专论综述
中国食品添加剂ChinaFoodAdditives
大豆肽的营养功能及其分离纯化方法的研究
姜曼,宋俊梅
(山东轻工业学院食品与生物工程学院,济南 250353)
摘 要:大豆肽是由大豆蛋白经水解所得到的由3～6个氨基酸残基组成的低分子肽混合物,分子量以低于1000Da的为主。目前大豆肽的生产和应用的前景广阔,市场潜力巨大。文章主要从大豆肽的营养功能及其分离纯化方法方面对大豆肽进行介绍,并对其发展趋势进行了分析。
关键词:大豆肽;营养功能;分离纯化;展望。
中图分类号:TS20114 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2009)06-0205-04
Researchonnutritionalfunctionofsoybeanpeptides
anditsseparationandpurificationmethod
JIANGMan,SONGJun2mei
(CollegeofFoodandBioengineering,ShandongInstituteofLightIndustry,Jinan,250353)
Abstract:Soybeanpeptidesisthehydrolysateofsoyproteinandamixtureoflowpeptideswhichcomposesofthreetosixresidences.
Itsmolecularweightisbelow1000Da.Atpresent,theproductionandapplicationofsoybeanpeptides
Inthispaper,nutritionalfunction、separationand
hascapaciousforegroundandthemarketablepotentialisenormous.
purificationmethodofsoybeanpeptidesarereviewed.Besides,thedevelopmenttrendofsoybeanpeptidesisanalyzed.Keywords:soybeanpeptides;nutritionalfunction;separationandpurification;prospects.
1 什么是大豆肽
大豆肽就是由大豆蛋白经水解所得到的由36个氨基酸组成的低分子量肽。大豆多肽的蛋白质含量为85%左右,其氨基酸组成几乎完全与
大豆蛋白质一样,必需氨基酸的平衡良好,含量也丰富。大豆肽平均分子量<1000Da,主要出峰位置在分子量300Da
700Da。同时人们发现许
多小分子量肽在经人体消化道时不被水解,可直接被人体吸收利用,并且具有各种各样的生理活性。不仅如此,大豆肽溶液的黏度通常不受热处理的影响,加热也不会胶凝。即使在高温下也具
收稿日期:2009-05-10
有良好的流动性;大豆肽还具有良好的溶解性:在广谱的pH值、温度、离子强度、氮浓度范围内都是可溶的,尤其是大豆肽在大豆蛋白的等电点pH413附近保持溶解状态,为开发酸性大豆饮料和食品提供了条件。
2 大豆肽的营养功能
近年来随着科技的发展,生物体内活性肽的生理功能受到了越来越多的重视。大豆肽作为一种生物活性肽,在机体代谢调解中发挥着巨大的作用。大豆肽经常作为激素或神经介质发挥重要功能,通过与激素受体作用、信号递呈,发挥调
作者简介:姜曼,女,(1986-),山东菏泽人,在读硕士,研究方向:食品生物技术。
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节功能(水、矿物质和其他营养素)、控制腺体分泌,调节血压,影响机体生长,还会通过中枢神经系统的作用,影响睡眠、学习、记忆、痛觉、性行为、食欲以及应激。211 氨基酸均衡
大豆肽是大豆蛋白的水解产物,其氨基酸的组成几乎完全与大豆蛋白质一样,也具有必需氨基酸比例平衡,含量丰富的特点。大豆肽含有的八种必需氨基酸,除蛋氨酸为氨基酸以外,其它氨基酸均超过或接近世界卫生组织(WHO)的推荐标准,因此具有较高的营养价值(见表1)。
表1 大豆肽的氨基酸分析
Table1 aminoacidanalysisofsoybeanpeptides名称大豆分离蛋白大豆肽
WHO
备注
天冬氨酸Asp101957178谷氨酸Glu41363107丝氨酸Ser51353152组氨酸His31702157甘氨酸Gly41083182苏氨酸Thr319421504170精氨酸Arg715109丙氨酸Ala41383139酪氨酸Tyr31922153芳香族缬氨酸Val413169510支链
蛋氨酸Met11371128315苯丙氨酸Phe51604141610芳香族异亮氨酸Ile41694143410支链亮氨酸Leu81079151710支链
赖氨酸Lys61515176515脯氨酸Pro2168
3101
单位g/16gN
212 促进矿物质吸收
大豆蛋白中含植酸、草酸、纤维、单宁及其它一些多酚类物质,这些物质能降低动物对Zn、Cu、Ca、Mg等的生物利用率。而在生产大豆多肽时,这些可溶性游离的低分子物质可以随同渗
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液一起去除。此外,大豆多肽能与Cu、Ca、Mg等离子螯合形成可溶性络合物,防止这些金属离
子在肠道内形成难溶性盐,从而有利于机体对这些离子的吸收[1]。213 易吸收性
现代生物代谢研究表明,动物采食的蛋白质在肠道中经消化酶作用后,小部分是以游离氨基酸的形式被吸收,而大部分是以小肽的形式被吸收的。将大鼠的小肠摘出并翻转过来,分别以大豆蛋白、大豆肽和具有大豆肽同样组成的氨基酸混合物作翻转小肠试验,研究在消化酶不存在的条件下,这些蛋白源是否能通过小肠黏膜。结果发现,大豆蛋白不能通过小肠黏膜,而大豆肽以及同样组成的氨基酸混合物则能通过小肠黏膜。因此表明,大豆肽不仅具有与大豆蛋白相同的必需氨基酸组成以及与大豆蛋白相比更易被消化吸收的特点,而且其吸收速度和吸收率与其它蛋白质和氨基酸混合物相比都是最高的。因此,大豆肽可以用于维持和改善蛋白质营养状态,作为肠道营养剂或制成流态食品。214 低过敏性和低抗原性
过敏反应是一种异常的病理性免疫应答。由于食物或食物组分中过敏原的存在,因此,也会导致IgE(免疫球蛋白E)传递的特异性过敏反应。大豆蛋白具有一定的抗原性,尤其是其中的7s和2s成分。通过酶的降解,大豆蛋白中的抗原成分大大减少,另外由于大豆肽的分子较小,这在一定程度上也降低了其抗原性。据最近的研究,当蛋白的相对分子质量在3400Da以下时则不会引起过敏反应。而大豆肽的相对分子质量在1000Da左右足以满足要求。用酶免疫测定法研究发现,大豆肽的抗原性比大豆蛋白质降低至1/100
1/1000。
215 促进脂肪代谢
过度肥胖会引起许多疾病,但低能膳食方式的减肥又会导致减肥者体质下降,因此在减肥过程中保持氮的平衡非常重要。大豆肽能够活化交感神经,阻止脂肪吸收和促进脂质代谢,减少身体皮下脂肪,在保证足够肽摄入的基础上,将其余能量组分降至最低,既可达到减肥的目的,又能保证减肥者的体质
[2]
。小松等给小儿肥胖患者
食用大豆肽,可减少皮下脂肪和增加饮食诱导产
热,并与基础代谢的提高有联系[3]
。伏木等给经过游泳负荷的小白鼠服用5%大豆肽饮用水,发现比饮用自来水的小鼠体内脂肪量明显减小,而运动能力明显增强[4]
。
摄食蛋白质比摄食有脂肪和糖类更能促进能量代谢,有试验对添加各种蛋白质的食品摄取后产生的热量进行了比较,试验结果表明,添加大豆肽的食品产热量最高,说明大豆肽比其它蛋白质具有更大的促进能量代谢的效果。由于大豆肽具有这样的特殊作用,可作为肥胖病人减肥的良好食品[5]。216 抗氧化功能
易维学[6]
利用1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)在517nm有自由基清除剂(抗氧化剂)存在DPPH的单电子被配对时,颜色会变浅,最大吸收波长处的吸光度也会变小,而这种颜色变浅的程度与配对电子数成化学计量关系,这一原理常用来研究大豆肽的抗氧化活性。结果表明,584g大豆低聚肽的抗氧化能力相当于1g的特丁基对苯二酚(TBHQ)纯品。其抗氧化能力是因为氨基酸残基含有组氨酸或酪氨酸,而组氨酸和酪氨酸能消除自由基或整合金属离子的缘故。217 调节血糖浓度葡萄糖是运动中的首要能源,在剧烈运动过程中,机体必须保持一定葡萄糖含量。以小鼠游泳实验为例,添加肽组90min后葡萄糖含量与对照组相比差异显著,目肽摄入量越大,血清中葡萄糖含量越高,因此肽可以作为稳定血糖的调节
剂。陈晓光等[7]
报道,大豆肽对α-葡萄糖苷酶有缓慢抑制作用,α-葡萄糖苷酶主要分布于肠微绒毛上,分解糖供体内葡萄糖,因此大豆肽同其他碳水化合物和糖类一起使用时,不受胰岛素分泌量的影响,能起到抑制血糖急速上升的作用。
3 大豆肽的分离纯化方法
随着大豆肽的应用范围越来越广,人们开始对大豆肽的后期分离纯化进行了研究。目前大豆肽的分离纯化方法一般包括离子交换色谱、凝胶过滤层析、正交轴逆流色谱法、超滤等。311 离子交换色谱
离子交换色谱
(ion-exchangechromato2
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graph)是发展最早的层析技术之一,它的原理是因溶质分子带不同性质的电荷和不同电荷量,可在固定相和移动相之间发生可逆交换作用,使溶质移动速度变化,从而达分离目的[8]。常用离子交换剂包括离子交换树脂、离子交换交联葡聚糖、离子交换纤维素和离子交换琼脂糖等。目前,离子交换色谱已成为蛋白质分离纯化最常用的手段,统计显示,在蛋白质纯化方案中,使用到离子交换层析的占75%,其次是亲和层析和凝胶过滤层析[9]。
SP-SephadexC-25是用于分离低分子量的蛋白质、多肽和核酸等,或是分子量极大的物质(分子量>200000Da)。这主要是由于离子交换剂本身带有强的功能基团磺丙基(SP-),且颗粒较细,适合带电荷量不大且分子较小的物质的吸附,又由于母体Sephadex具有分子筛效应,使它在分离物质的同时,具有离子交换作用和分子筛效应。钟芳[10]选用SP-SephadexC-25对乙醇浓度为75%时从大孔吸附树脂洗脱下来具有降血压作用的大豆肽进行分离纯化。312 凝胶过滤法
凝胶层析是利用有一定孔径范围的多孔凝胶,对混合物中各组分按分子大小进行分离的层析技术。把含有不同大小分子的混合液,铺加在胶面上,让它流过凝胶柱。由于凝胶具有网络结构,当混合液通过凝胶颗粒缝隙中时,溶液中的溶质凡是比网孔小的分子,都能自由进入颗粒内部,而比网孔大的分子则不能进入。因此,在洗脱过程中,大分子物质必然先于小分子物质向下移行,先流出的是大分子物质,小分子物质后流出,从而达到分离的目的。邹存媛等[11]
采用SephadexG-15分离分子量为1200Da以下的小肽,效果较好。通过柱层析分离出的分子量为1200Da以下的大豆肽可以进一步采用高效液相制备色谱分离以获得更高纯度的大豆肽产品。313 正交轴逆流色谱法
逆流色谱是一种不用固态载体的液液分配层析法,它具有分离纯度高、样品回收率高、对样品无沾染吸附、溶剂用量少、适应性强、能兼作小量分析和制备提纯等优点。由Ito
[12]
发明适用
于分离极性物质和生物活性物质的正交轴逆流色谱法,得到一定的推广应用。它能应用于生物、
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医药、化工等领域,适合于天然产物中有效成分的分离提取。
魏芸等
[13]
报道了以正丁醇∶三氟乙酸∶水
(120∶1∶160,V/V)的溶剂系统,用下相作流动相,采用500r/min的转速和1mL/min的流速,分离大豆肽。为分离天然生物肽提供了新的方法,具有潜在的应用前景。
314 高效液相色谱法
高效液相色谱(HPLC)已广泛用来分离、分析和制备多肽、蛋白等生物样品。尤其是反相高效液相色谱已成为许多研究肽类的实验室的主要分离分析手段。
卢鹤等
[14]
采用反相高效液相色谱法,建立了
大豆肽的RP-HPLC的分离分析方法。由实验结果可知,流动相从水:TFA=100∶011到乙腈∶TFA=100∶011,梯度方式为凸形梯度,时间:80min;进样量为:
5uL;检测波长为:
220nm;流速:1mL/min。与其它方法相比,该法分辩率高,操作简便,有着广泛的应用前景,为下一步大量制备和液相色谱质谱联用测序提供了依据。
315 超滤
超滤原理近似机械筛分,是利用膜的选择性,在膜的两侧存在一定量的能量差作为推动力,通过溶液中各组分透过膜的迁移速率的不同而实现非均相物系的分离。陈山等
[15]
采用超滤技
术处理大豆肽发酵产物的实验结果表明,超滤处理可以在不添加任何化学试剂的情况下直接从发酵产物中分离提纯出大豆肽纯化物。发酵液的浓度对膜通量有影响,浓度越大,膜通量就越小,但如果以单位时间单位面积超滤膜所处理的大豆肽固形物含量来评价膜效能,较高的浓度更能发挥超滤膜的效能。由于超滤膜对大豆肽的选择性较好,超滤法在用于大豆肽分离提纯的同时,也可以作为一种检测手段用来分析发酵产物中组分的相对分子量分布,为评价大豆蛋白的酶解效率提供了一种简单、快捷的测定方法。
4 前景展望
我国大豆资源十分丰富,大豆年产量约10万吨,占世界总产量的9%,居第三位。对大豆
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肽进行深入的研究有利于充分利用大豆资源。大量的研究表明,优质的大豆肽不仅具有良好的营养特性,能提供极易吸收的多肽化合物,而且具有各种生理功能和特性,是一种非常有前途的功能性蛋白原料,研究开发大豆肽产品对促进国内大豆生产加工的产业化,提高大豆的附加值和科技含量具有重要的意义,同时又为食品、医药、日用化工等领域提供了原料。美国FDA1999年开始,允许大豆蛋白制品标注可以预防心血管疾病的功能,这就意味着健康与保健品将被人类社会重新认识。业内权威人士认为,如果大量以大豆肽为主要成分的肽功能产品问世,则不仅为企业自身带来滚滚财源,也为我国人民的健康带来福音,更为大豆肽带来更加广阔的市场发展前景。
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