食品酶加工技術

1、第四章 食品酶加工技術第一節(jié) 概述（酶學基礎） 酶是一種生物催化劑，生物體內的各種生化反應幾乎都是在酶的催化作用下進行的。1一、酶的化學本質 1926年，薩姆納(Sumner)首次從刀豆提取液中分離得到脲酶結晶，證明了它具有蛋白質的性質，此后的一系列實驗都證明酶的化學本質是蛋白質。2與其它蛋白質一樣，酶的基本組成單位是氨基酸，并且由肽鍵相連形成氨基酸長鏈，具有一、二、三級乃至四級結構。酶的一級結構是指由L氨基酸按一定順序連接起來，并以復雜形式卷曲，形成具有活性中心的兩性離子結構。3所謂活性中心指的是酶蛋白分子中直接與底物結合形成酶-底物復合物的特性部位。其中，直接與底物相結合的部位稱為結合部位

2、，催化底物進行特定的化學反應的部位稱為催化部位?；钚灾行挠蒘er195,His57.Asp102組成. Ser195是底物結合部位, ,His57是催化部位。4酶的二級結構是呈現(xiàn)出某種完整結構(如螺旋)的肽鏈部分;而三級結構是指由次級鍵，如離子鍵、氫鍵和疏水鍵等維系的多肽鏈的總體盤卷結構。由數條相同或相類似的肽鏈組成的酶呈現(xiàn)四級結構，其中每一條肽鏈稱為一個亞基，亞基在四級結構被破壞后即分離。5正如蛋白質按其組成可分為單純蛋白和結合蛋白兩大類一樣，酶按其分子組成也可分為單純酶和結合酶。單純酶的基本組成只是氨基酸，它的催化活性僅取決于蛋白質的結構，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶；結合酶除蛋白質以外還有非蛋

3、白部分，這兩部分對酶的催化活性缺一不可。我們把其中的蛋白質部分稱為酶蛋白，非蛋白部分稱為輔助因子，兩者結合形成的復合物稱全酶。6如果全酶中酶蛋白與輔助因子結合得比較牢固，不易用透析方法把它們分開，這種輔助因子稱為輔基。反之，容易分開的稱為輔酶。輔酶能與不同的酶蛋白結合，形成不同的酶。它們能催化同一類型的化學反應，但所作用的底物不同。例如，乙醇脫氫酶與乳酸脫氫酶的輔酶均為NAD(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)，與酶蛋白結合后均能催化脫氫反應，但前者只能催化乙醇脫氫，而后者只能催化乳酸脫氫。近10年來的研究發(fā)現(xiàn)，除蛋白質外，某些核糖核酸(RNA)也具有催化活性，這類RNA被稱為核酸類酶或催化活性RNA。7

4、二、酶的催化特性 酶是生物催化劑，因而它除了具有一般催化劑的特點，如縮短反應達到平衡點的時間，反應過程中本身不被消耗外，還具有反應專一性強，催化效率高，作用條件溫和等特點。8(一)酶的專一性 一種酶僅能作用于某一種物質或一類結構相似的物質，并催化某種類型的反應，這種特性稱為酶的專一性。酶的專一性可以按其嚴格程度的不同，分為下列兩類：91絕對專一性 一種酶只能催化一種化合物進行一種反應，這種高度的專一性稱為絕對專一性。例如脲酶只能催化尿素進行水解生成CO2和NH3，它不能催化尿素以外的任何物質發(fā)生水解，也不能使尿素發(fā)生水解以外的其它反應。 10當底物含有不對稱碳原子時，酶只能作用于它異構體中的一

5、種，而對另一種則全無反應，這種絕對專一性稱為立體異構專一性。例如乳酸脫氫酶催化丙酮酸生成L乳酸，而D乳酸脫氫酶卻只能催化丙酮酸生成D乳酸。112相對專一性 一種酶能夠催化一類結構類似的物質進行某種相同類型的反應，這種專一性稱為相對專一性。例如脂肪酶能夠催化所有含酯鍵的一類物質水解。12(二)酶的催化反應條件 酶的催化反應一般都在溫和的pH、溫度條件下進行。強酸、強堿、高溫等致使蛋白質變性的因素都可使酶失去催化活性。13(三)酶催化的高效性 酶催化反應比非酶反應快，每分鐘每個酶活性中心可有多達106個底物分子被代謝 轉變。14(四)酶催化反應的廣泛性 酶催化反應的范圍很寬，比化學催化劑能催化的反

6、應多得多，特別是近些年來隨著遺傳工程酶、酶的類似物(或稱“合成酶”)的問世，例如用固相合成催化劑方法按一定順序將氨基酸進行體外聚合而形成的“合成酶”類，為天然存在的酶催化反應以外的化學反應能以與天然酶相仿的速度和相似的溫和條件進行，提供了可能性。15 由上述酶催化反應的特性不難看出，酶是一種強有力的催化劑，對于工業(yè)酶用戶而言，了解酶對底物具有高的親和力，特別適用于低底物濃度的催化反應尤為重要。而一般情況下，由于許多工藝過程中使用的底物是純的一種分子，并不需要每種酶都具有很高的底物專一性。16三、酶的命名 為了準確地識別某一種酶，避免發(fā)生混亂和誤解，需要對已知的3000多種酶進行科學的分類與命名

7、。為此，國際酶學委員會做了大量的工作，對酶的分類和命名方案不斷修改和完善，以酶的專一性為基礎，建議每種具體的酶都有其推薦名和系統(tǒng)命名。17 (一)酶的推薦名酶的推薦名是由底物名稱和催化反應的類型兩部分構成。例如葡萄糖氧化酶，它表明酶作用的底物是葡萄糖，催化反應的類型為氧化反應。18 (二)酶的系統(tǒng)命名 酶的系統(tǒng)命名包括酶作用的底物、酶作用的基團及催化反應的類型三部分構成，它更詳細、準確地反映出該酶所催化的反應。 例如上述葡萄糖氧化酶的系統(tǒng)命名為“D葡萄糖，氧1-氧化還原酶”，它表明該酶所催化的反應是以D葡萄糖為脫氫的受體，催化作用在第一位碳原子基團上進行，催化的反應類型為氧化還原反應。 19系

8、統(tǒng)命名法首先根據酶所催化的類型將酶分成6大類，即氧化還原酶類、轉移酶類、水解酶類、裂解酶類、異構酶類和合成酶類，再根據底物及被作用基團的性質將每一大類分為若干亞類及次亞類，每一次亞類直接包括若干個酶。20系統(tǒng)命名采用四碼編號方法，每個號碼之間用圓點分開。例如上述“D葡萄糖，氧1氧化還原酶”的系統(tǒng)編號為ECl.1.3.4，其中EC表示國際酶學委員會(Enzyme Commission)；第1個號碼“1”表示該酶屬氧化還原酶類；第2個號碼“1”表示屬于氧化還原酶類中的第一亞類，該亞類所催化的反應系在供體的CHOH基團上進行；第3個號碼“3”，表示該酶屬第一亞類中的第3小類，該小類的酶所催化的反應是

9、以氧為受體的，第4個號碼“4”就是該酶在小類中的特定序號。21四、酶活性的測定 利用酶制劑的食品加工工藝中需要掌握酶的用量，因此一般都要對市售酶制劑的酶活性進行測定，也就是測定在一定條件下酶催化特定化學反應的能力。這里所說的一定條件是指某種酶作用的最適條件，如溫度、pH和底物濃度等。酶活性的大小是以在特定的反應系統(tǒng)和條件下測到的反應速度來表示的，而反應速度可以以底物的減少或產物的增加來表示，反應速度越大，意味著酶活力越高，常用的測定方法有：22 (一)化學法將酶和底物反應一定時間后，中止反應，測定底物的減少或產物的增加。由于底物通常情況下是過量的，少量底物的減少難以測定，而產物從無到有反應靈敏

10、，為此以測定產物增加的方法居多。此外利用產物與其它試劑的顏色反應，也可與分光光度法結合起來測定酶活性。例如。淀粉酶能將淀粉分子鏈的1，4葡萄糖苷鏈任意切斷成長短不一的短鏈糊精，以及少量麥芽糖和葡萄糖，而使淀粉對碘呈藍紫色的特異反應逐漸消失，以該顏色消失的速度計算酶的活性。23(二)分光光度法由于許多酶作用的底物、產物或它們與其它試劑反應的化合物能吸收可見光或非可見光，所以可以用分光光度法測定酶活性。例如葡萄糖異構酶作用于葡萄糖使其轉變?yōu)楣牵桥c半胱氨酸咔唑試劑反應生成物在580nm有最大吸收峰，因此可用分光光度法測定葡萄糖異構酶活性。24(三)其它測定方法 其它方法包括用pH計跟蹤反應過程

11、的pH變化，用氧電極檢測反應過程中氧的消耗和氧逸出。在某些情況下，跟蹤熒光吸收，可使測定更靈敏。25五、酶的來源和安全要求 (一)酶的來源早期使用的酶取自動物、植物或微生物的細胞或組織。例如：從動物的胰臟中提取胰酶，從木瓜中提取木瓜蛋白酶；從黑曲霉中提取果膠酶。自從本世紀50年代起，人們把酶生產的重點放在微生物發(fā)酵的方法上。如：利用枯草桿菌發(fā)酵生產淀粉酶；利用綠色木霉生產纖維素酶等。80年代以來，人們除了利用微生物細胞發(fā)酵產酶以外，還發(fā)展了用植物、動物細胞的離體培養(yǎng)技術生產酶制劑，以滿足人們對酶的不同需求。26(二)食品酶制劑的安全要求 作為食品加工用的酶制劑，由于其中的各有關組分經常通過各種

12、途徑進入人體，所以其衛(wèi)生安全評價是十分重要的。為此聯(lián)合國糧食農業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織的食品添加劑專家聯(lián)合委員會于1977年第21屆大會上對食品酶制劑的安全要求作出了以下規(guī)定： 27 (1)凡從動、植物可食部位的組織制取的，以及使用傳統(tǒng)食品加工用菌種生產的酶制劑可作為食品對待，不需進行毒理試驗，只需擬定有關它酶化學和微生物學的說明。 (2)凡由非致病性的常見食品污染微生物生產的酶需作短期毒性試驗。 (3)對于非常見微生物制取的酶，需作廣泛的毒性試驗。28六、固定化酶 在以往的工業(yè)生產中使用的酶，一直都是以溶于水(即水溶性酶)的狀態(tài)進行反應。酶在整個反應系統(tǒng)中與底物和產物混在一起，反應結束后，即使酶

13、仍具有較高的活力，也難于回收利用，這種一次性使用酶的方式不僅成本高，而且難于連續(xù)化生產。29自50年代起人們開始了固定化酶的研究。所謂固定化酶是指與水不溶性載體相結合，在一定的空間范圍內起催化作用的酶。1953年德國科學家格魯布霍費(Grubhofer)和施萊思(Schleith)采用聚氨基苯乙烯樹脂為載體，經重氮法活化后，分別與羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶結合制成固定化酶。60年代后期，固定化酶技術迅速發(fā)展，1969年日本的千鈿一郎首次以工業(yè)生產規(guī)模應用固定化氨基?；?，從DL氨基酸連續(xù)生產L氨基酸，實現(xiàn)了酶應用史上的一大變革。 30 固定化酶與一般水溶性酶相比，以固相狀態(tài)作用于底物

14、，這樣不僅保留了酶原有的各種優(yōu)點，而且反應后酶易與反應液分離，有利于產物的進一步分離純化。酶經固定化后穩(wěn)定性提高，機械強度增加，可以用攪拌或裝柱的形式作用于底物溶液。若將酶裝成酶柱，底物溶液流經酶柱后即可生成反應產物，使得酶反應工藝管道化、連續(xù)化及自動化。因此固定化酶的研究成功和應用是一項具有重大意義的革新。 31 (一)固定化的方法酶的固定化方法很多，主要可分為吸附法、包埋法、結合法和交聯(lián)法等，如圖231。321吸附法吸附法可分為物理吸附法和離子吸附法.物理吸附法是利用各種固體吸附劑，如活性炭、氧化鋁、皂土、淀粉等將菌體吸附在其表面而使酶固定化。用物理吸附法制備固定化酶操作簡便，條件溫和，不

15、會引起酶變性失活，但物理吸附作用結合力較弱，易于脫落，使用受到限制。離子吸附法是將酶與含有離子交換基的水不溶性載體如DEAE-纖維素、DEAE-葡聚糖凝膠、CM-纖維素相結合。此種方法酶吸附于載體上較為牢固，在工業(yè)上用途較廣。33342包埋法 包埋法是將酶包埋于各種多孔載體中，這種載體的結構可使底物滲入與酶接觸，但阻止酶蛋白滲出。包埋法使用的載作主要有聚丙烯酰胺、卡拉膠、瓊脂糖和海藻酸鈉等。353共價結合法 此法是將酶與聚合物載體進行共價鍵合的固定化方法。該法酶與載體的結合較為牢固，酶下易脫落，但因反應條件較為劇烈，酶活不免損失，且制備手續(xù)繁雜。364交聯(lián)法此法是使用雙功能或多功能試劑(如戊二

16、醛)與酶分子乏向進行分子間交 聯(lián)的固定化方法。如圖23-2所示為戊二醛的酶固定化交聯(lián)方式。此法由于酶蛋白的功能團，如氨基、巰基、咪唑基參與反應，所以酶的活性中心構象可能受到影響而使酶顯著失活。3738(二)固定化酶的形狀 固定化酶根據用途的不同可制成顆粒、線條、薄膜和酶管等形狀，其中顆粒狀占絕大多數。39 (三)固定化酶的性質酶經固定化后由于受到載體的影響，酶的特性如酶作用的最適溫度、pH、對底物的特異性均可能會發(fā)生變化。一般而言，固定化酶的穩(wěn)定性較水溶性酶有所增加，溫度、pH值、有機溶劑和其它外界因素對酶活力的影響減少，但固定化酶的活性較水溶性酶有所下降(個別除外)。40(四)固定化酶在食品

17、加工中的應用自從1969年日本田邊制藥公司首次將氨基?；腹潭ɑ?，用以連續(xù)生產L氨基酸以來，固定化酶已廣泛地用于食品、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等領域。4142第二節(jié) 酶反應動力學 酶反應動力學是在酶作用過程中來研究酶的學問，包括酶反應速度規(guī)律以及各種因素對酶反應速度的影響。研究酶反應動力學對于了解酶作用機制，確定最有效的反應系統(tǒng)、反應條件及酶反應器設計都具有重要意義。43一、溶液酶反應動力學溶液酶反應動力學的基本關系式是酶反應動力學的基礎，是我們首先要討論的問題。(一)單底物動力學單底物反應是由一種底物參與的反應，如：異構酶催化的反應、水解酶催化反應。后者雖有水參與，但一般條件下水總是過量的。因此可以

18、認為其濃度是恒定的。44早在1902年，VHeneri在研究蔗糖酶水解蔗糖的反應中發(fā)現(xiàn)隨著底物濃度增加，反應速度上升呈雙曲線，如圖23-3所示。 45即在低底物濃度時，反應速度與底物濃度之間成正比關系，呈現(xiàn)一級反應類型，而在高底物濃度時，反應速度上升很小，呈混合級反應類型；當底物濃度增加至某種程度時，反應速度達到一個極限值，呈零級反應。對此現(xiàn)象的解釋為酶能同它的底物形成復合物，而這種復合物在分解出產物的同時，又再生出游離酶。 461913年，L.Michaelis和M.L.Menten發(fā)展了前人的理論，對酶促反應作了大量的定量研究，歸納出一個著名的米氏方程，后經Briggs和Hadlane的進

19、一步修正，成為酶促反應的基本方程，其反應式及反應方程如下:4748米氏常數的物理意義是酶反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃度。Km在酶學研究中具有重要意義。不同酶的Km值不同，如脲酶為25mmol/L。如果一個酶有幾種催化底物，則對每個底物各有一個特定的Km值，Km值越小，則酶與底物的親和力越大。49(二)多底物反應在生產實踐過程和代謝研究中，經常會遇到兩個或更多個底物參與的反應，為了便于對這類反應進行動力學討論，通常將它們按反應方式與歷程分為兩大類，即連續(xù)機制與乒乓機制。在連續(xù)機制中又包括有序和隨機兩種類型，下面以雙底物反應系統(tǒng)為例進行討論。50 1連續(xù)機制 (1)有序機制在酶促反應過程

20、中，底物與酶的結合及產物的釋放有規(guī)定的次序，可表示如下：酶先與底物A結合再與B結合，產物釋放亦有順序，先P后Q。51(2)隨機機制此類反應底物與酶結合的先后是隨機的，可以先A后B，也可先B后A，產物的釋放也是隨機的，可表示如下： 52對于連續(xù)機制來說，其反應速度方程可用式（23-3）表示。式中 A、B分別為底物A和B的濃度 -分別為酶對底物A和B米氏常數，它們相當于某底物在另一種底物無限增大條件下，使uVmax2時相應該底物的濃度 底物A與酶結合的解離常數532.乒乓機制乒乓機制的特征為酶與底物A生成復合體，產物P的脫離在另一底物B的加入之前，底物和產物是交替地與酶結合或釋放。如下所示：54其

21、動力學方程為：式中A、B、和Vmax的含義與順序機制的相同。55二、固定化酶反應動力學 從溶液酶到固定化酶是一個很大的轉變，這一轉變給反應動力學帶來的影響是復雜的。這里僅就固定化對酶反應動力學性態(tài)(或參數)和實際反應速度的影響做一粗淺的討論。56 (一)固定化對酶反應動力學參數的影響 1構象改變 構象改變是指酶在固定化過程中發(fā)生了某種扭曲，影響了酶分子的空間結構，從而導致了酶與底物結合能力或酶催化底物轉化能力的改變，見圖238(b)。572屏蔽效應酶經固定化后，由于載體的存在，干擾與影響了酶與底物或其它效應物的結合，見圖23-8（c）583微擾效應由于載體的疏水、親水及電荷性質，使得緊鄰固定化

22、酶的環(huán)境區(qū)域通常稱為微環(huán)境發(fā)生變化而與宏觀反應體系不同(見圖23-9)，從而使酶的催化能力及酶對效應物作出調節(jié)反應的能力發(fā)生改變。59 4分配效應 由于底物和其它各種效應物(包括H+與OH-)在微環(huán)境與宏觀體系間的不等分布，使得酶反應速度發(fā)生變化。60 5擴散效應擴散效應是指底物、產物和其它效應物在酶的微環(huán)境區(qū)與宏觀體系之間遷移速度的一種限制，它的直接結果也是使上述物質在這些區(qū)域分布不等。擴散限制與底物、產物和其它效應物的分子量大小、載體的結構以及酶反應的性質有關。61上述這些效應通?？偸窍嗷ソ徊妗⑾嗷リP聯(lián)地存在著，它們綜合在一起決定著固定化酶的動力學性質，見表232。 62 其中素質動力學參

23、數是指溶液酶或固定化酶本身固有的特征動力學參數。固定化酶相對溶液酶而言，增加了固定化對酶造成構象改變、屏蔽效應及微擾效應所產生的影響。在上述基礎上，考慮到分配效應及擴散效應的影響，便得到實效動力學參數，它具有更為普遍和實際的意義，可通過實驗加以測定。 63 (二)固定化對實際反應速度的影響酶經固定化后，由于上述因素的影響，其實際反應速度Vp，往往要比理論上預期的反應速度低，通常用有效系數來定量表示載體內部反應的有效程度,。Vp表示單位體積固定化酶的實際反應速度，Vs表示當載體內部濃度等于溶液中濃度時，單位體積固定化酶的理論預期反應速度，通常情況下095%。86 3糖液精制 采用硅藻土預涂轉鼓過

24、濾機連續(xù)過濾，清除糖化液中非可溶性的雜質及膠狀物。隨后用活性炭脫色，離子交換除盡糖液中的雜質，使糖液的純度達到電導率50MScm，真空蒸發(fā)濃縮至40%45%(質量分數)。87 4異構化 (1)葡萄糖異構酶柱及連續(xù)異構化裝置 酶柱式連續(xù)異構化反應是將固定化酶裝于直立保溫反應塔中，葡萄糖漿由柱頂進料，流經酶柱，發(fā)生異構化反應，由柱底部出料，連續(xù)操作。連續(xù)異構化反應速度快，時間短，副反應程度低，精制容易，不需要添加鈷離子，鎂離子濃度也可降低。88（2)異構化出柱糖漿的指標 pH7.0；異構糖果糖含量42% 果葡糖漿的糖分組成列于表1021。89異構酶柱的進料為全酶法所得的淀粉糖化液，含葡萄糖95(干

25、基)以上，其余為低聚糖，精制后的質量保持越高越好，如表1023所示。工業(yè)生產應用條件一般為濃度40(干基)，60，pH7.5。表中所列果糖含量在5以下，系來自色譜分離柱回流的葡萄糖液，其中的葡萄糖經異構化成果糖，但原來存在的果糖卻對酶的異構化催化反應速度有降低影響，所以其量應是越低越好。90由異構酶桶卸出的F42糖漿經用活性炭和樹脂精制，濃縮到71濃度為成品，因為這種產品含葡萄糖較多，需要在3540存放，以防止葡萄糖晶粒析出。若萬一有葡萄糖結晶，加熱即能回溶。91自上述流程圖不難看出，該流程的前段實際為酶法葡萄糖的生產，將得到的葡萄糖經分離純化制成濃度為4245(WW)的精制葡萄糖液，其中加入

26、MgS04.7H2O用作異構化酶的激活劑，調節(jié)pH值(不同來源的葡萄糖異構酶的最適pH有所差別)，然后在異構化酶柱中進行異構化反應。92酶柱的結構與徑高比一般根據固定化葡萄糖異構酶的單位體積活性和機械強度等參數設計的，通常的徑高比為1：2.53.0。工業(yè)上常常將單柱4個串聯(lián)或以3個串聯(lián)為一組，兩組再并聯(lián)，目的為了使生產平衡。932、F-90型果葡糖、F-55型果葡糖的生產工藝F-90型產品是將F-42型果葡糖漿經層析分離得到的，將其與F-42型精制糖液按比例混合則得到F-55型產品，見圖2316。9495二、酶法果汁加工各種水果中含有多種糖類、有機酸、維生素等營養(yǎng)成分。它們除了作為新鮮水果食用

27、外，還大量被加工成果汁、果酒和水果罐頭等。但將它們加工為成品的過程中，會產生一些問題。例如各種水果都不同程度含有一定數量的果膠質，在加工過程中果膠質進入果汁和果酒，給過濾和澄清帶來困難。再如柑桔中含有苦味物質，影響柑桔罐頭的品質和口味。 96果膠是高等植物細胞間質和細胞初生壁中的結構性多糖類，是各種水果和蔬菜的結構成分之一。在加工過程中，果汁內所含的一定量果膠質會導致壓榨汁不易澄清和過濾。97解決這些問題的方法之一是在加工過程中使用酶制劑(主要是果膠酶)，以提高果汁、果酒和水果罐頭等產品的加工質量，其中果汁澄清是商品果膠酶應用的最大市場。98采用果膠酶在適宜條件下處理果汁能使不溶性果膠質溶解，

28、使可溶性果膠質粘度下降，從而使懸浮粒子絮凝，果汁獲得澄清，易于過濾，生產出穩(wěn)定的果汁產品。圖2318所示為蘋果汁酶法加工流程圖。99100酶法果汁、果酒澄清 用于加工果汁和果酒的各種原料中都含有數量不等的果膠物質。這些果膠物質隨著水果的加工而進入果汁和果酒中，給果汁和果酒的過濾和澄清帶來困難。為此，在果汁中加入一些果膠酶制劑，有利于澄清。101所用果膠酶一般均為混合果膠酶。對于蘋果汁大約在pH3.5，加入酶制劑的量為0.025，加明膠量為0.005，作用溫度3040，則果汁澄清所需時間為3060min。一般柑橘汁的pH在2.83.2，比果膠酶作用的最適pH稍低，在延長作用時間的情況下，仍可使用

29、果膠酶澄清。添加一些半纖維素酶可以加強柑橘汁的澄清效果。102三、蛋白酶在食品工業(yè)中的應用蛋白質是人體必需的營養(yǎng)成分之一，由于大豆蛋白質的氨基酸組成比較完全，且具有降低膽固醇的作用，所以是優(yōu)質的食用蛋白質，又由于它具有很好的乳化性、發(fā)泡性和黏結性等功能特性，成為食品加工中的重要原料。103然而，大豆蛋白質的分子結構非常復雜，80%的蛋白質的相對分子質量在10萬以上，大多數分子的內部呈反行-helix非有序結構，并且分子高度壓縮、折疊，大豆球蛋白的三級結構、四級結構 (特別是二硫鍵使其亞基牢固結合)的高度結構化形成了立體規(guī)則實體，正是這些復雜的結構使得大豆蛋白質的消化率和生物效價遠不及牛奶、雞蛋

30、等動物性蛋白質。 104另外，大豆蛋白質的某些功能特性也不能滿足食品加工的需要，尤其是在低pH值時溶解性不好、高濃度時黏度大的特點，對于某些食品，特別是流體食品的加工來說，是非常不利的。105為了進一步提高大豆蛋白質的營養(yǎng)功能，并改善其加工特性，充分發(fā)揮大豆蛋白質在維系人體健康方面的重要作用，提高大豆產品的附加值，自20世紀70年代以來，人們對大豆蛋白質的水解進行了不斷的深入研究，對其水解產物大豆肽的研究開發(fā)一直是一個重要的研究課題，大豆肽即是大豆蛋白質經過控制性的水解、精制以后得到的一類活性肽。106 研究發(fā)現(xiàn)，大豆多肽的必需氨基酸組成與大豆蛋白質完全一樣，含量平衡且豐富，而且多肽化合物更容

31、易被人體消化吸收，尤其是某些低分子的肽類，還同時具有防病、治病、調節(jié)人體生理機能的功效，這些功效是原大豆蛋白質及其所組成的氨基酸所不具備的，因此可以說，大豆多肽克服了大豆蛋白質在營養(yǎng)學上的弱點，具有比大豆蛋白質更豐富的營養(yǎng)和功能特性，是大豆蛋白質的最佳營養(yǎng)物質。1071.大豆多肽的理化性質 1） 溶解性 大豆肽比大豆蛋白質作為食品原料的更合適性在于它的高濃度時的低黏度和高溶解度。108大豆蛋白質在酸性條件下會發(fā)生凝固沉淀，特別是在pH4.5左右蛋白質的等電點附近時，10%濃度的大豆蛋白質溶液經加熱就會凝固產生凝膠化現(xiàn)象。而精制的大豆肽能夠在大豆蛋白的等電點pH4.5附近保持良好的溶解狀態(tài)(如圖

32、3-4-3)，成為透明的溶液，并且不受pH的變化和加熱的影響，具有很好的熱、酸穩(wěn)定性。109很多酸性飲料的pH正好處于pH45之間，因此就無法添加大豆蛋白質來予以營養(yǎng)強化。精制的大豆肽能夠在大豆蛋白的等電點pH4.5附近保持良好的溶解狀態(tài)。這為開發(fā)酸性大豆蛋白飲料及其它富含蛋白質的酸性食品創(chuàng)造了條件。1102） 黏度大豆蛋白質水解以后，網狀結構被破壞，因而膨脹性減少、黏度下降。大豆蛋白質的黏度是隨著濃度的增加而增加，而大豆肽即使在很高的濃度狀態(tài)下，仍可以保持較低的黏度。其黏度隨濃度的變化如圖3-4-4所示。111112圖3-4-4表明，大豆蛋白質的濃度在0%10%之間變化時，黏度變化較為平緩，

33、但是，當濃度提高到40%以后，黏度直線上升，而30%大豆肽的黏度才與10%大豆蛋白的黏度相當。實驗表明，大豆蛋白質的濃度在13%以上時，蛋白質溶液就失去了流動性，濃度在15%時黏度就高達9Pas，很難繼續(xù)將其濃縮；113而采用酶法制取的大豆多肽溶液，當濃度達到65%時，黏度只有2.2Pas，仍具有較好的流動性。大豆肽在高濃度時具有低黏度的特性，特別適合應用在需要高蛋白質含量而又無法添加大豆蛋白質的流體食品中，既可以作為食品中氮源的良好補充，又不會影響食品的流體性質。 1143） 改善蛋白質的起泡性大豆肽在一定程度上可以增大大豆蛋白質的起泡性，發(fā)泡能力可以達到普通蛋白質的4倍。研究表明，大豆蛋白質的水解度不同，其發(fā)泡性也不同，水解過度對起泡性反而不利。圖3-4-8是大豆蛋白質的水解度與發(fā)泡性的關系。1154） 提高乳化能力蛋白質形成穩(wěn)定的油/水乳狀液是食品蛋白質最有用的功能性質。圖3-4-9指出了大豆蛋白質的乳化能力隨水解度增加而提高，在水解度5%是達到最高值，這也說明控制水解過程的重要性。1162.大豆多肽的生產大豆多肽的生產主要是將大豆蛋白質進行控制性的水解，再分離精制而成。對蛋白質的水解，一般有兩種方法，即酸水解和酶水解。酸水解操作簡單、成本較低，但是對設備的材料要求高，并且在生產中不能按規(guī)定的水解程度進行水解，同時水解產物雜，可能導致氨