植物多肽的制备及在食品中应用的研究进展

刘婉月，吕沛宣，杨雅梦，胥健萍，周晓宏

（北京理工大学化学与化工学院，北京 100081）

蛋白质是生物体的重要组成部分，也是生命体重要的物质基础。植物多肽是从植物来源的蛋白质通过物理、化学或生物加工后形成的肽链片断，含有营养丰富且均衡的必需氨基酸，蛋白质的许多生理性质与功能特性均通过其降解后形成的多肽发挥作用[1-3]。大量研究表明，植物多肽具有广泛的理化特性和生理活性，如良好的溶解性、吸水性、乳化性等物理性质，以及抗氧化、降血压、抗癌等功能特性[4-6]。

植物多肽可通过植物蛋白经酸、碱、酶水解或微生物发酵生产，在食品领域中，因酸碱水解法具有腐蚀性和产生有毒物质而越来越少使用。相比之下，酶水解法专一性强、生产条件温和、便于控制、不产生毒副产品、安全性高而成为多肽制备的方向，研究日益收到重视[7]。由于植物蛋白的来源不同以及加工工艺的不同，植物多肽具有不同的功能特性，其中抗氧化、降血压、降血脂等功能研究已经有较多报道，但国内外对天然植物多肽营养、呈味及乳化功能，尤其是呈味与乳化在食品中的应用介绍较少。

本文沿着多肽的制备、脱苦、应用、产业化发展这一线路，重点对植物多肽的制备及制备原理、植物蛋白的预处理方法来改善多肽的功能特性、植物蛋白酶解过程中苦味产生的原理和不同的脱苦技术、植物多肽的功能特性如营养、呈味、乳化，在食品中的应用及原理进行了综述，并展望了植物多肽在食品领域的产业化前景。

1 植物功能多肽的制备

植物蛋白除部分具有乳化作用外，本身无功能、无生理活性，只有被消化或加工形成多肽、氨基酸后才具有各种功能和生理活性，例如溶解性、乳化性、起泡性、亲水亲油能力以及胶凝性[8]。植物功能多肽的制备可分为化学法、酶法和微生物发酵法三类[9]，其中酶法不仅反应条件易于控制等，水解产物只有短肽和氨基酸，符合食品卫生的要求，是改造蛋白质、实现蛋白质功能多元化、提高蛋白质价值的最有效途径之一，从而成为主要的植物功能多肽制备方法。

1.1 化学法

酸或碱水解植物蛋白是常用的多肽化学制备方法，水解后将酸或碱去除[10]。酸或碱类型的选择决定了植物蛋白肽键断裂速率，常用的酸是盐酸（HCl）[11]，硫酸（H2SO4）次之，因为即使在6 mol/L的相同浓度下，盐酸裂解肽键的速度也更快[12]。常用的碱为氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钾（KOH），这些强碱不仅用于将蛋白质分解为氨基酸，还用于将其他大分子分解，如碳水化合物和脂质，分别分解为糖和肥皂[12]，或水解后形成低分子量肽或游离氨基酸的钠盐或钾盐[13]。酸和碱水解蛋白在工业应用中，操作简单，成本和时间效益高，但会改变水解产物的外观、溶解性、风味和安全性。如植物蛋白盐酸水解过程中形成的3-氯-1,2-丙二醇（MCPD）和 1,3-二氯-2-丙醇（DCP）[14]、碱水解过程中产生的赖丙氨酸[15]都是致癌物质。因此，酸、碱水解法正在被更安全、更温和的酶解法替代。

1.2 酶解法

酶催化蛋白质的水解，通过裂解两个氨基酸之间的肽键，每个肽键的裂解需要消耗一分子水，如公式（1）：

肽键的连续裂解将蛋白质分解为小分子量的氨基酸、肽或蛋白质。酶解法能保留水解产物的营养和功能成分[7]，适当的酶和对酶解条件（如pH、温度、酶与蛋白比例、酶解时间）的良好控制是生产具有所需功能特性蛋白水解物的关键[16]。

1.2.1 蛋白酶的选择 在酶解过程中，所使用的酶的专一性尤为重要，因为其可通过影响肽的大小、数量、氨基酸组成和氨基酸序列，进而影响水解产物的生物活性和功能特性[17]。酶的来源有三种：动物、植物、微生物[18]，在最佳温度和pH条件下，蛋白酶通常是特异性和非特异性的，按照肽键切割位点不同，被分为内切酶和外切酶。其中内切酶通过随机水解肽键来降解蛋白质分子，外切酶则在肽键末端断开肽键，释放N侧或C侧的氨基酸，在水解过程中，外切酶经内切酶的部分消化后，将蛋白质完全分解[19]。不同的蛋白酶可以从相同的蛋白质底物中产生不同类型的肽，表1显示了不同来源的蛋白酶分类以及优先切割[20]。当蛋白质被不同的酶处理时，会产生特异性广泛的生物活性肽，然后通过纯化将特异性的生物活性肽分离。如大豆蛋白具有特定的中性催化位点，可将其分解成多肽，但胰蛋白酶具有更高的特异性，因为其催化位点严格针对赖氨酸或精氨酸的羧基形成的键[21]。

表1 不同来源蛋白水解酶的优先裂解Table 1 Preferential cleavage of proteolytic enzymes from different sources

1.2.2 蛋白原料的预处理 传统的酶解法多肽产率低、酶利用率低[27]，这主要是因为均匀搅拌下酶与底物接触频率低，以及长期酶解过程中蛋白的聚集和沉积[28]。对PDB蛋白质结构数据库中鸡的肌动蛋白与大豆球蛋白三维结构进行分析发现，动物蛋白中α-螺旋含量高，结构更为疏松和柔性，所以更易酶解，而植物蛋白中β-片层含量高，结构更为紧密和刚性，因而更难酶解。并且，研究发现大豆蛋白具有紧密的保护肽键的四级结构和三级结构，对酶促水解具有抗性[29-30]。为了提高植物蛋白的酶解速度与效率，可在酶解之前对蛋白原料进行预处理，通常包括超高压预处理[31]、微波预处理[32]和超声预处理[33]，其中超声预处理最常用。超声预处理引起机械、热、空化效应导致植物蛋白表面疏水性、疏水性蛋白含量[34]、荧光强度、二硫键等参数的变化[35]，促进植物蛋白结构的展开从而有利于酶对肽键的作用[33]，提高了酶解反应速率[36]。超声频率是影响空化率的重要参数[37]，与单频超声（Single frequency ultrasound，SFU）相比，双频超声（Dual frequency ultrasound，DFU）可提高空化作用[38]。Mokhtar等[39]研究了双频超声在不同操作模式（同步模式和顺序模式）下对葵花籽粕蛋白水解度 (Degree of hydrolysis，DH)和转化率（Conversion rate，CR）的影响，两种模式下，DH分别增加了7.73%和11.22%，CR增加了26.23%和26.98%（P＜0.05），同步模式的最大酶活力为64.46%，比对照组高32.52%。Zhang等[40]在最佳逆流超声预处理条件下酶解小麦面筋蛋白（Wheat gluten protein，WGP），WGP浓度为10～50 g/L时，预处理使初始反应速率提高 9.58%～20.27%，KA提高 2.90%。Liu等[41]研究了酸辅助超声波处理对大豆分离蛋白（Soy protein isolate，SPI）结构、聚合和乳化性能的影响，超声处理提高了可溶性SPI的含量，可溶性团聚体的粒径随超声处理时间减小，超声时间较短的SPI中α-螺旋较低，超声时间较长的SPI中α-螺旋较高。

1.2.3 酶解工艺

1.2.3.1 酶解苦味肽的产生 众所周知，在蛋白质酶促水解过程中会产生苦味肽[42]，最早关于蛋白质酶解过程中苦味形成的研究是由Murray和Baker报道的[43]，1952年，他们发现明胶和酪蛋白的水解物会产生一种苦味，且酪蛋白水解物可以通过活性炭处理来改善苦味。完整的蛋白质，疏水基团通常位于分子内部，不能与味蕾直接接触，所以感觉不到苦味；当蛋白质分解为小分子的肽后，疏水基团暴露，从而呈现出苦味[44]。苦味来源于多肽中的疏水氨基酸，如苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等。一些肽的氨基酸序列表明N端和C端具有亮氨酸残基时具有苦味[45]。

由于大豆肽在生理特别是在预防慢性疾病方面具有重要作用，引起了人们极大兴趣[46]。多年前，Masao等[47]和Kukman等[48]就从大豆分离蛋白水解物（Soybean protein hydrolysate，SPH）中分离出了苦味肽。之后，Kim等[49-50]使用凝胶渗透高效液相色谱和反相高效液相色谱（Reversed-phase liquid chromatography, RP-HPLC）从11S大豆球蛋白的苦味水解产物和原大豆球蛋白的苦味水解产物中分离出了28个肽段。Arai等[51]发现从SPH中分离出的几个苦味肽在C端均有一个亮氨酸残基，使用羧肽酶降解C端结构，可显著降低苦味。

通过对SPH中苦味物质系统而深入的研究，认为苦味肽的苦味强弱与其相对分子量和疏水性有关。最早，Ney等[52]假设疏水度是肽苦味最重要的预测因子，并建立了Q规则，即Q=∑△f/n，其中，Q值是氨基酸侧链从乙醇转移到水中的平均自由能，△f是氨基酸侧链的转移自由能，n是多肽中氨基酸的数目。接着，Tanford[53]应用这些自由能值评估氨基酸、肽和蛋白质的相对疏水性。Ney发现所有苦味肽的Q值均＞1400 cal/mol，而所有非苦味肽的Q值均＜1300 cal/mol。如果Q值在1300和1400 cal/mol之间，则不能说明是否有苦味存在。这个规则适用于分子量小于6000 Da的分子，而分子量大于6000 Da的分子，尽管Q ＞1400 cal/mol也没有苦味。

1.2.3.2 多肽呈鲜原理 动物蛋白加热降解产物，即肉汤，具有大量的生物活性物质[54]，这些生物活性物质不仅味道鲜美，还具有很高的营养含量[55]。利用DIONEX UltiMate 3000 RSLC液相色谱系统与LTQOrbitrap mass spectrometer质谱联用分析技术对1000多条鸡汤多肽序列进行了分析，发现了鸡汤中的鲜味物质主要是亲水性多肽，这些多肽的分子量大部分在3 kDa以下，序列中疏水性的氨基酸比例较低，亲水性的氨基酸比例较高。

1.2.3.3 酶解脱苦技术 苦味的形成导致产品风味的缺陷，限制了蛋白质水解产物的应用。因此，减弱或去除蛋白质水解物的苦味成为多肽应用的重要前提条件。a.蛋白酶的筛选：蛋白酶具有很强的专一性，不同种类的蛋白酶对底物酶切位点都不一样，这就决定了多肽组成不同，对酶解产物的风味有很大影响。蛋白酶根据酶切方式不同可分为内切酶和外切酶，筛选蛋白酶时既要考虑酶活力的高低，又要考虑酶解后多肽的苦味程度要小，鲜味要强。根据多肽的苦味与鲜味形成机理，选择靶向酶解亲水性肽键的内切酶，使酶解后形成的多肽具有较高的亲水性，从而减少苦味。而外切酶要选择可去除肽链末端疏水性氨基酸残基的氨肽酶、羧肽酶，减少多肽中疏水性氨基酸的含量。通过内切酶与外切酶共同作用，最大限度地减少了多肽中疏水性氨基酸的比例，达到脱苦的目的。早在1970年，Arai等[56]就发现用黑曲霉羧肽酶处理大豆蛋白水解物，多肽的苦味明显减弱。其他研究证实，HAP低温高碱碱性蛋白酶[57]、1398中性蛋白酶、Flavourzyme复合风味蛋白酶[58]、氨肽酶[59]都已被证实应用于大豆蛋白水解物中具有良好的脱苦效果。b.酶解底物的选择：并不是所有的蛋白质酶解后都能产生苦味，不同的酶解产物苦味强度也不一致，蛋白质来源对于苦味的控制有重要作用。c.水解度的控制：通过控制反应条件如温度、pH、酶解时间从而控制植物蛋白的水解度，水解度较低时，多肽的浓度比较低，肽链相对较长，许多疏水性氨基残基被包埋起来，此时苦味并不明显。随着水解度的增加，疏水性氨基酸残基的暴露程度越来越大，苦味也越来越强；当水解度非常高时，苦味肽被水解成分子量很小的肽或氨基酸，这时苦味就会减弱或消失。Ney[52]用凝胶色谱法分析了酪蛋白、土豆蛋白、大豆蛋白和小麦蛋白水解物的分子量与苦味的关系，发现只有当水解物中含有相当量的分子量低于6000的多肽时才有苦味。因此在实验过程中可以通过控制水解度来控制苦味的程度。

1.2.3.4 其他脱苦方法 a.选择分离法：选择分离法脱苦的原理是利用蛋白水解物中不同肽组分的疏水性不同，采用树脂[57]、活性炭[60]和疏水色谱柱吸附[61]、有机溶剂沉淀[62]、萃取分离、膜过滤等技术将水解物中呈苦味的多肽分离。b.掩盖法：掩盖法脱苦的原理是利用水解物与苦味抑制剂混合，从而达到苦味去除的目的，因其不会造成功能性成分的流失而被广泛应用，如有机酸、酸性氨基酸、β-环糊精[63]以及酸糖按一定比例配合使用有较好的脱苦效果。此外，多聚谷氨酸也可以作为各种食物的苦味掩盖剂，且作为健康饮食的组成成分而被广泛应用。

1.3 微生物发酵法

除了化学水解和蛋白酶水解，某些分泌蛋白酶的微生物菌株也可用于水解蛋白质底物，释放的肽具有高水平的生物活性，具有与健康相关的益处和更好的功能特性[64-66]。

微生物发酵法制备多肽的水解程度主要取决于所用发酵剂的类型、蛋白质来源和发酵时间[67]。微生物发酵主要在亚洲国家用于发酵大豆食品，包括味噌、豆豉、纳豆和酱油等[68]，发酵对口感和风味的形成至关重要[69]。微生物优先选择蛋白质作为其氮源，从而改变蛋白质底物的氨基酸谱，使其具有独特的口感、生理功能和营养品质[70]。通过发酵产生的多肽生物活性比原料中的原蛋白要高，除了肽的大小和序列外，氨基酸组成也发生了变化。Xu[71]等报道，大豆发酵后，必需氨基酸的含量大大增加。Kleekayai等[72]从发酵虾酱中鉴定了两种ACE抑制肽SV和IF（Ser-Val和 Lle-Phe）和一种抗氧化肽 WP（Trp-Pro）。他们提出，肽的氨基酸组成是发酵多肽生物活性的重要原因。

乳酸杆菌很早就作为发酵菌株，它们可以水解蛋白质以改善胃肠道吸收，刺激免疫系统并控制血压[73]。多年来，一些乳酸菌已被用作食品发酵工业中的功能发酵剂。例如，由瑞士乳酸杆菌发酵的酸奶中含有ACE抑制肽IPP和VPP（Lle-Pro-Pro和Val-Pro-Pro），可降低轻度高血压受试者的血压[74]。Amadou等[75]对植物乳杆菌发酵大豆蛋白粕水解物进行了分馏，发现部分分馏物具有较好的抗氧化活性。Yan等[76]比较了用乳酸菌和酵母菌发酵甘蓝型油菜花粉的营养成分差异，在发酵过程中，破壁花粉在养分转化方面显示出更多的优势，游离氨基酸至少增加了11%，产生大量低分子量肽。利用其他发酵菌属也可对蛋白质资源进行发酵。Meinlschmidt等[77]研究了芽孢杆菌、根霉、酵母菌和乳酸菌对大豆分离蛋白的发酵，发现所有发酵产物都比非发酵分离蛋白可溶性更强，臭味更少。Liu等[78]利用曲霉芽孢杆菌NJNPD41通过固态发酵菜籽粕（RSM）生产游离氨基酸和短肽，与未接种的对照相比，固态发酵后，菌株NJNPD41的接种显著提高了总游离氨基酸和短肽的产率达115%。Ruan等[79]研究了超声辅助液态发酵对枯草芽孢杆菌发酵大豆粉的肽含量和肽生物活性的影响，超声参数显示出枯草芽孢杆菌发酵在不同程度上对体外ACE抑制活性，肽含量和生物量具有很大推进作用。

2 植物多肽的应用

2.1 营养功能

植物功能活性肽是从植物来源产生的，具有生物活性。在全球范围内，植物贡献了人类所需能量的一半以上。近年来，功能活性肽营养保健品已经逐渐成为社会生活讨论的热点。自20世纪90年代开始，活性多肽及其相关营养产品的开发研究备受关注。

大豆蛋白及其消化性水解产物包含所有必需氨基酸，具有乳化、持水和持油能力以及具有许多生物活性的营养成分[80]，酪蛋白、鸡蛋和大豆蛋白的蛋白质消化率校正氨基酸评分（Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score，PDCAAS：一种蛋白质质量的评价指标，通过衡量蛋白质的消化率以及其是否能够满足人体氨基酸需求而对不同的蛋白质进行评分[81]）相同[82]，所以其营养价值与动物蛋白相媲美。

大豆蛋白水解物是人体营养和生理功能的极佳蛋白质来源，具有食品和治疗应用[83]。它们很容易在胃肠道中吸收，并且与蛋白质或氨基酸相比，大豆多肽具有更低的渗透压，因此会降低胃肠的不适感和电解质不平衡等症状的发生率。大豆二肽和三肽的消化和代谢比天然蛋白质更有效，因此更适合应用于生产老年人、婴儿和患者的食物。有或没有蛋氨酸富集的大豆蛋白的消化性水解产物据报道具有低变应原性功能[84]，为婴儿和成人提供氨基酸需求，因此适合强化可溶配方食品，并且是特殊医疗饮食中唯一的蛋白质来源。

Lopes-da-Silva和Monteiro[85]在可控酶解条件下研究了食品配方中大豆多肽与其他化合物的相互作用，发现当将多肽应用于中性多糖时具有凝胶性，从而应用于对凝胶性要求较高的食品中，例如魔芋豆腐、凝胶丸子、薯糕等。有研究证明，水解后的产物比未水解前具有更强的凝胶性[86]。大豆蛋白具有较好的持水（WHC）持脂（FHC）能力，这两个特性可用于改善营养健康食品蛋白产品的汁水含量、口感和嫩度[87]，可替代肉类蛋白质。有研究证明，酶解后水解产物的WHC增强[88]。

矿物质是除碳、氢、氧、氮等元素以外其他元素的统称[89]，也称无机盐。矿物质多肽即矿物质元素与多肽形成的螯合物。基于小肽易吸收的特性，矿物质多肽受到广泛关注，研究主要集中于钙螯合肽、铁螯合肽及锌螯合肽。钙是人体必须的矿物质，钙摄入或吸收不足会产生多种疾病，包括骨质疏松症、高血压、结肠癌、肥胖症和肾结石[90]。Wang等[91]水解小麦胚芽蛋白并分离得到钙结合能力为89.94%的多肽 FVDVT（Phe-Val-Asp-Val-Thr）。利用紫外可见光吸收光谱，傅里叶变换红外光谱及X射线衍射研究钙肽结合机制，提出羧基的氧原子和酰胺基的氮原子是钙的主要结合位点。另外，天冬氨酸和苏氨酸通过给电子对显示出较强的钙结合能力。食物中无机铁含量较多，但较难被人体吸收，缺铁容易引起贫血，而铁肽螯合物易被吸收，因此受到广泛关注。植物铁肽螯合物主要以大豆多肽为研究对象，Lin等[92]筛选铁源发现氯化亚铁与大豆肽制得的铁肽螯合物螯合率较高，为56.81%。响应面优化法确定螯合工艺，铁肽质量比为1:4，pH5，反应温度为40 ℃。通过红外和紫外分析发现大豆肽螯合铁形成了络合物，该项研究为铁肽螯合物的研究奠定了基础。

2.2 呈味功能

味道和香气是消费者购买食物时的关键因素。人的五种味觉分别是：酸、甜、苦、咸、鲜，鲜味物质能激活味觉器官使人感觉到愉悦，可增加食物的适口性和食欲。过去十年，调味化学品受到越来越多的关注[93]，但消费者更愿意选择天然成分的化合物而不是人造化合物[94]。从1967年嘌呤5'-核糖核苷酸作为鲜味增强剂开始，到现在已经发现了许多有效的天然调味剂，例如酵母提取物中的5'-GMP衍生物[95]，抹茶中的茶碱、L-茶氨酸和琥珀酸[96]，马铃薯中的红宝石胺、茜草胺及L-和D-焦谷氨酸钠[97-99]等。关于多肽作为鲜味剂，有研究突出了小麦面筋水解产物中的焦谷氨酰肽（pE-X），例如 pEP（pGlu-Pro，焦谷氨酰基-脯氨酸），pEPS（pGlu-Pro-Ser，焦谷氨酰基-脯氨酸-丝氨酸）和 pEPE（pGlu-Pro-Glu，焦谷氨酰基-脯氨酸-谷氨酸），以及作为鲜味增强剂的酱油中的pEG（pGlu-Gly，焦谷氨酰基-甘氨酸）和 pEQ（pGlu-Gln，焦谷氨酰基-谷氨酰胺）[100-101]，而最早的报道之一是从大豆蛋白水解物中发现了几种具有鲜味的1-谷氨酰寡肽，之后合成了一系列鲜味肽类似物[102-103]。风味肽具有不同的结构和长度，具有独特的甜味、苦味、鲜味、酸味和咸味。多肽的一级结构和氨基酸序列决定其口感特性。据报道，AHSVRFY（Ala-His-Ser-Val-Arg-Phe-Tyr）、DD（Asp-Asp）和 ED（Glu-Asp）分别贡献了帕尔马火腿、奶酪和大豆的鲜味。这些肽对于未加工食品和加工食品的风味都很重要。复合口味是由风味肽中的极性、氨基和羧基组成，这些基团具有缓冲能力。风味肽还可以参与和影响某些食物的气味和味道的进化。研究表明，多肽序列中含有谷氨酸或者天冬氨酸的二肽及三肽具有鲜味[104]。Selamassakul等[105]发现用菠萝蛋白酶酶解糙米蛋白，酶解产物中的鲜味并不是来源于游离的谷氨酸等氨基酸，而是风味多肽。Zhang等[106]使用乙醇沉淀和凝胶色谱法从花生分离蛋白水解物（PPIH）分离出6种新肽，并通过高效液相色谱-电喷雾/四极杆飞行时间串联质谱联用技术（UPLC-ESI-Q-TOFMS/MS）鉴定为 DQR（Asp-Gln-Arg）、NNP（Asn-Asn-Pro）、EGF（Glu-Gly-Phe）、EDG（Glu-Asp-Gly）、TESSSE（Thr-Glu-Ser-Ser-Ser-Glu）和 RGENESEEEGAIVT（Arg-Gly-Glu-Asn-Glu-Ser-Glu-Glu-Glu-Gly-Ala-Lle-Val-Thr）。根据感官结果，阈值范围为0.39至1.11 mmol/L，所有肽均被感知为鲜味，阈值范围为0.33至0.82 mmol/L，同时具有鲜味增强能力。鲜味多肽可用于咸味食品的加工，目前含有多肽的酶解物经过调味后被应用于酱油、鱼露、耗油和肉味香精等调味品的生产。Chen等[107]以小麦粉为原料，通过发酵剂的发酵，谷氨酰胺酶的添加等步骤获得新颖的增香肽产物，增香肽的氨基酸序列是GGGPG（Gly-Gly-Gly-Pro-Gly）。Liu 等[108]通过建立感官评价组，运用定量描述等方法对大豆风味肽在酱油中的作用进行测试和分析。结果表明，0.5%的大豆风味肽可增加酱油的整体平衡风味，大豆风味肽的结合对酱油的品质有很大的改善。作者在研究蛋白酶解形成鲜味与苦味的原理时，发现亲水性氨基酸比例高的多肽易于形成鲜味，疏水性氨基酸比例高的多肽易于形成苦味[109]，根据此原理，开发出了动植物蛋白靶向酶解生产鲜味多肽技术，所生产的鲜味多肽产品的鲜美度达到甚至优于天然鸡汤和发酵酱油。该技术为植物功能多肽在食品中的大规模应用提供了可能。

2.3 乳化功能

植物蛋白水解产物多肽的乳化性能与其表面性能直接相关，并受到水解程度和酶处理的影响[110]。这是由于分子大小、亲水性和疏水性部分的电荷和分布的变化造成的。水解物由于其亲水性和疏水性官能团具有表面活性，可以吸附在界面上，起到乳化剂的作用。乳剂由两个不相溶的相组成。在食品中（如蛋黄酱、冰淇淋、酸奶），通常是油和水。油包水乳剂是最常见的乳剂。像泡沫一样，乳剂在热力学上也不稳定。聚结和乳化是油上升到乳化体系顶部的趋势，是重要的不稳定因素。与泡沫相比，乳状液通常不太容易通过发生歧化反应而失稳，由于油滴之间通过液体层扩散的倾向很低。而表面活性剂得作用就是通过减缓聚结和乳化来稳定乳剂。多肽作为表面活性剂，扩散到油水界面、吸附、重新排列、相互作用并在界面上形成弹性蛋白膜，同时，其两亲性降低了膜界面的表面张力[111-112]，通过降低表面张力和形成弹性蛋白膜来增强乳化液滴的稳定性。此外，多肽上的电荷可以促进油/水滴的静电稳定。

乳化活性指数（Emulsifying activity index，EAI），乳化能力（Emulsifying capacity，EC）和乳化稳定性（Emulsification stability，ES）是确定蛋白质水解产物乳化性能的评估标准。EAI是由Pearce和Kinsella首次提出的[113]，定义为乳化液中给定蛋白质（g）能乳化油的总界面面积（m2），通常通过浊度法测量，计算公式为：

式中：A500为均质乳化后的稀释乳液在500 nm处的吸光度；N为乳液用0.1%SDS溶液稀释的稀释倍数；C为乳液中蛋白浓度，g/mL；φ为乳液中油相体积分数。

EC是指乳状液相转变前（从水包油乳状液转变成油包水乳状液）每克蛋白质所能乳化油的体积（m3）。ES反映了乳液的抗失稳能力，评价ES的简单方法包括监测浊度或乳液层中油量随时间的变化，ES在很大程度上取决于通过肽相互作用形成的蛋白膜的稳定性。这些分子过程之间的平衡有助于确定乳化性能[114]。在SPI的天然状态下，大豆蛋白的主要成分是贮藏蛋白，包括7S和11S球蛋白，占总蛋白的65%～80%，并始终形成球状结构，这与较低的分子弹性、较差的界面和乳化性能有关[115]。

许多研究表明大豆蛋白经水解后得到的大豆多肽乳化性有明显提高，主要原因是构象灵活性增加以及暴露了更多疏水键有利于在水油界面上的吸附[116-117]，因此水解反应在提高大豆多肽乳化剂的EAI和ES中起着至关重要的作用。多肽亲疏水性结构的比例影响其乳化性，在20种常见氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸有疏水侧链，并且蛋白水解物的疏水选择性受蛋白酶组合和水解程度的影响[118]。Chen等[119]证明大豆蛋白水解物SPH由于其界面成膜性而具有良好的乳化性能和乳液稳定性。Lopes-da-Silva等[85]将SPH与中性多糖混合使用，二者相互作用以建立更好的乳化特性。多肽稳定的水包油乳液液滴可以看作是由油核和肽壳组成的颗粒，如图1所示，在相位角偏移的AFM图像中油滴中心无明显亮区，说明由于肽的存在，膜更加坚硬和完整[120]。因此，多肽区别于其他乳化剂的最大特征是能够维持油水界面膜的坚固性，从而在乳化稳定性方面具有很好效果。

图1 多肽乳液显微图像[120]Fig.1 Microscopic image of polypeptide stabled emulsion[120]

3 结语

作为食品的三大组分，以淀粉为主要原料的糖类加工产品的开发已经相当成熟，而以蛋白为主要原料的肽类加工产品的开发明显不足。美国和日本分别在20世纪70和80年代推出了大豆多肽产品，国内上世纪九十年代起陆续有几家生物高科技企业进入这一领域[121]。我国政府对植物功能多肽的产业发展已高度重视，国家发改委在关于促进食品工业健康发展的指导意见中提出，在“十三五”期间要加快发展功能性蛋白和生物活性肽等保健和健康食品。在我国多肽产业20多年的发展过程中，以抗氧化、降血压等生理活性功能为特征的功能食品市场已经达到了平稳期，但市场价格已经明显下降，多数产品已降至200元/公斤以下；另一方面，以营养、呈味、乳化等功能为特征的食品配料市场正在形成。植物多肽作为食品配料的市场容量远大于功能食品，但前者对风味的要求远远大于后者，消费者能承受的价格上限也要比后者低得多。鉴于此，植物多肽食品配料的研究开发可望在以下几个方面取得进展：a.对植物蛋白进行预处理，破坏蛋白紧密结构，提高蛋白的降解率；b.进一步筛选和改造蛋白酶，提高蛋白酶的酶活性，寻找能够作用于亲水性肽键的蛋白内切酶和外切酶，增强植物蛋白酶解的靶向性，提高植物蛋白的降解速率，改善植物多肽的风味；c.对植物蛋白酶解物进行分离提纯，基于多肽的分子量、亲疏水性及酸碱性等，采用膜过滤、大孔吸附树脂、活性炭吸附色谱和反相高效液相色谱，以及离子交换色谱、电渗析等方法对水解产物进行分离纯化，得到功能性更明确的多肽；d.基于多肽的营养、呈味、乳化其中的一种或多种功能，加强多肽在各种食品中的应用研究，以增强应用食品的功能品质。植物多肽产业蓄势待发，前景光明。