羧肽酶在大豆蛋白水解中的脫苦作用

石慧

摘 要：大豆蛋白是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的植物蛋白，但它同時(shí)具有過敏原性，不良?xì)馕叮蝗苄裕岵环€(wěn)定性，熱不穩(wěn)定性以及難消化性等性質(zhì)。針對(duì)此，開發(fā)了多種酶法用以減弱或消除大豆蛋白這些不良性質(zhì)。然而，酶解大豆蛋白通常會(huì)導(dǎo)致苦味物質(zhì)的產(chǎn)生，這主要是因?yàn)槊附到膺^程中產(chǎn)生了強(qiáng)疏水苦味肽。羧肽酶通過釋放苦味肽C-末端疏水氨基酸可以抑制和逆轉(zhuǎn)胃蛋白酶水解大豆蛋白時(shí)產(chǎn)生的苦味。

關(guān)鍵詞：羧肽酶;脫苦作用;大豆蛋白

大豆蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高，屬于人類膳食中尤為重要的蛋白來源之一。而大豆蛋白水解物的加工性能和營(yíng)養(yǎng)特性對(duì)比大豆蛋白擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而呈現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)如今，在營(yíng)養(yǎng)保健、療效和速溶飲料等食品中得以廣泛運(yùn)用。除此之外，大豆蛋白水解物中的部分大豆多肽的生理和營(yíng)養(yǎng)功能獲得了人們的高度認(rèn)可[1]。

但是，大豆蛋白酶在水解為低分子肽與胨時(shí)，將會(huì)無法避免的將會(huì)產(chǎn)生很多不良味道，尤其是苦味。苦味的出現(xiàn)影響了食物中大豆蛋白水解物的具體應(yīng)用，主要是因?yàn)樗馕锏目辔稌?huì)造成產(chǎn)品出現(xiàn)味道缺陷。從二十世紀(jì)中期至今，陸續(xù)有許多關(guān)于大豆蛋白水解物中苦肽及其降低或是消除的研究報(bào)道，且時(shí)至今日依舊在不斷的研究中。本文對(duì)苦味肽的呈味理論進(jìn)行了論述，在此背景下，針對(duì)消除大豆蛋白水解物苦味的方式進(jìn)行了探討。

1 大豆蛋白水解的主要方法

1.1 酸、堿水解法

在適宜溫度下，酸堿法是利用酸、堿等化學(xué)試劑讓蛋白質(zhì)分子的肽鏈斷裂產(chǎn)生眾多小分子的物質(zhì)。可因?yàn)閴A法水解消旋了過多的氨基酸，沒有了生物利用價(jià)值，所以，不適宜利用;而酸法一般會(huì)利用硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸在高溫狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)十分強(qiáng)烈，設(shè)備會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕，水解非常徹底，通常會(huì)生成氨基酸混合物，與此同時(shí)，在高溫狀態(tài)下，色氨酸被徹底破壞，現(xiàn)已逐漸被淘汰使用。

1.2 酶水解法

對(duì)于酶法水解大豆蛋白的研究，最開始是利用酶進(jìn)行蛋白質(zhì)的降解，提高其分子內(nèi)部或是分子之間的交聯(lián)度或是連接特殊功能基團(tuán)，改善蛋白質(zhì)的功能，獲取較好的加工特性。

隨著酶制劑工業(yè)與食品工業(yè)的飛速發(fā)展，人們逐漸了解到，通過酶法改性，不但反應(yīng)條件十分溫和，產(chǎn)品顏色較淺，可靠安全，而且水解產(chǎn)物在味道、工藝、營(yíng)養(yǎng)等多個(gè)方面都比酸、堿水解法存在明顯優(yōu)勢(shì)。因此，人們的注意力集中在了蛋白水解產(chǎn)物多肽方面。美國(guó)與日本在大豆蛋白酶解工藝與酶解過程的感官特點(diǎn)、功能特點(diǎn)、改善營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的研究中獲得重大突破以后，很多發(fā)展中國(guó)家也在陸續(xù)針對(duì)功能性大豆多肽開展研究。可因?yàn)槊附馕锎嬗锌辔兜龋瑖?yán)重影響了其在食品工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。

2 大豆蛋白水解物呈苦味機(jī)制

通常，天然蛋白質(zhì)的疏水性基團(tuán)均在蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不會(huì)出現(xiàn)苦味。但是，蛋白質(zhì)水解為小分子多肽的過程會(huì)暴露出疏水性氨基酸殘基，此氨基酸殘基刺激舌頭味蕾，就會(huì)讓人們感受到苦味。因此，蛋白質(zhì)中含有越高的疏水性氨基酸，水解過程中就會(huì)出現(xiàn)更多苦肽。

蛋白酶作用于大豆蛋白分子，切斷內(nèi)部的肽鍵，生成小分子肽段。在這些小分子肽段的末端會(huì)攜帶氨基酸分子，這些氨基酸分為親水氨基酸（Asp，Glu，Arg，Lys，His，Ser，Thr）和疏水氨基酸（Gly，Ala，Pro，Tyr，Val，Met，Ile，Leu，Phe，Cys）。攜帶疏水氨基酸的多肽感官評(píng)價(jià)為苦味，被稱為苦味肽。這就是大豆蛋白一些酶解產(chǎn)物呈苦味的原因。

研究表明：疏水性氨基酸由于肽鍵的形成居于肽鏈非端基位置時(shí)，表現(xiàn)出的苦味最大，當(dāng)它居于C、N端時(shí)苦味較低，以游離氨基酸的形式存在時(shí)苦味最低[2]。

3 大豆蛋白水解物的苦味脫除方法

3.1 選擇性分離法

根據(jù)苦味物質(zhì)的疏水性，采用乙醇抽提或疏水性樹脂吸咐，式去除苦味的一種方法。此外，還有報(bào)道采用丁醇和水共沸混合物來脫除大豆蛋白水解物中的苦肽，丁醇相選擇性富集了苦肽，從而達(dá)得一定的脫苦效果。該法脫苦有效、操作簡(jiǎn)單、成本低，但是會(huì)不同程度地造成蛋白氮損失。

3.2 掩蓋法

可采用環(huán)狀糊精、多磷酸鹽、谷氨酸、天門冬氨酸等物質(zhì)來掩蓋苦肽的苦味。其中，環(huán)狀糊精具有較佳的掩蓋苦味的效果，因?yàn)樗馨j(luò)苦肽的疏水性基團(tuán)并形成絡(luò)合物，然而達(dá)得一定的脫苦效果，但是所需要的環(huán)狀糊精的量是很大的。

3.3 超濾法

超濾分離主要是依據(jù)于分子量的大小，而大豆蛋白水解物中的苦肽分子量一般比不苦的多肽要小得多，利用超濾可以實(shí)現(xiàn)脫除苦肽的目的。有較多研究人員已成功運(yùn)用超濾來脫除苦肽，疏水苦肽的脫除幾乎不影響分離物的蛋白質(zhì)效率比（PER），這點(diǎn)非常重要，因大多呈苦味的氨基酸也是人體必需的，而此類氨基酸的脫除會(huì)導(dǎo)致PER顯著降低。然而，該法也存在許多問題，如對(duì)超濾膜的要求較高、制造成本較高等。

3.4 酶法

對(duì)于蛋白質(zhì)水解酶，根據(jù)作用位點(diǎn)來講，可以分成內(nèi)肽酶和外肽酶。內(nèi)肽酶主要是作用在肽鏈中間的肽鍵，這類酶的水解結(jié)果主要是將多肽降解為許多小肽與氨基酸。外肽酶的作用與其并不相同，其可以讓肽鏈末端的肽鍵水解，外肽酶分成氨肽酶與羧肽酶，他們分別從肽鏈的氨末端與羧末端逐漸水解游離出氨基酸。

相關(guān)研究顯示，大部分苦肽都含有很多的疏水性氨基酸，并且疏水性氨基酸通常處于苦肽的末端，若是切除這種疏水性氨基酸，苦肽的苦味就會(huì)顯著降低，游離出的疏水氨基酸苦味也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于苦肽，這也是利用外切多肽酶脫除蛋白質(zhì)水解物苦味的基礎(chǔ)[3]。

4 羧肽酶在大豆蛋白水解中的脫苦作用

4.1 羧肽酶的分類

按來源可分為植物羧肽酶、動(dòng)物羧肽酶和微生物羧肽酶。植物羧肽酶一般是小麥羧肽酶。動(dòng)物羧肽酶主要存在于豬、牛等的胰臟中，數(shù)量非常有限，價(jià)格昂貴，使其的應(yīng)用受到限制。微生物羧肽酶即使用微生物發(fā)酵法得到的羧肽酶，與前兩種相比，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前已有報(bào)道的可產(chǎn)生羧肽酶的微生物有黑曲霉、紅曲霉、米曲霉與毛霉等。