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科普|大豆功能肽的功能特性、脱苦方法及应用
2024-12-11237





大豆肽的功能

1.1 血脂和胆固醇调节剂
低剂量30 mg/kg-bw/d灌胃大豆肽可显著降低Wistar大鼠体脂比、血清总胆固醇、血清低密度脂蛋白和甘油三酯含量，提高高密度脂蛋白含量。这对减肥和降低血脂有相当大的影响，可能对人类也有类似的影响(Jiang et al. 2014)。Kim在2021年发现碱性蛋白酶和胃肠道模拟消化酶消化的大豆肽可以抑制胶束胆固醇吸收，起到降低血脂和胆固醇的作用(Kim, Y ang等，2021)。因此，几种SFPs可以促进高脂血症和肥胖患者的减肥和降血脂，预防或减少肥胖和高脂血症的发生。然而，需要进一步的临床实验和机制研究来证实这种作用;同时，要调控适当的目标人群。
1.2 抗高血压和心血管系统保护剂
血管紧张素转换酶(ACE)通过收缩血管，将血管紧张素I转化为血管紧张素II，间接升高血压，导致高血压、高血压并发症及相关心血管疾病。此外，经蛋白酶水解并经鼠李糖乳杆菌EBD1 (P-SPI)发酵的大豆分离蛋白中，PPNNNPASPSFSSSS、GPKALPII和IIRCTGC三种高效的ACE抑制肽在体外和体内均表现出良好的ACE抑制活性(Daliri et al. 2019)。
1.3 抗糖尿病
Doyen等人分离出一种低分子量的大豆多肽，该多肽可以通过磷酸化激活AMPK通路，提高大鼠肌肉细胞对葡萄糖的摄取，降低血糖水平(Roblet et al. 2014)。更重要的是，肽基肽IV (DPP-IV)也是一种生物活性肽，可以限制II型糖尿病的发展;它在大豆中含量丰富，在体内被水解成胰高血糖素样肽和葡萄糖依赖的胰岛素样肽，这对维持葡萄糖稳态至关重要(Lammi et al. 2016)。此外，从发芽大豆中提取的SFPs(< 5、5 - 10和> 10 kDa)通过抑制二肽基肽酶IV (DPP-IV)、唾液α-淀粉酶和肠道α-葡萄糖苷酶来调节餐后葡萄糖反应(González-Montoya et al. 2018)。因此，具有潜在降糖作用的大豆多肽可以考虑开发新的降糖食品或药物。
1.4 抗氧化和抗炎
SFPs可以防止自由基在体内的过度积累(Chatterjee, Gleddie, and Xiao 2018)。因此，spf可以延缓衰老，预防自由基积累引起的疾病。大豆寡肽QRPR已被证明通过调节RAW264.7细胞的自噬来抑制炎症(Pan et al. 2019)。SFP VHVV通过抑制炎症反应和细胞凋亡减少高血压引起的肾损害(Tsai et al. 2020)。González-Montoya等人将发芽大豆的功能肽与纳米磁铁矿结合，发现不同分子量(> 10 kDa和5-10 kDa)的发芽大豆肽与纳米磁铁矿结合后显示出显著的抗氧化活性。特别是由> 10 kDa肽形成的纳米颗粒具有更强的抗氧化能力(augustoo - jimenez et al. 2021)。综上所述，几种SFPs可以抑制自由基的过度积累和炎症，维持机体平衡，延缓衰老，减少与自由基过度积累和炎症相关的疾病。然而，报告是初步的，需要进一步的研究来验证这些特性。
1.5 免疫调节和免疫增强
Lunasin是一种纯度为80%的生物活性大豆肽，从豆腐乳清废水中提取，可显著降低脂多糖激活的小鼠巨噬细胞中的一氧化氮和促炎细胞因子TNF-α和IL-6 (Nieto-Veloza et al. 2021)。此外，Lunasin不仅能抑制类风湿关节炎滑膜液中T细胞的活化，还能逆转Th1/Th2细胞因子的分泌并调节类风湿关节炎的免疫微环境。此外，大豆多肽已被证明可以促进巨噬细胞的增殖和内吞，诱导iNOS、IL-6和TNF-α的mRNA表达，增加巨噬细胞中一氧化氮的水平，进一步增加IL-6和TNF-α的水平(Wen et al. 2021)。此外，富硒大豆肽(SE-SPEP， < 3 kDa)可缓解免疫器官萎缩和小鼠体重减轻(Zhang, Zhang, Liu, et . 2021)。因此，SFPs具有免疫调节作用，可作为活性成分添加到各种增强免疫功能食品和保健食品中。然而，SFPs在增强和调节免疫方面的作用必须在动物模型和人体模拟实验中得到系统的验证。
1.6 对神经系统的调节和抗疲劳作用
大豆蛋白产生的一些肽具有情绪调节功能，可以表现出与药物相当的抗焦虑和抗抑郁作用(Mizushige 2021)，如图所示。大豆吗啡肽-5 (YPFVV)、大豆吗啡肽-6 (YPFVVN)和大豆吗啡肽-7 (YPFVVNA)被发现具有抗焦虑作用(Ohinata, Agui, and Y oshikawa 2007)。此外，大豆发酵产生的大豆多肽还能显著加速血液中乳酸的清除，增加肝糖原的储存，减轻小鼠游泳后的疲劳(Yu et al. 2008)。此外，据报道，100 mg/kg-bw/d富硒大豆寡肽可显著提高小鼠超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，增加肌肉和肝糖原，降低MDA含量，延长运动时间，并对抗运动疲劳产生积极影响(Rives et al. 2020)。饲喂发酵大豆蛋白肽的小鼠游泳时间较对照组延长35.78%。此外，SFPs降低了小鼠游泳后乳酸、血尿素氮和肌酸激酶的浓度，并增加了肝糖原水平(Fang et al. 2021)。此外，它们可以显著提高小鼠肠道微生物群的多样性，调节微生物群物种丰富度(He et al. 2021)。综上所述，大豆蛋白是抗焦虑和抗疲劳肽的良好来源，可作为食品工业和临床添加剂使用;然而，它们的影响需要进一步研究。


1.7 抗癌

       SFP Lunasin显著抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖，降低脂多糖诱导的一氧化氮合酶、IL-1、IL-6、TNF-α基因的表达。此外，大豆贮藏蛋白11S球蛋白是一个320 kDa的四能级全息蛋白，其11S衍生肽是一种高疏水性的抗菌肽(Freitas等，2019)。然而，尽管Lunasin具有如此强大的抗癌作用，可以抑制各种癌细胞的增殖和转化，但Lunasin是否会抑制健康细胞的增殖和分化，产生脱靶副作用，甚至诱导正常细胞癌变，目前尚不清楚。因此，尽管SFPs在治疗癌症方面具有巨大的应用潜力，但还需要更多的动物实验和临床研究来探索其具体的抗癌机制和潜在风险的相关毒理学探索。


1.8 抗菌和抗病毒

从大豆中直接分离的功能肽PGTAVFK和IKAFKEATKVDKVVVLWTA对单核细胞增生李斯特菌和铜绿假单胞菌具有抗菌活性(González-Montoya et al. 2018)。胰蛋白酶水解脱脂豆粕蛋白产生的分子量小于5 kDa的肽对革兰氏阳性蜡样芽孢杆菌具有抗菌活性(Nath et al. 2019)。甘氨酸碱性肽(GBP)是一种天然存在于大豆中的抗菌成分，对大肠杆菌ATCC 8739具有良好的抑菌作用。值得注意的是，400 μg/mL GBP可严重破坏大肠杆菌ATCC 8739膜的完整性，改变DNA和基桩的螺旋结构(Zhao et al. 2017)。纳豆提取物是一种日本发酵大豆食品，主要含有多种活性肽和氨基酸，在体外可直接抑制病毒感染，包括SARS-COV-2和牛疱疹病毒1 (BHV-1) (Oba et al. 2021)。大豆奶酪是用德布鲁西克乳杆菌WS4发酵的，其水提取物含有多种抗病毒肽，可作为预防SARS-CoV-2和其他病毒感染的药物(Chourasia et al. 2020)。此外，从芽孢杆菌发酵大豆中提取的多功能肽ALPEEVIQHTFNLKSQ可有效抑制S1 - rbd (SARS-CoV-2 S1)受体结合域并调节toll样受体4 (TLR4)活性。这种肽可能在预防COVID-19中发挥作用(Padhi et al. 2021)。进一步研究可与多种病毒药物靶点相互作用的SFPs，将有利于开发针对SARS-COV-2及其他相关病毒性疾病的预防性药物。

1.9 抗骨质疏松

骨质疏松症已成为全球关注的健康问题。世界卫生组织估计，全球有超过2亿人患有骨质疏松症(Lewiecki 2018)。大量研究表明，营养饮食和膳食补充剂可以预防骨质疏松症的进展。作为高品质蛋白质和功能性肽的丰富来源，大豆蛋白长期以来因其预防或缓解骨质疏松症的能力而享誉全球。然而，使用SFPs预防骨质疏松症的研究很少(Ma et al. 2019)。
在最近的一项研究中，Weng等人从大豆分离蛋白的酶解中鉴定出一组称为P3肽的肽，并研究了其生物学功能。他们发现P3可以通过ERK1/2加速MC3T3-E1细胞从G0/ G1期到S期的细胞周期，促进MC3T3-E1细胞的增殖。更重要的是，P3可以逆转柠檬酸铁铵诱导的成骨细胞分化和矿化的抑制(Wang, Weng et al. 2021)。因此，P3可作为治疗骨质疏松症的潜在膳食补充剂，减轻柠檬酸铁对骨代谢的不良影响，防止骨质疏松症的发展。但P3也被怀疑诱导成骨细胞过度分化，增加骨硬化的风险，甚至加剧骨肿瘤的风险。对其应用应进行认真的剂量反应评价和慢性毒理学研究。综上所述，从大豆蛋白中分离和鉴定促进骨形成的功能肽作为膳食补充剂可能是一种有效、经济和安全的预防骨质疏松的方法。

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SFPs的苦味

功能肽的苦味与多种因素有关，如肽的平均疏水性、肽链结构、氨基酸组成、氨基酸残基数、侧链疏水性、侧链疏水基中的碳原子数等。苦味肽往往在c端含有疏水氨基酸，在n端含有碱性氨基酸。苦味肽通常由少于8个氨基酸组成，并且苦味随着氨基酸数量的增加而增加(Savas et al. 2018)。天然大豆蛋白中的疏水氨基酸残基在蛋白质折叠后位于蛋白质分子内部(Wu, Li et al . 2021)。然而，当蛋白质被水解和展开时，肽链中的疏水氨基酸暴露在味蕾上相应的受体上，苦味被感知。因此，水解程度越高，疏水氨基酸暴露越多，口感越苦，直到肽链完全水解成小分子量肽和游离氨基酸，此时苦味逐渐降低(Xiao等)。Wu, Li et al. 2021)。
总体而言，苦味肽的分子量比非苦味肽小得多;因此，苦肽可以通过超滤分离和去除。此外，由于多肽在其等电点附近的溶解度较差，因此可以将pH调节到待沉淀的疏水苦肽的近等电点(Liu, Zhu, Guo, et al.)。乙醇、丙醇、丁醇等有机溶剂也可用于苦肽的分离(Zhang, Lin, and Y e 2018)。右旋糖酐凝胶层析、己基琼脂糖凝胶层析、微孔吸附树脂也是分离SFPs常用的色谱分离方法。选择性分离具有操作机制简单、效果显著、成本低等优点。但是，如果对分离出来的苦肽的功能活性和应用价值没有明确的界定，就会被去除和丢弃，造成生物活性肽资源的浪费，这是非常不利的。
2.1 苦味掩蔽
掩蔽方法不会造成大豆肽的功能损失。它们通过添加掩蔽剂、改味剂、阻滞剂和包埋方法来减少苦味。常用的掩蔽剂有变性淀粉、β-环糊精、甘氨酸、谷氨酸钠、牛磺酸、聚磷酸盐等。经2-丁醇1:4 (w/v)浸泡20分钟或β-环糊精1:1 (w/w)浸泡30分钟后，alcalase三文鱼骨架蛋白水解物的苦味显著降低(Singh et al. 2020)。

此外，磷脂、β-乳球蛋白、阿魏酸、乳酸锌、新橙皮苷、γ-氨基丁酸和单磷酸腺苷都是常用的苦味阻滞剂。例如，neodiomin是一类由新橙皮苷脱氢得到的类黄酮，具有阻断苦味和协调产品风味的作用(Dong et al. 2017)。此外，常用的苦味调节剂包括甜味剂、咸味剂、芳香剂等，它们增加了味蕾对其他风味的感知，从而减弱了对苦味的感知(Zheng et al. 2018)。然而，当添加掩蔽剂、改进剂和阻滞剂来掩盖或削弱大豆肽的苦味时，掩蔽剂、味觉矫正剂和阻滞剂的感官特性被引入，将其他不良风味引入大豆肽产品中。最重要的是，这些成分价格昂贵，不适合大规模生产。

因此，许多研究人员利用多糖、蛋白质、脂肪等化合物的组合，形成微胶囊来包裹苦肽，防止苦肽直接接触味蕾，覆盖苦味。用大豆分离蛋白、阿拉伯胶、麦芽糖糊精、抗性淀粉和酪蛋白酸钙大豆磷脂复合物包封苦瓜粉，不仅可以降低苦瓜的苦味，还可以保护苦瓜的功能成分(Wang, Clardy, et al. 2021)。疏水多酚姜黄素与苦大豆肽的疏水氨基酸残基相互作用，减少了疏水苦大豆肽的暴露，采用微胶囊化技术制备了低苦大豆肽微胶囊(Xiao et al. 2019)。因此，开发以降低多肽苦味为目标的微胶囊包埋技术，可以获得更好的大豆生物活性肽微胶囊产品的感官和理化性能，可用于开发风味稳定的固体饮料、膳食补充剂和特种药品，拓宽大豆多肽在食品工业中的应用。

2.2 脱苦酶

由蛋白酶催化，疏水苦肽凝聚成无苦味的不溶于水蛋白，有效降低了水解后的大豆蛋白混合物中苦肽的苦味(Yin, Zhang, and Huang 2021)，如表1所示。从黑曲霉CICIM F0215中鉴定出的氨基肽酶AN-APA对n端亲水性和疏水性氨基酸残基均具有广泛的底物特异性，表明其具有较强的特异性。从嗜热真菌、嗜热酵母和肉桂酵母中筛选的亮氨酸氨基肽酶具有高活性和耐热性，显著提高了大豆蛋白的水解程度，去除了n端疏水氨基酸，减轻了大豆肽的苦味(Lin et al. 2020)。此外，以豆粕为原料，以中性蛋白酶、复合风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶为原料制备ACE抑制肽(Ying et al. 2021)。此外，一种新型的三肽酶与碱性蛋白酶结合，不仅可以减轻大豆寡肽的苦味，还可以显著改善其功能特性(Durand et al. 2021)。然而，虽然大豆肽的酶解脱苦效果良好，且不会造成营养成分和风味的损失或改变，但用于脱苦的酶的选择有限，且该工艺的高成本限制了其在工业生产中的大规模应用。


2.3 微生物脱苦

微生物脱臭涉及通过细菌、霉菌、酵母等产酶系统(包括内酶和外酶)将苦肽进一步水解成氨基酸，以减少苦肽的含量，提高味蕾对苦肽的阈值，最终部分或完全减少苦味。枯草芽孢杆菌的蛋白酶和羧肽酶在固态发酵的早期阶段，降低了豆粕发酵过程中功能肽的苦味(Yin, Jia, and Huang, 2019)。利用甲基化营养芽孢杆菌的KN2B和KN2M菌株对豆粕进行液体发酵，也可以获得高产低苦的大豆肽(Padhi et al. 2021)。此外，地衣芽孢杆菌发酵的蛋白酶也可用于从豆粕中提取多糖，优化工艺后可获得品质优良、苦味低的大豆蛋白肽(Gopikrishna et al. 2021)。微生物发酵对大豆肽的苦度的影响是满意的，在质量上有很大改善的大豆肽没有营养损失和风味变化。然而，由于适用于脱酸的微生物种类有限、成本高、微生物浓度和发酵条件难以控制、技术要求复杂等原因，工业微生物脱酸是困难的。

2.4 多方法组合

碱性蛋白酶水解与谷氨酰胺转胺酶交联可以重新排列大豆水解蛋白的多肽结构，掩盖苦肽的苦味，从而改善低过敏性大豆水解蛋白的整体风味(Zhang, Cheng, et al. 2021)。风味蛋白酶酶解和麦芽糖糊精/β-环糊精乳化已被证明对大豆肽脱臭具有协同效应(Sim et al. 2021)。综上所述，多种脱苦技术的联合使用是一种很有前途的多肽脱苦方法，可以提高大豆多肽的利用率和tic效应，同时也可以降低脱苦效果差、实施成本高、操作复杂、单一脱臭工艺可行性低等问题。

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应用


3.1 酸奶


SFPs能促进酸奶发酵，改善酸奶品质，增加酸奶的营养价值和风味。在传统的大豆酸奶或非乳酸奶中添加SFPs可以增强其抗氧化能力，增加功能成分，并使非乳酸奶成为功能食品(Sengupta et al. 2019)。此外，添加0.2% (w/v)大豆功能肽(808.34 Da)的酸奶(4℃保存19 d)可使细菌细胞(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)数量增加1.4倍。此外，添加0.2%大豆肽的酸奶中发现了30种挥发性化合物，对照组中发现了22种以上的挥发性化合物，显著增强了酸奶的风味(Hu, Li, and Liu 2020)。SFPs不仅能有效维持酸奶的细菌数量和酸奶品质，还能改善酸奶中氨基酸的数量和种类，提高酸奶的营养价值。
3.2 烘焙食品
大豆肽在烘焙产品中的应用，不仅可以改善烘焙产品的口感、风味和质地，还可以提高烘焙产品的氨基酸含量，提高烘焙产品的营养价值和品质。例如，添加大豆肽可以显著提高面包的比容和弹性，使面包更柔软、更可口。此外，0.5-1.5%大豆肽的加入在一定程度上破坏了面团的面筋网络，但通过促进酵母的生长和二氧化碳的产生，提高了面包的比体积、硬度和弹性(Marcoa和Rosell 2008)。值得注意的是，在面团中添加1%的SFPs可以显著改善面包的结构特征，促进酵母的生长进行发酵，并产生更多的水解淀粉和游离氨基酸，从而产生45种挥发性化合物，显著改善面包的感官特性和营养价值(Liu, Li, et al. 2016)。综上所述，SFPs在烘焙产品的发酵、风味改善和营养增强方面具有良好的应用前景。但要控制大豆肽的用量，并考虑是否会引入异味，降低产品质量。
3.3 食品加工业
大豆肽可以增强蛋清的起泡能力、泡沫稳定性和溶解度，降低其zeta电位和表面张力，提高泡沫的表面疏水性和弹性模量，改善蛋清的加工性能(Tang et al. 2021)。经大豆肽修饰的低甲氧基果胶的灯-大豆肽络合物稳定的油/水乳液与低甲氧基果胶稳定的乳液相比，具有更小的液滴尺寸和更高的稳定性(Zhong et al. 2021)。此外，大豆肽还能促进低温发酵微生物的生长。大豆肽不仅能在面团冷冻时间内保持啤酒酵母的发酵能力，还能保持产品的感官品质(Xiang et al. 2019)。因此，大豆肽在食品加工业中具有作为食品添加剂(乳化剂和稳定剂)、营养强化剂和功能性食品配料的潜力。然而，为了使产品达到最佳风味和质量，有必要明确SFPs作为食品添加剂或营养强化剂在食品加工业中的用量、方法和工艺优化。
3.4 特医食品
 据报道，大豆蛋白的消化水解物具有低过敏性功能，可以满足婴儿和成人的氨基酸需求(He et al 2021)。因此，它适用于强化可溶性配方食品，是特殊医疗饮食中蛋白质的唯一来源(Ashaolu and Yupanqui 2017, Ashaolu 2020)。越来越多的婴儿对乳蛋白过敏，因此迫切需要寻找一种低敏感性蛋白的来源来替代婴儿奶粉中的乳蛋白。与商业婴儿配方奶粉和无蛋白质婴儿配方奶粉相比，在MRS培养基中添加大豆蛋白水解物显著增加了嗜热链球菌的细胞密度、活菌数量和有机酸产量(Sun et al. 2021)。因此，在婴儿配方奶粉中添加SFPs可以有效促进益生菌的生长，可能是一种很有前途的婴儿配方奶粉蛋白质替代品。
此外，大豆多肽还可用于减肥产品，如开发SFPs共轭亚油酸复合粉(Khan et al 2019)。发芽大豆蛋白衍生肽在体外可以抑制人结肠癌细胞的增殖和炎症，因此已被添加到临床抗炎药物中，并被用作胃肠道手术后患者的蛋白质补充剂(González-Montoya et al. 2018)。此外，口服gly-M-BD-30K大豆衍生肽通过诱导th1介导的免疫和阻断IgG来防止ige介导的牛奶致敏，从而预防牛奶过敏(Candreva et al. 2021)。使用安全的大豆肽可能是预防牛奶过敏的一种很有前途的方法。特殊用途食品有许多特殊监管要求，可能涉及医疗条件、特定食品的标准法规、风险评估以及在SFPs成为特定人群(例如人类受试者)的常规膳食补充剂和营养来源以及动物模型实验之前生物效应的有力证据。
3.5 益生元
大豆肽及其水解产物经模拟胃肠道消化后，能促进鼠李糖乳杆菌的生长繁殖和短链脂肪酸的生成。最近一项研究发现，大豆多肽能有效促进罗伊氏乳杆菌LR08的生长和乳酸分泌，并与低聚果糖这一碳元具有协同作用。效果最好的肽主要由亲疏水氨基酸和疏水氨基酸组成，说明疏水肽可能促进乳酸菌的生长和繁殖。此外，还发现了几种促进乳酸菌繁殖的新型肽，包括ILSPL、IQLP、IAANPA、FASPA、IATSPA和IIP，可能用作益生元(Zhang et al. 2022)。此外，双歧杆菌体外消化大豆肽可调节动物亚种JCM 1190的甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢、丙酮酸代谢、TCA循环、糖、脂代谢等代谢途径，使活细胞数量激增，促进乳酸和乙酸的产生，辅助动物双歧杆菌亚种的生长和代谢(Li et al. 2021)。更有趣的是，体外消化的大豆肽还可以参与鼠李糖乳杆菌的碳水化合物转运代谢、蛋白质转运代谢、核酸代谢和基因表达，最终促进其生长和生理变化。。因此，SFPs可以通过促进益生元的生长和定植来调节肠道菌群，可以与碳益生元或更高效的益生元产品联合使用。但作为益生元的SFPs在口服应用方面面临许多独特的挑战，如适口性、消化性和进一步研究和开发的作用位点。开发用于益生元目的的SFPs在设计口服策略时必须考虑这些因素。（来源：食品生物科技与大健康）


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