各營養成分的生理功能
胰蛋白酶抑制劑
胰蛋白酶抑制劑(soybean trypsin inhibitor,STI)是大豆乳清蛋白中的主要成分,能調節大豆蛋白質的合成和分解。大豆中分離出的STI主要有: Kunitz抑制劑(簡稱KTI)和Rowman-Birk抑制劑(簡稱BBI ),二者在大豆中的平均含量分別為114%和016%。一般來說,胰蛋白酶抑制劑被認為是大豆中的抗營養因子,它可以抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶活性,降低蛋白質的消化和吸收利用,同時它還可作用於胰腺本身,造成機能亢進,胰腺分泌過多,引起必需胺基酸(特別是含硫胺基酸)的內源性損失,還可造成胰腺肥大或增生。
低濃度的胰蛋白酶抑制劑,主要是BBI,具有降低多種癌症發病率的作用。低濃度的胰蛋白酶抑制劑是廣譜抗致癌因子,能預防結腸癌、肝癌、口腔癌、肺癌等多種癌症的發生,還有降低膽固醇水平的作用;能增強胰臟生長和增加胰消化酶的活性,且對動物內皮細胞生長因子具有活化作用;能控制腎小球腎炎或腎盂腎炎的一些炎症發展過程。此外,微量胰蛋白酶抑制劑對於糖尿病治療,調節胰島素失調有一定效果。醫藥上提取胰蛋白酶抑制劑(抑肽酶)治療急性胰腺炎。
大豆血球凝集素
大豆血球凝集素(soybean agglutinin, SBA)SBA被認為是大豆的抗營養因子之一,主要是因為凝集素能與細胞黏膜的刷狀緣相互作用導致細胞內吞,進而干擾消化和吸收過程,由於腸壁破壞會使黏膜上皮的通透性增加,這樣SBA和其它一些肽類便可被人體吸收,從而對一些器官和機體的免疫系統產生影響。SBA容易被胃蛋白酶鈍化,因此它們通過胃很難倖存下來,即使未消化的血球凝集素,由於它的分子量很高,不可能在大腸中被吸收並與紅血球接觸。SBA的生理活性表現於以下幾個方面:凝集紅血球的活性(抗A型)、血小板的凝集活性、淋巴球的活性化、愈創組織的活性化和腫瘤細胞的凝集等,其中,關於淋巴球的活性功能正在受到重視,人們把大豆凝血素作為增強機體防禦功能的物質加強了研究。
大豆乳清蛋白中的其它成分
WSP中的脂肪氧化酶(Lipoxygenase)是一種單一的多鐵鏈蛋白,對它作用的底物有專一性要求,專一催化具有順,順-1, 4戊二烯結構的多不飽和脂肪酸及脂肪酸醋。脂肪氧化酶對胡蘿蔔素有漂白作用,加人到麵粉中可以漂白麵粉,也可參與冷凍和其它加工蔬菜中葉綠素的破壞等;細胞色素C ( Cytochrome C )參與呼吸鏈反應,它的功能直接與ATP的合成有關,其功能異常往往導致某些與能量代謝相關疾病的發生;另外,套用WSP中的B-澱粉酶(B-Amylase )以澱粉為原料生產麥芽糖。
大豆乳清蛋白加工特性
溶解特性
作為食品蛋白質原料的首要條件是蛋白質的溶解性要好,因為蛋白質的水溶性直接影響著其乳化性、起泡性等其他功能特性,決定著蛋白質在食品加工產品中的穩定性、風味等。陳愛梅等人研究了WSP的溶解性隨pH的變化關係,結果表明:WSP在任何pH環境下均具有良好的溶解性,NSI值均達到80%以上,添加到任何流體食品中都不會影響其感官品質。而大豆分離蛋白在等電點pH413左右幾乎全部沉澱,這對於需要補充蛋白源的酸性飲料來說,大豆分離蛋白是不能滿足其需要的。
起泡性及起泡穩定性
陳愛梅等人研究了pH對WSP的起泡性及起泡穩定性的影響,結果表明:在極端pH下,WSP和大豆分離蛋白的起泡能力都很強,但在等電點pH415時,大豆分離蛋白的起泡能力明顯降低,而WSP的起泡能力並沒有受到pH的影響,這說明起泡性與溶解性存在著一定的關係。另外,大豆分離蛋白的起泡穩定性好於乳清蛋白,這是因為起泡性受表面張力的影響,大豆乳清蛋白溶解性好、黏度低,表面張力低,而低表面張力對泡沫的形成比較有利。決定泡沫穩定性的關鍵因素在於液膜的強度,而液膜強度主要決定於表面吸附膜的牢固性,液膜黏度大可以增加膜強度,而大豆乳清蛋白黏度低,液膜強度小,故泡沫穩定性比大豆分離蛋白差,這個方面加工特性不足可以通過物理、化學或酶處理方法進行改善。大豆乳清蛋白質分子由於具有典型的兩性結構,凡是影響大豆乳清蛋白內在結構及其聚集狀態的因素,必然影響其起泡性能。以蛋白質溶液的濃度、溫度、離子強度、震盪時間等作為影響因素,通過實驗研究了這些因素對大豆乳清蛋白起泡性的影響,研究結果表明:乳清蛋白的濃度、溫度、pH、離子濃度、震盪時間均對起泡性有顯著影響;大豆乳清蛋白起泡性效果最佳條件是:蛋白濃度110%,溫度60e, pH5,鈣離子濃度011mol/L。
熱穩定性
大豆乳清蛋白的熱穩定性對於其在食品工業中的套用具有重要意義,國內外研究的較少。帖向宇等人研究了大豆乳清蛋白在豆奶體系中的熱穩定性,並進一步研究了生豆奶在加熱過程中大豆乳清蛋白與大豆球蛋白之間的相互作用。結果表明:WSP的熱穩定性較差,乳清蛋白溶於豆奶超濾液後加熱會形成混濁,但不會沉澱,當溶液的pH調節至415後便會形成沉澱,說明加熱變性後的乳清蛋白對pH變化非常敏感,這與未變性狀態下的大豆乳清蛋白特性存在很大差異。在大豆乳清蛋白中,脂肪氧化酶的含量很高,它是一種非血紅素鐵蛋白,鐵離子處於酶分子的內部,而其他組分的分子結構中均含有二硫鍵或巰基。熱處理使酶類的四級結構發生變化,使酶失活,同時,蛋白的疏水性增加。這些因素可能誘使大豆乳清蛋白的各組分在加熱過程中相互交聯,形成較大的蛋白凝聚物。
乳化性及乳化穩定性
總體來說,乳清蛋白的乳化性不如分離蛋白好。但乳清蛋白的乳化性不受pH的影響,而分離蛋白的乳化性在等電點處下降很明顯。分離蛋白的乳化穩定性也在等電點時下降很大,而乳清蛋白的乳化穩定性在各個pH下都較穩定。
展望
大豆乳清蛋白含有多種功能性成分,在廣泛pH範圍內具有良好的發泡能力;其分散性較好,在酸性pH範圍溶解度高,因而對許多食品體系如飲料特別是酸性飲料,它是一個合適的營養和功能成分。大豆乳清蛋白中的某些生物活性因子因具有抗癌、降血糖等功效,可提取套用於兒童食品和保健食品的生產。因此,大豆乳清蛋白是一種非常有前途的功能性食品成分。
對於大豆乳清蛋白的分離、生理活性、功能特性均有一定程度的研究,它的某些優良特性也在食品工業中得到一定的套用。但相關的理論與產業化研究還都不夠深入,沒有充分利用其各個方面的優良特性。例如,擺在我們面前的一個疑問是,大豆乳清蛋白能否在一定程度上或者完全替代牛乳乳清蛋白?若想充分的回答這個問題,相關基礎與套用研究還顯得十分薄弱,這將是大豆乳清蛋白未來研究的一個熱點之一。因此,隨著大豆乳清蛋白性質與套用的研究深入,它的套用也將越來越廣泛,它也將成為食品功能性成分中一個新的亮點。
