植物中提取的蛋白质的意义及应用价值
蛋白质是生物体所必需的生物大分子物质,是细胞中含量很丰富,功能很多的大分子物质,在各种生命活动过程中发挥重要作用,是维持生命的物质基础。联合国粮农组织(FAO)表示,成年人每天摄取蛋白质应在75 g以上,而世界人均水平只有68.8 g,我国目前平均水平仅60 g[1]。蛋白质摄入不足主要是由于蛋白质的绝对摄入量不足以及摄取的蛋白质中的氨基酸的比例失衡导致,目前解决蛋白质摄入不足的首要方法是开辟新型蛋白质来源,并通过合理的膳食搭配来解决氨基酸比例失衡。动物蛋白虽然是优质的蛋白源,但其转化途径要比植物蛋白质的提取需要更多的经济费用及更长的时间周期,而植物蛋白质的利用成本相对较低,因此加工利用植物蛋白质是我国目前主要的解决蛋白质供应不足的措施。
1 植物蛋白质的基本特性
按摄取来源可将蛋白质分为动物性蛋白质和植物性蛋白质2类。动物蛋白质主要来源于家禽、家畜以及鱼类的蛋、奶、肉等。其主要以酪蛋白为主,其特点是吸收利用率极高;植物性蛋白质,顾名思义是从植物中提取的,其营养成分与动物蛋白相仿,但植物蛋白质外周有纤维薄膜包裹从而使得植物蛋白质较动物蛋白难以消化。因此,从人体吸收利用率来说,植物蛋白质较动物蛋白低,但经过加工后的植物蛋白不仅更容易被人体所吸收,而且由于植物蛋白质几乎不含胆固醇和饱和脂肪酸,所以较动物蛋白更加健康养生。
从营养成分来说,蛋白质主要是由各种氨基酸组成,人体通过各种酶将蛋白质降解成各种氨基酸以后被人体所吸收。动物蛋白氨基酸成分比较全面,而植物性蛋白质所含的氨基酸的种类不如动物蛋白质多,其中赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和蛋氨酸的含量均相对不足,因此从成分上来说可以将蛋白质分为完全蛋白和不完全蛋白,大多数植物性蛋白质属于不完全蛋白。如谷物蛋白含蛋白质10%左右,蛋白质含量不算高,是人类膳食蛋白质的主要来源,谷物蛋白一般缺乏赖氨酸;油料蛋白主要是蛋氨酸不足。例如小麦蛋白主要是赖氨酸和苏氨酸不足;玉米蛋白主要是色氨酸和赖氨酸不足;棉籽蛋白主要是蛋氨酸不足;花生蛋白主要也是缺乏蛋氨酸;豆类含有丰富的蛋白质,特别是大豆含蛋白质高达36%~40%,氨基酸组成也比较合理,大豆蛋白除蛋氨酸和半胱氨酸含量稍低于联合国粮农组织(FAO)推荐值外,氨基酸组成基本平衡,在体内的利用率较高,是植物蛋白质中非常好的蛋白质来源;葵花籽蛋白中,蛋氨酸的含量较高,如把蛋氨酸含量较高的葵花籽蛋白与大豆蛋白混合使用,可以补充大豆蛋白蛋氨酸的不足。因此,将各种植物蛋白混合制作食品大有市场前景[2]。另一方面,过多的摄入动物性蛋白,相对的胆固醇和饱和脂肪酸也将过量摄入,将导致高血压、高血脂、肥胖等各种“富贵病”。而将各种植物性蛋白质合理搭配,不仅可供人体获得所必需的各种必需氨基酸外,还可降低各种疾病的发病率,同时还具有提高免疫力、抗癌等作用。因此,植物蛋白在建立健康的饮食结构方面所起的作用也越来越受人们重视。
植物蛋白质具有良好的加工特性,经过加工后其具保水性和保型性,使其制品有耐储藏等较好的经济性品质。植物蛋白质可以单独制成各种食品,同时也可与其他如蔬菜,肉类等相组合加工成各种各样的食品。在追求营养、健康、安全饮食的今天,经加工而成的植物蛋白饮料、蛋白粉等也受到越来越多的人们青睐。植物蛋白的这些经济性、营养性、功能性的优点使植物蛋白质的提取加工成为当今世界热门产业,其开发潜力巨大,市场前景广阔。
2 植物蛋白质的分类及提取
根据植物中各成分含量及其来源的不同,可以将植物蛋白分为4种类型的蛋白质,即油料种子蛋白、豆类蛋白、谷类蛋白以及近年出现的螺旋藻蛋白。各类植物的物理形态不同,蛋白质的成分含量也不同,相应的提取方法也各不相同。
2.1 油料种子蛋白质
油料种子主要包括花生、油菜子、向日葵、芝麻等,其蛋白质种类主要以球蛋白为主。其中花生中蛋白质含量为26%~29%,其中球蛋白含量可以达到90%,其加工后溶解性高、黏度低,可用于制作面包及饮料等。向日葵是重要的油脂原料来源,其含有较高的球蛋白,但其赖氨酸含量有限。油菜籽产量很高,油菜籽含蛋白质25%,去油后的菜籽粕含有35%~45%的蛋白质[3]。在植物蛋白质中,油菜籽蛋白的营养价值很高,没有限制性氨基酸,特别是含有许多在大豆中含量不足的含硫氨基酸。以油菜籽的脱脂物为原料可以加工浓缩蛋白。蛋白质在提取、分离等加工过程中,容易受到因加热而变性的影响,使蛋白质溶解度降低,不能形成胶体,而油料种子蛋白质具有很好的保水性与持油性。此外,经分离得到的变性少的蛋白质,其发泡性、乳化性、凝胶性都很好。
目前采用的从油料中提取蛋白质的方法主要有2种:碱溶酸沉淀法和反胶束萃取法[4]。其中碱溶酸沉淀法酸碱用量大,对环境的污染严重。因此,一般选用萃取条件温和,蛋白不易失活的反胶束萃取法,同时它还具有溶剂可循环利用、成本较低的经济性优点。主要作用原理是将表面活性剂溶解到有机溶剂中,加溶一定量水形成反胶束溶液,同时从植物油料中萃取油和蛋白,油脂萃溶至有机溶剂中,蛋白或绿原酸加入萃入反胶束的极性内核中,在提取出绿原酸后萃取出蛋白质,很后用离子强度大的溶液反萃出来,经过脱盐干燥制得蛋白质产品。但该方法也有一定的局限性,在提取过程中由于使用溶剂较多,溶剂容易残留在制成的蛋白质产品中,因此反胶束萃取法不适用于提取相对分子质量较大的蛋白质。
2.2 豆类蛋白质
豆类中蛋白质的含量丰富,其主要存在于蛋白质体中,豆类的蛋白质含量高达40%,蛋白质体中达80%。一般而言,豆类蛋白质中碱性氨基酸含量较少,谷氨酸、天冬氨酸等酸性氨基酸含量较多,其中也以球蛋白为主,还含有丰富的不饱和脂肪酸、钙、磷、铁、膳食纤维等,不含胆固醇,具有很高的营养价值。现代营养学家研究证实,豆类蛋白质具有降低高血压、减少心血管病、促进营养吸收和降血脂的功效。不仅如此,豆类中还含有皂苷、异黄酮等活性成分,具有抗衰老、提高免疫力、促进钙物质吸收的功能[5]。 豆制品生产中普遍存在蛋白质提取率偏低的问题,以大豆提取为例,目前大豆蛋白质的提取率大多在60%以下[6]。大多数大豆蛋白都可溶于水,所以提高大豆蛋白质的提取率具有很大的潜力。根据蛋白质溶解特性大豆蛋白可分为清蛋白和球蛋白2类[7];又根据离心分离系数(即沉降系数)不同,大豆分离蛋白可分为2S、7S、11S和15S等4种组分[8]。根据蛋白质的分离程度的不同,豆类蛋白的分离方法可分为2类。一类是以低变性的豆粕为原料,用弱碱性溶液浸出蛋白质,将糖类和不溶性物质用高速离心机分离出去,提取用酸调节pH值为4.5~4.6,使蛋白质从溶液中沉析出来再经过碱水中和呈溶液状态,然后送入加热器中经快速灭菌后,喷雾干燥得成品,此时的蛋白成品含有少量的可溶性糖分、灰分以及其他微量成分[9-10]。另一类是将经过加工除去蛋白质中的可溶性糖分、灰分以及微量元素成分得到的浓缩蛋白质(SPC),提高了蛋白质的含量。周红霞[11]通过调整工艺参数,选用pH值7.0,将大豆用水浸泡15 h后在70 ℃高温下按豆水比1∶10磨浆使大豆蛋白的提取率达到近80%。随着新技术的开发利用,豆类蛋白的提取工艺也不断革新,如目前市面上出现的各种仿肉制品就是将从大豆中分离的蛋白经碱中和后通过有数千个小孔的隔膜后置醋酸盐溶液中,使蛋白质凝固析出,蛋白分子在一定程度上定向排列形成组织化大豆蛋白产品[12]。
2.3 谷类蛋白质
谷类主要包括玉米、小麦、黑麦等,谷类中的蛋白质不溶于水或盐溶液,其主要成分为溶解于碱溶液的谷蛋白和溶解于酒精的醇溶蛋白。玉黍中含有较多的醇溶蛋白,而小麦中含有13%蛋白质,其中谷蛋白和醇溶蛋白含量基本相同,均含有30%~50%,构成面筋的麦胶蛋白和麦谷蛋白是小麦籽粒中的主要蛋白质,它们一起构成面粉中的面筋质。麦谷蛋白与麦胶蛋白结合在一起很难分离,稍溶于热的稀乙醇中,但冷却后便成絮状而沉淀。只有新制得的尚未干燥的麦谷蛋白才非常容易溶解在弱碱和弱酸中,并在中和时又沉淀出来。小麦的蛋白质成分含量除亮氨酸、蛋氨酸、胱氨酸和色氨酸外,其余的必需氨基酸均达不到世界卫生组织(WHO)推荐的标准,其中赖氨酸严重缺乏,因此小麦粉蛋白质属于不完全蛋白质。
小麦的胚芽中还含有一些蛋白,其蛋白质含量高达30%左右,小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白,含有人体必需 8种氨基酸和2种半必需氨基酸,占总氨基酸34.7%[13],且易于被人体吸收,小麦胚芽蛋白的组成中清蛋白占30.2%,α、γ、δ等3种球蛋白占18.9%,麦醇溶蛋白占14.0%,麦谷蛋白占0.30%~0.37%,水不溶性蛋白占30.2%[14]。因此,将各种谷类合理搭配成主食更有利于人体健康。
2.4 螺旋藻蛋白
螺旋藻是一种外观为蓝绿色、螺旋状单细胞水生植物,是很近食品界较为关注的蛋白质源。螺旋藻中主要的蛋白是藻蓝蛋白(phycocyanin,PC),在螺旋藻中主要以藻胆蛋白体的形式存在 ,其蛋白质含量高达70%,藻胆蛋白体由多种藻胆蛋白及连接蛋白或多肽组成[15],含有人体所必需的苏氨酸、赖氨酸等,同时螺旋藻蛋白极易被人体吸收利用,具有很高的营养价值。
螺旋藻蛋白极高的营养价值使其市场前景广阔,除了可以作为食品外还可用于医药原料,具有极高的经济价值。现在已经有多种藻蓝蛋白的提取方法,其中用新鲜藻丝为原料分段梯度盐析分离纯化藻蓝蛋白,经羟基磷灰石层析,能使提取的PC纯度大于普遍认可的标准[16]。还有一个相对较简单的方法是Ganapathi Patil et al[17]设计的,主要包括2个步骤:即双水相萃取和离子交换层析。该方法是从螺旋藻中得到藻蓝蛋白粗提物,然后经过双水相萃取步骤之后纯度得到提高,继续过离子交换层析,进一步纯化蛋白。
3 植物蛋白质的应用价值
植物蛋白质是一类氨基酸含量丰富的蛋白质,由于其具有丰富的营养和许多优良的功能特性,被广泛地应用于多种食品中,如肉类食品、焙烤食品、乳制品、饮料等。植物蛋白质一般不含或仅含有少量的胆固醇、油脂等,受到许多肥胖者、高血压、高血脂以及爱美人士的青睐。不仅是在食物方面,在医疗方面也有很大的应用,如藻蓝蛋白具有抗氧化、抗炎症的功效,还可以用来治疗氧化应激诱导的一些如 Alzheimer′s和 Parkins on′s等神经退化疾病[15,18],以及促进机体免疫系统功能和抑制溶血的作用。以大豆蛋白质为主的植物蛋白质产业在我国已具有相当规模。将植物蛋白质作为副原料,在鱼糜制品中应用,进一步降低鱼糜制品成本[19]。大豆饼、粕是所有饼粕类饲料中很为优越的饼粕,在猪、鸡配合饲料中得到广泛应用。近年来,植物蛋白饮料也深受人们的喜爱,花生乳、杏仁露等都是日常生活随处可见的饮料。
4 结语
越来越多的植物蛋白类产品的出现都标志着植物蛋白已经是生活中不可缺少的一类蛋白质,它的巨大开发前景也将随着生产技术和设备的完善被人们所认识。植物蛋白能够提供营养而廉价的蛋白质,世界各国正积极开发植物蛋白资源以解决蛋白质资源不足的现状。目前,植物蛋白资源的开发途径主要是通过高新技术对植物蛋白资源的应用进行研究并对传统产品进行改造。但植物蛋白的提取和加工的发展还受到一定的限制,主要是由于加工过程中营养成分的损失,以及加工后的废物处理等问题。这还需要逐步去解决,充分利用植物蛋白源,提高其利用效率,使其更好地为人们所利用。
植物蛋白与动物蛋白的区别
动物性蛋白质主要来源于禽、畜及鱼类等的肉、蛋、奶。其蛋白质构成以酪蛋白为主(78~85%),能被成人较好地吸收与利用。更重要的是,动物性蛋白质的必需氨基酸种类齐全,比例合理,因此比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用,营养价值也相对高些。一般来说,肉类(如鱼肉、牛肉)蛋白质和奶类中的蛋白质,其氨基酸评分均在0.9~1.0的水平。
植物性蛋白质主要来源于米面类、豆类,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。
参考资料:
人体摄取蛋白质类营养,不仅在于数量,其种类、质量也是非常重要的,即蛋白质的构成及营养价值如何十分重要。蛋白质的营养价值主要取决于消化度和该种蛋白质所含氨基酸的种类及组合。凡易被人体消化、吸收和利用的蛋白质,其营养价值就高。从消化的角度分析,植物蛋白质因外周有纤维薄膜的包裹而难以消化,故动物蛋白质比植物蛋白质更易消化和吸收。
从氨基酸的种类及组合上看.人体蛋白质由20种氨基酸组成,其中,12种氨基酸是人体可以通过自身生化反应合成的,称为非必需氨基酸;还有8种氨基酸人体不能合成,必须依靠食物提供,称为必需氨基酸。动物蛋白中,一般都含有人体必需的8种氨基酸,特别是蛋制品和乳制品,故其营养价值比植物蛋白为高。动物蛋白对各种年龄层次的人都是有益的.
但是是否植物蛋白就一无是处呢.答案当然是否定的.它的胆固醇和饱和脂肪酸含量都几乎没有.同时如果混合多种一起使用,可以提高它的吸收利用率和营养价值.一般的建议都是使用要全面.混合使用很好了.
乳清是从牛奶中提炼的.是什么蛋白我想不用多说了吧.
什么是植物蛋白饮料?这种饮料有什么好处?
植物蛋白饮料以植物果仁、果肉及大豆为原料(如大豆、花生、杏仁、核桃仁、椰子等),经加工、调配后,再经高压杀菌或无菌包装制得的乳状饮料。
这主要是区分蛋白来源的,就是告诉你蛋白来源是植物,与动物蛋白有区别,但是不大。动物蛋白就成分而言,其蛋白质构成以酪蛋白为主78~85%,能被成人较好地吸收与利用;更重要的是,动物性蛋白质的必需氨基酸种类齐全,比例合理。比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用,营养价值也相对高些。
植物蛋白是蛋白质的一种,来源是从植物里提取的,营养与动物蛋白相仿,但其脂低,是高血压、冠心病、糖尿病人的理想食品,同时由于脂低也预示提供能量方面不如动物蛋白。但是对于某些特定人群要好于动物蛋白质。
可以放心食用,一般都有添加剂。食品说明书上有详细说明。
植物蛋白与动物蛋白在功效上怎么区分?
植物性蛋白质主要来源于米面类、豆类等,植物蛋白质因外周有纤维薄膜的包裹而难以消化,而动物蛋白质比植物蛋白质更易消化和吸收。动物蛋白中,一般都含有人体必需的8种氨基酸,特别是蛋制品和乳制品,故其营养价值比植物蛋白高。动物蛋白对各种年龄层次的人都是有益的。
植物性蛋白和乳清蛋白哪个好
人们在购买蛋白质粉等相关食品的时候,发现蛋白质有两种类型,一种是植物蛋白,一种是乳清蛋白。它们似乎都不错,那植物蛋白和乳清蛋白哪个好?人们更加关心自己适合哪种蛋白质,来看看它们分别适合什么人群?
1、来源的不同。
植物蛋白是从大豆、谷物等植物上提取出来的蛋白质;乳清蛋白则是从牛奶、鱼、牛肉等动物身上提取的蛋白质。
2、从蛋白质吸收率来看。
乳清蛋白与人体蛋白质结构相近,因此人们吃了乳清蛋白之后容易吸收、消化;植物蛋白的吸收率比较低。
3、从氨基酸种类来看。
乳清蛋白大多含有必需氨基酸成分,植物蛋白会缺乏一种或两种氨基酸成分,无法满足人体身体所需。
4、从营养价值来看。
相对来说,乳清蛋白的营养价值要比植物蛋白高一些,植物蛋白虽然好,却没有乳清蛋白给人体带来的营养价值高。
5、适应人群。
乳清蛋白适合婴幼儿、刚做完手术虚弱人群、运动人群、中老年人、三高人士;植物蛋白更加适合亚健康、减肥、骨折等人群。
植物蛋白和乳清蛋白分别有各自的优缺点以及适应的人群,人们可以结合自己的情况进行选择。
动物蛋白粉与植物蛋白粉的区别
一、植物蛋白粉和动物蛋白粉的区别:
1、来源不同
动物蛋白来源于禽、畜、鱼类和昆虫等的肉、蛋、奶,特别是蛋制品和乳制品。植物蛋白来源于植物,如谷类、豆类、坚果类等,其中米面类和豆类是主要来源。
2、人体吸收不同
动物蛋白质构成以酪蛋白为主78~85%,其蛋白质的种类和结构更加接近人体的蛋白结构和数量,能更好被人体吸收利用。而植物蛋白的蛋白种类和数量与人体的要求有一定差距,且比较难消化。
3、所含氨基酸种类不同
动物蛋白质所含的人体必需氨基酸种类齐全,一般其氨基酸评分均在0.9~1.0的水平。而大多数植物蛋白缺乏人体必需的氨基酸,因此其氨基酸评分较低,仅为0.3~0.5的水平。因此动物蛋白质比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用,营养价值也相对高些。
二、主要成分分别是:
植物蛋白含有大量的膳食纤维,膳食纤维对于胃肠道有着促进消化的帮助。其次还含有抗氧化成分,能够帮助延缓衰老。 但是大多数植物蛋白缺乏人体必需的氨基酸,相对动物蛋白不够全面。
动物蛋白含有人体必需的氨基酸,构成与人体近似,吸收使用更出色。 过多吸收动物蛋白,容易导致脂肪和胆固醇摄入过量,造成肥胖、高血压等问题。
三、增肌要以动物蛋白考虑
动物蛋白质比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用,营养价值也相对高些。从上可以看出,从增肌的角度来说,动物蛋白对各种年龄层次的人都是有益的。
参考资料:蛋白粉
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