大豆肽及其脫苦研究進展

劉公博，張凱躍，丁新宇，王繁業

（青島科技大學 化工學院，山東青島 266000）

0 引言

隨著肽吸收學說的出現，小肽分子對人體各項機能的調節已經成了新的研究熱點。許多植物蛋白的氨基酸組分、結構與人體十分接近，但由于其一些特有性質，使得植物蛋白很難在食品加工等方面被大量應用。將植物蛋白分解為多肽，可以拓寬植物蛋白的應用范疇，作為保健品的基料應用到醫藥、食品、飼料等行業。

大豆作為我國最重要的糧食作物之一，種植范圍廣、生產量大，其籽粒含有豐富蛋白質，價格低廉、營養豐富、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勢，且我國關于大豆肽的研究開始時間較晚，設備技術不成熟，導致大豆蛋白、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酵法生產的，相對分子質量分布在5 000 以下的，主要組分為肽的粉末狀物質[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

1.1.1 高溶解性及穩定性

大豆肽易溶于水，其氮溶解性指數（Nitrogen soluble index，NSI） 可達95%以上，在廣譜的pH 值、離子強度、氮濃度、溫度范圍內都是可溶的，不易產生沉淀，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用范圍。

1.1.2 低黏度，高流動性

30%質量分數的大豆肽與10%質量分數的大豆分離蛋白黏度相近，大豆分離蛋白質量分數達到13%時將基本失去流動性，而50%質量分數的大豆肽依舊可以維持較好的流動性[2]。加熱時，大豆蛋白溶液會產生網狀聚合物，黏度明顯增加，而大豆肽加熱也不會產生膠凝，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。適當水解可以使蛋白質大分子內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，故用肽替代氨基酸，可以減少眾多不適癥的產生[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，在質量濃度為0～30 mg/mL 時，大豆肽還原能力隨質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 化學水解法

化學水解法分為酸水解和堿水解，水解效率高、成本低，但反應條件難以控制，甚至會產生污染，還會破壞氨基酸原有構型，造成營養上的流失，且口感不佳，很難用于工業化生產中。

1.2.2 酶水解法

酶水解法是目前應用最為廣泛的一種生產大豆肽產品的方法，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，生產出大豆肽產品。酶水解法操作安全、反應溫和、易于控制、副反應少，且不會產生有毒物質，在合適的預處理與酶組合情況下，既可以提高水解度，又可以解決出現苦味肽問題。

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生產中的應用；微生物蛋白酶是由微生物發酵產生的，隨著科學技術的日新月異，微生物發酵法產酶的技術也逐漸完善，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 微生物發酵法

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

發酵法有諸多優點，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，不會造成營養流失，且以超聲波輔助可以達到更優的效果[6]。朱蘊蘭等人[7]采用蛹擬青霉固態發酵法，小肽含量達到了15.35%。楊文宇等人[8]通過混合菌種兩步發酵法證實了兩步發酵優于一步發酵，未來有很大的發展前景。

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，不添加任何化學試劑，綠色環保、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]。目前國內外相關研究很少，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 免疫調節作用

大豆肽具有提高免疫力的作用[17]。大豆肽是免疫調節因子，可以調節白細胞數目，當人體有大量淋巴細胞時，大豆肽可以減少其數量，并提高粒細胞數量；而當人體粒細胞的數量多時，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的RAW267.4細胞模型中的炎癥反應[19]。

1.3.4 血糖調節作用

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，調節攝食量，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 細胞通路來誘導肝癌細胞的凋亡，從而起到抑制其增殖的作用，二者聯用抑制率可達54%以上[23]。

1.3.8 其他作用

大豆肽還有著促進蛋白質和礦物質吸收、增強益生菌生長、調節信號通路防治哮喘炎癥反應、抗動脈粥樣硬化、增強腦功能、預防運動性骨骼肌勞損的出現、減輕骨骼肌抗結蛋白抗體染色脫染的現象、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。

2.2.1 感官分析

傳統的方法，依賴于人的一些感官來對產品進行檢測分析，簡單快捷。但由于該方法易受環境、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，故評價的誤差較大。

還有一種與感官分析相關的方法是滋味稀釋分析法。通過聯合感覺器官分析技術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，電子舌的本質是傳感器，可以將作用在生物膜上的分子信息轉化成味覺強度，根據味道將大量的化學物質分為幾類，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

利用水解后產物各項性質有異的特點，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；沉淀法的原理是等電點沉降，但其應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 -環糊精加入到大豆蛋白水解液中取得了較好的試驗結果，當β -環糊精加入量達到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，且不破壞營養結構。HAP 低溫高堿堿性蛋白酶、1398 中性蛋白酶、Flavourzyme 復合風味蛋白酶[33]、氨肽酶[34]都已被證實應用于大豆蛋白水解物中具有良好的脫苦效果。

2.3.4 發酵法脫苦

發酵法（微生物法） 脫苦是近幾年國內新興的脫苦方法。豆康寧等人[30-31]使用乳酸菌發酵法使大豆肽原本的苦味轉變為了酸味，使用乳酸菌與酵母菌二次發酵，苦味轉變為了酒味，改善了其感官品質。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 應用現狀與展望

大豆肽優異的理化性質與生理功能使其可以被廣泛應用到各大領域。

（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價值。良好的吸水保濕性可以使其被應用在面包、糕點生產中，使產品柔軟、富有彈性；而良好的流動性使其適于生產高蛋白飲品，且增肌效果明顯[35-37]。以大豆肽美拉德反應產物（Soybean peptides Maillard reaction products，SMRPs） 做增味劑，還可以調節腸道微生物群的潛在益生元活性，減緩衰老[38-39]。

（2） 醫藥、保健品。大豆肽具有極高營養價值，且相較于大豆蛋白更易吸收，產生不適應癥的幾率大大降低，故大豆肽可以作為患者的營養劑。大豆肽還可以有效解決鈣的攝取量與吸收量比例失調的問題，可與鈣離子結合產生可溶性的螯合物，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”的性質可以被用于醫藥產業制造出相應的藥品。大豆肽可以抑制乙醇在體內吸收，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，營養價值高、抗原性低，既可以促進動物成長發育，提高肉、奶、蛋的質量，又不會發生過敏反應。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影響。在豬飼料中添加大豆肽，可以增強豬的絨毛發育，同時可以降低炎性細胞因子水平，改善豬的腸胃健康。

（4） 發酵工程。氮源是菌類培養中必不可少的營養素之一，氮源的好壞可以直接影響菌體發育好壞、發酵周期長短、產物得量多少等。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，可以作為生產酸奶、醋、醬油等發酵食品或酶制劑的原料，增加生產的功效、提高產品品質及改善產品風味。

（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。大豆肽FDPAL（Phe-Asp-Pro-Ala-Leu） 可以上調某些與抗性相關的基因表達，增強細胞對于氧化應激的抵抗力，能夠添加到化妝品中。

4 結語

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