大豆蛋白的研究进展

赵博 赵元寿 苏小红

摘要：植物蛋白包括大豆蛋白、小麦面筋蛋白、玉米醇溶蛋白等，其中大豆蛋白是最为优质的植物蛋白。大豆蛋白不仅蛋白质含量高，而且质量亦高，是一种完全蛋白质，其在改进食品结构，发展新食品方面，大豆蛋白的功能性质有着重要意义，因此受到了广泛的关注。文章综述了大豆蛋白的制备方法、功能特性、其生物活性肽以及其广泛的应用前景，为更好地开发大豆蛋白资源提供参考价值。

关键词：大豆蛋白;制备方法;功能特性;应用前景

中图分类号：TS214.2文献标志码：A

大豆是中国主要的农作物之一，大豆含18%-22%的油脂和大约40%的蛋白质，含有较少的碳水化合物，大约为20%～ 30%，所以它兼有食用油脂资源和食用蛋白资源的特点，具有很高的营养价值。1999年，美国食品药品监督局（FDA）发表声明：每天摄入25 g大豆蛋白，能减小患心脑血管疾病的风险[1-3]。大豆蛋白的主要来源是低温脱脂豆粕，由于它是一种可以降低胆固醇全蛋白来源，被推荐为替代高脂肪动物的膳食凹。因此，对大豆蛋白的结构和功能进行深入的研究，可为大豆蛋白的充分利用奠定实用性基础，为开发健康的新型蛋白营养产品提供理论性基础。

1大豆蛋白概述

大豆蛋白是最优质的植物蛋白，也是居民膳食营养中最优质的的蛋白质来源，2019年12月美国食品药品监督局（FDA）已经批准了大豆血红蛋白用作色素并证明其是安全的[6]。大豆蛋白质根据其蛋白的含量不同，可分为大豆蛋白粉（soy flour）、大豆浓缩蛋白（soy protein concentrate）、大.分离蛋白（soy protein iso¬late），其中大豆分离蛋白的蛋白质含量高达90%，是营养价值最高的大豆蛋白[7]。

张翠芳⑺研究了大豆分离蛋白在面包中的应用，发现在面包中添加大豆分离蛋白可以提高营养价值，又通过对多添加大豆分离蛋白的面包的老化程度进行分析研究，发现大豆分离蛋白的添加延缓了面包的老化速度。

2大豆蛋白的制备方法

利用有效的方法来破碎大豆组织中的细胞并使其中的蛋白质溶出，再利用大豆蛋白与其他杂质成分的差异使大豆蛋白分离出来。常见的大豆蛋白提取方法有碱溶酸沉法、酶提取法、乙醇提取法。

2.1碱溶酸沉法

碱溶酸沉法是指在碱性环境中大豆中的蛋白质被溶解在溶液里，又在等电点酸性环境下从溶液里析出而被提取出来。碱溶酸沉法由于其操作简单、成本低且提取效率高纯度高等优点，所以被广泛应用于蛋白质的提取过程中。其缺点是在极碱的环境中会使蛋白质产生美拉德反应，影响蛋白质的功能特性[8]。

鲁洋等[9]通过碱溶酸沉的方法从低温脱脂蛋白中制备得到大豆分离蛋白，得出提取大豆分离蛋白的最佳工艺条件为：液料液比1： 10，温度50龙，pH值9.0，其对大豆蛋白的提取率可达79.01%。刘东[10]等采用碱溶酸沉法从发酵豆粕中提取大豆分离蛋白，确定其最佳工艺：碱溶pH为9.4、碱溶时间56 min、碱溶温度41龙、料液比1：12。蛋白质提取率可达60.36%，同时脱脂豆粕经发酵后其蛋白的溶解性、体外消化率、酸溶蛋白含量较未发酵豆粕均有显著提高。证明了碱溶酸沉法提取发酵豆粕中蛋白的可行性。

2.2酶提取法

用酶提取大豆蛋白的优点有：提取效率高、条件温和、不会产生有毒物质，且操作相对简单，只比碱提法多一步，，灭酶，，步骤，其缺点有：成本较碱提法高、其保存和提取反应条件要求严格，过酸过碱及高温都会影响其活性。李创前[11]选用国产1#蛋白酶为水解酶对大豆粉进行水解，研究了大豆粉中蛋白质提取率随pH、酶解时间、液固比及加酶量的变化规律，找到了水解大豆粉的最佳工艺条件，使大豆粉中蛋白质的提取率达69.41%。传统的酶解法主要是以蛋白为方向，但已有研究证明复合酶的水解度比单酶的高，且单酶提取的蛋白质比复合酶提取的蛋白质苦味更大。李杨[12]利用复合酶水酶法提取大豆蛋白，得出提取大豆蛋白的最佳工艺参数下提取的大豆蛋白提取率可达到85.78%，结果表明经过复合酶酶解预处理比传统的湿热预处理的总蛋白提取率提高了近10%。

2.3乙醇提取法

乙醇提取法是通过将乙醇溶液在水浴中对原料大豆进行反复浸提，将浸提液进行溶剂回收，得到的即是浓缩蛋白产品。梁剑锋'间通过含水乙醇浸提法制备大豆浓缩蛋白，根据各种单因素和正交实验研究数据，可得到最适浸提条件为固液比为1： 7，乙醇浓度为70%，浸提时间为80 min，浸提温度为55℃，此条件下测得的蛋白质含量为73.14%[14]

2.4其他提取技术

双极膜法、泡沫分离法、膜分离法、离子交换法、微波辅助提取技术、超声波辅助技术、酶辅助技术等。

3大豆蛋白的功能特性

大豆因其独特的化学成份而成为最经济和最有价值的农产品之一。在谷类和其他豆类品种中，它的蛋白质含量最高（约40%），大豆还含有大约20%的油，在所有食用豆类中含量第二高。大豆中的其他有价值成分包括磷脂、维生素和矿物质。此外，大豆含有许多微量物质，其中一些，如胰蛋白酶抑制剂，植酸盐和寡糖，已知具有生物活性。其他的如异黄酮，由于其能预防人类癌症和其他疾病的强大能力而被认可[15]。大豆蛋白除了具有极高的营养价值外，还具有持水、乳化、吸油、凝胶、起泡、粘结等功能特性。

刘军等[16]通过选取了5个不同品种的大豆为原料，对比分析了原料对大豆分离蛋白得率、粗蛋白含量、凝胶特性、持水性、乳化特性的影响。研究不同品种的大豆分离蛋白加工及功能特性的差异，结果发现以冀豆12为原料制备的大豆分离蛋白具备极高的持水性、凝胶特性和极佳的乳化特性，冀豆12适合高凝胶、高持水力、高乳化性的大豆分离蛋白的生产。

4大豆蛋白肽

大豆蛋白不仅含有丰富的人体所必须的多种氨基酸，而且其水解后的大豆蛋白多肽也具有多种生理功能，如抗氧化、抗高血壓、抗胆固醇等多种生物学功能。大豆蛋白肽由大豆蛋白经酶解经分离、精制等工艺制得的混合低聚肽，通常是由3～ 6个氨基酸组成的低分子肽，氨基酸组成大体与大豆蛋白相同，必需氨基酸含量丰富且平衡[17]。

其中刘辉等总结了其获得的抗氧化大豆肽的制备方法、组成、作用机理等内容表明未来抗氧化肽的发展方向[18]。已经有研究证明，以大豆分离蛋白为原料，首先用酵母酶酶解，然后用鼠李糖乳杆菌发酵后的产物可以用作抗血压的功能性食品[19]。刘忆梅等[20]通过动物模型的建立，对实验结果进行统计分析，研究大豆蛋白肽抗胆固醇，结果显示大豆蛋白肽可以显著降低胆固醇，主要表现在升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL- C），而对低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）有降低作用。研究表明大豆蛋白活性肽还具有抗菌、抗癌、抗疲劳、抗辐射、减肥等生理功能。

5大豆蛋白的应用前景

5.1食品加工方面

由于大豆分离蛋白富含各种氨基酸和一些大量和微量元素，近年来大豆蛋白在保健营养品中备受关注，大豆分离蛋白不仅可以提高营养价值，还可以改善食品的感官。在食品加工领域中广泛应用在肉制品、膜制品、面制品中[21]。

5.2新型绿色医疗材料

大豆分离蛋白由于来源于植物体，消除了传播疾病的风险，又因为许多传统的组织工程材料都使用有毒溶剂和聚合物，这些溶剂和聚合物显然不环保。由大豆蛋白制成的支架具有适当的机械性能、显著的生物相容性和水稳定性，因此适合再生医学应用的绿色生物材料。王瑞瑞[22]总结了大豆分离蛋白基生物医用材料的5种制备方法，分析了大豆分离蛋白基生物材料在药物载体和创面敷料领域的应用前景，最后指出大豆分离蛋白基生物医用材料的发展方向。Jahangirian H等[23]不仅总结了其他植物蛋白（玉米、小麦），还讨论了大豆蛋白为组织工程应用创建各种类型的支架的应用。其中有大豆蛋白多孔支架、大豆蛋白纤维支架、大豆蛋白水凝胶支架，总结了各项研究的结果：SPI的加入改变了纯纤维素支架的微观结构，从而增强了机械性能、体内生物相容性和生物降解性;SPI含量高于30%的复合薄膜具有改进的机械、防水性能和适宜的生物降解性;HEC-SPI薄膜具有生物相容性，在体内研究中呈现良好的L929成纤维细胞粘附、扩散和增殖，使复合薄膜适合组织再生等医疗应用;豆腐加工产生的豆腐支架或大豆蛋白脚手架在组织工程应用方面具有潜力，比传统的共价交联方法更环保;大豆适合作为有机皮肤等效培养的脚手架，也是皮肤再生的植入平台;3D大豆蛋白支架对于软组织工程应用来说可能是有吸引力的替代品;开发的复合水凝胶支架是骨组织工程应用的潜在生物材料。

5.3其他

Yamada M[24]演示了由大豆蛋白组成的生物塑料的制备。结果表明虽然大豆蛋白在没有甲醛（HCHO）交连反应的情况下在水中折叠，但生物塑料在水中是稳定的。此外，生物塑料的弯曲强度随着HCHO浓度的增加而增加，在1% HCHO浓度下显示约35 MPa的最大值。令人惊讶的是，这种弯曲强度值与聚乙烯相同。最后，他们通过一种蛋白酶估算了生物塑料的生物降解性。这种生物塑料显示，在6天的孵育时间后，体重减轻了约30%。这些结果表明，大豆蛋白组成的生物塑料具有可生物降解性。因此，由大豆组成的生物塑料可能被用作可生物降解材料，如农用材料、工业零件和一次性物品。

Chun BH等[25]通过在基本培养基中添加无血清成分，特别是已被证明是牛血清理想替代品的成分，可以获得高病毒滴度。对不含动物源性成分的无血清培养基生产水痘减毒活病毒的效果进行评估。结果发现含有大豆酸水解蛋白和脂质超滤液的无血清培养基的病毒产量可与含有胎牛血清的培养基相媲美。

随着社会的进步，人们对食品和保健品的要求越来越高，不仅要健康还要绿色、安全。大豆蛋白作为最优质的植物蛋白，其来源广泛、价格低廉，具有与动物相似的营养组成，甚至更优于动物蛋白。所以开发和利用大豆蛋白资源极其重要，也是以后开发研究的热点。

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