大豆多肽苦味机理及脱苦技术

Study on b itterness m echan ism and deb itoybean peptides Zhou L igen1 Chen X infeng1 W ang Junhong1 et a l (1 Institute of Food Processing, Zhejiang Academy of Agriculture
112 恢复疲劳 、增强肌肉力量的功能 大豆多肽具有吸 收快 、消化快的特点 ,同时具有快速恢复疲劳的功能 [4 ] 。 日本的村松将大豆多肽制成运动员食品 ,给运动员服用 , 其做法是除了正常供给食品外 ,每次多供给 20g大豆多 肽 ,经过 5个月的服用 ,经检测 ,运动员的肌肉力量明显增 强。 113 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 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 [5 ] 。用患高血压的大白鼠进行饲养试验 ,也证明了大豆 多肽具有降血压的作用 。大豆多肽可使人的血压保持正 常水平 ,也可延缓人的动脉硬化 。 114 降胆固醇功能 人体中胆固醇含量高 ,血粘稠度高 , 这是易患老年病的一个重要原因 ,大豆蛋白质中含胆固醇 极少 ,同时大豆多肽本身又具有抑制胆固醇吸收的功能 , 使人体中的胆固醇不被吸收 ,同时大豆多肽中还含有多种 血小板凝集阻碍肽 ,可降低血脂的浓度和血的粘稠度 ,大 豆蛋白还含有血纤维蛋白抑制肽 ,防止血凝块的产生和破 坏血凝块 ,缓解和降低脑梗塞病的发生 ,是预防老年病的 良好疗效食品 [ 6, 7 ] 。 115 治疗各种氨基酸吸收缺损症 大豆多肽具有调节人 体机能的作用 ,可治疗尿毒症 、肠道中性氨基酸吸收障碍 症 、先天性苯丙氨酸的缺损症 、游离型精氨酸缺损症 、胱氨
基金项目 :浙江省科技计划项目 (2003C32022) 作者简介 :周利亘 (1966 - ) ,男 ,浙江绍兴人 ,硕士 ,主要从事生物活性物质提取 、农产品深加工研究工作 。 收稿日期 : 2006 - 09 - 06
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酸尿失症 、腹腔炎的腹泻症 、肠道粘膜萎缩症等慢性疾 病 [7] 。
2 大豆多肽苦味形成机理 自 20世纪末以来 ,国外出现了很多有关大豆蛋白水解
物中苦肽以及脱除苦味的研究报道 。多肽的苦味是由其中 的疏水性氨基酸引起 ,与蛋白质的氨基酸结构组成有关 ,多 肽疏水度 、氨基酸序列及空间结构是重要的影响因素 。 211 多肽疏水度的影响 一般天然蛋白质的疏水性基团 都包含在分子结构内部 ,从而不会呈现苦味 。当蛋白质水 解成小分子多肽时 ,就会曝露出其疏水性氨基酸残基 ,此 类氨基酸残基刺激味蕾 ,即呈现苦味 。
苦肽的疏水度与苦味的关系 ,一般是采用 Ney提倡的 Q规则 ,即 Q = ∑Δft/ n (其中 Q:多肽的平均疏水度 ,Δft: 氨基酸侧链的相对疏水度 , n:氨基酸数 ) , Q > 5186 kJ /mol 的多肽呈苦味 ,而 Q < 5144 kJ /mol则不呈苦味 。至于 Q 值介于 5144 kJ /mol - 5186 kJ /mol,则要视具体情况而 定 。疏水度值大于 5186 kJ /mol的氨基酸残基有 Lys、Val、 Leu、Pro、Phe、Tyr、Ile、Trp 等 [8 ] 。此类疏水性氨基酸残基 在多肽中的比例越高 ,则该多肽的苦味可能越强 。该规则 仅为经验性规则 ,主要适用于分子量小于 6000 D 的多肽 , 有些高于 6000 D 的多肽其 Q 值尽管大于 5186 kJ /mol,但 不呈现苦味 。 212 多肽氨基酸序列影响 O tagiri(1985)等合成大量含 有 A rg、Pro和 Phe的不同类型多肽 ,研究了不同氨基酸残 基对多肽苦味的影响 。结果除证实疏水性氨基酸残基位 于 C - 端苦味更强之外 ,还发现碱性氨基酸残基 (如 A rg) 也会加强多肽的苦味 [ 9 ] 。对于含有碱性氨基酸残基的多 肽 ,此类氨基酸残基位于 N - 末端时该肽的苦味更强 ,特 别是精氨酸残基紧接着脯氨酸残基时 (A rg - Pro, Gly - A rg - Pro, A rg - Pro - Gly等 ) ,多肽的苦味呈现特强 。而如果 在 A rg - Pro之间加入对苦味没影响的 Gly时 ,其苦味大大 减弱 ,另外 Pro - A rg肽的苦味也很弱 。 213 多肽分子量分布与苦味的关系 邓勇等采用葡聚糖 凝胶柱层析和 HPLC分别测定大豆多肽的分子质量分布 , 利用柱层析对大豆蛋白水解物进行分离 ,再采用感观评定 方法确定不同多肽的苦味强度 。研究得出结论 :相对分子 质量大于 5000 D 的大豆多肽没有苦味 ,相对分子质量在 500 - 1000 D 的大豆多肽苦味最强 。随着分子质量的减 小 ,苦味逐渐减弱 [ 10 ] 。 214 多肽空间结构的影响 Ishibashi N 等研究得出结 论 ,苦肽呈显最强的苦味必需特定的分子构象 ,如 N - 端 疏水性片段在立体空间中要处于相邻位置 (即多肽链折 叠回转 ) [11 ] 。而多肽中的脯氨酸残基 ( Pro)对多肽链的 回转结构起着重要的作用 ,因脯氨酸具有特有的亚胺基环 结构不能与相邻氨基酸形成氢键 。脯氨酸残基与其他疏 水性氨基酸不同 ,其对苦味的最大作用是促使多肽分子发 生构象变化 ,形成回转结构 。
Sciences, Hangzhou 310021, China; 2Hangzhou Soy - M ilk Food Factory , Hangzhou 310014, China; 3Hangzhou Center of Inspection and Testing for Quality of Agricultural Products, M inistry of Agricultural, Hangzhou 310021, China) Abstract: The soybean pep tides had kinds of physiological function1 But the bitterness was brought by hydrolyzing soybean p rotein with p rotease, and was effect on app lication1 The hydrophobic degree, sequence of am ino acid and structure special frame were effect on bitterness of soybean pep tides1 The technology of debitterness were physical and chem ic method, enzy2 matic method and m icrobial method1 Key words: soybean pep tides; physiological function; bitterness mechanism; debitterness technology
大豆多肽是大豆蛋白经酸法或酶法水解后分离 、精制 而得到的多肽混合物 ,主要由 3 - 6个氨基酸组成 ,相对分 子质量低于 1000 D ,主要出峰位置在分子量 300 - 700的 范围内 [1 ] 。大豆多肽还含有少量大分子肽 、游离氨基酸 、 糖类和无机盐等成分 。
大豆多肽蛋白质含量为 85%左右 ,其氨基酸组成与 大豆蛋白质相同 ,必需氨基酸平衡良好 ,含量丰富 [2 ] 。与 大豆蛋白相比 ,大豆多肽具有多种优良的生理功能 、营养 特性及良好的加工性能 ,是优良的功能食品素材 。
安徽农学通报 , Anhui Agri1Sci1Bull12006, 12 ( 10) : 49 - 51
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大豆多肽苦味机理及脱苦技术
周利亘 1 陈新峰 1 王君虹 1 陈 坚 2 袁 亚 1 管延金 1 谢 磊 3
(1 浙江省农业科学院食品加工研究所 ,浙江杭州 310021; 2 杭州市豆奶食品厂 ,浙江杭州 310014; 3 农业部农产品质量监督检验测试杭州中心 ,浙江杭州 310021)
摘 要 :大豆多肽具有多种优良的生理活性功能 ,具有广泛的应用价值 。但其在酶解过程中产生苦味 ,影响其加工和 应用 。本文综述了大豆多肽苦味的形成受多肽疏水度 、氨基酸序列及空间结构的影响和脱苦技术的理化 、酶法及微 生物脱苦法等 。 关键词 :大豆多肽 ;生理功能 ;苦味机理 ;脱苦技术 中图分类号 Q945. 4 文献标识码 B 文章编号 1007 - 7731 (2006) 10 - 49 - 03
大豆蛋白在水解过程中产生苦味肽 ,其苦味导致大豆 多肽的风味缺陷 ,从而影响大豆多肽的推广应用 。有关苦 味机理与脱苦工艺的研究已引起了国内外学者的高度关 注 ,并有望成为大豆多肽领域的研究热点 。但目前有关苦 味机理与脱苦工艺的研究报道较少 ,现将大豆多肽苦味机 理与脱苦工艺研究进展做一综述 ,旨在为将来的研究工作 提供参考 。 1 大豆多肽主要生理功能 111 免疫复活功能 大豆多肽中具有免疫复活功能的是 大豆多肽中的 7肽和 9 肽 ,由大豆蛋白质中 7S蛋白质和 11S蛋白质转化的产物 ,这些肽进入到人体后 ,与人体中 的抗原提示细胞上的免疫遗传因子 IQ 抗原相互作用 ,使 T细胞 B 细胞被活化 ,随即产生球蛋白 E,球蛋白 E与过 敏素结合 ,使过敏素失去作用 ,同时产生免疫抗体 ,使免疫 功能复活 ,增强人体的免疫功能 [3 ] 。
苦味肽具有以下主要特征 :多肽的 C - 末端为疏水性
残基 ( Trp, Ile, Tyr, Phe以及 Leu) , N - 端为疏水性或碱性 氨基酸残基 (A rg, Lys和 H is) ,而且多肽链两端较近形成 回转结构时 ,该多肽就呈现出较强的苦味 。 3 大豆多肽脱苦技术
大豆多肽的脱苦技术主要包括以下几种 :分离 、提取 、 吸附 、掩盖 、类蛋白反应 、酶法及微生物脱苦法 [12 ] 。 311 选择性分离法 根据蛋白水解液中不同多肽成分的 疏水性不同 ,利用活性炭 、树脂或溶剂 ,将水解液中疏水性 高的多肽予以选择性的去除 。Marray和 Baker最先使用 活性炭处理水解酪蛋白进行选择性分离 。活性炭是一种 疏水性吸附剂 ,不仅可以除去水解液的不良风味物质和苦 味成分 ,而且可除去大分子量的多肽 、未水解的蛋白质片 断和潜在的抗原性成分 。在活性炭用量达到 5 %时 ,对氨 基酸混和液在室温下处理 10 m in,几乎可以使酪氨酸 、苯 丙氨酸 、钾硫氨酸完全被吸附 , 其他氨基酸的损失也达 5%以上 [13, 14 ] 。另外 ,利用活性炭处理后的成品 ,其苦味性 和浓厚醇和感都有所降低 ,并带有不协调的活性炭特殊气 味。 312 共沸异丁醇提取法 7218 %异丁醇和 2712 %水的 混合物称为共沸异丁醇 。用共沸异丁醇提取酶蛋白水解 产物可取得很好的效果 ,是一种可普遍使用的去除苦味复 合物的方法 。但是要达到完全脱苦的目的 ,将损失 5 % 10%的蛋白水解产物 ,影响其营养价值 。 313 疏水性层析柱处理法 将蛋白质水解液 pH 值调至 710,上样于己基–琼脂糖凝胶柱 ,室温洗脱 ,含疏水性氨 基酸的苦味肽便结合于凝胶载体上 ,从而达到脱苦的目 的 。不过这种方法脱苦不够彻底 。 314 掩盖法 向含苦味的蛋白水解液中加入一些能掩盖 蛋白质水解液苦味的物质 ,也可使苦味减轻 。如在蛋白质 水解过程中 ,加入多聚磷酸盐可成功掩盖酪蛋白水解的苦 味 。明胶也能取得相似的效果 ,但是均不如甘氨酸效果好 ( Tamura) [15 ] 。交联淀粉能将苦味基团掩藏于淀粉的分子 结构内部 ,从而阻止它们接触味蕾而起到掩盖苦味的目 的 。要达到这种效果 ,必须加热淀粉与苦味肽的混合物 。 苦味肽和浓缩乳清蛋白 、脱脂奶及大豆混合 ,也有脱苦或 掩苦作用 ,其机理是蛋白质之间 、氨基酸和肽之间存在亲 和作用 ( Tamura et al, 1990) 。有机酸如牛磺酸有掩盖苦味 的效果 ,但同时也带来酸味 。 315 类蛋白反应法 类蛋白反应最早是由日本研究人员 发现的 ,由于该反应具有脱除蛋白水解物苦味的明显效 果 ,引起世人的注目 ,并且成为蛋白质领域中研究热点之 一 。浓缩的蛋白水解物在适当的条件下经蛋白酶作用就 会形成凝胶状的物质 ,即发生“类蛋白反应 ”,该反应的产 率主要依赖于底物的种类 、酶 、底物浓度以及 pH 值 。对 于该反应的机制 ,目前认同较多的是转肽作用的结果 ,通 过转多肽作用 ,疏水性氨基酸在某些多肽中富集 ,而这些 多肽由于溶解度较低会浓缩形成小颗粒 ,即形成不溶的类 蛋白 [13 ] 。这也解释了类蛋白反应是因为疏水性侧链被隐