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新型功能添加剂———玉米肽的生理功能及其应用

发布日期:2014-05-09 14:13:28  来源:本站整理  将本页收藏至:QQ书签 百度收藏

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新型功能添加剂———玉米肽的生理功能及其应用

                新型功能添加剂———玉米肽的生理功能及其应用
                                  蔡佳,崔波,檀琮萍,李天铎
           (山东轻工业学院山东省轻工助剂重点实验室,济南250353)
    摘要:伴随着社会的进步,近年来,人们已经不再局限于食品的口味及外观,而是越来越关注于食品的安全性。因此,对于食品中的“外来物种”-食品添加剂的安全性要求愈加严格。本文针对一种新型功能食品添加剂-玉米活性肽进行了综述,分别介绍了玉米活性肽的特点、生理功能及其在食品中的应用。利用酶解法或微生物发酵法降解玉米蛋白粉制得的玉米活性肽具有安全性高、容易吸收、溶解范围广、稳定性好等特点,除此之外,玉米活性肽还具有多种生理功能,例如抗高血压、促进酒精代谢、防治肝性脑病、抗氧化、抗疲劳等。利用玉米活性肽的特点及其生理功能开发功能食品,可以充分利用玉米资源,大幅度提高玉米加工企业的经济效益和社会效益。随着人们对食品安全性的提高,玉米活性肽产品在食品行业中具有十分广阔的市场前景。
    关键词:玉米蛋白粉;玉米活性肽;生理功能;应用;功能添加剂
    中图分类号:TS202.3文献标识码:A文章编号:1006-2513(2011)06-0196-04
     玉米蛋白粉是玉米加工淀粉过程中的主要副产物。虽然玉米蛋白粉中的蛋白质含量高达60%以上[1],但是由于其具有特殊的气味和色泽,口感粗糙,水溶性差以及严重缺乏赖氨酸、色氨酸等人体必需氨基酸致使其一般只能用作廉价的饲料,利用效率很低。虽然如此,玉米蛋白含有植物蛋白中少见的高比例亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸等疏水性氨基酸以及高含量的支链氨基酸和中性氨基酸,正是这种不平衡的氨基酸组成使得玉米蛋白成为生理活性肽的来源[2]。
    玉米活性肽是以玉米蛋白粉为原料,经水解得到的分子量很小但活性很高的短肽分子组成的混合物[3]。相对于氨基酸或蛋白质而言,玉米活性肽更易于人体吸收,并且在大范围pH下完全溶于水,无浑浊现象和沉淀物产生。此外,玉米活性肽的热稳定性很好,组分不改变,功能不丧失,且无毒副作用,是一种安全可靠的天然食品蛋白。
    1·玉米肽的特性及生理功能
    蛋白质的主要加工特性是指溶解性、黏性、乳化性、泡沫性、凝胶性和风味特征。玉米蛋白水解后得到的玉米活性肽的加工特性已不同于原蛋白质的特性,通过控制水解条件可以改变和提高原蛋白质的加工特性,随着肽键的水解主要发生了3个变化:(1)随着水解度的提高,可离解的基团(NH+4,COO-)数目的增多,导致了亲水性及净电荷数的增加,使其成为可溶性肽。(2)随着抗原性的急剧降低,多肽链的分子数减少。(3)分子结构改变导致埋藏的疏水中心暴露到溶液环境中[4]。
    实验研究表明,玉米蛋白水解后得到的玉米活性肽大幅度的提高了溶解性,增加了起泡性,降低了黏性,去除了不良风味和过敏成分等。而且,酶解玉米蛋白制备的玉米活性肽具有抗高血压、促进酒精代谢、防治肝性脑病、抗氧化,抗疲劳等生理功能[5]。因此,玉米活性肽是一种安全稳定且性能良好的生理活性肽。
    2·玉米活性肽的应用
    利用玉米活性肽的低黏度、高溶解性、良好的稳定性及安全性高等特点可制作高蛋白饮料,如运动饮料、具有酸奶酪风味的早餐饮料等产品。此外,玉米活性肽具有诸多的生理功能,在人们越来越崇尚健康生活的今天,使得玉米活性肽在食品保健领域中有着广阔的应用前景。
    2.1玉米血管紧张素转化酶抑制肽的开发
    降血压肽是一类能够降低高血压病人血压的多肽总称。它是血管紧张素转化酶的抑制剂,可以通过抑制人体肾素-血管紧张素系统中血管紧张素Ⅱ的生成达到降血压的目的。Nakamura等人通过微生物发酵玉米蛋白粉制备出能够降低人体中血管紧张素转化酶(ACE)活性的血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)。Kohmura[9]研究表明,玉米蛋白含有高比例的缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和脯氨酸,许多脯氨酸在羰基侧与亮氨酸等相连,使用专一性的酶从疏水性氨基酸的N末端水解肽键,可以得到许多脯氨酸为C末端,亮氨酸为N末端的小肽,这些小肽具有ACE抑制作用,并且,玉米醇溶水解产物的ACE抑制作用显著强于其他蛋白质水解物。S Miyoshi等[10]又报道了玉米醇溶蛋白酶解得到的Leu-Pro-Pro是迄今发现的蛋白水解得到的最好的ACE抑制肽,效果与人工合成的口服ACE抑制剂的疗效相当。
    2.2开发具有醒酒抗疲劳功能的产品
    玉米蛋白经酶处理后分子量在6000的活性肽,可以使身体吸收乙醇的速度减慢,并能促进就酒精代谢,减少其毒性,可大大减少暴饮引起急性酒精中毒的发生率。因其含有的丙氨酸对减轻麻醉、防止酒醉有良好的效果,故又称醒酒肽[4]。Yamaguchi[10]等率先报道了玉米活性肽具有促进乙醇代谢的醒酒作用,可明显降低原发性高血压大鼠血液中乙醇及其氧化物乙醛浓度的作用,同样的结果在健康人中也得到了印证。此外,Yamaguchi[11]等指出玉米活性肽具有醒酒作用是因为其中含有高比例的丙氨酸和亮氨酸。摄入玉米活性肽以后,通过提高血液中丙氨酸和亮氨酸的浓度,能够产生稳定的分解乙醇的辅脱氢酶,增强肝脏乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的活性,促进体内乙醇的分解和代谢,从而降低血液中乙醇浓度,达到降低醉酒程度和醒酒作用。同时,玉米活性肽中含有丰富的谷氨酸,摄入玉米肽,能够补充血液中因受酒精抑制而减少的氨基酸,从而维持脑细胞的能量供应和神经活动,减少酒精造成的神经系统症状。
    郑鸿雁[12]对玉米活性肽进行了抗疲劳作用的实验结果表明玉米肽能增强小鼠游泳耐力,延长爬杆时间,降低血乳酸、血中尿素氮含量,提高肝糖原含量和肌糖原含量,具有抗疲劳作用。为玉米活性肽的开发和应用提供了理论基础和实验依据。
    2.3开发高F值低聚肽
    将支链氨基酸(BCAA:Val、Ile、Leu)与芳香族氨基酸(AAA:Tyr、Phe、Try)物质的摩尔比成为Fisher Ratio,简称F值。研究表明,具有高F值的玉米活性肽可以预防肝性脑病和肝硬化,优化脑及血浆中的氨基酸病态模式,改善肝昏迷和精神状态。在肝性脑病防治肽的研究中,谷文英[13]以玉米蛋白粉为原料,经过二次选择性酶解制成F值大于20的高F值功能低聚肽混合物,并以大鼠进行动物试验发现,所得产品具有防治肝性脑病的功效。高F值低聚肽还可用作高强度工作者及运动员的食品营养强化剂,可及时补充能量、增强体力。我国临床上使用的高F值制剂一般是采用纯净结晶的氨基酸按需要进行一定比例配制的,因此价格昂贵;以玉米蛋白为原料制备高F值低聚肽,具有原料来源丰富、价格低廉、安全性好等特点,可以作为天然药物和保健食品的营养剂[14]。
    2.4在中式香肠中的应用
    玉米蛋白富含组氨酸、亮氨酸等具有较强金属离子螯合能力的氨基酸,经酶解后具有较强的DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基清除能力,并具有一定的还原能力,是一种良好的抗氧化材料。玉米活性肽的抗氧化能力与其可作为金属螯合剂、供氢体和自由基稳定剂参与反应有关[15]。石丽梅[16]等以玉米蛋白为原料,采用酶解法水解制备玉米抗氧化肽,将其作为抗氧化剂添加到中式香肠中,将香肠在37℃条件下贮藏,分别采用过氧化值(POV)、酸价和硫代巴比妥酸反应物(TBARS)含量变化3种指标考察玉米抗氧化肽对于香肠的氧化稳定性的影响。结果表明,玉米活性肽的添加显著提高了香肠的氧化稳定性,氧化稳定性随玉米肽添加量的增大而增强,并且玉米活性肽的添加不会影响中式香肠应有的质构。因此,玉米活性肽作为一种天然抗氧化剂在中式香肠中的应用具有较广阔的前景。
    2.5开发增强免疫及增强运动能力的产品
    玉米活性肽氨基酸的组成中谷氨酰胺含量很高,谷氨酰胺是构成蛋白质的氨基酸,又是合成核酸的氮源,与组织生长、修复密切相关,虽系非必需氨基酸,但在提高机体免疫力、维持肠道黏膜正常结构和机能,提高机体适应外界有害刺激的能力都具有重要价值。如将其制成谷氨酰胺二肽,能够开发出具有改进免疫功能等高附加值的营养剂。另外,由于玉米活性肽中含有丰富的亮氨酸,且吸收极快,因此能迅速为人体运动系统的肌肉及器官提供能量,因此具有增强人体运动能力的功能。
     2.6在酸乳制品中的应用
    现阶段,我国发酵乳的生产普遍存在发酵前期周期长、设备利用率和生产效率较低以及发酵乳在发酵存储过程中乳清析出比较严重、入口质感较差、吞咽感觉不够爽滑细腻等技术问题,严重制约了发酵乳的生产和消费。因而,张智[17]等以鲜奶为原料,接入益生菌和酸乳菌进行发酵,其中添加玉米活性肽,对发酵乳的发酵时间、黏度、风味、口感及稳定性的影响进行了研究。实验结果表明,添加1.2%的玉米活性肽对促进乳酸发酵具有良好效果,发酵时间比对照样缩短1小时多,乳酸菌和益生菌的活菌数都能达到成品酸乳标准要求。而且玉米活性肽的加入可以有效改善样品的稠厚感和苦涩味,提高样品稳定性,增加了产品的附加值和保健功能,可满足消费者对健康有益酸乳制品的要求。
    3·国内外对于玉米活性肽应用的研究进展
    国外对生物活性肽的研究起步较早,始于20世纪40年代。20世纪60年代,随着生物技术的进步和生命科学的发展,人们逐渐认识到玉米活性多肽的生理功能,确定了一些活性肽的结构,进一步推动了活性肽的研究,玉米蛋白酶法改性也成为众多学者关注的课题。美国和日本在这方面一直处于领先地位。在玉米活性肽的功能研究领域,日本则处于世界领先位置。日本烟草公司已经利用玉米活性肽的低黏度、高溶解性、热稳定性等特点开发出了低热量早餐饮料,这种饮料具有酸奶酪的风味。同时,还开发出了降血压作用的玉米肽混合物“缩氨肽”等食品及医药品。昭利产业公司把ɑ一玉米蛋白用蛋白酶分解,开发出了治疗高血压的玉米肽,将该产品投入腹腔或口服后血压明显降低[4]。此外,欧美等国家也早已有玉米肽产品上市。相对于此,我国对于玉米肽的研究起步晚,对玉米的综合利用率低,见诸于市场的玉米肽产品也很少。因此,对于玉米肽的应用研究尚需进一步加强。
    4·结束语
    利用玉米蛋白粉开发精深加工产品,具有成本低、来源丰富和价格低廉的特点,其中功能性食品或肽类药物是纯天然的、无毒副作用,迎合了当今消费者的心理。在世界蛋白质资源严重缺乏的情况下,深入开发玉米蛋白粉的高附加值产品,对提高玉米资源的综合利用率和企业的经济效益,具有重要的现实意义和社会价值。
    玉米活性肽良好的溶解性使其改善了玉米蛋白质的许多不良性质,并表现出高浓度、低黏度、稳定性高等许多优良特性,利用此性质可以将其应用到如高蛋白流体食品等普通营养食品中,同时可以利用其抗高血压、促进酒精代谢、抗氧化、抗疲劳等生理功能,开发成运动饮料,醒酒饮料等功能饮料及其他功能性食品。所以,对玉米活性肽的开发有着广泛的理论基础。随着科技的发展,人们生活水平的提高及保健意识的增强,玉米活性肽的应用将更加显示出其广阔的发展用前景。
    参考文献:略


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作者:佚名
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