大豆蛋白及其酶法水解

“２００１年北京国际饮料科学与技术报告会”论文集

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大豆蛋白及其酶法水解

钱方’

王凤翼

１１６００１

大连轻工业学院食品科学与生物工程系辽宁大连

摘要：阐述开发大豆蛋白的重要性及其在食品工业中应用的限制因素，提出酶法水解是大豆蛋白改性（修饰）的重要途径之一。若

用适宜方法对其酶解之苦味加以控制，所得到的大豆肽无论是理化特性、营养特性，还是功能特性等都较大豆蛋白具有广泛的用

途和广阔的开发前景。

关键词：大豆蛋白；醇彝；苦味ｘ

中国分类号：ＴＳ２７５．４．／

ｌ开发大豆蛋白的重要性

近几十年来，世界人口以创记录的速度增长，而

来源。大豆蛋白的营养价值高，它含有丰富的优质

蛋白质，可以提供充足的人体所需要的八种必需氨基酸旧Ｊ，它还可以为人体提供多种维生素和矿物质，并有降低人体血液中胆固醇含量的作用Ｈｊ。大豆蛋白资源十分丰富，原料成本相对较低。此外，大

粮食亩产增长率却在下降，粮食生产的三大基地一

农场牧场、海洋似乎正在或许已经达到人均最高产量，尤其是１９８４年以来，粮食的产量增长速率已经落后于人口增长速率，落后速率达１％。目前，全世界有５０多亿人口，每年所消耗的粮食达１２亿多吨。这等于在赤道上用粮食铺出一条１６．７６ｍ宽、１．８ｍ厚的环球公路。而对粮食的需求不断增加，使这条公路每年要延长１００．５８ｋｉｎ，根据预测，１公顷耕地平均养活的人数，将由７０年代的２．６人增至２０００年的４人【１ｊ。所以，食物短缺蛋白质不足将是一个非常突出的问题。

为了解决这一问题，人们开始注意，并且利用许多资源来制造可供食用的蛋白质。除大力发展农、牧、渔外，还以最新科学技术致力于新的蛋白质资源的开发，特别是大豆蛋白质资源的开发。美国农业

豆蛋白还具有与食品的嗜好性，加工性等相关联的

各种功能特性【５，６Ｊ，如乳化性、起泡性等。总之，大豆蛋白由于其有营养丰富、原料充足、成本低廉及多

种多样的功能特性使之越来越广泛地应用于食品加

工业的各个领域。

２限制大豆蛋白在食品工业中应用的因素

然而大豆作为食用蛋白质的消费量与其总产量

相比却相差甚远。其原因是：一方面一些发达国家

正在大规模的发展动物性蛋白食品，因而用于配合饲料的大豆消费量在迅速增加；另一方面大豆蛋白质在风味上、营养上以及功能特性上，还有待改善，而后者则是限制大豆蛋白质在食品工业中大量应用的关键所在。

大豆蛋白本身带有一种令人不快的苦味和豆腥味，因而不能满足人们的要求，影响了它作为食物的可接受性。而这些化合物常与蛋白质结合而存在，所以就连大豆分离蛋白也难以完全去除大豆的苦味和豆腥臭味【“。实际上纯蛋白是无味的，可以肯定蛋白中的某些令人不快之异味，几乎都是来自于不纯物质。此外，大豆蛋白中还含有一些不适合生理

需要的物质或呈毒性物质与之共存，如胰蛋白酶抑制素、外源凝聚素、致甲状腺肿素、抗维生素因子和

部《世界油料形势和展望》发表的统计资料表明，近

年来世界大豆生产有很大发展。１９９２／１９９３年世界大豆总产量为１１２４０万吨，比１９８８／１９８９年的９５６５

万吨增长１７．５％，平均每年增长３．５％。其中发展

最快的是中国，其次是美国、巴西和阿根廷。同１９９０／１９９１年相比，１９９４年／１９９５年的平均增长率为：中国４１．４％、美国２９．２％、巴西２４．２％、阿根廷

８６％【“。

人类食用蛋白质主要有两大类，即植物蛋白质

和动物蛋白，动物蛋白的资源是十分有限的，而且动物蛋白的转化率较低，过分食用会引起高血压、高脂肪、高胆固醇等疾病。因而人们着眼于开发植物蛋

白，大豆蛋白目前被认为是最重要的提供蛋白质的

第一作者：副教授。

金属络合物等抗营养成分１８Ｊ。人或动物长期摄人含有这些有害物质的大豆制品，会产生不同程度的消化不良、甲状腺肿大、氨基酸和维生素等营养成分

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“２００１年北京国际饮料科学与技术报告会”论文集

利用率下降，以及生长停滞等一系列蓄积性中毒症

状，危害着人类健康【９』。而且上述部分物质与蛋白分子牢固的形成复合体，在通常条件下不能用化学

或物理的方法彻底除去。

３大豆蛋白的酶法水解及其苦昧

为了改善大豆蛋白质的品质，提高营养价值，进一步改善大豆蛋白的溶解性、起泡性等功能特性，促进大豆蛋白质在食品工业中的应用。多年来，许多科学工作者一直在致力于大豆蛋白质的改性（或称修饰）工作，其中最重要的方法之一就是酶水解法。这里所说的酶水解法是指用特定的蛋白酶作用于大

豆蛋白质特定的肽键，使之断开的方法。一般说来，

酶水解反应条件较为温和，产生毒性物质的可能性较少。而且随着酶反应的进行，蛋白质的分子量逐渐变小，并转化为肽或者氨基酸，其物理性状以及机

能特性将发生明显变化。

Ａｒａｉ等研究了变性大豆蛋白质与生的和加工后

的大豆豆腥味的代表性成分，即１一已醇和１一己醛的相互作用。这些与蛋白结合的物质，在用胃蛋白酶处理变性大豆蛋白质时，首先游离出来。Ｎｏｇｕｃｈｉ

等确认，在用酸性蛋白酶（ｍｏｌｃｉｎ）处理过程中不仅ｌ一己醇或１一己醛能充分地游离，其他气味成分也

能充分游离，并从大豆蛋白分离蛋白中除去。Ｆｕｊｉｍａｋｉ等用各种蛋白酶标准品，研究了脱臭的有效性，认为对于大豆和鱼肉蛋白质的脱臭，经胃蛋白

酶水解后用醚抽出法是最有效的。

将大豆制取的蛋白质凝固物即豆腐用酸性蛋白

酶（ｍｏｌｃｉｎ），则挥发性成分增加了，甘油三酸酯、脂

肪酸、磷脂酰胆碱、磷脂酰胆胺、磷脂酰肌醇、谷甾一

Ｄ一葡糖苷、染料木因、皂角苷等与挥发性脂质有关

的物质游离出来。

由于天然大豆蛋白质的某些功能特性尚不明

显，对于现代食品研究与开发以及食品的深加工等较为不适。例如，大豆蛋白的粘度随着浓度的增加而显著增加，故豆乳的浓度不可能提得很高，通常超过１３％会形成凝胶状【”』。因此在改善大豆蛋１３质

的溶解性或粘度等功能特性，以及提高蛋白质的营

养价值方面，由于蛋白分解酶的作用而发生较大变

化的研究也很多。

１９７４年，Ｃ．Ｐｕｓｋｉ进行了用蛋白酶改性大豆蛋白的功能特性的研究。发现改性后大豆蛋白乳化能力增加，但乳化稳定性降低，吸水性和起泡能力稍微增加，但泡沫稳定性很低，并且经过酶处理的大豆蛋

白不能形成凝胶，蛋白溶液的粘度很低。

１９９０年，沈蓓英等用木瓜蛋白酶水解大豆分离

蛋白，使可溶解度接近１００％（中性溶液）¨ｌ｜，舒展（１９９２年）用微生物蛋白酶对ＳＰＩ进行水解改性，使乳化度从６４％增到９２％，乳化稳定度从４２．８％增

加到８８．３％。

由于大豆蛋白的蛋氨酸含量较低，在一定程度上降低了蛋白质效价比。因此为了提高大豆蛋白的蛋氨酸含量，Ｙａｍａｓｈｉｔａ等通过用木瓜蛋白酶的合成类蛋白反应。将Ｌ一蛋氨酸乙酯导人大豆蛋白的胃蛋白酶水解物中，使大豆蛋白质的ＰＥＲ（蛋白效率比）提高至３．３８。张雅丽等【１２１（１９９４年）。根据大豆蛋白赖氨酸含量高而硫氨基酸含量低，以及芝麻蛋白赖氨基酸含量低而含硫氨酸含量高的特点，以大豆蛋白和芝麻蛋白的胰蛋白酶水解物为原料，在胃蛋白酶催化下合成了类蛋白。

大豆蛋白经酶解后，其酶解物是由许多多肽分子和游离氮基酸所组成，其必需氨基酸比例平衡，含量丰富。传统认为蛋白必须通过消化道中的各种蛋白酶水解后，最终以游离氨基酸的形态才能被人体吸收。长期以来，游离氨基酸一直被认为是主要的吸收形式。近年来的研究表明，大豆蛋白经酶水解

后的产物一大豆蛋白肽较大豆蛋白质具有更强的生

理调节功能。有资料称同其他蛋白质和氨基酸混合物比，大豆肽的吸收速度和吸收率是最高的。这是因为人体肠道中存在着一个不同于氨基酸转运系统的特殊多肽转运体系，此体系能直接将小分子肽运转至小肠粘膜上的内皮细胞内而迅速被消化吸收【ｌ…，吸收效果优于一般蛋白质和游离氨基酸，尤其是二、三肽等低分子肽在肠道中更易于吸收。研究还表明，大豆多肽能与机体中的胆酸结合，因而具有降低血清胆固醇、平衡血压和减肥等功能。另外，

大豆多肽还有促进双岐杆菌发酵等作用以及抗过敏作用。

但是蛋白酶水解物往往产生一种令人难以接受的苦味，因而成为影响蛋白质酶水解技术在食品加工业中推广应用的重要障碍之一。关于苦味产生的原因，许多研究者进行了研究，并确认数种低分子疏水性的苦味肽，是其产生苦味的主要原因。其中大豆蛋白胃蛋白酶水解物中呈现苦昧的肽有：Ｇｌｙ—

Ｌｅｕ、Ｌｅｕ—Ｐｈｅ、Ｐｈｅ—Ｌｅｕ、Ｌｅｕ—Ｌｙｓ、Ａｒｇ—Ｌｅｕ、Ａｒｇ—Ｌｅｕ—Ｌｅｕ、Ｔｙｒ—Ｐｈｅ—Ｌｅｕ、Ｓｅｒ—Ｌｙｓ—Ｇｌｙ—

Ｌｅｕ、一Ｇｌｙ—Ｓｅｒ—Ａｔａ—ｌｌｅ—Ｐｈｅ—Ｖａｌ—Ｌｅｕ、毗咯

烷酮一羟基一Ｇｌｖ—Ｓｅｒ—Ａｌａ—ｌｉｅ—Ｐｈｅ—Ｖａｌ—Ｌｅｕ

和ｃ末端具有一Ｇｌｕ—Ｔｙｒ—Ｐｈｅ—Ｌｅｕ排列的廿四

钱方，王凤翼：大豆蛋白及其酶法水解

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肽；在化学合成的数种三肽和四肽中，其苦味大小顺

序是：Ｐｈｅ—ＧＩｖ—ＧＩｖ＝Ｇｌｖ—Ｐｈｅ—ＧＩｖ＜ＧＩｖ—Ｇｌｖ

—Ｐｈｅ；Ｌｅｕ—Ｇｌｙ—Ｇ１ｙ—ＧＩｖ＝ＧＩｖ—Ｌｅｕ—ＧＩｖ—ＧＩｖ

＝Ｇｌｙ—Ｇｌｙ—Ｌｅｕ—Ｇｌｙ＝Ｇｌｙ—ＧＩｙ—ＧＩｖ—Ｌｅｕ。一

般来说，随着肽链中疏水性氨基酸残基数量的增加苦味程度有增加的倾向，特别是当疏水性氨基酸残基位于ｃ末端时，其苦昧程度增加更为明显。这表明酶的种类不同，作用于基质的切割点亦不同，因而苦昧的产生与否或轻重程度也千差万别。

为什么蛋白质本身无苦味，而经蛋白酶水解以

后会有苦味呢？首先苦味是由于疏水性氨基酸和味

觉细胞发生反应的结果。舌头上对生体膜的感觉通过图１表示出来。一般产生苦味的化合物有一个亲水区和疏水区，这两个区域需相隔０．３ｎｍ［１４］。产生苦味的天然Ｌ一氨基酸和肽也具有这样的构型。在一个完整的球蛋白分子中，疏水侧链定向在分子内部，因不能与味蕾相接触，所以大豆蛋白本身并无苦味。而当蛋白质被水解后，疏水性氨基酸含量丰富的多肽被释放到溶液中，因疏水区逐渐暴露，于是便和味觉细胞反应产生苦味。当蛋白质完全水解成游离氨基酸时苦味又减轻，这是因为疏水性的肽比相应的混合型氨基酸要苦一些。

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苦味

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一●一有疏水性删链的氧菇酸残基一。一有米水性俚４链的氧毖酸戏毖

图１

蛋白质酶水解物苦昧产生的机理

４酶解苦昧的控制

人们在选择食品时．首先注意的是食品的外观特征、气味和味觉特征等物理性质。因此在开发利

用大豆蛋白酶法水解过程中，水解物苦味的有无决定着其应用前景。为此许多食品科学家已进行了大

量的研究：

不同的水解酶作用于同一底物一大豆蛋白会产生不同的苦味。与链霉蛋白酶相比，木瓜蛋白酶或无花果蛋白酶的水解物有胜过苦昧的香味产生。而多肽的苦味和其组成有密切的关系。可见在大豆蛋白水解过程中，蛋白酶的选择非常重要。

在水解过程中当水解浓度较低时，由于肽浓度肽链相对较长，疏水作用使许多疏水性氨基酸包埋于肽链内部，此时苦味并不明显；但随着水解度的增加，疏水性氨基酸的暴露程度越来越大，苦味也就越来越强；而当水解度非常高的时候，苦味肽被水解成分子量很小的肽或氨基酸，这时苦昧就会减弱或消失，一个极端的例子就是游离氨基酸苦味并不明显。所以，通过控制酶解反应的水解度也可在一定程度

上减弱水解物的苦味。

有目的的选择一些疏水性的吸附剂，如活性炭、

苯甲醛树脂、玻璃纤维及用２一丁醇和水的混合物浸提水解物，也可选择性地分离或降低水解物中的苦味。

此外，用被称为转肽反应的类蛋白合成法、外切酶法及添加一些谷氨酸二肽或苹果酸等一些有机酸加以掩盖途径也可有效地去除大豆蛋白水解物的苦

味。

总之，大豆是一种比较理想的优质食品原料。

我国是大豆的故乡，大豆资源丰富，尤其是在蛋白质

资源严重缺乏的二十一世纪，更引发人们对大豆蛋

白酶法水解的研究。大豆蛋白经酶法水解后得到的

大豆肽无论从理化特性上、营养特性还是功能特性都优于大豆蛋白质。若在风味上加以改善的话，相信在食工业中将具有十分广泛的用途和较广阔的开

发应用前景。

参考文献

［１］蛋白质资源的开发与利用．北京：中国轻工业出版社，１９８８，１

［２］

陆恒．大豆蛋白质的价值优势及其现代制品开发利用研究．

食品与机械，１９９７（１）：８【３】Ｈ

ＥＳｎｙｄｅｒｎｄＴＷ，Ｋｗｏｎ

ＳｏｙｂｅａｎＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ

ＶⅡＮ０ｓｒｔａｎｄ

ＲｅｉｎｈｏｌｄＰｒｅｓｓ．ＮｅｗＹｏｒｋ．１９７８

【４Ｊ

Ｙ踮ｈｈａ。Ｈ．Ｅａｓｔ—Ｗｅｓｔｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ

ｏｎ

ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ

Ｆｏｏｄｓ

Ｔｈｅ

Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ

ＪｏｕｒＭｌｏｆＮｔｃｔｒｉｔｉｏｎ

ａｎｄＤｉｃｔｅｔｉ。，１９９５，Ｄｃｅ

５（２）：２２—２５

［５］杜长安．程复生主编．植物蛋白工艺学．北京：中国商业出版

杜．１９９５

［６］石彦国等大豆制品工艺学北京：中国轻工业出版社．１９９３．

１４４

“２００１年北京国际饮料科学与技术报告会”论文集

［１１］沈蓓英等．酶法改进大豆分离蛋白的功能中国油脂．１９９０（４）４１～４６

１０８—１０９

【７］［日］渡边笃二主编，周奇文等译．新大豆蛋白食品．北京：中

国食品出版社，１９８７，６７

［１２】张雅丽等．蛋白酶法修饰的初步探讨——大豆蛋白和芝麻蛋

白的台成类蛋白研究食品与发酵工业．１９９４（２）：８—１３。

【８１

王凤翼编泽食品蛋白修饰化学（下册），１９８７，９４．９５

［９］张延坤等大豆肽在食品工业中的应用．食品工业，１９９７（３）：

５、６

［１３］木本实大豆弋７于ＦＥ的槭能研究己虑用Ｅ现状食品匕

明骚。１９９４，２９（７）：２７—２９

［１０］木本实．大豆心７于Ｆｏ机能研究Ｅ应用。现状。食品Ｅ开

发，１９９４，２９（７）：２７—２９

［１４］Ａｌｓｅｒ—Ｎｉｓｓｅｎ．Ｊ．ＥｎｚｙｍａｔｉｃＵｓｄｒｏｔｙａｓｏｆ

ｎｗ抽．ＥＩｓｅｖｉｒ

ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ．ＬｏｎｄｏｎａｎｄＮｅｗＹｏｒｋ，１９８６．６２～６４

ｓｏｙｔⅪａｎｐｒｏｔｅｉｎａｎｄｉｔｓｅｎｚｙｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｌｖｓｉｓ

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ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｗｉｌｌｈａｖｅｍｏｒｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅ

叩ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｂｒｉｇｈｔｅｒ

ｐｒｏｓｐｅｃｔｓｔｈａｎｓｏｙｂｅａｎｐｒｏｔｅｉｎｉｎｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｒａｉｃａｌ，ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｙｂｅａｎｐｒｏｔｅｉｎ；ｅｎｚｙｍａｔｉｃ

ｈｙｄｒｔ由ｓｉｓ；ｂｉｔｔｅｒｎｅｓｓ

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