大豆蛋白与大豆肽的生物活性及加工特性研究进展

刘新旗, 夏绍琪, 张弛

【作者机构】 北京工商大学食品与健康学院
【分 类 号】 TS201.2
【基    金】 国家重点研发计划项目(2016YFD0400401) 北京市科技计划项目(D121100003112003) 保健食品原料研究项目(ZBW-2018-BJ-07)
全文 参考文献 出版信息
大豆蛋白与大豆肽的生物活性及加工特性研究进展

大豆蛋白与大豆肽的生物活性及加工特性研究进展

刘新旗, 夏绍琪, 张 弛*

(北京工商大学 食品与健康学院, 北京 100048)

摘 要: 大豆提供了具有良好营养和理化特性且低成本的蛋白质来源。在大豆加工产业链中,大豆蛋白和大豆肽是非常重要的延伸产品,因在预防和缓解某些疾病方面有不可忽视的利用价值,受到国内外研究人员以及消费者的关注,其作为重要的优质蛋白质来源在食品工业等领域具有广阔的应用前景。介绍了大豆蛋白及大豆肽的生产工艺、生理活性,同时论述了大豆蛋白的食用安全性及加工特性。分别比较了大豆分离蛋白和大豆肽的现存工艺及新工艺的差异,提出了新工艺的优势和特点,为大豆蛋白和大豆肽的生产加工技术的提高提供了新思路;重点介绍了大豆蛋白及大豆肽的生物活性,包括降血脂、调节免疫力、改善骨质疏松和调节肠道菌群平衡等,并对新的生物活性的研究方向进行了总结;同时对大豆蛋白加工特性中良好的凝胶性、乳化性和组织化进行了介绍,特别对于组织化大豆蛋白(人造肉)国内存在的技术问题和今后研究方向做出了展望。

关键词: 大豆蛋白; 大豆肽; 生产工艺; 食用安全性; 生物活性; 加工特性

大豆原产于中国,在中国各地区种植有长达4 000多年的历史,也是我国传统饮食中非常重要的蛋白质来源。早在公元前240年,《荀子全书》中就有食用大豆粥的记载,公元前200年,发酵豆酱首次在《五十二病方》中被提及。到公元1578年,《本草纲目》已经开始讨论多种大豆及其制品,提出豆腐乳、豆腐皮等的做法。自18世纪以来,法国和英国已开始进行一些种植大豆的试验,但尚未得到进一步发展。自1930年以来,美国开始种植大豆,如今已成为世界上产量最大的国家[1]。在欧美国家,大豆蛋白食品也逐渐受到欢迎,并已以各种形式得到利用,例如豆腐、豆酱、纳豆、腐竹等。

大豆富含多种生物活性成分,大豆蛋白是主要活性成分之一。大豆蛋白包含所有人体必需氨基酸,能够给人体提供良好的氨基酸平衡,是膳食中植物性蛋白的重要来源,也一直是中国人传统优质食用蛋白的主要来源之一[2]。大豆组成复杂,并含有较多的抗营养因子,在应用方面受到一定的限制。通过食品加工技术得到的大豆分离蛋白,因能够去除大豆中主要的抗营养因子,具有更安全、营养且加工特性良好的特点。大豆分离蛋白可发挥降低胆固醇,提高机体免疫力,缓解骨质疏松,改善肠道菌群平衡等功效。此外,大豆蛋白原料成本较低且具有优良的加工特性,例如胶凝性、乳化性以及目前研究较热的组织化大豆蛋白,使大豆蛋白产品在食品营养与加工等领域中显示出广阔的应用前景。

本文重点阐述了大豆蛋白的生产工艺、食用安全性、大豆蛋白及大豆肽的营养作用,以及大豆蛋白的主要加工特性;分别在生理活性和加工特性部分探讨了大豆蛋白与益生菌的关系以及人造肉等目前较新的研究领域;介绍了大豆分离蛋白和大豆肽的生产工艺上的最新进展,比较了现在加工工艺及新工艺的差异,提出了新工艺优势和特点,希望为大豆蛋白的开发利用提供较为全面的理论参考。

1 大豆蛋白的生产工艺

以平均干物质计,大豆约含40%的蛋白质和20%的油脂。经过浸出法提取油脂后,豆粕在低温条件下脱除溶剂,大豆蛋白质基本不发生变性。利用低温脱溶工艺产出的豆粕,俗称白豆片,可以进一步生产为大豆蛋白粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白等大豆蛋白产品。大豆蛋白粉又称为脱脂豆粉,其蛋白质含量一般为50%~65%,大豆蛋白粉是豆粕粉碎后的粉状蛋白产品。大豆浓缩蛋白(soy protein concentrate,SPC)是豆粕除去大量低分子可溶性非蛋白成分后的剩余物,以干基计粗蛋白含量为65%~90% [3]。大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)是目前最主要的大豆蛋白产品,是一种蛋白质含量较高的功能性食品添加剂或食品原料,具有多种优良的加工特性,被广泛地应用于食品工业。目前生产大豆蛋白的传统加工工艺是利用碱溶酸沉的原理进行大豆蛋白的生产,pH值在4.5左右时,蛋白质处于等电点状态而凝聚沉淀下来,经分离可得到沉淀的蛋白,然后再中和喷雾干燥得到大豆分离蛋白粉。由于在酸沉过程中蛋白质的等电点沉淀蛋白质表面的疏水性作用非常强,色素、极性脂质等物质会吸附在蛋白质表面与其一同沉降,导致大豆蛋白产品的颜色较深、豆腥味较重,严重影响了大豆蛋白在食品领域的应用;同时现在的碱溶酸沉的生产工艺生产一吨蛋白质至少需要产生24吨的废水,一个年产一万吨的大豆蛋白生产线要排放24万吨的废水,导致严重的环境污染,由此大豆蛋白深加工行业成为国家政策上严格限制发展的行业之一。

产品无豆腥味、颜色好,并且生产中废水排放量少是大豆蛋白行业急需,而且必须提高和改进的技术问题。刘新旗[4]发明的新的大豆分离蛋白生产工艺,采用对低温豆粕进行预处理,然后直接萃取蛋白的工艺生产大豆分离蛋白。这个工艺避开了酸沉过程中由于疏水性的作用,色素、极性脂质等物质吸附在蛋白质表面的影响,得到的大豆分离蛋白豆腥味大幅度降低,色泽明显改善。该工艺最大的特点是生产用水只是原来碱溶酸沉工艺的一半,而生产一吨大豆分离蛋白的废水排放量仅为一吨左右,仅仅是原来碱溶酸沉工艺的二十分之一;同时由此工艺获得的大豆分离蛋白几乎没有大豆特有的豆腥味,色泽也趋于乳白色。该工艺的这些特点将会为进一步扩大大豆分离蛋白的应用领域和范围,改善现有蛋白加工制品的品质和质量提供非常有利的支撑;同时将会给大豆蛋白行业的发展带来较大的发展空间,为国内大豆分离蛋白的加工提供新的途径。该生产工艺已经成熟,并正在国内加紧实施和推广。

2 大豆蛋白的食用安全性

2.1 大豆中的抗营养因子

大豆中含有胰蛋白酶抑制剂、凝集素等多种抗营养因子。这些抗营养因子能影响营养物质的吸收利用和新陈代谢并引起一系列不良反应,在一定程度上限制了大豆的应用[5]。胰蛋白酶抑制剂主要存在大豆籽实的子叶中,约占大豆蛋白的6%,其中以kunitz 胰蛋白酶抑制剂(STI)和bowman-birk胰蛋白酶抑制剂(BBI)的影响最为严重。STI主要抑制胰蛋白酶,对糜蛋白酶的抑制作用较弱,BBI对胰蛋白酶、糜蛋白酶均有较强的抑制作用[6]。一般认为,小肠内胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶与胰蛋白酶抑制剂迅速反应、结合而失活,蛋白质消化率降低,从而导致外源氮的损失,通过反馈机制造成胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶过度分泌,从而导致内源氮和含硫氨基酸损失而阻碍动物的生长发育[7]

大豆凝集素是一种高亲和性的糖蛋白,在大豆中的含量为3%。大豆凝集素是一个由4个亚基组成的四聚体,在动物消化道中不被蛋白酶水解,对糖分子具有高度的亲和性。凝集素可以和小肠壁上皮细胞表面的特定受体(多糖)结合,从而破坏小肠壁刷状缘黏膜结构,干扰刷状缘黏膜分泌多种酶的功能,消化道的消化和吸收营养物质的能力大幅降低,使动物机体蛋白质利用率下降、生长受阻甚至停滞。大豆中主要的抗营养因子均对热不稳定,因此在大豆分离蛋白的加工过程中,通过温度超过120 ℃以上的闪蒸杀菌能够有效失活蛋白酶抑制剂以及凝集素等抗营养因子,从而提高大豆分离蛋白食用安全性。在国家植物蛋白标准里面这些抗营养因子多被限制。

此外,脲酶也是大豆中重要的抗营养因子之一。一般脲酶并没有毒性作用,但在一定温度和pH值条件下,生大豆的脲酶遇水迅速将含氮化合物分解成氨,从而引起氨中毒。脲酶活性通常用来判断大豆受热程度和评估胰蛋白酶抑制剂活性。国家颁布的有关大豆制品中抗营养因子检测标准中均以脲酶活性作为大豆制品中“抗营养因子”的指标,一般利用其热不稳定性,经适宜的加热处理可将其失活,从而排除其潜在的危害性。

2.2 大豆蛋白的致敏性

一些研究发现,大豆蛋白可能存在一定的致敏性,特别对于一些特殊人群。研究调查了具有对蛋白质过敏症状儿童的临床反应,使用的诊断测试是放射性过敏吸附试验(RAST)、皮肤点刺试验(SPT)或选择食物与安慰剂对照的双盲试验(DBPCFC)。Giampietro等[8]研究了317名具有过敏体质的儿童,发现RAST阳性率为22%,但DBPCFC仅有3%为阳性。Burks等[9]在一项针对165名蛋白过敏患者的研究中,发现儿童服用大豆分离蛋白显示SPT阳性率为13%,DBPCFC阳性率为1.8%。这些数据显示蛋白过敏体质的儿童对于大豆分离蛋白过敏率相对较低。另一些研究表明,当大豆蛋白替代牛乳基配方奶粉时,具有牛乳蛋白过敏的婴儿可能也会发生大豆蛋白的过敏,但数量较少。Bock等[10]报道,当服用豆基配方奶粉时,54名对牛乳基配方奶粉过敏婴儿中只有4名(7%)出现大豆蛋白过敏。在Klemola等[11]的研究中,80例牛乳过敏婴儿中有8例(10%)发生豆基配方奶粉过敏。因此大豆蛋白可以作为牛乳蛋白过敏患者的替代品,以降低其过敏性。

关于大豆蛋白的食用安全性,美国FDA认为,大豆分离蛋白是安全的,并将其列入美国FDA 评价食品添加剂的安全性指标(GRAS);同时FDA的GRAS数据库也显示:一项为期24周,针对6名有代谢问题的男性的研究,未显示大豆分离蛋白有任何不良反应。在杨月欣等[12]主编的《营养功能成分应用指南》关于A303大豆蛋白质的科学报道中,并未指出有明确的不适宜人群;同时其对于大豆蛋白安全性的研究也显示,急性毒性、遗传毒性、慢性毒性与致癌性和生殖与发育毒性均尚未见相关文献报道,而亚慢性毒性显示:口服大豆蛋白60 g/d,持续16周没有副作用。Mardon等[13]对用大豆蛋白饮食喂养的小鼠进行了长期的观察,从出生到18个月龄,小鼠的体重与不含大豆饮食的对照组相比并没有明显变化。总的来说,目前认为大豆蛋白对人体是安全的,而对于具有蛋白过敏体质的人群包括婴儿和儿童具有较轻的致敏性,其致敏性相较于牛乳蛋白要低。

3 大豆蛋白的生理功能

3.1 降血脂作用

近来,人们对大豆蛋白的健康功效给予了相当大的关注,特别是其可以通过降低血液中低密度脂蛋白(LDL)的含量,降低心血管疾病(CVD)的风险。许多动物试验和人体试验均证明,摄入大豆蛋白能够降低血清中胆固醇的含量。Kayukov等[14]对喂食高盐饲料和添加大豆蛋白的高盐饲料的Wistar大鼠的超声心动图变化测量发现,高盐摄入会导致心脏损失,而大豆蛋白则可以抵消这一过程。Mejia等[15]进行了一项对46项研究的分析,与非大豆蛋白对照组相比,服用剂量为25 g/d的大豆蛋白,持续6周,志愿者血液中的LDL胆固醇和总胆固醇水平均显著降低约3%~4%。Sirtori等[16]对1995年以来的33项关于大豆蛋白与胆固醇关系的随机对照试验进行分析,进一步证实了大豆蛋白能有效降低胆固醇水平,效果与胆固醇最初在体内的含量有关。许多研究表明,大豆蛋白中生物活性肽具有降胆固醇的生物活性,这些活性肽主要通过调控LDL受体(LDLR)和胆汁酸的机制发挥作用[17]。此外,美国和加拿大等一些国家的大豆蛋白的功能声称也认为,每日摄入25 g大豆蛋白能够降低CVD的风险。

3.2 提高免疫力功效

大豆蛋白对体液免疫功能有显著的提高作用,对炎症反应有一定抑制作用[18],大豆蛋白可以抑制脾脏组织中的炎症标志物肿瘤坏死因子-a [19]。研究发现,大豆球蛋白可致18日龄断奶仔猪的肠道肥大细胞数量和组胺释放量提高[20];大豆球蛋白和β- 伴大豆球蛋白日粮降低了埃及胡子鲇鱼、鲤鱼的红细胞数目及血红蛋白含量[21],提高了小鼠脾细胞上清液IL-4、IL-5和IFN-γ水平[22],饲喂豆粕日粮的大西洋比目鱼免疫基因表达发生了变化[23],仔猪血清的大豆抗原特异性抗体滴度升高[24-25],小鼠T-AOC和抗氧化酶(SOD、GSH-PX、CAT)活性显著下降[26]。刘明美等[27]发现,大豆低丰度蛋白提取物通过增加小鼠血液的白细胞、淋巴细胞、中性粒细胞数目,提高脾脏指数及脾脏IL-2、TNF-α基因相对表达量;大豆低丰度蛋白提取物对小鼠抗氧化能力的影响表现为先降低后增强的现象。因为大豆蛋白对体液免疫功能的显著作用,具有提高免疫力保健功能的大豆蛋白粉的市场也越来越大。

3.3 对益生菌及肠道菌群的影响

益生菌是一类当足够量定植于机体肠道或生殖系统内,能改善宿主微生态环境从而发挥其对宿主健康有益功效的活性微生物[28]。利用益生元来调节肠道菌群,也日益受到研究人员的关注。益生元被定义为“一种能够选择性发酵并允许胃肠道菌群组成或活性发生特定的变化,从而有益于宿主健康的物质”。肠道微生物的主要生长基质来源于饮食,由未被上消化道吸收的食物组成[29],同时还从不可消化的低聚糖、膳食纤维和到达结肠的未消化蛋白质和内源性来源的物质中获得生长基质。这其中,具有潜在益生元功效的蛋白质越来越受到研究人员的关注。有研究表明,大豆分离蛋白经过中性蛋白酶水解后能够促进益生菌的增殖,1%的添加量可以使保加利亚乳杆菌的增殖速度提高将近一倍。Butteiger等[30]为了比较了大豆蛋白与乳蛋白对仓鼠肠道菌群的影响,分别用含乳蛋白分离物、大豆浓缩蛋白、部分水解大豆分离蛋白和完整的大豆分离蛋白的饲料喂养小鼠,6周后发现,每种大豆蛋白喂养组的肠道微生物多样性都高于乳蛋白喂养组,且双歧杆菌较多。An等[31]研究了大豆蛋白对肠道环境的影响,监控饲喂试验饲料的大鼠盲肠环境的变化,发现大豆蛋白可通过影响肠道益生菌的发酵和腐败化合物的生成从而改善肠道环境。在断奶的猪仔饲料中以30 g/(kg BW)和60 g/(kg BW)的水平添加酪蛋白或大豆粉后也能促进其肠道益生菌的增殖,且高水平添加量促进效果更显著,断奶期间充足的饲料摄入促进了有益细菌的增殖,从而有助于改善肠道健康[32]

3.4 改善骨质疏松的作用

骨质疏松易发生于老年人和绝经后的女性,老年人由于年龄的增长骨质逐渐流失而发生骨质疏松症。女性绝经后的骨质疏松症是一种常见的病症,其中雌性激素组成的降低会改变骨骼中的矿物组成,从而导致矿化骨组织的损失和结构性衰竭[33]。研究表明,摄入大豆蛋白对骨骼可以起到适度的有益作用。利用卵巢摘除动物作为绝经模型来模拟研究绝经女性摄入大豆蛋白对骨吸收和骨生成的影响。随着大豆蛋白的摄入,不论卵巢激素状态如何,均改善了雌性大鼠骨的生物力学特性[34]。针对绝经女性进行的人群实验表明,补充大豆蛋白粉比大豆分离蛋白能够更有效地缓解骨质疏松[35]。此外,大豆异黄酮可通过增加正常体重个体的骨密度,减少超重/肥胖个体的骨吸收,来预防骨质流失[36]。大豆蛋白对绝经女性随高龄化而产生的骨质疏松症起到一定的改善作用和预防作用,但大豆蛋白的摄入可能会伴随其他激素水平上升,相关作用机制仍需要更深入的研究。大豆蛋白在改善骨质疏松症方面的前景广阔,将其与其他物质复合使用是改善骨质疏松症的方法之一。

4 大豆肽的生理活性及生产工艺

大豆肽作为大豆蛋白水解后的小分子产物对健康具有诸多益处,除了提高免疫力[37]、调节肠道环境[38]和降低胆固醇[39]等作用外,大豆肽还被开发出一些新的生物活性。有研究表明,大豆肽可以防止还原型谷胱甘肽的降解和细胞抗性氧化酶活性的上调。经大豆肽处理后,刺激抗氧化酶和Nrf2信号通路的基因表达水平上升[40]。大豆肽能改善力竭运动大鼠的心功能和血流动力学,通过改善力竭运动大鼠心肌组织的病理改变,下调力竭运动大鼠心肌组织中LC3、Beclin-1和Atg7的基因表达水平,从而发挥保护心脏的功效[41]。Wu等[42]在分子水平上描述了大豆肽与运动疲劳相关的信号通路的关系,系统地讨论了大豆肽对骨骼肌蛋白质合成、活性氧介导的骨骼肌蛋白质降解和骨骼肌糖原代谢的影响,为大豆多肽作为营养补充剂从而缓解运动性疲劳提供了理论依据。大豆肽还被证明具有保肝作用,富硒大豆肽可使四氯化碳引起的细胞凋亡率下降,通过多种途径减轻肝纤维化[43]。研究发现,大豆肽可以抑制过氧化氢、丙二醛和氧化型谷胱甘肽诱导的肝癌细胞活性氧的产生[40]。Liu等[44]也证实了大豆肽对肝病的治疗作用,发现大豆寡肽可以抑制肝癌细胞增殖并诱导细胞凋亡。周勇等[45]基于大豆肽对肝脏的保护作用,发现大豆肽具有显著的解酒作用,并认为这可能与其可提高肝组织谷胱甘肽水平并降低丙二醛水平等抗氧化作用有关。此外,大豆肽还被证明可在一定程度上通过增强蛋白质合成代谢和减少蛋白质分解代谢,同时降低体内氧化应激水平,从而有效预防或改善肌肉萎缩[46]。老年人对蛋白质的消化和吸收能力会出现很大程度的降低,蛋白质营养的缺失会成为老年人的主要营养问题,也是导致老年人肌肉萎缩、免疫能力下降的主因。大豆肽作为易消化、吸收快的蛋白质营养源,在我国这样老龄化人口将会达到30%以上的社会具有广阔的应用潜力和巨大的市场价值。

大豆肽的生产加工方面,最近国内也有较大的进展。生产工艺上的难点是既要保证大豆蛋白原有的氨基酸平衡,还要保证肽分子量的大小均一且游离氨基酸含量少,进而保证食用后的吸收效率,为人体提供大豆蛋白应有的氨基酸营养。国内采用了多酶分步定向酶解技术,突破了高酶低效及酶切位点随机性大的技术瓶颈,显著提升了酶解度与收率;同时也采用了无污染一次性分离浓缩连续化生产工艺技术,解决了无法连续化生产的难题,突破了高温浓缩能耗大、产品褐变严重的技术瓶颈,实现废弃物排放。大豆肽的苦味和涩味一直是生产上需要解决的技术问题,由于肽分子中的疏水性的必需氨基酸含量比较高,常用的采用活性炭、硅藻土或树脂进行脱苦、脱臭处理会很大程度上降低大豆肽本身的营养价值,很多疏水性的必需氨基酸会被脱除掉。采用多酶分步定向酶解技术将大豆蛋白的分子结构彻底分解开,提高生物酶的作用基点,可以有效改善大豆肽的口感问题。

5 大豆蛋白的加工特性

5.1 凝胶性

蛋白凝胶是指蛋白质发生聚集后,聚集体间进一步形成的网络结构。当蛋白质形成聚集体后,通过加热或添加各类凝固剂(如酸类、盐类凝固剂等),会形成大豆蛋白热致凝胶或冷致凝胶,其区别在于蛋白浓度的高低与成胶的方式。在大豆蛋白热致凝胶形成过程中,蛋白浓度高,其变性、聚集和胶凝过程同时发生,加热冷却后便可凝固成胶。当蛋白浓度较低时,加热冷却后只能形成蛋白聚集体或者沉淀,因而需要通过添加其他物质,改变蛋白体系的pH值或离子强度,进而成胶。因为大豆分离蛋白良好的凝胶特性,在食品加工过程中发挥了非常重要的作用。韩丽英[47]通过研究影响大豆分离蛋白凝胶的不同条件,改善了豆腐形成的质地,且发现碱性蛋白酶具有较强的豆浆凝固能力,而且形成的豆浆凝胶结构细腻、无苦味,具有一定的应用价值。此外,大豆分离蛋白也是肉制品加工中常用的植物蛋白,通过添加到猪肉、鱼肉等制品中,在一定条件下提高其硬度、弹性、内聚性和咀嚼性,进而有效地改善肉制品的品质[48-49]

5.2 乳化性

大豆球蛋白作为乳化剂主要用于制造水包油型乳浊液。乳化剂在乳浊液生产中的主要作用是吸附在新形成的细小液滴的表面,从而防止它们与邻近的小液滴凝聚而再次形成更大的小液滴,因此在界面处变性球蛋白覆盖小液滴表面。埋藏在球状蛋白核心中的疏水氨基酸暴露并吸附到油滴的表面,亲水氨基酸在水相内,作为防止聚结和絮凝的空间屏障。研究人员也通过尝试不同方法来提高大豆蛋白的乳化性,Jambrak等[50]报道,超声处理可以提高大豆蛋白的乳化和起泡能力。Chove等[51]通过微滤修饰结构后发现,富含7S球蛋白大豆蛋白亚基的组分在溶解度、起泡和乳化性方面有所提高。Wan等[52]通过添加作为天然抗氧化剂的白藜芦醇与甜菊糖苷来提高基于大豆分离蛋白的乳浊液的稳定性。提高大豆分离蛋白乳化性可以更好地将其应用于食品工业的生产和新产品的开发。

5.3 组织化

组织化大豆蛋白(textured soybean protein),是经调理、组织化等工艺制成的具有类似于瘦肉组织结构的富含大豆蛋白质的产品,也被称为“人造肉”[53]。人造肉的原料可以是低温脱脂豆粕、大豆浓缩蛋白质、大豆分离蛋白等。蛋白质经预处理后,在高温、高压、强剪切力作用下发生变性,在变性过程中,受定向力的作用,蛋白质分子以一定的取向定向排列,分子内部的高度规则性空间排列发生变化,最后在组织化机出口处由于温度、压力突变,水分急剧蒸发,产生一定的膨化而形成类似于瘦肉结构的组织化大豆蛋白质[54]。人造肉因为不受环境污染和动物病疫影响,相对更加安全化和营养化[55],目前正成为全球研究和投资热点,商业前景广阔[56]。大豆蛋白作为人造肉的植物原料,在营养价值上可与动物蛋白接近或等同[57],再加上大豆蛋白低廉的价格,使得其被应用于大多数人造肉的生产中。目前,人造肉市场份额主要集中在美国,食品巨头Kellogg’s市场份额遥遥领先,而中国肉制品人均消费仅为美国的一半。中国三大植物肉企业在2018年的总营业额远低于排名第三的美国公司Beyond Meat,这也意味着中国市场的潜力是巨大的。目前人造肉发展在国内只是起始阶段,既是机遇也存在很大的挑战。据Markets and Markets数据,植物肉市场2019年的价值估计为121亿美元,并将以15.0%的复合年增长率增长,到2025年将达到279亿美元的价值。亚太地区植物肉市场预计将由中国主导[58],人造肉面临的最大挑战是怎样研发出适合中国人口味和餐饮习惯的人造肉食品,首先要实现的是饺子馅、肉丸等碎肉产品,继而研制出完全模拟牛排、排骨、红烧肉等人造肉产品。目前,人造肉主要需要解决的是大豆蛋白含有的豆腥味,以及怎样利用天然植物源的原料来改善人造肉的味道的问题。此外,在人造肉研究和应用方面,由于我国与美国、日本等国家饮食习惯的不同,研究方向和产品形态与形式也会有很大的不同,需要根据我国的烹饪方式开发适合我国市场需求的产品,而不仅仅是欧美市场喜爱的汉堡类的快餐用产品。现阶段国内的人造肉与真肉仍有一定的差距,主要表现在肉色较深、无光泽感且咀嚼肉质感差、植物豆腥味重,软骨等口感方面。深入研究人造肉的感官特性,使其在视觉、味觉、嗅觉等方面模拟肉类是国内外研究人员未来的研究方向[59]

6 展 望

人们对大豆分离蛋白的组成已经有了深入的了解,然而大豆球蛋白和β- 伴大豆球蛋白的晶体还没有获得,这使人们很难清楚地了解其结构与加工特性之间的关系;去除抗营养因子后的大豆分离蛋白是食用安全性较高的蛋白质,对于牛乳蛋白过敏的婴儿具有较低致敏性,可作为牛乳基婴儿配方奶粉的替代品。大豆肽作为大豆蛋白产业的延伸产品,具有分子量比较小,能快速被人体吸收的特点。随着我国逐步进入老龄化社会,大豆肽产品必将成为消化吸收能力低的老年人群的主要蛋白质营养的供应源,同时在防止老年人的肌肉萎缩,提高老年人生活自理能力方面也会有非常好的表现和很大的发展前景。

新的大豆蛋白生产工艺的推广和应用,减少了废水排放,减少了环境负担,因而更加符合我国食品工业发展的政策和方向。大豆分离蛋白的适口性和加工适应性等品质的大幅度提升,还可以提高植物来源的大豆蛋白的应用领域和范围,减少我国对动物蛋白质的依赖程度。目前,特殊医学用途配方食品、植物蛋白饮料、植物肉等产业都对大豆蛋白的口味和品质要求比较高,随着豆腥味小、色泽白、加工特性好的大豆蛋白的应用和推广,上述产业特别是植物肉的市场方向将迎来一个快速发展的契机。植物肉被消费者的接受以及市场的扩大也会带动整个大豆蛋白产业的巨大发展,促进大豆产业链的延伸,给植物蛋白产业带来更加广阔的前景和发展空间。

大豆蛋白具有优良的加工特性,且成本低、营养价值高,然而我国大豆深加工技术和能力还有待进一步提高,深加工产品的科技附加值还需要不断提升;大豆蛋白生产企业对环境保护的意识需要增强,产品的品种还需要增加。在食品产业中,大豆蛋白的应用适口性和加工适应性和动物蛋白相比还存在缺陷和不足,大豆及大豆蛋白制品的产业链还需要进一步延伸。当前,大豆产品深加工技术领域的科学研究、技术提升、产品开发和整体装备等方面仍是今后行业需要关注的重点。

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Research Progress on Biological Activity and Processing Characteristics of Soybean Protein and Peptides

LIU Xinqi, XIA Shaoqi, ZHANG Chi*

(School of Food and Health, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Abstract Soybeans provide a low-cost protein source with good nutrition and physicochemical properties. In the processing of soybeans, soybean protein and peptides are very important products. Due to its non-negligible use value in the prevention and alleviation of certain diseases, it has attracted the attention of domestic and oversea researchers and consumers. As an important source of high-quality protein, it has broad development prospects in the food industry and other fields. This article introduced the production process and physiological activity of soybean protein and peptides, and discussed the edible safety and processing characteristics of soybean protein. The differences between the traditional technology and new technology of soybean protein isolate and soybean peptides were compared respectively, and the advantages of the new technology were proposed, which provided a new idea for the production and processing of soybean protein and peptides. The biological activities of soybean protein and peptides were mainly introduced, including diverse biological activities such as reducing cholesterol, regulating immunity, improving osteoporosis and regulating the balance of intestinal microflora, and summarized the novel bioactivity direction of the current research. Meanwhile, it also introduced the good gelation, emulsification and organization of soybean protein processing characteristics, especially the domestic problems and future research directions of textured soybean protein (artificial meat).

Keywords soybean protein; soybean peptide; production technology; edible safety; biological activity; processing characteristics

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2020.03.001

文章编号:2095-6002(2020)03-0001-10

引用格式:刘新旗,夏绍琪,张弛. 大豆蛋白与大豆肽的生物活性及加工特性研究进展[J]. 食品科学技术学报,2020,38(3):1-10.

LIU Xinqi, XIA Shaoqi, ZHANG Chi. Research progress on biological activity and processing characteristics of soybean protein and peptides[J]. Journal of Food Science and Technology, 2020,38(3):1-10.

中图分类号 TS201.4; TS214.2; Q514

文献标志码:A

收稿日期: 2020-04-24

基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0400401); 北京市科技计划项目(D121100003112003); 保健食品原料研究项目(ZBW-2018-BJ-07)。

第一作者: 刘新旗,男,教授,博士生导师,主要从事蛋白质资源与功能性食品的开发、老年人健康与成人病营养干预方面的研究。

*通信作者: 张 弛,男,讲师,博士,主要从事大豆多肽生物活性方面的研究。

(责任编辑:叶红波)

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