大豆肽的功能活性及其在食品加工中的應用

王露露，史茜茜，王雨桐，谷 鑫，姜雨彤，韓 齊

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

0 引言

大豆蛋白是一種植物源高蛋白食品，蛋白質(zhì)含量可達36%～56%，氨基酸組成也十分均衡，包含人體所需的全部必需氨基酸[1-2]。大豆活性肽是大豆蛋白經(jīng)水解或微生物發(fā)酵作用后生成的小分子活性產(chǎn)物，一般是由3～6 個氨基酸組成的，平均分子量小于1 kDa 的低聚肽混合物，具有平衡腸道菌群、增強免疫力和降低膽固醇等功能活性[3]，在生物代謝調(diào)控中具有重要的功能作用。大豆活性肽的理化性質(zhì)也要優(yōu)于大豆蛋白，溶解性和吸水性都較好，受pH值范圍影響也較小，具有很好的流動性和低黏性。同時，大豆活性肽的分子量較小，其致敏性也低于大豆蛋白，更加適用于食品的生產(chǎn)加工[4]。

1 大豆活性肽的功能作用

1.1 降血壓、降血脂

高血壓是一種常見的心血管系統(tǒng)疾病，對人類健康具有較大的危害。血管緊張素轉換酶（Angiotensin I convertingenzyme，ACE） 具有調(diào)節(jié)血壓的功能，ACE 可以催化無活性血管緊張素Ⅰ轉化成有活性的血管緊張素Ⅱ，從而引起血管平滑肌收縮導致高血壓[5-6]。目前，已有部分研究表明大豆活性肽具有降血壓的功能。李雯暉等人[7]為了探究大豆低聚肽對大鼠血壓即血漿血管緊張素的影響，采用堿性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶等單獨或復配使用對大豆蛋白進行酶解得到分子量小于1 kDa 的大豆低聚肽，分別進行體外ACE 活性抑制試驗和大鼠體內(nèi)試驗。體外試驗結果表明，堿性蛋白酶和中性蛋白酶單獨水解條件下制備的大豆低聚肽ACE 活性抑制率較好；體內(nèi)試驗結果表明，制備的大豆低聚肽ACE 活性抑制效果優(yōu)于大豆蛋白，可以降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓和血管緊張素Ⅱ的濃度，并且對正常大鼠血壓無明顯影響。Boschin G 等人[8]采用胃蛋白酶對鷹嘴豆、菜豆、扁豆、羽扇豆、豌豆和大豆蛋白進行了酶解，并采用反向液相高效色譜法，三肽Hippuryl-histidyl-leucine（HHL） 作為標準肽，分析對比不同豆類酶解產(chǎn)物的ACE 抑制活性。結果表明，大豆蛋白和羽扇豆蛋白酶解產(chǎn)物的ACE 抑制活性較好，IC50分別可以達到 224 μg/mL 和 226 μg/mL，表明大豆蛋白和羽扇豆蛋白可以作為制備ACE 抑制肽的來源。大豆發(fā)酵食品也是獲得ACE 抑制肽的一個良好來源，Singh B P 等人[9]采用植物乳桿菌C2 對豆奶進行發(fā)酵，對生成肽的抗氧化活性和降血壓功能進行了評價。研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌C2 的添加不僅可以顯著提高乳酸菌的數(shù)量、蛋白質(zhì)水解程度和α - 半乳糖苷酶的活性，還能以菌株特異性途徑還原大豆低聚糖。對產(chǎn)物進行分離純化后，發(fā)現(xiàn)10，5，3 kDa 部分均具有一定的ACE 抑制活性，并利用LC-MS/MS 技術對分離所得的17 種生物活性肽進行了表征，發(fā)現(xiàn)其都具有抗氧化活性和ACE 抑制活性，且這些活性肽主要是分離自大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白。

高血壓和高血脂往往伴隨而生，長期高血脂會導致高血壓，高血脂的治療也有預防高血壓的作用。大豆活性肽可以促進甲狀腺激素的分泌，加速膽固醇代謝起到降低膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的作用，從而降低血壓[10]。Inoμe N 等人[11]對大豆蛋白進行酶解處理和分離純化，并采用HepG2 細胞和OLETF 大鼠 （Otsuka Long-Evans Tokushima fatty） 從體外和體內(nèi)評價大豆活性肽對脂質(zhì)代謝，尤其是甘油三酯代謝的影響。研究發(fā)現(xiàn)，粗肽液（SCP） -LD3及其純化的親水性組分在HepG2 細胞和OLETF 大鼠中均具有降血脂作用，對親水性組分繼續(xù)進行分離純化的Frc-C 肽可以顯著降低HepG2 細胞中甘油三酯合成和載脂蛋白B（ApoB） 的分泌，最終純化出3 個二肽（Lys-Ala，Val-Lys 和Ser-Tyr） 具有降低甘油三酯合成的作用，Ser-Tyr 可以抑制HepG2 細胞中ApoB 的合成，說明制備純化的大豆活性肽組分至少具有抑制肝臟中脂肪合成的作用，但是需要進一步評價其是否在體內(nèi)會造成血脂異常。

1.2 抗疲勞

當機體進行長時間或強度大的活動后，體內(nèi)糖原被消耗，機體開始分解蛋白質(zhì)進行供能并發(fā)生一系列相關的生理生化反應，從而導致疲勞等生理現(xiàn)象[12-13]。目前，關于疲勞產(chǎn)生的機制尚不清晰，但根據(jù)產(chǎn)生疲勞的部位可以分為中樞性疲勞和外周性疲勞。許多研究也已經(jīng)證明大豆活性肽具有抗疲勞、促進肌肉增長和損傷修復等作用。運動過度導致的力竭會引起心肌缺血缺氧、自噬水平升高，嚴重時會導致組織器官的損傷及一些疾病的產(chǎn)生。謝永磊等人[14]研究了大豆肽對力竭運動大鼠血流動力學和心肌自噬水平的影響，分別對力竭運動大鼠飼喂500，250，125 mg/kg 高中低3 個劑量的大豆肽，同時與未力竭組和力竭不飼喂大豆肽組進行對比，結果表明飼喂高劑量大豆肽組力竭運動大鼠心肌組織的病理學變化明顯得到了改善，說明大豆肽具有改善力竭運動大鼠的心功能和血流動力學的作用。人體運動后攝入支鏈氨基酸（BCAA） 可以促進肌肉蛋白質(zhì)的合成，Nakanishi Y 等人[15]對運動群體補充大豆肽，發(fā)現(xiàn)機體補充大豆肽后，血液中除色氨酸外的支鏈氨基酸及芳香族氨基酸含量均有所增加，并且可以促進肌纖維細胞中的蛋白質(zhì)合成起到修復肌肉損傷的作用。張玉萍等人[16]將脫脂大豆置于高頻交變的電磁場下進行電裂解制備大豆多肽，再經(jīng)真空干燥制成大豆多肽粉。將制備的大豆肽按高中低3 個劑量（2.5，5.0，7.5 g/kg·d） 飼喂小鼠，并對小鼠進行負重游泳試驗和爬桿試驗，結果表明高、中劑量組小鼠的爬桿時間和游泳時間極顯著延長，且能夠降低小鼠疲勞后血乳酸的積累，說明電裂解方法制備的大豆肽具有較好的抗疲勞效果。

1.3 抗氧化

氧自由基會攻擊DNA 等生物大分子，使細胞造成損傷，大豆蛋白經(jīng)水解后生成的大豆活性肽具有一定的抗氧化能力，這是因為水解使氨基酸活性基團暴露出來，因此小分子的大豆肽生物活性更高[2]。大豆蛋白水解后生成生物活性肽的潛力也較好，Zhang Q 等人[17]采用堿性磷酸酶制備大豆蛋白水解物，分離出 4 個肽段 （＜3，3～5，5～10，＞10 kDa），研究發(fā)現(xiàn)＜3 kDa 的大豆活性肽具有較好的抗氧化作用，可以通過抑制脂質(zhì)氧化和促進抗氧化酶活性保護Caco-2 細胞免受H2O2誘導的氧化損傷。同時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)堿性磷酸酶制備的大豆活性肽經(jīng)模擬胃腸道消化后其抗氧化活性有所增強，LC-MS/MS 數(shù)據(jù)表明，跨膜轉運后滲透上皮細胞后的肽仍具有抗氧化活性，說明大豆蛋白中含有具有生物可利用性的抗氧化肽，是一種很有前途的功能性食品成分來源[18]。馬福建等人[19]采用胰蛋白酶水解大豆11S 球蛋白制備大豆活性肽，制備的大豆活性肽對超氧陰離子自由基的清除率最高達到46.86%（肽液質(zhì)量濃度12 mg/mL），對羥基自由基的清除率最高可達33.73%（肽液質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL）。

1.4 其他功能活性

大豆活性肽除了具有上述功能活性外，還具有平衡腸道菌群、促進骨細胞增殖、改善阿爾茲海默癥等功能活性。單春喬等人[20]采用復合蛋白酶酶解豆粕制備大豆小肽，并對酶解產(chǎn)物進行分離純化，研究發(fā)現(xiàn)分子量在1 kDa 下的小肽對動物腸道常見的4 種益生菌具有促進增殖的作用，同時還具有抑制腸道致病菌的生長繁殖，說明大豆活性肽具有平衡腸道菌群的功能作用。部分研究表明，大豆蛋白活性肽對于增強骨密度也具有一定作用，如可以提高小鼠的機械骨強度等。沈新春等人[21]以大豆分離蛋白為原料，采用堿性蛋白酶進行酶解后采用超濾分離和葡聚糖凝膠柱層析分離純化了大豆蛋白活性肽，采用CCK-8 方法測定了大豆蛋白活性肽對于成骨細胞MC3T3-E1 增殖活性的促進作用，結果表明該方法制得的大豆蛋白活性肽對于預防和治療骨質(zhì)疏松具有一定效果。阿爾茲海默癥（AD） 是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，發(fā)病機制較為復雜，但神經(jīng)元凋亡或過氧化應激是主要發(fā)病機制之一。劉衛(wèi)云等人[22]通過給小鼠側腦室注射β - 淀粉樣蛋白建立AD 小鼠研究大豆肽改善AD 小鼠學習記憶行為的部分機制，結果表明阿爾茲海默癥的形成可能主要是由于β - 淀粉樣蛋白沉積和老年斑形成誘發(fā)神經(jīng)細胞氧化損傷、凋亡或死亡而導致，并且大豆肽可以改善AD 小鼠的學習、認知和記憶能力，且改善機制與大豆肽可以抑制氧化應激反應和抗細胞凋亡相關。

2 大豆活性肽在食品中的應用

食品體系是一個復雜的基質(zhì)，不同組分相互作用影響，并且食品加工條件中多是高溫高壓，因此對添加在食品中的活性肽穩(wěn)定性能要求更高。大豆蛋白溶解性較差，限制了其在食品加工中的應用。但是，小分子量大豆肽的溶解度較好，且不受酸堿環(huán)境影響，使得大豆肽可以在更多食品中應用[23]。馬永軒等人[24]對大豆肽、大米肽、小麥肽等9 種活性短肽的理化性質(zhì)與功能性質(zhì)進行了比較，研究發(fā)現(xiàn)不同種類的活性短肽在理化特性上的差異與氨基酸組成和分子量大小顯著相關，其中大豆肽在相同pH 值條件或相同鈉離子強度條件下的乳化活性、乳化穩(wěn)定性、起泡性及泡沫穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)較好，說明大豆肽具有較好的加工穩(wěn)定性。

2.1 大豆活性肽在運動性功能食品中的應用

由于大豆活性肽具有抗疲勞、促進肌肉損傷修復、緩解運動疲勞等功能性質(zhì)，目前已經(jīng)廣泛應用在運動性功能食品生產(chǎn)中。我國食品國家標準《運動營養(yǎng)食品通則》GB24154-2015 中明確指出可以以肽類為特征成分開發(fā)運動后恢復類產(chǎn)品，適用于中、高強度或長時間運動后恢復的人群使用的運動營養(yǎng)食品。Jiang C[25]評價了大豆肽固體飲料對耐力項目運動員的恢復效果，選取了21 名男性中長跑運動員作為研究對象接受4 周高強度訓練，隨機分為對照組、葡萄糖組和大豆肽組，分別在試驗前、試驗2 周及試驗結束后對不同分組運動員的身體成分、RPE 等級（rating of perceived exercise，主觀體力感覺等級）進行評價。研究發(fā)現(xiàn)，大豆多肽的攝入可以提高中長跑運動員肌肉量和血清睪酮水平，還可以降低訓練后的RPE 等級，說明大豆多肽可以促進蛋白質(zhì)的合成，具有一定的抗疲勞效果。雷海容等人[26]采用大豆低聚肽制備了富肽奶粉，所用大豆低聚肽由長春大學科技開發(fā)中心研制，純度高達90%以上，氨基酸組成豐富合理，富含人體必需的8 種氨基酸。對服用富肽奶粉的小鼠進行負重游泳試驗以評價其抗疲勞作用，結果表明小鼠食用不同劑量（2 g/d 和6 g/d） 的富肽奶粉均能顯著增加其負重游泳時間，說明制備的富肽奶粉具有一定抗疲勞效果，且是一種高蛋白、低糖、低脂的健康食品，具有較大的市場前景。尤莉蓉[27]采用酶解法處理大豆蛋白制備大豆肽，并與橙子、胡蘿卜和番茄復合果蔬汁進行混合制成一種固體飲料運動補充劑。將制備的大豆肽固體飲料運動補充劑用于20 名健美運動員和20 名健身愛好者的增肌訓練中，研究結果表明雖然個體間的運動水平和運動能力存在顯著差異，但制備的大豆肽固體飲料運動補充劑可以有效提高研究對象的肌肉含量、降低體質(zhì)含量，從而達到改善BMI 指數(shù)（身體質(zhì)量指數(shù)） 的作用。

2.2 大豆活性肽在飲料中的應用

由于大豆活性肽的分子量小、水溶性高，因此常用于生產(chǎn)不同種類的蛋白飲料，具有比大豆蛋白更易消化吸收、供能快速、受熱不易凝固等優(yōu)點。姚鵬程等人[28]以大豆低聚肽、蔗糖、增稠劑和酸味劑為變量進行單因素試驗和正交試驗，以感官評價、理化品質(zhì)、微生物數(shù)量和抗氧化活性作為指標，最終確定大豆低聚肽功能性飲料的配方為大豆低聚肽2 mg/mL，蔗糖80 mg/mL，增稠劑0.25 mg/mL，酸味劑2.5 mg/mL，制備的功能性飲料具有最優(yōu)的品質(zhì)且符合國家標準。高靜等人[29]將大豆多肽和大米多肽復配成降血壓組合肽，以濃縮果汁為原料最終確定大豆大米組合肽功能型飲料的配方為大豆多肽0.15%，大米多肽0.15%，檸檬酸0.15%，復合甜味劑10%，羧甲基纖維素0.2%，制備的新型多肽飲料具有較好的色澤、口感、氣味和組織狀態(tài)。

2.3 大豆活性肽在發(fā)酵食品中的應用

大豆活性肽在發(fā)酵食品中的應用較為特殊，以大豆或大豆蛋白為原料的食品在發(fā)酵過程中會生成具有功能活性的肽類物質(zhì)。大豆中富含蛋白質(zhì)，且大豆蛋白具有許多生物活性，但是人體大豆蛋白的吸收利用率較差，發(fā)酵也是提高大豆蛋白利用率的一種有效方法。豆基酸奶就是一種以大豆或大豆蛋白為主要原料經(jīng)發(fā)酵后制得的新型健康食品，張鴻儒等人[30]綜述了近年來國內(nèi)外新型豆基發(fā)酵酸奶的研究進展，新型豆基發(fā)酵酸奶結合了益生菌和大豆的功能特性，具有提高免疫力、抗癌和降低膽固醇等生理功能。段楠[31]采用干酪乳桿菌Z66 發(fā)酵豆奶，并對生成的肽類物質(zhì)進行分離和評價，發(fā)現(xiàn)10 kDa 肽段的肽含量最高、抗氧化性也較好；采用LC-MS/MS對10 kDa 肽段進行表征和數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)有18 種肽具有抗氧化活性，16 種具有ACE 抑制活性，其余17 種兼具這2 種活性。

2.4 大豆活性肽在其他食品中的應用

大豆活性肽穩(wěn)定的加工性質(zhì)和優(yōu)良的功能活性使得其在食品加工中的應用越來越廣泛。大豆或大豆蛋白經(jīng)蛋白酶降解后不僅會產(chǎn)生具有功能活性的肽類物質(zhì)，部分生成的肽類物質(zhì)具有較好的呈味作用。劉通訊等人[32]將酵母提取物和大豆呈味肽添加在醬油中，研究發(fā)現(xiàn)酵母抽提物和大豆呈味肽二者對醬油風味都有所改善，酵母抽提物LA904 和大豆呈味肽復配使用效果最優(yōu)，酵母提取物具有提鮮的作用，大豆呈味肽則淡化了醬油的咸味，使得醬油本身醇香的底味得到提升，降低了其他雜味的作用。

大豆蛋白具有保濕、乳化及品質(zhì)改良等功能特性，可以減少肉制品加工過程中水分的損失和脂肪的析出。張根生等人[33]采用堿性蛋白酶水解大豆蛋白制備了1～2 kDa 的大豆蛋白肽，并用于乳化腸的制備，研究發(fā)現(xiàn)大豆肽可以在脂肪球表明形成一層具有韌性的親水蛋白膜，使肉制品中的脂肪可以更加均勻地分散在肌原纖維間，有效減少肉制品加熱時水分的析出，大豆肽的乳化效果也要優(yōu)于大豆分離蛋白。

20%以上蛋白質(zhì)含量的食品可以稱為高蛋白食品，食用高蛋白產(chǎn)品可以產(chǎn)生飽腹感，食品工業(yè)上常用大豆蛋白作為代餐焙烤食品的原料，但是生產(chǎn)的產(chǎn)品硬度過高影響了其市場銷量，而大豆蛋白肽的添加則可以較好地解決這個問題。郭睿等人[34]將具有高水分活度的大豆蛋白肽添加在焙烤食品中，研究發(fā)現(xiàn)高水分活度大豆蛋白肽的添加阻止了水分從糖類等物質(zhì)中轉移，從而引起食品硬化，并且隨著蛋白肽添加量的增加，焙烤食品的硬度均呈減小趨勢。

3 結語

大豆活性肽是一類對生命活動有益或具有生物功能活性的寡肽或多肽，具有多種生物活性，常作為功能性物質(zhì)添加在食品中。目前，食品生產(chǎn)過程中使用大豆蛋白作為原輔料加工的產(chǎn)品較多，而直接利用大豆活性肽生產(chǎn)的食品則較少，存在著缺乏相應的生產(chǎn)使用標準、應用范圍不是很廣泛、技術含量低等問題。目前，急需優(yōu)化生產(chǎn)大豆活性肽的生產(chǎn)制備方法，提高大豆活性肽的生物活性，降低食品加工條件對大豆肽生物活性的影響，擴大大豆活性肽在功能食品領域中的應用和發(fā)展。