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第二节 植物源蛋白
植物源蛋白就是来自植物体的蛋白质,即植物蛋白。从营养学上说,植物蛋白大致分为两类:一是完全蛋白质,如大豆蛋白质;二是不完全蛋白质,绝大多数的植物蛋白质属于此类。植物源蛋白主要是指来源于米面类、豆类的蛋白质,但是米面类和豆类的蛋白质营养价值不同。米面类来源的蛋白质中缺少赖氨酸(一种必需氨基酸),因此其氨基酸评分较低,仅为0.3~0.5,这类蛋白质被人体吸收和利用的程度也会差些。大豆蛋白质是最好的植物性优质蛋白质,有“植物肉”之美称,是良好的植物性蛋白质的补充源。
一、大豆蛋白
大豆蛋白一词有时是指源于大豆的蛋白质(soy protein),有时是指富含大豆蛋白质的产品(soy protein products)。大豆蛋白有着动物蛋白不可比拟的优点。大豆既有较高的蛋白营养价值,又不含胆固醇,它特有的生理活性物质——异黄酮还有着降胆固醇的作用。大豆蛋白质:即大豆类产品所含的蛋白质,含量约为35%~40%,是植物性食品中蛋白质含量最多的食品,是谷类食物的4~5倍。大豆蛋白质是一种植物性蛋白质,由球蛋白、白蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白组成。大豆蛋白质的氨基酸组成与牛奶蛋白质相近,除蛋氨酸略低外,其余必需氨基酸含量均较丰富,是植物性的完全蛋白质,在营养价值上,可与动物蛋白等同,在基因结构上也是最接近人体氨基酸,所以是最具营养的植物蛋白质。联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization,FAO)/世界卫生组织(World Health Organizatiaon,WHO)(1985)人类试验结果表明,大豆蛋白必需氨基酸组成较适合人体需要,对于两岁以上的人,大豆蛋白的生理效价为100。大豆中富含蛋白质,其蛋白质含量几乎是肉、蛋、鱼的两倍。而且大豆所含的蛋白质中人体“必需氨基酸”含量充足、组分齐全,属于“优质蛋白质”。人体对蛋白质的需求因年龄、性别、体重、工种等不同而有所差异。为了指导人们的膳食,世界各国结合本国实际情况分别制定了“推荐每日膳食营养素供给量”(recommended dietary allowance,RDA)。1999年,美国食品药品监督局(Food and Drug Administration,FDA)发表声明:每天摄入25g大豆蛋白,有减少患心脑血管疾病的风险。
(一)大豆蛋白的营养价值
现代人群所需要的食品应该是既能引起食欲,又无不良反应,而且含有丰富营养。在现有食物类群中,具备上述条件、原料来源丰富的农作物莫过于大豆。用大豆蛋白制作的饮品,被营养学家誉为“绿色牛奶”。大豆蛋白质对胆固醇高的人有明显降低的功效。大豆蛋白饮品中的精氨酸含量比牛奶高,且精氨酸与赖氨酸之比例也较合理;其中的脂质、亚油酸极为丰富而不含胆固醇,可防止成年期心血管疾病发生。丰富的卵磷脂,可以清除血液中多余的固醇类,有“血管清道夫”的美称。大豆蛋白饮品比牛奶容易消化吸收。牛奶进入胃后易结成大而硬的块状物,而豆奶进入胃后则结成小的薄片,而且松软不坚硬,可使其更易消化吸收。这些大豆蛋白质是每个人都必需的营养素,但是通过日常饮食摄取量大都不足,必须通过食用蛋白质粉来补充,特别是对于某些特殊人群如孩童、妊娠妇女、乳母、年长者等。
大豆蛋白在食品行业的应用:①常用于肉类食品:一是由于具有乳化性,持水性;二是可以降低生产成本,不影响基营养价值。②大豆蛋白的氨基酸含量高,添加到各类食品中,能提高产品的蛋白质含量。③大豆蛋白中的脂肪氧化酶起到面粉漂白作用。④大豆蛋白中含有的还原糖可以改善焙烤制品的色泽、增加风味。
(二)大豆蛋白的临床应用
1.预防心血管疾病的发生
心脏病在西方发达国家中,是导致死亡的第一杀手。血浆胆固醇含量高是导致心脏病的主要原因。饮食中动物脂肪可以提高血浆胆固醇含量,是导致动脉硬化、诱发心脏病的重要因素。饱和脂肪酸、胆固醇、血胆固醇过多与心脏病有着直接联系,减少血浆胆固醇,也就减少了心脏病的发病危险。1982年,多国科学家分别在意大利和瑞士,对高胆固醇患者采用大豆蛋白质替代动物蛋白质对比实验,结果证明每天摄取50g大豆蛋白,其血浆总胆固醇量下降了20%,这项研究证明大豆蛋白质可以降低高胆固醇患者的血脂和胆固醇对心脏的不利影响。
在美国,医生建议心脏病患者在使用降低胆固醇药物之前,食用大豆蛋白质。因为大豆蛋白质既非药物(无毒副作用)又便宜,能有效预防心脏病,并且没有任何不良反应。
2.替代动物蛋白,减轻糖尿病患者肾脏负担
肾病是一种常见的长期糖尿病并发症,20%多的糖尿病患者肾功能受损。摄入动物蛋白,将增加肾脏负担,从而导致病情的加重。大豆蛋白质通过降低血浆胆固醇含量,起到防止和减轻动物蛋白对肾脏的损害。通过对肾病患者的饮食治疗观察,用大豆蛋白质替代动物蛋白效果最好,肾病患者也乐于接受含有大豆蛋白的食品。
二、谷物蛋白
(一)谷物及谷物蛋白的化学组成
谷类主要是指禾本科植物的种子。它包括大米、小麦、玉米等及其他杂粮,比如小米、黑米、荞麦、燕麦、薏仁米、高粱等。是人类膳食中碳水化合物的主要来源,也提供蛋白质、油脂、矿物质和维生素等。大多数谷类蛋白质中的赖氨酸含量低,含有的维生素主要是维生素B 1、维生素B 2、维生素B 6、烟酸和维生素E。所含矿物质不下30种,包含磷、钾、镁、钙、钠、铁、锌、镍、铜、铬、碘、硒和锰等。谷物通过加工为主食,在我国居民的膳食中,50%~60%的能量和50%~55%的蛋白质是由谷类食品提供的,同时谷类食品也是矿物质和B族维生素的主要来源。谷类可因种类、品种、产地、生长条件和加工方法的不同,其营养素的含量有很大的差别。常见谷物蛋白的含量见表2-2-1。
表2-2-1 常见谷物蛋白质的含量
(二)小麦蛋白
小麦粒的蛋白质含量8%~13%,其中麦胶蛋白(醇溶蛋白)和麦谷蛋白(谷蛋白)约各占40%,其中赖氨酸含量较低。小麦面筋蛋白,约占面筋干重的85%以上,其主要是麦胶蛋白和麦谷蛋白。其中,麦谷蛋白的含量要比麦胶蛋白高10%。麦胶蛋白是一类具有类似特性的蛋白质,其平均分子量约为40 000,单链,水合时胶黏黏性极大,这类蛋白质的抗延伸性较小。麦谷蛋白是一类不同组分的蛋白质,多链,分子量从十万到数百万不等,有弹性但无黏性,它具有较好的抗延伸性。麦胶蛋白、麦谷蛋白的氨基酸组成见表2-2-2。
表2-2-2 麦胶蛋白、麦谷蛋白的氨基酸组成(mol/105g蛋白质)
小麦蛋白对头发的作用:①吸附于头发受损部分,修复受损发质;②显著增强头发纤维的拉力和弹性;③平滑头发,增加头发光泽;④提高泡沫稳定性,改善泡沫结构。对皮肤的作用:①对皮肤有强的亲和性,能在皮肤上形成一层光亮平滑的保护膜;②增强皮肤对化学物品和外界环境侵扰的抵抗力;③减低表面活性剂对皮肤的刺激性;④减低油性配方中的油腻感觉。
(三)玉米蛋白
玉米籽粒中蛋白质含量一般在10%左右,其中80%在玉米胚乳中,而另外20%在玉米籽的玉米胚中。玉米蛋白质以离散的蛋白质体和间质蛋白质存在胚乳中。玉米籽粒中粗蛋白的40%~50%是人畜体内不能吸收利用的醇溶蛋白。而玉米蛋白粉中蛋白质主要为玉米醇溶蛋白(zein)、谷蛋白(glutelin)、球蛋白(globulin)和白蛋白(albtunin)。由于玉米蛋白粉组成复杂,口感粗糙,水溶性特别低,食品功能特性较差,限制其在食品工业中应用,国内主要将玉米黄粉用于饲料业或自然排放。但由于玉米蛋白氨基酸组成独特,其支链氨基酸和中性氨基酸含量相当高,系植物蛋白中少有,近年来,研究人员利用生物技术工程对玉米蛋白进行改性,将玉米蛋白转化为一些具有功能性成分的蛋白水解物,如醒酒肽、高F值低聚肽、疏水肽等功能肽。这些肽具有改善肝性脑病症、降胆固醇、抗疲劳等生理功能,可制备成功能性食品和肽类药品,大大提高玉米附加值。
玉米蛋白转化后的生理功能:①疏水性肽具有抑制胆固醇上升,降低血清胆固醇浓度作用。②醒酒肽玉米淀粉是酿酒原料,玉米蛋白肽却可促进酒精代谢,防止醉酒,减少其毒性,降低暴饮引起急性酒精中毒发生率。③降血压肽是一类能降低高血压患者血压的多肽物质总称。它是血管紧张素转化酶抑制剂,解缓激肽而起降血压作用,虽在临床治疗高血压疗效显著,但长期服用易引起皮疹、蛋白尿等不良反应;而源于蛋白质降血压肽具有毒副作用低、降血压效果明显、来源广泛等特点。④谷氨酰胺肽对肠黏膜有保护作用。⑤高F值低聚肽:消除或减轻肝性脑病症状,治疗苯丙酮尿症,降低血清胆固醇,保护肝脏。玉米蛋白质的氨基酸组成见表2-2-3。
表2-2-3 玉米蛋白质的氨基酸组成(%蛋白质)
(四)大米蛋白
大米含蛋白质7%~8%,主要是碱溶性的谷蛋白,大米蛋白大部分分布在糊粉层中,大米加工精度越高,碾去的糊粉层就越多,蛋白质损失也就越多。大米蛋白主要由白蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等四种蛋白组成,大米渣中主要是胚乳蛋白,由白蛋白(4%~9%)、盐溶性球蛋白(10%~11%)、醇溶性谷蛋白(3%)和碱溶性谷蛋白(66%~78%)组成。在谷物蛋白中,大米蛋白的生物价(biological value,BV值)和蛋白价(protein value,PV值)均比其他蛋白质高。大米蛋白的氨基酸组成平衡合理,且氨基酸含量高,是其他植物蛋白所无法比拟的。大米蛋白被公认为优质的食品蛋白,符合WHO/FAO推荐的理想模式。大米蛋白的生物价很高,其营养价值高,可与鸡蛋、牛乳、牛肉相媲美。
大米蛋白含量与小麦和玉米相比虽然偏低,但却具有优良的营养品质,这主要表现在4个方面:
(1)与一般禾谷类蛋白质相比,大米蛋白含赖氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸较多,含赖氨酸高的谷蛋白占大米蛋白的80%以上,而品质差的醇溶蛋白含量较低。
(2)大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理,大米蛋白的必需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成更加接近于WHO认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。
(3)蛋白的利用率高:大米蛋白与其他谷物蛋白相比,BV值和蛋白质效用比率(protein efficiency ratio,PER值)高,生物价可高达77,蛋白质利用率为1.36%~2.56%。
(4)低过敏性:与大豆蛋白和乳清蛋白相比,大米蛋白是低抗原型蛋白,可以作为婴幼儿的配料,对生产婴幼儿食品是十分有利的。几种谷物蛋白质的生物价和蛋白质效用比率见表2-2-4。
表2-2-4 几种谷物蛋白质的BV值和PER值
三、食用菌蛋白
食用菌(edible fungus)即可供人类食用的大型丝状真菌,食用菌就是可供食用的蕈菌;蕈菌是指能形成大型的肉质(或胶质)子实体或菌核组织的高等真菌的类总称。中国已知的食用菌约630种。食用菌中蛋白质含量高,氨基酸种类齐全且比例平衡。据分析测定,食用菌蛋白质的含量(按干重计)为19.37%,大大高于小麦、水稻、玉米、谷子等粮食作物,也高于多数蔬菜水果。蛋白质是生命的存在方式,是生命活动的基本物质,组成蛋白质的20种主要氨基酸中,有9种是必需氨基酸,必需氨基酸是人体不能合成的,必须从食物中直接摄取。食用菌正是蛋白质和必需氨基酸的很好来源。例如香菇,每100g可食部分含蛋白质2.2g,香菇中的多种酶可以纠正人体酶的缺乏症。食用菌蛋白(edible fungus protein)含量一般为鲜重的3%~4%或干重的30%~45%,介于肉类与蔬菜之间。食用菌蛋白含量虽不及动物性食品高,但它不像动物性食品在含有高蛋白的同时,也含有高脂肪和高胆固醇。食用菌蛋白属于高消化率的蛋白食品,是国际上公认的“十分好的蛋白质来源”。食用菌蛋白中含有的氨基酸一般有十七八种之多,几乎所有的食用菌蛋白中都含有人体自身不能合成而又不可缺少的必需氨基酸,其含量之高是其他植物性蛋白食品不可比的。
不同食用菌蛋白质含量虽然相差悬殊,但都比较丰富,必需氨基酸基本齐全,必需氨基酸模式与人体必需氨基酸的要求模式接近,说明食用菌蛋白是优质蛋白食品;含硫氨基酸是第一限制氨基酸,赖氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸含量较为丰富,若食用菌蛋白与富含硫氨基酸的食物一起食用,或者与缺乏赖氨酸和亮氨酸的食物搭配食用,可以更科学地利用食用菌资源,提高营养价值。
近年来,人们对食用菌蛋白的利用正在逐年增加。食用菌蛋白不仅营养丰富,而且具有一定的防癌治癌的效果。
(刘兵兵 李增宁)