豆蛋白資源提供參考價值。

關鍵詞：大豆蛋白;制備方法;功能特性;應用前景

中圖分類號：TS214.2文獻標志碼：A

大豆是中國主要的農(nóng)作物之一，大豆含18%-22%的油脂和大約40%的蛋白質(zhì)，含有較少的碳水化合物，大約為20%～ 30%，所以它兼有食用油脂資源和食用蛋白資源的特點，具有很高的營養(yǎng)價值。1999年，美國食品藥品監(jiān)督局（FDA）發(fā)表聲明：每天攝入25 g大豆蛋白，能減小患心腦血管疾病的風險[1-3]。大豆蛋白的主要來源是低溫脫脂豆粕，由于它是一種可以降低膽固醇全蛋白來源，被推薦為替代高脂肪動物的膳食凹。因此，對大豆蛋白的結構和功能進行深入的研究，可為大豆蛋白的充分利用奠定實用性基礎，為開發(fā)健康的新型蛋白營養(yǎng)產(chǎn)品提供理論性基礎。

1大豆蛋白概述

大豆蛋白是最優(yōu)質(zhì)的植物蛋白，也是居民膳食營養(yǎng)中最優(yōu)質(zhì)的的蛋白質(zhì)來源，2019年12月美國食品藥品監(jiān)督局（FDA）已經(jīng)批準了大豆血紅蛋白用作色素并證明其是安全的[6]。大豆蛋白質(zhì)根據(jù)其蛋白的含量不同，可分為大豆蛋白粉（soy flour）、大豆?jié)饪s蛋白（soy protein concentrate）、大.分離蛋白（soy protein iso?late），其中大豆分離蛋白的蛋白質(zhì)含量高達90%，是營養(yǎng)價值最高的大豆蛋白[7]。

張翠芳⑺研究了大豆分離蛋白在面包中的應用，發(fā)現(xiàn)在面包中添加大豆分離蛋白可以提高營養(yǎng)價值，又通過對多添加大豆分離蛋白的面包的老化程度進行分析研究，發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白的添加延緩了面包的老化速度。

2大豆蛋白的制備方法

利用有效的方法來破碎大豆組織中的細胞并使其中的蛋白質(zhì)溶出，再利用大豆蛋白與其他雜質(zhì)成分的差異使大豆蛋白分離出來。常見的大豆蛋白提取方法有堿溶酸沉法、酶提取法、乙醇提取法。

2.1堿溶酸沉法

堿溶酸沉法是指在堿性環(huán)境中大豆中的蛋白質(zhì)被溶解在溶液里，又在等電點酸性環(huán)境下從溶液里析出而被提取出來。堿溶酸沉法由于其操作簡單、成本低且提取效率高純度高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于蛋白質(zhì)的提取過程中。其缺點是在極堿的環(huán)境中會使蛋白質(zhì)產(chǎn)生美拉德反應，影響蛋白質(zhì)的功能特性[8]。

魯洋等[9]通過堿溶酸沉的方法從低溫脫脂蛋白中制備得到大豆分離蛋白，得出提取大豆分離蛋白的最佳工藝條件為：液料液比1： 10，溫度50龍，pH值9.0，其對大豆蛋白的提取率可達79.01%。劉東[10]等采用堿溶酸沉法從發(fā)酵豆粕中提取大豆分離蛋白，確定其最佳工藝：堿溶pH為9.4、堿溶時間56 min、堿溶溫度41龍、料液比1：12。蛋白質(zhì)提取率可達60.36%，同時脫脂豆粕經(jīng)發(fā)酵后其蛋白的溶解性、體外消化率、酸溶蛋白含量較未發(fā)酵豆粕均有顯著提高。證明了堿溶酸沉法提取發(fā)酵豆粕中蛋白的可行性。

2.2酶提取法

用酶提取大豆蛋白的優(yōu)點有：提取效率高、條件溫和、不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，且操作相對簡單，只比堿提法多一步，，滅酶，，步驟，其缺點有：成本較堿提法高、其保存和提取反應條件要求嚴格，過酸過堿及高溫都會影響其活性。李創(chuàng)前[11]選用國產(chǎn)1#蛋白酶為水解酶對大豆粉進行水解，研究了大豆粉中蛋白質(zhì)提取率隨pH、酶解時間、液固比及加酶量的變化規(guī)律，找到了水解大豆粉的最佳工藝條件，使大豆粉中蛋白質(zhì)的提取率達69.41%。傳統(tǒng)的酶解法主要是以蛋白為方向，但已有研究證明復合酶的水解度比單酶的高，且單酶提取的蛋白質(zhì)比復合酶提取的蛋白質(zhì)苦味更大。李楊[12]利用復合酶水酶法提取大豆蛋白，得出提取大豆蛋白的最佳工藝參數(shù)下提取的大豆蛋白提取率可達到85.78%，結果表明經(jīng)過復合酶酶解預處理比傳統(tǒng)的濕熱預處理的總蛋白提取率提高了近10%。

2.3乙醇提取法

乙醇提取法是通過將乙醇溶液在水浴中對原料大豆進行反復浸提，將浸提液進行溶劑回收，得到的即是濃縮蛋白產(chǎn)品。梁劍鋒'間通過含水乙醇浸提法制備大豆?jié)饪s蛋白，根據(jù)各種單因素和正交實驗研究數(shù)據(jù)，可得到最適浸提條件為固液比為1： 7，乙醇濃度為70%，浸提時間為80 min，浸提溫度為55℃，此條件下測得的蛋白質(zhì)含量為73.14%[14]

2.4其他提取技術

雙極膜法、泡沫分離法、膜分離法、離子交換法、微波輔助提取技術、超聲波輔助技術、酶輔助技術等。

3大豆蛋白的功能特性

大豆因其獨特的化學成份而成為最經(jīng)濟和最有價值的農(nóng)產(chǎn)品之一。在谷類和其他豆類品種中，它的蛋白質(zhì)含量最高（約40%），大豆還含有大約20%的油，在所有食用豆類中含量第二高。大豆中的其他有價值成分包括磷脂、維生素和礦物質(zhì)。此外，大豆含有許多微量物質(zhì)，其中一些，如胰蛋白酶抑制劑，植酸鹽和寡糖，已知具有生物活性。其他的如異黃酮，由于其能預防人類癌癥和其他疾病的強大能力而被認可[15]。大豆蛋白除了具有極高的營養(yǎng)價值外，還具有持水、乳化、吸油、凝膠、起泡、粘結等功能特性。

劉軍等[16]通過選取了5個不同品種的大豆為原料，對比分析了原料對大豆分離蛋白得率、粗蛋白含量、凝膠特性、持水性、乳化特性的影響。研究不同品種的大豆分離蛋白加工及功能特性的差異，結果發(fā)現(xiàn)以冀豆12為原料制備的大豆分離蛋白具備極高的持水性、凝膠特性和極佳的乳化特性，冀豆12適合高凝膠、高持水力、高乳化性的大豆分離蛋白的生產(chǎn)。

4大豆蛋白肽

大豆蛋白不僅含有豐富的人體所必須的多種氨基酸，而且其水解后的大豆蛋白多肽也具有多種生理功能，如抗氧化、抗高血壓、抗膽固醇等多種生物學功能。大豆蛋白肽由大豆蛋白經(jīng)酶解經(jīng)分離、精制等工藝制得的混合低聚肽，通常是由3～ 6個氨基酸組成的低分子肽，氨基酸組成大體與大豆蛋白相同，必需氨基酸含量豐富且平衡[17]。

其中劉輝等總結了其獲得的抗氧化大豆肽的制備方法、組成、作用機理等內(nèi)容表明未來抗氧化肽的發(fā)展方向[18]。已經(jīng)有研究證明，以大豆分離蛋白為原料，首先用酵母酶酶解，然后用鼠李糖乳桿菌發(fā)酵后的產(chǎn)物可以用作抗血壓的功能性食品[19]。劉憶梅等[20]通過動物模型的建立，對實驗結果進行統(tǒng)計分析，研究大豆蛋白肽抗膽固醇，結果顯示大豆蛋白肽可以顯著降低膽固醇，主要表現(xiàn)在升高高密度脂蛋白膽固醇（HDL- C），而對低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）有降低作用。研究表明大豆蛋白活性肽還具有抗菌、抗癌、抗疲勞、抗輻射、減肥等生理功能。

5大豆蛋白的應用前景

5.1食品加工方面

由于大豆分離蛋白富含各種氨基酸和一些大量和微量元素，近年來大豆蛋白在保健營養(yǎng)品中備受關注，大豆分離蛋白不僅可以提高營養(yǎng)價值，還可以改善食品的感官。在食品加工領域中廣泛應用在肉制品、膜制品、面制品中[21]。

5.2新型綠色醫(yī)療材料

大豆分離蛋白由于來源于植物體，消除了傳播疾病的風險，又因為許多傳統(tǒng)的組織工程材料都使用有毒溶劑和聚合物，這些溶劑和聚合物顯然不環(huán)保。由大豆蛋白制成的支架具有適當?shù)臋C械性能、顯著的生物相容性和水穩(wěn)定性，因此適合再生醫(yī)學應用的綠色生物材料。王瑞瑞[22]總結了大豆分離蛋白基生物醫(yī)用材料的5種制備方法，分析了大豆分離蛋白基生物材料在藥物載體和創(chuàng)面敷料領域的應用前景，最后指出大豆分離蛋白基生物醫(yī)用材料的發(fā)展方向。Jahangirian H等[23]不僅總結了其他植物蛋白（玉米、小麥），還討論了大豆蛋白為組織工程應用創(chuàng)建各種類型的支架的應用。其中有大豆蛋白多孔支架、大豆蛋白纖維支架、大豆蛋白水凝膠支架，總結了各項研究的結果：SPI的加入改變了純纖維素支架的微觀結構，從而增強了機械性能、體內(nèi)生物相容性和生物降解性;SPI含量高于30%的復合薄膜具有改進的機械、防水性能和適宜的生物降解性;HEC-SPI薄膜具有生物相容性，在體內(nèi)研究中呈現(xiàn)良好的L929成纖維細胞粘附、擴散和增殖，使復合薄膜適合組織再生等醫(yī)療應用;豆腐加工產(chǎn)生的豆腐支架或大豆蛋白腳手架在組織工程應用方面具有潛力，比傳統(tǒng)的共價交聯(lián)方法更環(huán)保;大豆適合作為有機皮膚等效培養(yǎng)的腳手架，也是皮膚再生的植入平臺;3D大豆蛋白支架對于軟組織工程應用來說可能是有吸引力的替代品;開發(fā)的復合水凝膠支架是骨組織工程應用的潛在生物材料。

5.3其他

Yamada M[24]演示了由大豆蛋白組成的生物塑料的制備。結果表明雖然大豆蛋白在沒有甲醛（HCHO）交連反應的情況下在水中折疊，但生物塑料在水中是穩(wěn)定的。此外，生物塑料的彎曲強度隨著HCHO濃度的增加而增加，在1% HCHO濃度下顯示約35 MPa的最大值。令人驚訝的是，這種彎曲強度值與聚乙烯相同。最后，他們通過一種蛋白酶估算了生物塑料的生物降解性。這種生物塑料顯示，在6天的孵育時間后，體重減輕了約30%。這些結果表明，大豆蛋白組成的生物塑料具有可生物降解性。因此，由大豆組成的生物塑料可能被用作可生物降解材料，如農(nóng)用材料、工業(yè)零件和一次性物品。

Chun BH等[25]通過在基本培養(yǎng)基中添加無血清成分，特別是已被證明是牛血清理想替代品的成分，可以獲得高病毒滴度。對不含動物源性成分的無血清培養(yǎng)基生產(chǎn)水痘減毒活病毒的效果進行評估。結果發(fā)現(xiàn)含有大豆酸水解蛋白和脂質(zhì)超濾液的無血清培養(yǎng)基的病毒產(chǎn)量可與含有胎牛血清的培養(yǎng)基相媲美。

隨著社會的進步，人們對食品和保健品的要求越來越高，不僅要健康還要綠色、安全。大豆蛋白作為最優(yōu)質(zhì)的植物蛋白，其來源廣泛、價格低廉，具有與動物相似的營養(yǎng)組成，甚至更優(yōu)于動物蛋白。所以開發(fā)和利用大豆蛋白資源極其重要，也是以后開發(fā)研究的熱點。

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