（食品科学专业论文）大豆浓缩蛋白和分离蛋白限制酶解及功能性变化.pdf

摘要 ! i 一， i ! 摘要 大豆蛋白营养价值丰富，而且具有良好的功能性质。所表现出的溶解、保水、吸油、乳 化、凝胶等功能特性，使其广泛应用于食品及其它行业。大豆蛋白质功能性修饰的研究，是 食品科学中的一个热点问题。本研究利用酶修饰技术，对大豆浓缩蛋白( s p c ) 、大豆分离蛋 白( s p i ) 进行限制性酶水解( 中性蛋白酶或胰蛋白酶) ，控制其水解程度，制备低水解度的 酶修饰大豆蛋白产品：通过评价其功能性质的变化情况，寻找大豆蛋白修饰的新方法，以达 到改善、保留一些重要功能性质的目的。另外，通过对酶水解产品的凝胶电泳分析，探讨蛋 白质的酶解模式与功能特性变化的内在联系，这是揭示功能性质变化的关键。具体结果如下： ( 1 ) 以s p c 的蛋白质含量为指标，通过正交试验，确定出大豆浓缩蛋白的适宜提取条 件。第一次浸提条件为：乙醇浓度6 5 ，浸出温度5 0 ，浸出时间6 0m i n ，固液比l ：l o ；第 二次浸提条件为：乙醇浓度7 0 8 0 ，浸提温度7 0 - 7 5 ，浸提时间5m i n 。试验室试验表 明，随超声处理时间的延长，s p c 的蛋白质含量增加，并达到最大：处理时间继续延长，蛋 白质含量下降。最优超声处理条件为1 5m i n 。超声功率对s p c 的品质也有影响，随功率增加 s p c 的蛋白质含量呈增加趋势，表明超声辅助处理对提高蛋大豆浓缩蛋白质量有积极作用。 ( 2 ) 利用中性蛋白酶和胰蛋白酶限制性水解大豆浓缩蛋白，得到相应的水解条件参数。 中性蛋白酶的水解条件为：原始p h ，温度2 5 、底物浓度1 0 、酶添加量4 0 0u 9 1 ；胰蛋 白酶限制水解条件为：原始p h ，温度3 5 、底物浓度1 0 、酶添加量1 7 0 0u g 。利用中性 蛋白酶和胰蛋白酶限制性水解大豆分离蛋白，得到相应的水解条件参数。中性蛋白酶的水解 条件为：原始p h ，温度2 5 、底物浓度7 5 、酶添加量2 5 0u g 一：胰蛋白酶限制水解条件 为：原始p h ，温度3 5 、底物浓度7 5 、酶添加量6 1 0u 岔1 。 ( 3 ) 凝胶电泳分析表明，不同酶的催化特异性不同，在低水解程度下，蛋白的酶解模 式不同。中性蛋白酶作用下，两类酶修饰蛋白中肽分子片段较短，且在低分子量范围出现两 个新的肽片段：胰蛋白酶作用下，两类酶修饰蛋白中肽分子片段相对较大，且没有新片段生 成。酶解模式的差异将对酶修饰产品的功能性质产生不同的影响。 ( 4 ) 酶修饰大豆浓缩蛋白溶解性明显增强( n s i 提高约2 5 倍) ：保水性、吸油性得到一 定程度的改善，约提高1 4 币1 ：i2 9 ；乳化活性和乳化稳定性均有显著提高，而凝胶性则大大 降低。这些变化都与酶解模式相符。酶修饰大豆浓缩蛋白，其溶解性、吸油性、乳化性指标 接近或优于商品化的大豆分离蛋白，表明大豆浓缩蛋白的限制性水解，确实能够有目的地改 善、保留大豆蛋白的一些功能性质。与s p c 相同，s p i 的酶解模式与酶修饰产品的功能特性 的变化也存在内在联系。胰蛋白酶修饰产品中的大分子片段含量较多，因此在保水、凝胶强 度、乳化性等方面都要优于中性蛋白酶修饰产品，尤其是水解度为1 的产品，但在溶解性 方面却相对较低；酶修饰产品的几个重要功能性质，如溶解性( n s i 提高约2 9 倍) 、乳化活 性，胰蛋白酶修饰分离蛋白产品的乳化稳定性，以及吸水性明显优于商品化的s p i 。 因此，限制性酶水解大豆蛋白，能够达到改善、保留一些重要功能性质的目的。通过凝 胶电泳分析，发现酶解模式与功能特性变化的内在联系，这为研究功能性质变化以及有效地 控制功能性质提供了依据。 关键词大豆浓缩蛋白；大豆分离蛋白；限制性酶水解；功能性 a b s t r a c t s t u d yo nl i m i t e de n z y m a t i ch y d r o l y s i so fs o yp r o t e i nc o n c e n t r a t e a n ds o yp r o t e i ni s o l a t ea n dm o d i f i c a t i o ni nf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s a b s t r a c t s o yp r o t e i nw a sn o to n l yb e t t e ri nn u t r i t i o na n dh e a l t hp r o t e c t i o n ，b u ta l s oi n f u n c t i o n a l p r o p e r t i e s i tw a sh i g h l ya n dw i d e s p r e a da p p l i e di nf o o da n do t h e rf i e l d sb e c a u s eo fi t sf u n c t i o n a l p r o p e r t i e ss u c ha ss o l u b i l i t y , w a t e r - h o l d i n gc a p a c i t y o i la b s o r p t i o n ，e m u l s i f i c a t i o n ，g e l a t i o ni nt h e p r o c e s so ff o o dp r o d u c t i o n a tp r e s e n t t h er e s e a r c h e so fm o d i f i c a t i o ni nf u n c t i o n a lp r o p e r t i e so f s o yp r o t e i nw e r ep o p u l a ri nf o o ds c i e n c e i nt h i ss t u d y , s o yp r o t e i nc o n c e n t r a t e ( s p c ) a n ds o y p r o t e i ni s o l a t e ( s p i ) w e r el i m i t e de n z y m a t i ch y d r o l y z e d ( t r y p s i no rn e u t r a s e ) t h r o u g he n z y m a t i c m o d i f i c a t i o nt e c h n i c s ，t op r e p a r em o d i f i e ds o yp r o t e i np r o d u c t sw i t hl o wd hb yc o n t r o l l i n gt h e h y d r o l y s i se x t e n to fs o yp r o t e i n c h a n g e so ff u n c t i o n a lp r o p e r t i e ss h o u l db ee v a l u a t e da n dan e w a p p r o a c ho fm o d i f i c a t i o no fs o yp r o t e i nw a st r y i n gt of i n d ，i no r d e rt oa c h i e v et h eg o a lo f i m p r o v i n ga n dh o l d i n gs o m ei m p o r t a n tf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s i na d d i t i o n ，s d s p a g ew a su s e dt o d e t e r m i n et h em o d e so fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sf o rs o yp r o t e i na n dm o d i f i e ds o yp r o t e i n a n df i n a l l y i t sf o u n dt h a tar e l a t i o n s h i pe x i s t e db e t w e e nm o d eo fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sa n dc o r r e s p o n d i n g m o d i f i c a t i o ni nf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s i tc o u l db et h ek e yt oo p e no u tt h ec h a n g e so ff u n c t i o n a l p r o p e r t i e s t h er e s u l t so b t a i n e di nt h i ss t u d ya r ea sf o l l o w ： 1 t h eo p t i m a le x t r a c t i n gc o n d i t i o n so fd e f a t t e ds o yf l o u rw e r ed e t e r m i n e db yo r t h o g o n a l d e s i g n w i t hp r o t e i nc o n t e n to fs o yp r o t e i nc o n c e n t r a t e ( s p c ) a sm a i ni n d e x ，t h es o yf l o u rw a s e x t r a c t e da te t h a n o lc o n c e n t r a t i o n6 5 ，5 0 f o r6 0m i n ，r a wm a t e r i a lt os o l v e n tr a t i ow a s1 ：1 0 a n dt h es e c o n de x t r a c t i o nw a sa te t h a n o lc o n c e n t r a t i o n7 0 8 0 7 0 - 7 5 f o r5m i n t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep r o t e i nc o n t e n ti n c r e a s e dt i l lt h em a x i m u mw i t ht h et i m eo fu l t r a s o n i c t r e a t m e n ti n c r e a s i n g i ft h et i m eo fu l t r a s o n i ct r e a t m e n tc o n t i n u e di n c r e a s e ，t h ep r o t e i nc o n t e n t d e c l i n e di n s t e a d t h eo p t i m a lu l t r a s o n i ct r e a t m e n t q u a l i f i c a t i o nw a s 15 m i n t h ep o w e ro f u l t r a s o n i ct r e a t m e n ta l s oh a se f f e c to np r o t e i nc o n t e n t w i t ht h ep o w e ro fu l t r a s o n i ct r e a t m e n t i n c r e a s i n g ，t h ep r o t e i nc o n t e n ta l s oi n c r e a s e d t h ee x p e r i m e n tc o n f i r m e dt h a tu l t r a s o n i ct r e a t m e n t h a dp o s i t i v ee f f e c to ns o yp r o t e i n 2 n e u t r a s ea n d t r y p s i nw e r ec h o s e n a s h y d r o l a s e t ol i m i t e d h y d r o l y s i ss p c t h e c o r r e s p o n d i n gh y d r o l y s i sp a r a m e t e ro fn e u t r a s ew a st h a tn a t u r a lp h ，t e m p e r a t u r e2 5 c ，s u b s t r a t e c o n c e n t r a t i o n10 a n de n z y m ea d d i t i o n4 0 0u - g t h ec o r r e s p o n d i n gh y d r o l y s i sp a r a m e t e ro f t r y p s i nw a st h a tn a t u r a lp h ，t e m p e r a t u r e3 5 ，s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n10 a n de n z y m ea d d i t i o n 17 0 0u g 一i nt h es a m ew a y , n e u t r a s ea n dt r y p s i nw e r ec h o s e na sh y d r o l a s et ol i m i t e dh y d r o l y s i s s p i t h ec o r r e s p o n d i n gh y d r o l y s i sp a r a m e t e ro fn e u t r a s ew a st h a tn a t u r a lp h ，t e m p e r a t u r e2 5 c ， s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n7 5 a n de n z y m ea d d i t i o n2 5 0u g 一a n dt h ec o r r e s p o n d i n gh y d r o l y s i s p a r a m e t e ro ft r y p s i nw a st h a tn a t u r a lp h 。t e m p e r a t u r e3 5 c ，s u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n7 5 a n d i i 东北农业人学工学硕十学位论文 e n z y m ea d d i t i o n6 10u g 3 t h ea n a l y s e so fs d s - p a g ei n d i c a t e dt h a td i f f e r e n t e n z y m eh a dd i f f e r e n te n z y m e s p e c i f i c i t y u n d e rt h ec o n d i t i o no fl o wh y d r o l y s i sd e g r e e ，t h em o d e so fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sf o r s o yp r o t e i nw e r ed i f f e r e n t t h ep e p t i d e so fm o d i f i e ds p co rm o d i f i e ds p lw e r es h o r ta f t e r h y d r o l y z i n gb yn e u t r a s e a n dt w on e wp e p t i d e sa p p e a r e da tt h eb o u n do fl o wm o l e c u l a rw e i g h t o nt h ec o n t r a r y , t h ep e p t i d e so fm o d i f i e ds p co rm o d i f i e ds p lw e r el o n gc o m p a r a t i v e l ya f t e r h y d r o l y z i n gb yt r y p s i n ，b u tt h e r ew a sn on e wp e p t i d e t h ed i f f e r e n c e so ft h em o d e so fe n z y m a t i c h y d r o l y s i sw o u l dh a v ed i f f e r e n te f f e c t so nf u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fm o d i f i e ds o yp r o t e i n 4 t h es o l u b i l i t yo fm o d i f i e ds p cw a si n c r e a s e dd i s t i n c t l y ( n s ii m p r o v e d2 5t i m e s ) t h e w a t e r - h o l d i n gc a p a c i t ya n do i la b s o r p t i o na l s ow e r ei m p r o v e d ，a b o u t1 4 a n d2 9 g r o w t h r e s p e c t i v e l y e m u l s i f y i n ga c t i v i t yi n d e xa n de m u l s i o ns t a b i l i t yi n d e xg r e wr e m a r k a b l y , b u tg e l a t i o n w a sr e d u c e dg r e a t l y a l lt h e s ec h a n g e sw e r er e l a t e dt ot h em o d e so fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sf o rs o y p r o t e i n t h em o d i f i e ds p c i t ss o l u b i l i t y , o 订a b s o r p t i o na n de m u l s i o nw e r ee q u a lt oc o m m e r c i a l s p i ，o re v e nb e r e ni ti n d i c a t e dt h a tl i m i t e de n z y m a t i ch y d r o l y s i sa s s u r e d l yc a ni m p r o v ea n dh o l d s o m ef u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fs o yp r o t e i np u r p o s e f u l l y a ss a m ea ss p c ，t h e r ew a sa l s oa ni n h e r e n t r e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o d eo fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sf o rs p ia n dc o r r e s p o n d i n gm o d i f i c a t i o ni n f u n c t i o n a lp r o p e r t i e s m o d i f i e ds p lw i t ht r y p s i nh a dm o r el o n gp e p t i d e s ，s oi t sw a t e r - h o l d i n g c a p a c i t ng e l a t i o na n de m u l s i o nw e r eb e r e rt h a ns p im o d i f i e db yn e u t r a s e ，e s p e c i a l l yi st h e h y d r o l y s a t ew h i c hd h w a s1 ，b u ti t ss o l u b i l i t yw a sal i t t l el o w e ri n s t e a d s e v e r a li m p o r t a n t f u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fm o d i f i e ds p i ，s u c ha ss o l u b i l i t y ( n s ii m p r o v e d2 9t i m e s ) ，e m u l s i f y i n g a c t i v i t yi n d e x ，e m u l s i o ns t a b i l i t yi n d e xo fm o d i f i e ds p lw i t ht r y p s i na n dw a t e ra b s o r p t i o n ，w e r e b e t t e rt h a nc o m m e r c i a ls p i c o n s e q u e n t l y , t h em e t h o do fl i m i t e de n z y m a t i ch y d r o l y s i so fs o yp r o t e i nc o u l da c h i e v et h e g o a lo fi m p r o v i n ga n dh o l d i n gs o m ei m p o r t a n tf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s e v e nw i t ht h ea n a l y s e so f s d s p a g e ，i t sf o u n dt h a tar e l a t i o n s h i pe x i s t e db e t w e e nm o d e so fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sa n d c o r r e s p o n d i n gm o d i f i c a t i o ni nf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s t h i sc a no f f e re v i d e n c ef o rs t u d y i n gt h e c h a n g e so ff u n c t i o n a lp r o p e r t i e sa n dc o n t r o l l i n gf u n c t i o n a lp r o p e r t i e s k e yw o r d ss o yp r o t e i nc o n c e n t r a t e ；s o yp r o t e i ni s o l a t e ；l i m i t e de n z y m a t i ch y d r o l y s i s ；f u n c t i o n a l p r o p e r t y c a n d i d a t e ：h o uy a o s p e c i l i t y ：f o o ds c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o f z h a ox i n h u a i 磺究生学霞论文独创声暌秘傻震授投书 h i i i hi i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 i 连。錾量壹墓丝盏罴缱型富盟煎! 奎拦要窒羔或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了骧确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：j f 袤渡 日期：扩口彦年月，乞日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全? 解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有投保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：像兹 日期：抄孑年6 月摩网 导师 签名：莨h 曩0 日期：劬善年二月占匿 弓i 言 曼! 詈詈曼鼍鼍皇曼! 詈量曼曼詈i i i l l l 蠢l 吉 1 0l 目 随着全球对植物油料及蛋白消费需求增加和应用领域的不断扩大，大豆加工业已成为一 个地区昶国家的主导产娥察支柱产业，在许多国家农副产品加工孛占有稚当重要的位置，带 动着相关产业同步向前发展。大委食品是2 1 世纪最受欢迎的食品之一，这一点无论在发达 国家还是在发展中国家都是毫无疑问的。这不仅因为大豆蛋白质可以作为蛋白质摄入量不足 麴优秀补充物矮，两且更重要的是大豆蛋自溪食最具番多种生理调节功能。歪因为如此，f d a ( 美豳食品与药物管理局) 于1 9 9 9 年1 0 月批准了大豆蛋白质的健康认证，允许在含有大豆 蛋白的食品包装上标明大豆蛋白质具有保健功能。我国政府从提高中华民族的健康水平出 发，十分重褫大豆产韭酌发展，并从1 9 9 6 年起开始实施“大豆行动计翔”，收到了较好的 效果。2 0 0 0 年初，我国政府又进一步强调实施“学生豆奶计划”。这些都表明，在2 l 世纪 大豆蛋白食品必将在全球范围出现新的高潮，并形成新的工业领域。 豳前，随着各类肉制方便食品的迅速发展，大豆蛋自在高档食品中的重要性越来越明显， 用量剧增。据有关资料报道：美国大豆蛋白的年产量约3 0 0 0 0 0t ，并在大豆蛋白中溶入活性 钙，使其即使溶化也不变性：旦本大豆蛋白冬产量约5 0 0 0 0t ，主要用于鱼类产品；而我国目 前仅能生产2 0 0 0 0t 左右，主要用予火腿肠，我国火腿肠年产量达6 0 0 0 0 0t ，如添加3 - 5 ， 就需1 8 0 0 0 3 0 0 0 0 t ，缺口较大。部分从日本、美国等囡家进口，因此大力歼发大豆蛋白产品， 前景广阔。迄今为止，全憷爨只有美国和鑫本等少数几个国家完全掌握了l | 鏊够生产溺大约1 0 个系列、近百种大豆蛋囱高新技术产品，并且应用子工业化生产( 沈再春，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 。我 国虽然是大豆生产的大国，但由于国内生产的大豆蛋白产品性能单一、质量不稳、而且功能 性质也不及美豳凄匿的阕类产品( 马霞，2 0 0 1 ，i n 丽懿俺通过现代技术手段，如酶工程技术、 生物发酵技术等，提高大豆蛋白产品的功能特性，如乳化性、凝胶性、溶解性、保水性、吸 油性等，增加花色品种，稳定质量是我国大豆蛋白产业亟需解决的重要课题。 本课题的研究正是基于强前我屠大豆蛋白行业的生产应用状流而提磁的。旨在稍舅；酶修 饰技术，研究大豆蛋白的限制性酶水解，通过对酶水解大豆蛋白时关键条件的控制，限制大 豆蛋囱的水解程度，制冬道低水解度的改性大豆蛋白产品。通过评价其功能性质的变化，证 明大甄蛋自的限制性水解可以达到改善、保留一些重要功能性的目的。轶丽为我圜大豆蛋自 加工企业的振兴提供理论依据和投术支撑，推动大豆产业的快速发展，创造更大的经济和社 会效益。 1 1 大豆蛋白概述 大豆蛋自加工是最近1 0 多年来我国大豆加工利耀的新方离。其加王工艺霹传统大豆加 工工艺的区别在于大豆经过浸出法提取油脂后，豆粕在低温条件下脱除溶剂，大豆蛋白质基 本不变性。利用此低温脱溶豆粕( 俗称白豆片) 可以进一步生产出大豆蛋白粉、大豆组织蛋 自、大豆浓缩蛋自、大受分离蛋自等大豆蛋盘产晶。我国现今已有3 0 余家生产大豆蛋自的 企业，可以生产大豆组织蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白等( 郭心义，2 0 0 4 ) 。 东北农业大学工学硕十学位论文 1 1 1 大豆蛋白组成及制品 1 1 1 1 大豆蛋白及组成 从化学角度看，蛋白质就是由一系列氨基酸通过肽键结合而成的大分子有机化合物，大 豆蛋白是存在于大豆种子中诸多蛋白质的总称。大豆蛋白基本上属于结合蛋白质，即水解后 所得产物为氨基酸和配糖体。大豆蛋白主要是球蛋白，大豆球蛋白在p h4 5 的等电点区域内 不能溶解。大豆蛋白用等电点方法沉淀析出后，再利用超离心方式进行分离，可分离出2 s 、 7 s 、1 l s 年t 1 1 5 s ( s 为沉降系数，1 s = i 0 0 3 = ls v e d b e r g 单位) 四组不同相对分子质量的球蛋白， 如表1 1 所示，每组都是一些重量接近的分子混合物，可以进一步分离，从而获得蛋白质单体 或相似的蛋白质( p a t r i c i a ，1 9 8 4 ) 。表1 1 是大豆蛋白的分离组分表，从表中可以看出，大豆 蛋白2 s 组分主要是一些具有生物活性的蛋白质，如胰蛋白酶抑制素；7 s 蛋白组分主要是含有 解脂酶和9 0 球蛋白，7 s 球蛋白也是一种糖蛋白，含糖量约为5 o ；l l s 蛋白组分是大豆中 主要的球蛋白，l l s 球蛋白也是一种糖蛋白，含糖量约为0 8 ；1 5 s 占整体蛋白总量的1 0 ， 这部分含有尿素酶，可将尿素转化成氨( 周瑞宝，1 9 9 8 ；姚穆，2 0 0 2 ；赵威祺，2 0 0 3 ) 。 表1 1 大豆蛋白质的组分 t a b 1 1c h e m i c a lc o m p o s i t i o no fs o yp r o t e i n 1 1 1 2 大豆蛋白制品 大豆蛋白制品的界定是以其蛋白质含量来划分的，通常是指粗蛋白。1 9 8 7 年在古巴哈瓦 那召开的植物蛋白法典会议上，营养法典委员会( c o d e xa l i m e n t a r i u sc o m m m i s s i o n ) 通过了 由联合国粮农组织世界卫生组织( f a o w h o ) 提出的大豆蛋白以及大豆蛋白制品中蛋白质 含量标准见表1 2 。 表1 2 大豆蛋白制品的蛋白质含量标准( ，以干基重计) t a b 1 2s t a n d a r dc o n t e n to fs o yp r o t e i np r o d u c t s 人豆蛋白制品蛋白质含量( ) 脱脂大豆粉( d s p f ) 大豆浓缩蛋白( s p c ) 大豆分离蛋白( s p i ) 5 0 6 5 9 0 2 引言 大豆制品分为传统豆制品、新兴豆制品和油脂制品三大类( 夏剑秋，2 0 0 3 ) ，见表1 3 。 表1 3 大豆加工制品简表 t a b 1 3t a b l eo fp r o d u c t so fs o yb e a n 1 1 2 大豆蛋白的营养品质 蛋白质的营养品质一般由三个因素决定：( 1 ) 蛋白质的必需氨基酸组成；( 2 ) 蛋白质消 化率；( 3 ) 人体对氨基酸的需求。 1 1 2 1 大豆蛋白质的消化率 对人和动物的临床研究表明：大豆蛋白产品的消化率可与肉、奶、蛋相媲美( s c r i m s h a w s ，1 9 7 9 ) 。对2 - 4 岁的幼儿临床研究表明，当摄入量相同时，大豆分离蛋白的消化率与牛奶 蛋白相同，个别品牌的大豆分离蛋白的消化率甚至高于牛奶蛋白的消化率( t o r u nb ，1 9 8 1 ) 。 不同大豆产品的蛋白消化率不尽相同。如煮大豆的蛋白消化率为6 5 ，全脂豆粉的蛋白消 化率为7 5 9 2 ，脱脂大豆粉的蛋白消化率为8 4 9 0 ，豆腐的蛋白消化率为9 3 ， 大豆分离蛋白的消化率为9 3 9 7 ( b o d w e l lc e ，h o p k i n s d t ，1 9 8 5 ) 。 1 1 2 2 大豆蛋白的氨基酸组成与人体需求 营养科学提出蛋白质的营养质量主要取决于它的氨基酸组成比例，尤其是必需氨基酸的 3 东北农业大学工学硕十学位论文 i i i i i i i i i i i i i ii i i 组成与比例( y o u n g ，1 9 9 1 ) 。大豆蛋白提供了满足人类生长、营养、体力劳动的全部必需氨 基酸的营养需求。表1 4 3 i l j 举了世界粮农组织和世界卫生组织( f a o 隔氍o ) 、美国科学院国 家研究院食品与营蓁届( f n b ) 以及几种大豆制品的基本氨基酸组成。从表l 堪可见( f u k u s h i m a d ，p e a c er w ，1 9 8 5 ) ，大豆蛋白的必需氨蒸酸模式与f a o w h o 、f n b 的氨基酸模式相比 基本上接近，说暖了大豆蛋自氨蓥酸组成质量优蓖，从面决定了大豆蛋自为人体服务酶潜在 营养价值优势。 表1 4 人体对必需氨基酸的需求和大豆夤白的氨基酸组成 t a b l e 1 - 4e s s e n t i a la m i n oa c i dr e q u i r e m e n t sf o rp e r s o na n d c o m p o s i t i o no fa m i n oa c i do fs o yp r o t e i n f a o 一世界粮农组织；w h o 一世界卫生组织；f n b 一美国科学院国家研究院食品与营养局；s p c 一大 豆浓缩蛋自；s 辩一大豆分离蛋 动物实验和人类临床研究都表明，大豆蛋白制品与肉、牛奶、鱼、蛋这些离质量的蛋白 源消化率基本一致。过去一般利用p e r 来评价蛋白质的营养价值，动物试验结果表明，大豆 蛋自憋p e r 值对比动物蛋白的p e r t 童要低一些( 一般大豆蛋自产品茭j p e r 为2 2 。5 ，动物蛋自 般大于3 ) 。但现在f a o m ，h o 则是更多地利用新的评价方法蛋白质消化率校正氨基酸分 数( p r o t e i nd i g e s t i b i l i t y - c o r r e c t e da m i n oa c i ds c o r e ) 来评价( 赵光明，2 0 0 1 ) 蛋白质的营养 价值，也就是以1 9 8 5 年f a o w h o 对2 5 岁儿童的推荐模式为标准蛋白，计算出待测蛋白的各 种必需氨基酸得分，必需氨基酸的最低得分与待测蛋自消化率的乘积，就是待测蛋白的 p d c a a s ( b e y n e na c ，1 9 9 0 ) 。下图为某些食品蛋白质i 匏p d c a a s ，其中大豆分离蛋自与 鸡蛋清蛋自一样为满分( 1 0 分) ，而其他植物蛋白的得分较低。所以，在营养价值上，大豆 蛋自不亚予高质燕静动物蛋臼，是植物中唯类戗 二动物蛋自豹完全蛋自质( 李里特，支志矬， 1 9 9 9 ) 。 4 引言 大豆分离蛋白 鸡蛋清蛋白 牛肉 豌豆粉 四季豆 燕麦片 小扁趸 花生粉 全麦 小麦面筋 00 20 40 60 8 1 p d c a a s 图1 1 一些食品蛋白质的p d c a a s f i g 1 - lp d c a a so fs e v e r a lf b o dp r o t e i n s 1 1 3 大豆蛋白的保健功能 大豆蛋白除了可满足2 岁以上人体对各种必需氨基酸的需要外，对人体健康还有一些特 别的益处。首先，与食用动物蛋白相比，食用大豆蛋白可避免摄入胆固醇，减少饱和脂肪酸 的摄入量。其次，近年来的临床研究表明，食用大豆蛋白产品可预防心血管疾病和骨质疏松 症，对防治肾脏病和高血压也十分有益。 1 1 3 1 大豆蛋白与心血管疾病 心脏病在发达国家中是导致人死亡的主要因素，现在在发展中国家心脏病的发病率也日 益增加。血浆中的胆固醇含量高是导致心脏病的主要原因之一，普遍认为饮食因素可以增加 心脏病的发病率，饮食中的动物脂肪是导致动脉硬化的重要因素。大豆食品含有植物胆固醇， 并且饱和油脂含量也很少，因此大豆食品可替代动物食品用以降低血液中的胆圈醇含量( 唐 传核，2 0 0 1 ) 。 临床应用已确认，大豆蛋白对血浆胆固醇的影响有3 个特点：( 1 ) 对血浆胆固醇含量高 的人，大豆蛋白有降低胆吲醇的作用；( 2 ) 当摄取高胆固醇食物时。大豆蛋白可以防止血液 中胆同醇的升高；( 3 ) 对血液中胆圃醇含量正常的人来讲，大豆蛋白可降低血液中l d l h d l 胆固醇的比值。 关于大豆蛋白降低胆固醇的机理，目前尚不清楚。有人认为食用大豆蛋白后，胆固醇吸 收和( 或) 胆汁再吸收作用被削弱，从而造成胆固醇浓度降低( p o t t e r sm ，1 9 9 5 ) ；有人认为， 食用大豆蛋白后内分泌状态发生了改变( 如：胰岛索与高血糖素的比值降低、甲状腺激素浓 度增加) ，从而引起了胆固醇浓度降低( a b e l o wb j ，1 9 9 2 ) ；还有人认为，食用大豆蛋白增 加了肝内l d l 广一受体的活性( b r e s l a una ，1 9 8 8 ) ：甚至有人认为，也许起作用的并非蛋白 质，而是大豆蛋白产品中的其它成分，如大豆异黄酮( k o n t e s s i sp ，1 9 9 0 ) 。 大豆蛋白除了不含胆固醇和低饱和油脂两种因素外，还有一种强有力的因素大豆蛋白中 的皂苷能降低血液中胆同醇含量，抑制血清脂类的氧化，并降低血液中胆同醇及甘油三酯的 5 东北农业大学工学硕l ：学位论文 含量，可抑制血小板减少和凝血酶引起的血栓纤维蛋白的形成，防止血栓形成，从而降低心 血管疾病的发生。 1 1 3 2 大豆蛋白与骨质疏松症 人的骨骼处于高度的新陈代谢中，每年新生的骨骼占总骨骼的1 5 ，每天有大约7 ，0 0 0 m g 的钙进出骨骼组织，一部分钙会随尿液排出体外。因此，从食物中摄入钙、维持体内钙平衡 十分重要。但随着摄入钙的增加，钙的有效吸收率降低，如果尿钙损失5 0m g ，就必须摄入 2 0 0 2 5 0m g 的钙( 假设钙的吸收率为2 0 。2 5 ) ，因此，减少尿钙损失比摄入钙更为重要。 动物蛋白消费量越高的国家，其骨质疏松症的发病率越高，部分原因是蛋白质会增加尿钙损 失。据估计，每摄入1g 蛋白质，尿钙损失就增加1m g ，其机理可能与含硫氨基酸有关，含 硫氨基酸代谢时产生氢离子，增加酸负荷，从而使尿钙损失增加( g e n t i l emg ，1 9 9 1 ) 。大 豆蛋白的特点恰恰是含硫氨基酸含量相对较低。研究表明，与优质动物蛋白相比，大豆蛋白 造成的尿钙损失较少，当膳食中的蛋白质为动物蛋白质时，每天的尿钙损失达1 5 0m g ，而当 膳食中的蛋白质为大豆蛋白时，每天的尿钙损失只有1 0 3m g ( h u l t b e r gb ，1 9 9 3 ) 。 值得一提的是，大豆中的另一成分一大豆异黄酮可抑制骨骼再吸收，促进骨骼健康。因 此，常吃大豆食品对防止骨质疏松非常有益。 1 1 3 3 大豆蛋白与肾病 肾病是一种常见的长期糖尿病并发症，2 0 多糖尿病患者肾功能被损害，糖尿病是引起 。肾衰竭的主要原因，这种病具有对高血压、水肝、蛋白尿和肾小球的进一步创伤，最终导致 肾衰竭。摄入高蛋白，增加了肾负担，引起对血浆过滤难以控制以及蛋白质流失于尿中。 大豆蛋白保护肾脏的功能要比动物蛋白好很多，许多研究表明，使用大豆蛋白替代动物 蛋白能减轻糖尿病、肾病动物肾脏高滤过和蛋白尿作用，有利于延缓肾病的发展。大豆蛋白 可以明显降低肾功能正常的糖尿病动物尿蛋白排泄率，而摄入动物蛋白后，尿蛋白排泄率又 恢复至原先水平。由此推测大豆蛋白延缓。肾功能恶化的作用，可能与大豆蛋白能降低肾脏高 灌注和高滤过有关。 1 1 3 4 大豆蛋白与糖尿病 糖尿病是一种慢性的代谢异常疾病，原因是体内胰岛素作用不足，导致血糖持续增高， 体内的脂肪、蛋白质也产生异常的代谢状况，继而引起一连串的急慢性并发症。9 5 的糖尿 病是由非胰岛素引起的，营养是治疗糖尿病的重要因素。 糖尿病人食用低血糖指标的食品有助于控制血糖和血脂值。大豆具有低血糖指标，是很 好的糖尿病患者的饮食。大豆蛋白制品经过特殊设计，浓缩成低热量、高营养的饮食，用来 提供基本的必需优质蛋白质，并可以明显地减少体重，而减肥是治疗糖尿病的方法之一，因 为去除体内多余脂肪有助于减少胰岛素阻抗。大豆食品是高质量蛋白源，可以替代导致动脉 硬化的动物食品。研究表明，大豆蛋白还可以阻止低浓度脂蛋白胆固醇的氧化，减小对心血 管和。肾小球的损害，因此大豆蛋白对糖尿病患者有益，有助于控制血液中的葡萄糖。但与摄 入其它蛋白质一样，过量( 超过o 8g k g j 体重) 摄入大豆球蛋白，也会抑制f e 、z n 的吸收 ( 俞一夫，2 0 0 1 ) 。 1 1 3 5 大豆蛋白与癌症 癌细胞生长时必须要求生成新的血管来提供氧气和养分。医学专家在研究所有的癌