大豆中的氨基酸和抗?fàn)I養(yǎng)因子

大豆中的氨基酸和抗?fàn)I養(yǎng)因子

自古以來(lái)，大豆是中國(guó)人民非常喜歡的食物。蛋白質(zhì)含量為40%50%。所需氨基酸的比例接近動(dòng)物蛋白質(zhì)，這是一種高質(zhì)量的蛋白質(zhì)。油脂的含量達(dá)到20%,含豐富的亞油酸和大豆卵磷脂。礦物質(zhì)和B族維生素的含量亦豐富。同時(shí)也含有許多抗?fàn)I養(yǎng)因子,這些抗?fàn)I養(yǎng)因子主要包括胰蛋白酶抑制劑、植酸、大豆凝集素、脂肪氧化酶、脲酶等,它們不僅降低機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用,而且危害健康。此外,大豆中存在一些因子如大豆低聚糖、大豆皂甙等,它們起著營(yíng)養(yǎng)和抗?fàn)I養(yǎng)的雙重作用。1抗大豆養(yǎng)分1.1大豆tis的結(jié)構(gòu)生大豆中胰蛋白酶抑制劑(TIs)的含量約30mg/g,它對(duì)植物本身具有保護(hù)作用,可防止大豆籽粒自身發(fā)生分解代謝,從而使種子處于休眠狀態(tài),能調(diào)節(jié)大豆蛋白質(zhì)的合成和分解,并具有抗蟲作用,因而是大豆的必需成分。目前從大豆中分離出的TIs主要有:Kunitz抑制劑和Bowman-Birk抑制劑,存在7~10種不同的化學(xué)結(jié)構(gòu),其抑制活性因結(jié)構(gòu)不同而各具特點(diǎn)。Kunitz抑制劑(KTIs),大豆中含量約1.4%,為易變的非螺旋蛋白,分子量21.384Dal,由181個(gè)氨基酸殘基組成。1分子抑制劑能鈍化1分子胰蛋白酶。Bowman-Birk抑制劑(BBTIs),大豆中含量約0.6%,它是簡(jiǎn)單的多肽鏈,由71個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為7.861Dal。BBTIs與胰蛋白酶的結(jié)合是倍量結(jié)合,即1分子抑制劑能鈍化2分子胰蛋白酶。1.2初至第12%植酸(即肌醇六磷酸)廣泛存在于植物種子中,是植物性飼料中有機(jī)磷的主要存在形式。植酸能與金屬離子形成植酸鹽,許多谷物和油料種子中植酸鹽的含量約為1%~2%。根莖中以植酸鹽形式存在的磷約占總磷的10%~25%。水果和蔬菜中也存在不同含量的植酸鹽,但是多葉蔬菜中幾乎沒(méi)有。豆類種子中植酸鹽是一種很強(qiáng)的絡(luò)合劑,其12個(gè)酸基在腸胃中能牢固地粘合帶正電荷的鋅、銅、鈣、鎂、鐵等二價(jià)和多價(jià)金屬離子,形成難溶性的植酸鹽絡(luò)合物,導(dǎo)致這些礦物質(zhì)的利用率降低。在種子萌發(fā)過(guò)程中,植酸鹽隨著植酸酶活性和無(wú)機(jī)磷的增加而迅速降解,水解產(chǎn)物為肌醇和磷酸,從而破壞了它和金屬離子的強(qiáng)親和力。1.3豬細(xì)胞凝集素亞基c大豆凝集素(Soybeanagglutinin,SBA)是一類高親和性的糖蛋白,在大豆中的含量約3%,是大豆中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子之一。大豆凝集素是由4個(gè)亞基組合成的四聚體。在動(dòng)物體內(nèi),凝集素分子中的一個(gè)亞基與一個(gè)血細(xì)胞表面的凝血素專一結(jié)合,另一個(gè)亞基與另一個(gè)血細(xì)胞結(jié)合,從而通過(guò)凝血素的橋架作用而導(dǎo)致血細(xì)胞聚集。凝血素在機(jī)體腸道內(nèi)不易被蛋白酶水解,它通過(guò)與小腸壁上皮細(xì)胞表面特異性受體相結(jié)合,損壞小腸壁刷狀緣粘膜結(jié)構(gòu),干擾消化酶的分泌,抑制腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,從而降低蛋白質(zhì)的利用率。1.4使用脂肪酸氫過(guò)氧化物脂肪氧化酶又稱抗維生素因子,約占大豆總蛋白質(zhì)的2%,是一種含非血紅素鐵的蛋白質(zhì)。該酶只要遇到水分,就能專一催化大豆中多元不飽和脂肪酸(亞油酸、亞麻酸)的加氧反應(yīng),生成的過(guò)氧化物可以破壞與其共存的VA、VD、VE、VB12和胡蘿卜素,生成具有共軛雙鍵的脂肪酸氫過(guò)氧化物,再經(jīng)裂解酶分解生成短碳鏈的醇、酮和醛類等揮發(fā)性物質(zhì),產(chǎn)生豆腥味。另外,脂肪氧化酶氧化生成的過(guò)氧化物,可破壞脂肪中的脂溶性VA、VD、VE及胡蘿卜素的活性,從而降低大豆蛋白的效價(jià)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。1.5酶一般脲酶并沒(méi)有毒性作用,但在一定溫度和pH值條件下,生大豆的脲酶遇水迅速將含氮化合物分解成氨,引起氨中毒。1.6大豆球蛋白大豆中存在4種球蛋白具有抗原性和致敏性,即大豆球蛋白和3種伴球蛋白(分別為α、β、γ-伴球蛋白),其中最主要的是大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白。動(dòng)物的免疫系統(tǒng)對(duì)大豆抗原蛋白特別敏感,可引起過(guò)敏反應(yīng)和腸黏膜損害。過(guò)敏反應(yīng)造成的免疫損傷主要在腸道,表現(xiàn)為腸絨毛萎縮,黏膜雙糖分解酶的數(shù)量及活性下降,木糖吸收率降低及血清中抗大豆免疫球蛋白滴度升高,導(dǎo)致小腸結(jié)構(gòu)受損、食糜滯留時(shí)間縮短、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收紊亂,導(dǎo)致消化不良、腹瀉和生長(zhǎng)受阻。大豆過(guò)敏多發(fā)于5歲以下的幼兒,但少數(shù)成年人也有,通常癥狀為腹瀉和皮膚出疹、發(fā)癢。2在大豆中，它也是一個(gè)含有營(yíng)養(yǎng)和抗?fàn)I養(yǎng)特性的因素2.1低聚糖的利用大豆低聚糖(Soybeanoligosaccharides)主要是α-半乳糖苷,以α-1,6糖苷鍵連接一個(gè)或兩個(gè)半乳糖構(gòu)成的低聚糖,又稱低聚半乳糖,主要有棉子糖、水蘇糖和毛蕊花糖。大豆中主要是棉子糖和水蘇糖,含量分別為1.9%和5.2%。α-半乳糖苷是無(wú)色透明狀液體,甜度為蔗糖的70%,總能為8136kJ/g,黏度低于麥芽糖,吸濕性比蔗糖小。α-半乳糖苷有良好的熱穩(wěn)定性,即使在140℃的高溫下也不分解,因此一般的加工方法不能使其失活。大豆低聚糖是雙歧因子之一,一般不會(huì)被人體消化酶分解,在胃腸內(nèi)不被消化吸收,一直到消化道的下部,才被生存在大腸內(nèi)的雙歧桿菌利用,并能促進(jìn)其增殖。其他有害菌幾乎不能利用低聚糖,而雙歧桿菌對(duì)低聚糖的利用幾乎與葡萄糖相當(dāng)。雙歧桿菌通過(guò)磷壁酸與腸粘膜上皮緊密結(jié)合,與其他厭氧菌共同占據(jù)腸粘膜,雙歧桿菌群落通過(guò)控制和占據(jù)空間阻止致病菌的定居和繁殖。大豆低聚糖還可抑制糞便中葡萄糖醛酸酶、氨醇脂酶(有害酶)的活性,使腸道中的有害物質(zhì)(如吲哚、甲酸、氨、尸胺、硫化氫、酚等)減少。大豆低聚糖作為一種功能性低聚糖,在食品中應(yīng)用廣泛。如添加到面包中,不僅不影響面包的口感、風(fēng)味和質(zhì)地,而且還能延緩面包的老化時(shí)間,使貨架期延長(zhǎng)2~3d。2.2大豆皂呤的營(yíng)養(yǎng)特性大豆皂甙(Soyasaponins)存在于豆科植物中,大豆中含量最高為0.65%,多種大豆制品中也含有大豆皂甙。從營(yíng)養(yǎng)特性來(lái)看,大豆皂甙可降低過(guò)氧化脂質(zhì)生成,具有抗氧化、抗自由基作用;抗血栓作用;增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)能;降低血糖,增強(qiáng)胰島素水平;抗腫瘤和抗病毒作用。從抗?fàn)I養(yǎng)特性來(lái)看,大豆皂甙可使動(dòng)物紅細(xì)胞破裂,引起溶血,具有致甲狀腺腫作用,還能抑制胰凝乳蛋白酶和膽堿脂酶活性。3提高豆的利用率由于大豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,但是所含抗?fàn)I養(yǎng)因子大大降低了大豆的利用率。因此,在食品加工中,要有針對(duì)性地采取相應(yīng)的處理措施,使大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子失活、鈍化。目前,大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子主要的去除方法包括物理法、化學(xué)法、生物法和添加劑法等。3.1物理處理法3.1.1在加熱和干燥過(guò)程中的應(yīng)用熱處理可使大豆中對(duì)熱敏感的抗?fàn)I養(yǎng)因子活性降低或消除。適度的加熱可以使蛋白質(zhì)鏈展開(kāi),氨基酸殘基暴露,使之易于被動(dòng)物體內(nèi)蛋白酶水解。加熱法包括干熱法和濕熱法。干熱法有烘炒、焙炒、熱風(fēng)噴射、爆裂、微波輻射、紅外輻射等;濕熱法有蒸汽加熱、蒸煮、膨化、擠壓等。加熱法的優(yōu)點(diǎn)是效率高,簡(jiǎn)單易行,無(wú)殘留問(wèn)題,成本較低,適用于對(duì)熱不穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子,如蛋白酶抑制劑、凝集素、脲酶、脂肪氧合酶等;對(duì)熱穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸、低聚糖類等)效果不佳。另外,加熱不足不能消除抗?fàn)I養(yǎng)因子,加熱過(guò)度則會(huì)破壞氨基酸(賴氨酸、精氨酸和部分含硫氨基酸)和維生素;加熱過(guò)程中還會(huì)引起氨基酸與碳水化合物反應(yīng),如賴氨酸和還原糖反應(yīng)生成不溶性復(fù)合物,導(dǎo)致蛋白質(zhì)消化率下降。3.1.2正反酶抑制因子分常壓和高壓蒸氣處理兩種:常壓加熱的溫度低,一般在100℃以下,常壓處理30min,大豆中的胰蛋白酶抑制因子活性可降低90%,而且不破壞賴氨酸的活性。高壓處理時(shí),加熱時(shí)間隨溫度、壓力、pH值及原料性質(zhì)的不同而不同。3.1.3滅活抗?fàn)I養(yǎng)因子原料所受壓力瞬間下降而使其膨化,可將抗?fàn)I養(yǎng)因子滅活。擠壓膨化加工不僅是通過(guò)加熱,使大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子失活,而且可使細(xì)胞壁破裂,提高養(yǎng)分消化率。3.1.4電磁對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)的作用微波是一種頻率很高(30~300MHz)而波長(zhǎng)卻很短(0.001~1m)的電磁波。當(dāng)電磁波在介質(zhì)內(nèi)部起作用時(shí),蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等極性分子受到交變電場(chǎng)的作用而劇烈震蕩,引起強(qiáng)烈的磨擦而產(chǎn)生熱,這種熱效應(yīng)使得蛋白質(zhì)等分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而破壞大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。微波加熱可使物料受熱均勻,且熱穿透力強(qiáng),工藝參數(shù)也容易控制。3.1.5數(shù)據(jù)載體和波長(zhǎng)這是利用紅外線的輻射熱處理大豆的工業(yè)方法,滯留時(shí)間約為40~90s,波長(zhǎng)與表面溫度有關(guān)(79~90℃),微?；ㄒ驯怀晒Φ赜糜诖蠖挂鹊鞍酌敢种埔蜃雍椭狙趸傅氖Щ睢?.1.6減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的應(yīng)用機(jī)械加工包括粉碎、去殼、脫種皮等,很多抗?fàn)I養(yǎng)因子主要存在于作物種子表皮層(如植酸主要存在于大豆的種皮),通過(guò)機(jī)械加工處理使之分離,可大大減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的作用。此法簡(jiǎn)單有效,但應(yīng)對(duì)廢棄種皮搞好綜合利用,否則會(huì)提高加工成本。3.1.7清除聚糖、賴丙氨酸類利用某些抗?fàn)I養(yǎng)因子溶于水的性質(zhì)可以將其除去,如低聚糖、賴丙氨酸等。水浸泡也有利于大豆中內(nèi)源酶的作用和微生物活動(dòng),以降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量。3.2其他常用處理化學(xué)處理方法主要有pH值處理、尿素處理、乙醇處理、亞硫酸鈉處理、偏重亞硫酸鈉處理、半胱氨酸處理、H2O2+H2SO4處理等。其優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)省設(shè)備與能源,對(duì)不同的抗?fàn)I養(yǎng)因子均有一定的效果,但最大的障礙是化學(xué)物質(zhì)殘留,會(huì)造成飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低,對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生毒副作用,且成本太高,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。3.3生物處理法生物學(xué)方法主要有酶制劑處理法、微生物發(fā)酵法、發(fā)芽處理法等。3.3.1主要酶的種類添加適量的酶制劑可除去抗?fàn)I養(yǎng)因子,且對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響較小。酶制劑有單一酶制劑和復(fù)合酶制劑。在抗?fàn)I養(yǎng)因子的鈍化研究中最具有應(yīng)用價(jià)值的酶有植酸酶(phvtase)、纖維素酶(cellulase)、木聚糖酶(xylanase)、β-葡聚糖酶(β-glucanase)、甘露糖(mannase)、果膠酶等。植酸酶是應(yīng)用最廣泛的單一酶制劑,能水解植酸和植酸鹽,釋放磷并使植酸抗?fàn)I養(yǎng)作用消失。復(fù)合酶制劑是由兩種以上的具有生物活性的酶制劑混合而成的產(chǎn)品,可同時(shí)滅活多種抗?fàn)I養(yǎng)因子,如由纖維素酶、β-葡聚糖酶、果膠酶、阿拉伯木聚糖酶、甘露聚糖酶組成的NSP酶(非淀粉多糖酶),就能對(duì)多種抗?fàn)I養(yǎng)因子起作用,最大限度地消除抗?fàn)I養(yǎng)因子的不良影響。3.3.2蛋白質(zhì)的降解利用微生物發(fā)酵技術(shù),可基本上消除抗?fàn)I養(yǎng)因子的作用。發(fā)酵后的大豆蛋白還有其他一些營(yíng)養(yǎng)優(yōu)勢(shì),如發(fā)酵后的大豆蛋白中的大分子蛋白質(zhì)被降解為小分子蛋白、肽和氨基酸,易溶解,在消化系統(tǒng)中更易降解和直接吸收利用;發(fā)酵后的大豆蛋白中含有一定數(shù)量的益生菌,可以明顯改善腸道微生態(tài)環(huán)境,對(duì)機(jī)體的健康和營(yíng)養(yǎng)都有很大作用。3.3.3內(nèi)源酶破壞微生物植物中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,如蛋白酶抑制劑、凝集素、單寧等的作用是用來(lái)抵抗微生物、昆蟲、鳥類及其他天敵的破壞,種子發(fā)芽后,抗?fàn)I養(yǎng)因子被內(nèi)源酶破壞。根據(jù)這一原理,某些大豆產(chǎn)品加工中,通過(guò)發(fā)芽來(lái)處理抗?fàn)I養(yǎng)因子,產(chǎn)品(如豆芽)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及適口性可得到明顯改善。3.4碘化鉀的用量食品中添加一定的礦物元素制劑(如鋅、銅、鈣、鎂、鐵)可以緩解植酸的螯合作用,添加VA、VD、VE、VB12則可以抵消抗維生素因子的作用,服用碘化鉀可消除或減弱致甲狀腺腫因子的作用。4生物處理技術(shù)大豆是人類重要的食物來(lái)源之一,因而,大豆?fàn)I養(yǎng)質(zhì)量的提高多年來(lái)一直受到人們的密切關(guān)注