大豆蛋白的分离提纯及药用前景

大豆蛋白的分离提纯及药用前景大豆蛋白的分离提纯及药用前景 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 .2 2 第二章第二章 大豆分离蛋白的提取方法大豆分离蛋白的提取方法 .3 3 2.1 碱提酸沉法.3 2.2 膜分离方法.3 2.3 起泡法.4 第三章第三章 分离蛋白产品在医药领域的作用及前景分离蛋白产品在医药领域的作用及前景 .6 6 3.1 大豆肽.6 3.2 大豆卵磷脂.7 第四章第四章 结论结论 .9 9 参参考考文文献献 .1010 大豆蛋白的分离提纯及药用前景大豆蛋白的分离提纯及药用前景 摘要摘要 大豆的蛋白含量较高而且营养丰富，一般含蛋白 30%50%。大豆蛋白含有 8 种人体 必需氨基酸，且比例比较合理，只是赖氨酸相对稍高，而蛋氨酸和半胱氨酸含量较低。 目前大豆蛋白已成为一种重要的蛋白资源，特别是大豆分离蛋白含蛋白质 90%以上，是 一种优良的食品原料。 大豆分离蛋白主要由 11S 球蛋白（Glycinin）和 7S 球蛋白（-con-glycinin）组 成，大约占整个大豆籽粒贮存蛋白的 70%。这两种球蛋白的组成、结构和构象不同，大 豆分离蛋白的功能特性也不同。大豆分离蛋白在提取、加工和贮运过程中会发生物理和 化学变化，这些适当的改变可以提高大豆蛋白在食品、药品中应用的功能特性。 本文综述了大豆分离蛋白的提取和改性方法，以及大豆分离蛋白在食品生物特别是 医药领域的应用前景。 关键词：关键词：大豆蛋白，分离方法，应用前景 第一章第一章 绪论绪论 大豆营养价值高,资源丰富,原料成本低。食品工业的飞速发展迫切需要具有功能特性和营养特 性的蛋白质,作为食品的原料成分或添加基料。除了提供人体所必需的氨基酸外，还具有一定的加工 特性和生理活性。为此，加强或改善大豆的功能特性和生物活性,开发新的功能食品,成为食品及医 疗保健业亟待解决的问题。在食品、医疗等领域,大豆的研究与应用备受国内外的关注。 大豆经清洗、破碎、脱皮、压片和正已烷浸出后，可得到脱脂大豆片，即白豆片。由于白豆片 的 NSI（水溶性氮指数）值高，为提取分离蛋白提供了可靠的保证。所谓分离蛋白，就是从白豆片 里除去非蛋白质成分得到含蛋白 90以上的蛋白粉。大豆分离蛋白是理想的植物蛋白，其中含有人 体必需的 8 种氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸） 。 大豆分离蛋白不仅具有很高的营养性，而且具有乳化性、吸水性、吸油性、凝胶性、粘结性和分散 性等众多的功能性。在食品加工业中，它广泛应用于肉制品、面制品和饮料等加工上。大豆分离蛋 白生产中的副产品还可以进一步加工成纤维素和低聚糖。它们都是有利于人体健康的功能性物质。 从大豆中分离蛋白是一种提取的植物蛋白质，主要用于食品、化工、生物工程等领域。在食品 工业中，可以作为肉食品、冷饮、烘烤食品、乳制品等的添加剂，还可以利用分离蛋白生产出很多 的高附加值的产品。其实，在这些产品中，有很多具有预防、治疗疾病的功效，所以如果能将其应 用在医药中间体，药品辅料或直接作为某些药品的主要原料进行研发生产，会有非常广阔的应用空 间。我国从国外引进了很多的生产技术和设备，进而逐步实现了技术和设备的国产化。国内对分离 蛋白的提取和性能方面也进行了大量的研究。目前国内的生产技术和设备逐步成熟，分离蛋白的许 多指标基本上能满足实际生产需要。为了进一步的提高生产和科研水平，我们对分离蛋白的提取进 行的系统的研究。 第二章第二章 大豆分离蛋白的提取方法大豆分离蛋白的提取方法 2.1 碱提酸沉法碱提酸沉法 目前世界生产大豆分离蛋白以碱提酸沉法为主。 工艺原理 低温脱脂豆粉中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液中。将低温脱脂大豆粉用稀碱液浸提后，经过 滤或分离就可以除去豆粕中的不溶性物质（主要是多糖或残留蛋白） 。当用酸把浸出液 pH 调到 4.5 左右时，蛋白质处于等电状态而凝集沉淀下来，经分离可得蛋白沉淀物，再经干燥即得分离大豆蛋 白。碱提酸沉法的生产流程如图 1 所示。 水、碱 废渣 酸 原料粉碎一次浸提 二次浸提 粗滤 一次分离酸沉 二次分离打浆回调 乳清 改性喷粉成品 图图 1 1 碱提酸沉法的生产流程图碱提酸沉法的生产流程图 生产方法 将脱脂豆粕与蒸馏水以 1:10 的比例混合，用 NaOH 调整混合物的 pH 为 79，充分搅拌浸提碱 溶大豆蛋白，离心分离，用稀 HCI 调整上清液的 pH 值为 4.54.8，沉淀出蛋白质，离心分离，沉淀 重新溶于 pH7.08.0 的 NaOH 溶液中，喷雾或冷冻干燥即得大豆分离蛋白，其蛋白含量可达 90%以 上，得率 24%38%。 2.2 膜分离方法膜分离方法 工艺原理 根据大豆蛋白的分子量大小、形状及膜与大豆蛋白的适应性，选择膜材料和不同截留分子量的 膜对大豆蛋白提取液超滤分离，超滤净化，使非截留组分排除，达到符合标准的分离大豆蛋白液， 接着将净化后的大豆蛋白提取液超滤浓缩到所需的浓度后出料，喷雾干燥成粉状大豆分离蛋白。超 滤浓缩大豆分离蛋白工艺流程如图 2 所示。 原料槽 浸泡 磨浆 分离 调 pH 蛋白粉 喷雾干燥 浓缩液 超滤 饮料粉 喷雾干燥 反渗透 透过液 透过液循环泵 图图 2 超滤浓缩大豆分离蛋白工艺流程图超滤浓缩大豆分离蛋白工艺流程图 生产方法 先用 Ca(OH)2的稀溶液浸提脱脂大豆粕，蛋白浸出率可达 80%左右。将浸提液进行循环超滤分 离，截留液的浓度可达 13%左右。把截留液喷雾或冷冻干燥，即得大豆分离蛋白产品，其蛋白含量 可达 95%以上。与传统的碱提酸沉法比较，产物得率高，质量好，能耗少，废水排放污染也一定程 度上得到解决。 2.3 起泡法起泡法 泡沫分离技术是近十年发展起来的一项新的分离技术。它是根据表面活性的差异，来分离和纯 化物质的手段，被广泛应用于环境保护、生物工程、冶金工业及医药工业等许多途径，该技术也是 分离和浓缩蛋白质及酶的一条有效途径。谢继宏等研究了豆制品厂排放的黄浆水中大豆蛋白质的分 离。这种方法中，大豆蛋白质的分离在一连续操作的泡沫精馏塔中完成，氮气由塔底通入池液，原 料液由泡沫界面入进入塔内，泡沫由塔顶导出并被破碎成泡沫液，泡沫液即为分离出的大豆蛋白质 基本原理 泡沫分离又称为泡沫吸附分离，可分为无泡沫吸附分离和泡沫分馏两种。无泡沫吸附分离是指 用鼓泡进行分离，但不一定形成泡沫层，可分为鼓泡分馏和溶媒浮选。这种方法在食品工业中应用 较少。泡沫分馏用于分离溶解物质，它们可以是表面活性剂加洗涤剂，也可以是不具有表面活性的 物质如金属离子、阴离子、蛋白质、酶等，但它们必须具有和某一类型的表面活性剂结合的能力， 当料液鼓泡时能进入液层上方的泡沫层而与液相主体分离。由于它的操作和设计在许多方面可与精 馏相类比，所以称它为泡沫分馏。泡沫分离过程是利用待分离物质本身具有表面活性(如表面活性剂)或 能与表面活性剂通过化学的、物理的力结合在一起(如金属离子、有机化合物、蛋白质和酶等)，在 鼓泡塔中被吸附在气泡表面，得以富集，借气泡上升带出溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离 物质的目的。因此泡沫分离必须具备两个基本条件。首先，目标溶质是表面活性物质，或者是可以 和某些活性物质相络合的物质，它们都可以吸附在气一液界面上；其次，富集质在分离过程中借助 气泡与液相主体分离，并在塔顶富集。因此，它的传质过程在鼓泡区中是在液相主体和气泡表面之 间进行，在泡沫区中是在气泡表面和间隙液之间进行。可见它的分离作用主要取决于组分在气一液 界面上吸附的选择性和程度，其本质是各种物质在溶液中表面活性的差异。所以，表面化学和泡沫 本身的结构和特征是泡沫分离的基础。 泡沫分离技术的特点 泡沫分离技术作为一种新型的生物分离方法与传统分离方法相比具有以下优点： (1)该方法适合于对低浓度的产品进行分离，与分离低浓度产品的传统工艺(超临界萃取技术， 膜分离技术)相比，泡沫分离法设备简单，便于操作。 (2)分辨率高，该方法是根据被分离物的表面活性的差异进行分离的，对于表面活性差距大的混 合液体系，采用该方法进行分离提取便能获得高纯度的富集液。 (3)运行成本低，操作简便。例如对于蛋白质的分离，传统的技术多采用无机盐以及有机溶剂等 分离介质，使得运行成本较高，而该分离技术仅仅是一些动力的消耗，因而该方法运行成本低，操 作简便。泡沫分离技术在生物化工分离体系特别是蛋白质分离体系中将有很好的应用前景，引起了 更多研究者的关注。泡沫分离的主要缺点是表面活性物质大多是高分子化合物，消化量较大，有时 也难以回收。泡沫塔内的返混严重影响分离的效率，溶液中的表面活性物质的浓度难以控制等等。 第三章第三章 分离蛋白产品在医药领域的作用及前景分离蛋白产品在医药领域的作用及前景 大豆蛋白是以低温豆粕为原料,分离提取的大豆分离蛋白、大豆组织蛋白等新型大豆制品,是目 前市场上的主导型蛋白产品,其蛋白含量和功能特性各不相同,因而用途也不尽相同。世界上发达国 家特别是欧、美、日等国对大豆蛋白的应用都十分重视,投入了大量的人力、物力。PTI、ADM、中央 大豆公司做为美国三家开发生产大豆蛋白最大的公司,占市场消费总量的 70%份额,而我国生产的大 豆分离蛋白与浓缩蛋白的总产量仅在 4 万吨左右,远远低于美国,每年需大量进口以满足国内市场的 需要。目前,我国大豆蛋白市场主要开发了在肉制品添加的分离蛋白。其实大豆分离产品在医药领域 也有着广阔的应用前景。 3.1 大豆肽大豆肽 大豆肽是大豆蛋白质经酸法或酶法水解或分离、精制而得到的多肽混合物，以小分子肽为主， 还含有少量大分子肽、游离氨基酸、糖类和无机盐等成份，分子质量在 5000u 以下。大豆肽的蛋白 质含量为 85%左右，其氨基酸组成与大豆蛋白质相同，必须氨基酸的平衡良好，含量丰富。 1、具有快速恢复疲劳、增强肌肉力量的功能 工作与运动产生的疲劳，从生理学看是指肌肉的分解与消耗。人体为了补给能量，需要消耗肌 肉中的氨基酸，致使肌肉组织受到损伤，因而产生疲劳。要消除疲劳，最重要的是“在恰当而又最 快的时间里补充消耗掉的氨基酸”大豆肽被肠道吸收的速度比蛋白质和氨基酸快得多，可在 20 分钟 内被人体有效吸收，且不需消耗人体能量，这对肌体获取充分的氨基酸源，迅速修复受损肌肉，消 除疲劳，具有重要作用。 人的大脑通过分泌生长激素来激活肌肉的修复功能，经反复地“运动补充营养休息” 的循环，使肌肉纤维修复得比以前更粗、更强壮。在运动前、运动中补充大豆肽，可以减轻肌蛋白 降解，维持体内正常蛋白质合成，防止肌肉损伤，保持持久体力。 运动后补充大豆肽，可以迅速补充消耗掉的氨基酸，抑制或缩短了体内“负氮平衡” ，消除疲劳、 增强肌肉。 2、降低胆固醇作用 人体在消化、吸收胆固醇的时候、需要胆囊分泌的胆汁酸帮助，大豆肽在吸收过程中刺激十二 指肠分泌，引起胆囊的强烈收缩，促进胆汁酸化，破坏胆固醇的吸收，使胆固醇随着胆汁不断的排 到肠腔，带入大肠，减少了小肠及大肠对胆固醇的吸收利用，达到降低胆固醇的目的。 3、降血压作用 大豆多肽能抑制血管紧张素转换酶（ACE）的活性。由于血管中的 ACE 能使血管紧张素 x 转换成 为 y，后者能使末梢血管收缩，血压升高。大豆多肽能抑制 ACE 活性，因而可防止血管末梢收缩， 达到降血压作用。而大豆多肽的对正常血压没有降压作用，所以它对有心有心血管疾病的患者有显 著疗效，面对正常人体又无害处，且安全可靠。 4、具有促进能量代谢及减肥效果 大豆肽可促使交感神经的活化，诱发褐色脂肪组织功能的激活，因而促进能量的代谢，能有效 地减少体脂，同时保持骨骼肌重量不变。 日本专家以小白鼠为对象，给它饲用大豆肽时发现能刺激产生热能的褐色脂肪组织 BAT 活性， 随着大豆肽服用量的增加而提高。另外给年幼肥胖者服用大豆肽时发现可减少皮下脂肪量，增大散 热量及提高基础代谢。 3.2 大豆卵磷脂大豆卵磷脂 大豆卵磷脂（Lecithin High Potency 又称大豆蛋黄素） ，是精制大豆油过程中的副产品。市面 上粒状的大豆卵磷脂是大豆油在脱胶过程中沉淀出来的磷脂质，再经加工、干燥之后的产品。 纯 品的大豆卵磷脂为棕黄色蜡状固体，易吸水变成棕黑色胶状物。在空气中极易氧化，颜色从棕黄色 逐步变成褐色及至棕黑色，且不耐高温，80以上便逐步氧化酸败分解。大豆卵磷脂中含有卵磷脂、 脑磷脂、心磷脂、磷脂酸（PA） 、磷脂酰甘油（PG） 、缩醛磷脂、溶血磷脂等。具有延缓衰老、预防 心脑血管疾病等作用。 大豆卵磷脂的作用 大豆卵磷脂是从大豆中提取的精华物质。也是人体需要的脂类成分之一， 主要作用在于： 1、延缓衰老 构成人体的细胞有 60 兆亿个。1 秒钟就会死亡 50 万个，同时再生 50 万个。随着年龄的增长， 细胞死亡的数量将越来越多，而再生的细胞却越来越少。当细胞死亡数大于再生数时，人就开始衰 老了。细胞的新陈代谢过程，是由细胞膜调控的，细胞膜的健康程度，直接关系到细胞的自我修复 能力、信息传递能力、抵御外部侵害的能力、细胞活性与再生能力等。细胞膜主要是由卵磷脂构成 的，向人体补充卵磷脂，就意味着可以修补被损伤的细胞膜，改善细胞膜功能，使细胞膜软化和年 轻化，增加细胞活性。通过对卵磷脂的摄取，就可以提高人体的代谢能力、自愈能力和抗体组织的 再生能力，增强人体的生命活力，从根本上延缓人体衰老。 2、血管清道夫、预防心脑血管疾病 卵磷脂可以乳化、分解油脂，能将附着在血管壁上的胆固醇和脂肪乳化成微 粒子，使之溶于血 液中运回肝脏而被代谢。起到软化血管、改善血清脂质，清除过氧化物的作用，使血液中胆固醇及 脂肪含量降低，从而降低血液黏稠度，增进血液循环，减少脂肪在血管内的滞留时间。进而，使营 养丰富、含氧充足的血液，畅通无阻地流向大脑、心脏等器官。日本庆应大学医学院食品营养系曾 做过临床实验，并得出结论：通过服用卵磷脂，可以有效降低过高的血脂和胆固醇，进而防治冠心 病、高血压、心肌梗塞、脑血栓、脑溢血、动脉硬化等疾病。 3、健脑益智、预防老年性痴呆 卵磷脂能为大脑神经细胞提供充足的养料，使脑神经之间的信息传递速度加快，从而提高大脑 活力，消除大脑疲劳，使大脑思维敏捷，提高学习和工作效率。卵磷脂在修复受损伤脑细胞、打通 大脑与血液循环之间障碍的同时，可维持脑神经细胞的正常功能，并增强大脑神经系统功能，进而