大豆肽的生理功能和制备工艺

王勇生，程宗佳

（中粮营养健康研究院动物营养与饲料中心，北京 102209）

蛋白质营养实际上是氨基酸营养。蛋白质在动物消化酶作用下的水解终产物大部分是由2或3个氨基酸残基组成的小肽，能直接被动物吸收，参与生理活动和代谢调节。大豆蛋白活性肽是大豆蛋白质的水解产物，通过微生物发酵技术将大豆蛋白质转化成多肽、寡肽以及小部分氨基酸混合物，通常平均肽链长度为2～10的短肽（以长度为2～3的低分子肽为主），含少量的游离氨基酸、糖类和无机盐，相对分子质量＜1 000，主要溶出峰位置在相对分子质量为300～700。与大豆蛋白质相比，大豆多肽含丰富的小肽，更易消化吸收，具有低过敏性，能促进矿物质、脂肪等营养元素的吸收及抗氧化等特性。幼畜（对于早期断奶的动物）的消化酶系统尚未发育完全，对于植物蛋白质的消化能力较弱，而大豆肽中富含许多小肽，且大豆肽抗原性较低，能直接被动物吸收，因而幼畜使用后发生过敏反应的概率大幅降低。本文就大豆肽的生理功能和制备工艺进行论述，以期为大豆肽作为饲料资源的开发使用，改善动物的生产性能提供指导。

1 大豆肽的生理功能

1.1 降低胆固醇

大豆肽能刺激甲状腺激素分泌，促使胆固醇代谢生产胆汁酸。胆汁酸又被食物纤维所吸附，排出体外从而阻碍对胆固醇的吸收，起到降低胆固醇的作用[1]。对于胆固醇值高的人有降低总胆固醇作用，对于正常人无降低作用，还可以预防患者在食用高胆固醇食品时所引起的胆固醇升高的现象。在细胞和试验动物模型中研究表明，大豆蛋白作用机制与直接激活肝细胞中的低密度脂蛋白受体或者基因表达有关[2-3]。或与大豆蛋白中特殊比例的氨基酸调控低密度脂蛋白合成与代谢有关[4-5]。Lovati等研究表明，大豆蛋白中的主要小肽（即7S球蛋白），无异黄酮元件，在HepG2细胞中可抑制载脂蛋白B分泌和甾醇生物合成[2,6]。在Ⅱ型糖尿病小鼠中的研究表明，大豆蛋白水解产物不仅能抑制脂质的吸收，增加碳水化合物的吸收而且增强餐后食物中的碳水化合物的氧化，增加能量消耗[7]。

1.2 促进脂肪代谢

Nagasawa等报道，大豆蛋白肽可以降低脂肪组织中甘油三酯含量和脂肪酸合成酶mRNA水平，表明大豆分离蛋白控制脂肪组织中基因的表达，并有效调节脂肪细胞分化[8]。此外，黑色大豆肽可降低肥胖发生率，起到降低体重，减少脂肪合成作用，有减少体重和脂肪组织重量的优点。Kim等从大豆中获得一种三肽，经过Western blot分析表明，合成肽与5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷（AICAR）具有相似的抑制效果，可以抑制脂肪细胞标记物和脂肪细胞分化因子的表达分化[9]。高长城等报道，给小白鼠饲喂大豆肽时能刺激产生热能的褐色脂肪组织BAT的活性，提高甲状腺在血液中的浓度，并随大豆肽服用量的增加而提高[10]。

1.3 抗氧化功能

高水平的活性氧可导致机体DNA、蛋白质、脂肪、碳水化合物的损害[11]。大豆蛋白水解物中含有抗氧化肽，这些肽具有很高的活性，可抑制亚油酸的过氧化，缓解百草枯诱导大鼠氧化应激反应，清除过氧化亚硝酸盐、活性氧和自由基物质[12-13]。因此，可能有助于预防一些自由基有关的疾病。Chen等从大豆蛋白质的酶解液中分离得到6种具有抗氧化性的多肽，发现此类多肽由5～16个氨基酸残基组成，其中包括疏水的氨基酸、缬氨酸或亮氨酸在N-末端，然后在肽段顺序上是脯氨酸、组氨酸或酪氨酸。其共同特点为含有较多的组氨酸和酪氨酸，推测其抗氧化性主要是由于组氨酸和酪氨酸能消除自由基或整合金属离子。

1.4 增强免疫功能

Dilshat等研究表明，当人体淋巴细胞较多时，大豆肽可以降低人体淋巴细胞数目，同时粒细胞数目也会增多；当人体粒细胞较多时，大豆肽可以提高淋巴细胞数目，同时粒细胞也有增多趋势，并且大豆肽可显著提高CD11b+和CD56+数目（P＜0.05）[14]。Takahiro等在大豆蛋白的胰蛋白酶水解液中提取得到一种肽soymetide-13（来源于β-伴大豆球蛋白的α'亚基），具有刺激中性粒细胞的吞噬功能，soymetide-13的N-末端对这种刺激作用起主要作用，在去除C-末端后，发现soymetide-4是所需吞噬刺激作用的最小结构[15]。李红胜等研究了大豆肽对小鼠免疫器官和免疫功能的影响，结果表明，日粮中添加大豆肽可显著提高小鼠免疫器官指数，增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活性，激发小鼠抗鸡红细胞抗体的产生，说明大豆肽对免疫小鼠抗鸡红细胞抗体的产生具有明显的激发作用，可在一定程度上提高小鼠特异性免疫功能[16]。

1.5 促进钙及微量元素吸收作用

由于大豆蛋白中植酸、草酸、纤维、单宁及其他多酚的存在，显著抑制了动物对钙、锌、铜、镁和铁的生物利用率。研究表明，大豆肽能与钙及其他微量元素有效结合成活性基团，可以形成有机钙多肽络合物，使溶解性、吸收率和输送速度都明显提高，能促进钙的被动吸收。此外，大豆肽还能与铁、铜、硒、镁和锰等多种微量元素结合，形成有机金属络合肽，是吸收和输送微量元素很好的载体。李迪等研究了不同大豆肽制备钙肽复合物的溶解性和稳定性，发现BML-Ca溶解性最好，浓度为200～300mg·mL-1灭菌效果最好[17]。卢建国等研制出的富硒大豆肽胶囊和富硒大豆肽饮料，均有利于人体对硒的吸收[18]。

2 大豆肽的物理化学制备工艺

制备大豆肽的原料主要有大豆分离蛋白、大豆粉和大豆粕3种。生产所采用的方法有化学水解法、酶水解法和微生物发酵法。目前，应用这些方法已获得一定数量具有生物活性大豆肽产物。因不同的方法具有不同的工艺条件选择，所获得大豆肽的纯度、理化性质和功能活性各有不同。大豆中获得的不同生物活性肽见附表[19－26]。

2.1 化学水解法

化学水解法包括酸水解法和碱水解法，即采用酸、碱化学试剂在一定温度下促使蛋白质分子的肽链断裂形成小分子多肽物质。酸碱水解法相对简单，生产成本低，但存在许多缺点，如水解工艺很难控制，水解无特异性，产品质量不稳定，氨基酸易遭到破坏，营养成分损失，对环境污染大等。因此，目前的研究进展相对缓慢。

附表 大豆中获得的不同生物活性肽

2.2 酶水解法

酶水解法是利用蛋白酶在最适温度和pH条件下进行大豆蛋白酶解反应，把大分子蛋白降解为小分子肽类，再经加工精制生产出大豆肽产品。常用的蛋白酶主要有动物蛋白酶，如胰蛋白酶、胃蛋白酶等；植物蛋白酶，如菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶等及微生物蛋白酶，如枯草杆菌蛋白酶、放线菌蛋白酶、栖土曲霉蛋白酶、黑曲霉蛋白酶和地衣型芽孢杆菌蛋白酶等。酶解法生产多肽产品安全性高，人体易消化吸收，蛋白质利用率高，且生产条件温和，易控制，已逐渐成为应用最广泛的大豆肽制备方法。但酶水解法制备的大豆肽会产生苦味，其中的苦味物质主要是亮氨酸、蛋氨酸等疏水性氨基酸及其衍生物和一些小分子的肽类。此外，高价格酶制剂的使用也提高了大豆肽的生产成本。

酶水解法可分为单酶水解法、双酶水解法和复合酶水解法。在酶解法生产大豆肽的初期研究中，一般采用单酶水解法生产大豆肽，但苦味明显，加入外切酶水解后，苦味变弱。多酶复合水解工艺比单酶水解复杂，底物浓度、酶解时间、pH、温度、酶的配比及加入酶的方式等因素都要严格考虑。多酶复合水解的水解度要高于单酶，能将大豆蛋白降解为相对分子质量小的短肽，使苦味不明显。

2.3 微生物发酵法

目前，通过微生物发酵产酶，进而水解大豆蛋白生产大豆肽被认为是一种较先进且极其有效的生产活性肽方法。生物活性肽能够在微生物代谢活动中产生的混合酶作用下释放出来，同时微生物可借助多肽水解液提高生长及产酶能力，循环协作，效率更高。此法生产的大豆肽不是简单地将大豆蛋白质切成小肽，而是将释放的小肽通过移接和重排，经过微生物作用对某些苦味基团进行修饰、转移和重组，使制得的大豆肽具有更好的溶解性，无苦味，增强其应用价值。应用较广的微生物主要有栖土曲霉3942、枯草杆菌1389、地衣芽抱杆菌2709、黑曲霉3350和放线菌166等。微生物发酵法制备大豆肽的原料成本低廉、工艺过程简单、条件温和、发酵效率高。我国近年来在此领域开展了较多研究，并已获得了利用复合菌发酵大豆粕制备大豆肽的最佳工艺条件，成本低、效率高、产品品质好。

3 大豆肽的基因表达制备策略

近年来，从大豆中分离获得的各种小分子肽蛋白都表现出各种生理活性，如调节自主神经系统、激活细胞免疫机制、改善心血管系统等。这些发现对功能性食品和新药物的开发非常有价值。利用基因工程技术在微生物中进行异源蛋白质的表达是现代生物技术开发和利用的热点。依据生产效率、生物活性、蛋白质的理化特性来选择合适的表达系统。Itakura等利用大肠杆菌原核表达系统实现了哺乳动物肽类激素在外源基因的体外表达[27]。在一般情况下，3种形式的外源蛋白质可以在大肠埃希氏菌中表达：融合蛋白、分泌蛋白和包涵体。大肠杆菌可进行翻译后修饰，例如，N-O-连接糖基化、脂肪酸酰化、磷酸化、二硫键形成，构成正确的二级、三级和四级结构以及所需蛋白质的功能特性。显然，这些修饰可以影响到生物活性、功能、结构、溶解性、稳定性、半衰期、蛋白酶阻力。Liu等试验表明，已成功利用了商业大肠杆菌表达系统表达重组lunasin大豆肽蛋白[28]。

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