大豆抗营养因子及其消除方法的研究进展

技术·食品工程

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EREALS AND OILS PROCESSING

大豆抗营养因子及其消除方法的研究进展

付永平1

周海涛1

冰1,2

建1

王丕武1

(1.吉林农业大学农学院2.吉林市农业科学院)

【摘要】大豆中含有胰蛋白酶抑制因子和脂肪氧化酶等多种抗营养因子,它们直接影响大豆

食品与饲料的营养价值和食用安全性,降低了大豆的利用率。本文综述了胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的抗营养作用以及消除方法的研究进展。

【关键词】胰蛋白酶抑制剂;脂肪氧化酶;抗营养作用;消除方法中图分类号:TS 201

文献标识码:A

文章编号:1673-7199(2009) 09-0130-04

大豆因其蛋白质含量高和氨基酸平衡性好而成为人类植物蛋白和脂肪的主要来源,同时又是发展家畜、家禽和鱼的重要蛋白质饲料来源,但是其中还含有很多抗营养因子,如胰蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、凝集素、单宁、植酸等,它们不但使大豆的营养价值受到影响,还对畜禽的健康产生不同程度的影响,从而降低了大豆及其加工产品的利用效率。本文对近几十年来国内外学者对胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的理化性质、抗营养作用机理以及大豆主要抗营养因子消除方法的研究和报道进行了综述。

hibitor ,BBI )。它们在生大豆中的含量约为30mg /g ,约占大豆种子贮藏蛋白质总量的6%,种子蛋白质干重的2%。其中KTI 含量为1.4%左右,蛋白质分子量为

21KD ,由181个氨基酸残基组成,呈易变的非螺旋形,对热不稳定,含有2对二硫键,一个抑制剂分子可以结合一分子的胰蛋白酶,属单头抑制剂,主要抑制动物体内分泌的胰蛋白酶活性。研究结果表明,KTI 家族由多基因编码,KTI1、KTI2、KTI3基因在胚形成时期和成熟植株中表达,并且无KTI 的品种的移码突变主要存在于KTI3,这个突变阻止KTI3编码的mRNA 在胚细胞中的正确表达。KTI1及KTI2没有Arg-63和

1大豆胰蛋白酶抑制剂的理化性质及抗营养作用

机理

大豆胰蛋白酶抑制剂根据其结构组成可分为Kunitz 型胰蛋白酶抑制剂(Kunitz trypsin inhibitor ,KTI )与

Ile-64活性位点,所以对大豆种子胰蛋白酶抑制剂活性贡献不大。BBI 含量为0.6%左右,蛋白质分子量为

8KD ,是由71个氨基酸组成的单肽链,含有7个二硫键,具有热稳定性,一个抑制剂分子可以结合二个分子的胰蛋白酶,是一个双头抑制剂,可同时抑制胰蛋

Bowman-birk型蛋白酶抑制剂(Bowman-birktrypsin in-

[2]孙培龙,周峙苗,孙薇薇等.花色豆腐的研制[J ].食品科技,[6]李正明,王兰君.植物蛋白生产工艺与配方[M ].北京:中国轻工

业出版社,1998.

2001(4):18~20.

[3]马莺,于丽娟,王明丽.花生豆腐的制作[J ].食品科技,1999

(3):19~20.

[4]邱伟芬,汪海峰.天然番茄素在不同环境条件下的稳定性研究

[J ].食品科技,2004(2):56.

[5]汪敬吉,全静芳.果蔬复合营养方便豆腐的研制[J ].上海农业

学报,1996,12(2):87~90.

收稿日期:2009-03-04

作者简介:陈海华(1973—),女,博士,副教授,现为中国海洋大学食品科学与工程博士后流动站在站博士后,研究方向食品科学与工程。通信地址:(266109)山东青岛市城阳区

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粮油加工

2009年第9期

白酶和胰凝乳蛋白酶活性。

胰蛋白酶抑制剂是大豆蛋白质中最主要的一类抗营养因子,生大豆抗营养作用的40%是由胰蛋白酶抑制剂引起的。目前,大豆胰蛋白酶抑制剂抗营养作用主要表现在抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性、降低蛋白质消化吸收和造成胰腺肿大两个方面。主要是胰蛋白酶抑制剂与小肠液中的胰蛋白酶、糜蛋白酶结合,生成无活性复合物,消耗和降解胰蛋白酶,导致肠道对蛋白质消化、吸收及利用能力下降。同时,胰蛋白酶抑制剂与肠内胰蛋白酶结合后随粪便排出体外,使肠内胰蛋白酶数量减少。由于胰蛋白酶中含有丰富的含硫氨基酸,若出现这种内源补偿性分泌和排泄,必然会造成体内含硫氨基酸内源性散失,使原本缺乏含硫氨基酸的大豆及豆制品在食用后,机体内含硫氨基酸不仅得不到有效补充,而且因食用大豆或豆制品反而大量消耗和散失,导致机体内含硫氨基酸耗散性缺乏,造成体内氨基酸代谢失调或不平衡。另外由于动物与人的酶系统在利用大豆产品方面不完全相同,动物受胰蛋白酶抑制剂毒害的影响远远大于人类。

2大豆脂肪氧化酶的理化性质及抗营养作用机理

脂肪氧化酶又称抗维生素因子,它在大豆蛋白中

的含量比较高,属于7S 蛋白组分,约占大豆总蛋白质的2%,是一种含非血红素铁的蛋白质。Andrew 和Hou 首先发现大豆蛋白制品产生豆腥味是因聚不饱和脂肪酸的酶促反应的结果,其中关键的酶是脂肪氧化酶(Lipoxygenase ),大豆脂肪氧化酶是一种单一多肽链蛋白质,分子量在94~97kDa之间,主要催化不饱和脂肪酸中含双顺式1,4-戊二烯结构,通过加分子氧,形成过氧化氢衍生物,产生豆腥味和其他挥发性物质。大豆籽粒中Lox 含有3种同工酶(Lox1、Lox2、Lox3),

Lox2在豆制品形成挥发性气味物质、豆腥味物质中起主要作用,Lox1次之,Lox3作用最小,Lx 全缺失大豆品种豆腥味最低,蛋白营养质量高,具有最高水平的

V E 含量和清除DPPH 自由基活性。

大豆种子中脂肪氧化酶是大豆主要营养抑制因子之一,在有水分存在的情况下,该酶能专一催化大豆中多元不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸)的加氧反应,生成的过氧化物可以破坏与其共存的维生素A 、D 、E 、

B 12和胡萝卜素,生成具有共轭双键的脂肪酸氢过氧化物,再经裂解酶分解生成短碳链的醇、酮和醛类等具

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食品工程·技术

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有异味的小分子物质,从而使豆制品产生豆腥味,降低大豆蛋白的效价和营养价值,极大地影响着制品的质量和新产品的开发,增加了加工成本。

3大豆抗营养因子的消除方法

大豆抗营养因子的消除能明显提高大豆食品与饲

料的营养价值和食用安全性。目前,国内外研究人员对胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶等抗营养因子的消除方法与技术进行了大量的研究工作,在物理失活和化学失活等方面取得明显进展。

3.1物理失活

大豆中部分抗营养因子对热不稳定,充分加热即

可使之变性失活。目前,膨化法是抗营养因子热失活最常用的方法,对全脂大豆及其副产品进行膨化,不仅可降低其所含胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子的活性;还会改善大豆所含蛋白质的品质,提高其消化、吸收和利用率,因此得到了广泛的应用。大豆胰蛋白酶抑制剂的失活可以分为耐热性不同的两个阶段,第一个阶段是KTI 的热失活,而第二个阶段则是BBI 热失活,

BBI 的热稳定性之所以比KTI 强,是由于BBI 的分子结构中含有3个二硫键,而KTI 则只有2个二硫键。大豆制品中的胰蛋白酶抑制剂的失活程度,多数报道认为失活70%~85%效果较好。刘寅哲利用膨化豆粕代替普通豆粕饲喂肉仔鸡的研究结果表明,肉仔鸡对蛋白质的消化吸收率提高12.9%,31~49日龄肉仔鸡平均日增重提高13.5%,膨化豆粕应用价值明显好于普通豆粕。

3.2化学失活

利用抗营养因子的化学特性,添加某些化合物消

除或缓解抗营养物质。用化学试剂处理破坏KTI 和BBI 分子结构中的二硫键结构,可破坏其活性,同时氨基酸的组成不发生明显变化。张建云等人采用化学钝化法研究了多种化学物质及其浓度、作用时间等因素对胰蛋白酶抑制剂活性的影响,研究结果表明,5%的尿素加20%水处理豆粕30d 效果最好,使胰蛋白酶抑制剂的失活率达78.55%。化学方法对不同的抗营养因子均有一定的效果,可节省设备与资源,但存在化学物质残留,影响饲料品质,降低适口性,且排出的脱毒液会造成污染环境,对动物机体也会产生毒害作用。

3.3作物育种方法

大豆优良品种的选育是消除抗营养因子的根本,

粮油加工

2009年第9期

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培育专门化品种是解决大豆及豆制品适口性和品质问题的关键,因为通过加热等物理化学方法将大豆抗营养因子失活的同时,也降低了大豆种子中丰富蛋白的可溶性,而且其中所耗的费用最终加入到产品的成本中,提高了产品的价格。因此,多年来,科学家们一直在寻找低含量或不含胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶等抗营养因子的大豆新品种。

3.3.1常规育种方法

以大豆胰蛋白酶抑制剂为例,常规育种方法是首

先利用高速而低耗的检测手段对大量种子资源进行筛选,筛选出大豆胰蛋白酶抑制剂低含量水平或者缺失的自然缺失体品种;或采用诱变技术产生所需的变异类型,再利用普遍回交或改良回交法等传统方法培育出大豆胰蛋白酶抑制剂低含量水平或者缺失的品种。研究人员依据对KTI 和Lox 基因及其遗传规律的研究与认识,已经通过上述手段获得了低含量水平或者缺失大豆胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的品种。1990年美国已有了以“库尼兹”命名的缺失KTI 的商用大豆品种。日本的岩手大学等也进行了大豆ti 基因的转育。与此同时,我国也开展了缺失大豆胰蛋白酶抑制剂育种的研究,丁安林等人报道了不含胰蛋白酶抑制剂的优质大豆新品种中豆28,并在国际上首次报道了KTI 和脂肪氧化酶双缺失大豆种质的转育成功。目前,国内还选育出了KTI 和脂肪氧化酶双缺失的大豆新品种中黄16和中黄28,但是它们的血缘均源自美国缺失

KTI 的大豆品种。因此,迄今为止,我国还没有自己的不含胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的大豆品种。近年来,国外直接利用不含Kunitz 型胰蛋白酶抑制剂的大豆粉饲喂畜禽,由于采用未经变性的无胰蛋白酶抑制剂大豆作饲料,提高了蛋白利用率,比常规配方饲养的猪增重更快。

3.3.2应用转基因技术研制缺失或低抗营养因子含量

大豆新品种

尽管传统常规育种技术已经成功地获得了缺失抗营养因子的大豆品种,改善了大豆的营养价值,然而这种过程不仅耗时,并且对于大豆品质性状的改良只限于已经得到的突变体材料。而转基因技术在大豆育种中的应用可以从根本上降低抗营养因子的含量,缩短了育种的年限,为培育缺失抗营养因子的大豆新品种开辟了一条崭新的途径。国外已有应用反义技术获

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粮油加工

2009年第9期

得缺失Bowman-birk型蛋白酶抑制剂的大豆品种的专利;本实验室应用RNA 干扰(RNA interference ,RNAi )技术获得了胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶含量分别降低的大豆品种,以上研究结果说明应用转基因技术对大豆抗营养因子的消除方法是可行的,并且RNAi 技术在作物品质改良中具有极大的应用价值,为研制缺失或低抗营养因子含量大豆新品种提供了新途径。

4结语

大豆作为粮饲兼用作物在现实生产中发挥着极其

重要的作用,但在其应用过程中还存在许多问题。目前一些大豆抗营养因子的抗营养作用的可能方式和机理先后被揭示,但是对大豆抗营养因子消除方法的研究仅仅局限在物理化学方法和传统常规育种方法上,而对于应用转基因技术特别是RNAi 技术研制缺失或低抗营养因子含量大豆新品种等方面的研究较少。目前

RNAi 已在水稻、玉米、小麦等多种作物的品质改良中得到成功应用,将RNAi 技术应用于大豆主要抗营养因子的改良,能突破传统回交育种改良的限制,将现代生物技术与传统大豆遗传育种相结合,专一性的降低大豆种子中抗营养因子含量,提高大豆蛋白的营养价值,这样比其他消除方法更节省能源、节省开支,从而达到有效监控大豆制品的质量以及保障大豆制品在动物饲料中的安全、高效利用的目的。

参考文献

[1]刘寅哲.膨化豆粕对禽类消化吸收的影响[J ].粮油加工,2008

(7),99~100.

[2]张建云,闫贵龙,刘立文.生大豆饼化学钝化剂的研究[J ].畜

牧兽医学报,1999,30(1):28~32.

[3]Bernard R L ,Hymowitz T.Registration of L81-4590,L81-4871

and L -83-4387soybean germplasm lines lacking the Kunitz trypsin inhibitor [J ].Crop Sci ,1986(26):650~651.

[4]韩芬霞,孙明君,丁安林,等.缺失Kunitz 胰蛋白酶抑制剂和脂

肪氧化酶2的大豆新品种中黄31的选育[J ].中国油料作物学报,2006,28(2):210~213.

[5]丁安林,杜文卿,常汝镇.不含SBTI-A2的基因导入我国大豆的

遗传表达[J ].作物学报,1990,16(1):26~31.

[6]Palacios M F ,Easter RA ,Soltwedel K T.Effect of soybean va-

riety and processing on growth performance of young chicks and pigs [J ].J.Anim.Sci ,2004(82):1108~1114.

[7]马建.大豆脂肪氧化酶基因RNAi 表达载体的构建及表达调控的

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食品工程·技术

黄花菜多糖的提取工艺及脱色工艺的研究

张百刚1

鑫2

(1.兰州理工大学生命科学与工程学院2.华中农业大学食品科技学院)

【摘要】本文研究了黄花菜多糖的最佳提取方法和脱色方法。以黄花菜多糖得率为指标,采

用正交试验法,对提取温度、提取时间、加入水量进行优选,确定最佳提取条件。试验结果表明,影响黄花菜多糖得率的因素主次次序为提取时间,提取温度,料水比。得出最佳提取工艺为加入1∶20体积比的蒸馏水置于90℃水浴中提取3h 。以分光光度计透过率(T )为指标,采用正交试验,对脱色温度、脱色时间、样液比进行优选考察,确定最佳提取条件。得出以1∶1体积比的H 2O 2置于90℃水浴中保温60min 。

【关键词】黄花菜;多糖;提取工艺;脱色中图分类号:TS 201.1

文献标识码:A

文章编号:1673-7199(2009) 09-0133-03工作,取得了巨大的进展。

黄花菜(Hemerocallis fulva )又名金针菜,为百合科多年生草本植物,原产于中国南部及日本,其根、叶、茎、花在东亚地区作为食品和传统的药品已有几千年的历史。黄花菜营养丰富,含有糖类、蛋白质、维生素、无机盐及多种人体必需的氨基酸。多糖是来自高等植物、动物细胞膜、微生物细胞中的天然大分子物质,一般多糖常由一百个以上甚至几千个单糖通过糖苷键连接而成多糖,是所有生命有机体的重要组成部分,并与维持生命所需的多种生理功能有关。对多糖的研究,最早是在20世纪40年代,但自50年代末人们发现真菌多糖具有抗肿瘤活性以后,尤其是近20多年来,由于分子生物学、免疫物质的化学研究与发展以及新药物资源的寻找与开发,多糖的研究才受到越来越广泛的重视,相继多次召开了有关“糖生物学和糖工程”的专题会议,并对多糖来源、提纯、结构分析、生物活性、产品开发应用等方面做了大量的研究

1

1.1

材料与方法

试验仪器与药品

试验仪器:电子天平分析天平、循环水式真空泵、

紫外/可见分光光度计、旋转蒸发仪、大容量离心机、数显恒温水浴锅。

药品及试剂:黄花菜,市售,产于甘肃;无水乙醇、乙醚、石油醚、丙酮、浓硫酸、苯酚均为分析纯。

1.21.2.1

试验方法

黄花菜干粉的制备

将买来的黄花菜放于烘箱中烘干,然后在万能粉

碎机中粉碎成粉末,过60目筛。称一定量的上述黄花菜粉末于105℃烘干至恒重的称量皿,放到烘箱中70℃烘干至恒重,然后放在干燥器中备用。

研究[D ].吉林:吉林农业大学,2008:1~3.作者简介:付永平(1981—),女,吉林长春人,博士研究生,主要从事大豆分子育种研究。

基金项目:国家转基因专项(J99-13-001)和教育部博士点基金资助项目([1**********])。收稿日期:2009-03-27

通讯作者:王丕武(1958—),男,吉林长春人,教授,博士生导师,主要从事作物遗传育种和生物技术。通信地址:

(130118)吉林省长春市新城大街2888号

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大豆抗营养因子及其消除方法的研究进展

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周海涛1

冰1,2

建1

王丕武1

(1.吉林农业大学农学院2.吉林市农业科学院)

【摘要】大豆中含有胰蛋白酶抑制因子和脂肪氧化酶等多种抗营养因子,它们直接影响大豆

食品与饲料的营养价值和食用安全性,降低了大豆的利用率。本文综述了胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的抗营养作用以及消除方法的研究进展。

【关键词】胰蛋白酶抑制剂;脂肪氧化酶;抗营养作用;消除方法中图分类号:TS 201

文献标识码:A

文章编号:1673-7199(2009) 09-0130-04

大豆因其蛋白质含量高和氨基酸平衡性好而成为人类植物蛋白和脂肪的主要来源,同时又是发展家畜、家禽和鱼的重要蛋白质饲料来源,但是其中还含有很多抗营养因子,如胰蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、凝集素、单宁、植酸等,它们不但使大豆的营养价值受到影响,还对畜禽的健康产生不同程度的影响,从而降低了大豆及其加工产品的利用效率。本文对近几十年来国内外学者对胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的理化性质、抗营养作用机理以及大豆主要抗营养因子消除方法的研究和报道进行了综述。

hibitor ,BBI )。它们在生大豆中的含量约为30mg /g ,约占大豆种子贮藏蛋白质总量的6%,种子蛋白质干重的2%。其中KTI 含量为1.4%左右,蛋白质分子量为

21KD ,由181个氨基酸残基组成,呈易变的非螺旋形,对热不稳定,含有2对二硫键,一个抑制剂分子可以结合一分子的胰蛋白酶,属单头抑制剂,主要抑制动物体内分泌的胰蛋白酶活性。研究结果表明,KTI 家族由多基因编码,KTI1、KTI2、KTI3基因在胚形成时期和成熟植株中表达,并且无KTI 的品种的移码突变主要存在于KTI3,这个突变阻止KTI3编码的mRNA 在胚细胞中的正确表达。KTI1及KTI2没有Arg-63和

1大豆胰蛋白酶抑制剂的理化性质及抗营养作用

机理

大豆胰蛋白酶抑制剂根据其结构组成可分为Kunitz 型胰蛋白酶抑制剂(Kunitz trypsin inhibitor ,KTI )与

Ile-64活性位点,所以对大豆种子胰蛋白酶抑制剂活性贡献不大。BBI 含量为0.6%左右,蛋白质分子量为

8KD ,是由71个氨基酸组成的单肽链,含有7个二硫键,具有热稳定性,一个抑制剂分子可以结合二个分子的胰蛋白酶,是一个双头抑制剂,可同时抑制胰蛋

Bowman-birk型蛋白酶抑制剂(Bowman-birktrypsin in-

[2]孙培龙,周峙苗,孙薇薇等.花色豆腐的研制[J ].食品科技,[6]李正明,王兰君.植物蛋白生产工艺与配方[M ].北京:中国轻工

业出版社,1998.

2001(4):18~20.

[3]马莺,于丽娟,王明丽.花生豆腐的制作[J ].食品科技,1999

(3):19~20.

[4]邱伟芬,汪海峰.天然番茄素在不同环境条件下的稳定性研究

[J ].食品科技,2004(2):56.

[5]汪敬吉,全静芳.果蔬复合营养方便豆腐的研制[J ].上海农业

学报,1996,12(2):87~90.

收稿日期:2009-03-04

作者简介:陈海华(1973—),女,博士,副教授,现为中国海洋大学食品科学与工程博士后流动站在站博士后,研究方向食品科学与工程。通信地址:(266109)山东青岛市城阳区

130

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2009年第9期

白酶和胰凝乳蛋白酶活性。

胰蛋白酶抑制剂是大豆蛋白质中最主要的一类抗营养因子,生大豆抗营养作用的40%是由胰蛋白酶抑制剂引起的。目前,大豆胰蛋白酶抑制剂抗营养作用主要表现在抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性、降低蛋白质消化吸收和造成胰腺肿大两个方面。主要是胰蛋白酶抑制剂与小肠液中的胰蛋白酶、糜蛋白酶结合,生成无活性复合物,消耗和降解胰蛋白酶,导致肠道对蛋白质消化、吸收及利用能力下降。同时,胰蛋白酶抑制剂与肠内胰蛋白酶结合后随粪便排出体外,使肠内胰蛋白酶数量减少。由于胰蛋白酶中含有丰富的含硫氨基酸,若出现这种内源补偿性分泌和排泄,必然会造成体内含硫氨基酸内源性散失,使原本缺乏含硫氨基酸的大豆及豆制品在食用后,机体内含硫氨基酸不仅得不到有效补充,而且因食用大豆或豆制品反而大量消耗和散失,导致机体内含硫氨基酸耗散性缺乏,造成体内氨基酸代谢失调或不平衡。另外由于动物与人的酶系统在利用大豆产品方面不完全相同,动物受胰蛋白酶抑制剂毒害的影响远远大于人类。

2大豆脂肪氧化酶的理化性质及抗营养作用机理

脂肪氧化酶又称抗维生素因子,它在大豆蛋白中

的含量比较高,属于7S 蛋白组分,约占大豆总蛋白质的2%,是一种含非血红素铁的蛋白质。Andrew 和Hou 首先发现大豆蛋白制品产生豆腥味是因聚不饱和脂肪酸的酶促反应的结果,其中关键的酶是脂肪氧化酶(Lipoxygenase ),大豆脂肪氧化酶是一种单一多肽链蛋白质,分子量在94~97kDa之间,主要催化不饱和脂肪酸中含双顺式1,4-戊二烯结构,通过加分子氧,形成过氧化氢衍生物,产生豆腥味和其他挥发性物质。大豆籽粒中Lox 含有3种同工酶(Lox1、Lox2、Lox3),

Lox2在豆制品形成挥发性气味物质、豆腥味物质中起主要作用,Lox1次之,Lox3作用最小,Lx 全缺失大豆品种豆腥味最低,蛋白营养质量高,具有最高水平的

V E 含量和清除DPPH 自由基活性。

大豆种子中脂肪氧化酶是大豆主要营养抑制因子之一,在有水分存在的情况下,该酶能专一催化大豆中多元不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸)的加氧反应,生成的过氧化物可以破坏与其共存的维生素A 、D 、E 、

B 12和胡萝卜素,生成具有共轭双键的脂肪酸氢过氧化物,再经裂解酶分解生成短碳链的醇、酮和醛类等具

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有异味的小分子物质,从而使豆制品产生豆腥味,降低大豆蛋白的效价和营养价值,极大地影响着制品的质量和新产品的开发,增加了加工成本。

3大豆抗营养因子的消除方法

大豆抗营养因子的消除能明显提高大豆食品与饲

料的营养价值和食用安全性。目前,国内外研究人员对胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶等抗营养因子的消除方法与技术进行了大量的研究工作,在物理失活和化学失活等方面取得明显进展。

3.1物理失活

大豆中部分抗营养因子对热不稳定,充分加热即

可使之变性失活。目前,膨化法是抗营养因子热失活最常用的方法,对全脂大豆及其副产品进行膨化,不仅可降低其所含胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子的活性;还会改善大豆所含蛋白质的品质,提高其消化、吸收和利用率,因此得到了广泛的应用。大豆胰蛋白酶抑制剂的失活可以分为耐热性不同的两个阶段,第一个阶段是KTI 的热失活,而第二个阶段则是BBI 热失活,

BBI 的热稳定性之所以比KTI 强,是由于BBI 的分子结构中含有3个二硫键,而KTI 则只有2个二硫键。大豆制品中的胰蛋白酶抑制剂的失活程度,多数报道认为失活70%~85%效果较好。刘寅哲利用膨化豆粕代替普通豆粕饲喂肉仔鸡的研究结果表明,肉仔鸡对蛋白质的消化吸收率提高12.9%,31~49日龄肉仔鸡平均日增重提高13.5%,膨化豆粕应用价值明显好于普通豆粕。

3.2化学失活

利用抗营养因子的化学特性,添加某些化合物消

除或缓解抗营养物质。用化学试剂处理破坏KTI 和BBI 分子结构中的二硫键结构,可破坏其活性,同时氨基酸的组成不发生明显变化。张建云等人采用化学钝化法研究了多种化学物质及其浓度、作用时间等因素对胰蛋白酶抑制剂活性的影响,研究结果表明,5%的尿素加20%水处理豆粕30d 效果最好,使胰蛋白酶抑制剂的失活率达78.55%。化学方法对不同的抗营养因子均有一定的效果,可节省设备与资源,但存在化学物质残留,影响饲料品质,降低适口性,且排出的脱毒液会造成污染环境,对动物机体也会产生毒害作用。

3.3作物育种方法

大豆优良品种的选育是消除抗营养因子的根本,

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培育专门化品种是解决大豆及豆制品适口性和品质问题的关键,因为通过加热等物理化学方法将大豆抗营养因子失活的同时,也降低了大豆种子中丰富蛋白的可溶性,而且其中所耗的费用最终加入到产品的成本中,提高了产品的价格。因此,多年来,科学家们一直在寻找低含量或不含胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶等抗营养因子的大豆新品种。

3.3.1常规育种方法

以大豆胰蛋白酶抑制剂为例,常规育种方法是首

先利用高速而低耗的检测手段对大量种子资源进行筛选,筛选出大豆胰蛋白酶抑制剂低含量水平或者缺失的自然缺失体品种;或采用诱变技术产生所需的变异类型,再利用普遍回交或改良回交法等传统方法培育出大豆胰蛋白酶抑制剂低含量水平或者缺失的品种。研究人员依据对KTI 和Lox 基因及其遗传规律的研究与认识,已经通过上述手段获得了低含量水平或者缺失大豆胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的品种。1990年美国已有了以“库尼兹”命名的缺失KTI 的商用大豆品种。日本的岩手大学等也进行了大豆ti 基因的转育。与此同时,我国也开展了缺失大豆胰蛋白酶抑制剂育种的研究,丁安林等人报道了不含胰蛋白酶抑制剂的优质大豆新品种中豆28,并在国际上首次报道了KTI 和脂肪氧化酶双缺失大豆种质的转育成功。目前,国内还选育出了KTI 和脂肪氧化酶双缺失的大豆新品种中黄16和中黄28,但是它们的血缘均源自美国缺失

KTI 的大豆品种。因此,迄今为止,我国还没有自己的不含胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶的大豆品种。近年来,国外直接利用不含Kunitz 型胰蛋白酶抑制剂的大豆粉饲喂畜禽,由于采用未经变性的无胰蛋白酶抑制剂大豆作饲料,提高了蛋白利用率,比常规配方饲养的猪增重更快。

3.3.2应用转基因技术研制缺失或低抗营养因子含量

大豆新品种

尽管传统常规育种技术已经成功地获得了缺失抗营养因子的大豆品种,改善了大豆的营养价值,然而这种过程不仅耗时,并且对于大豆品质性状的改良只限于已经得到的突变体材料。而转基因技术在大豆育种中的应用可以从根本上降低抗营养因子的含量,缩短了育种的年限,为培育缺失抗营养因子的大豆新品种开辟了一条崭新的途径。国外已有应用反义技术获

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得缺失Bowman-birk型蛋白酶抑制剂的大豆品种的专利;本实验室应用RNA 干扰(RNA interference ,RNAi )技术获得了胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶含量分别降低的大豆品种,以上研究结果说明应用转基因技术对大豆抗营养因子的消除方法是可行的,并且RNAi 技术在作物品质改良中具有极大的应用价值,为研制缺失或低抗营养因子含量大豆新品种提供了新途径。

4结语

大豆作为粮饲兼用作物在现实生产中发挥着极其

重要的作用,但在其应用过程中还存在许多问题。目前一些大豆抗营养因子的抗营养作用的可能方式和机理先后被揭示,但是对大豆抗营养因子消除方法的研究仅仅局限在物理化学方法和传统常规育种方法上,而对于应用转基因技术特别是RNAi 技术研制缺失或低抗营养因子含量大豆新品种等方面的研究较少。目前

RNAi 已在水稻、玉米、小麦等多种作物的品质改良中得到成功应用,将RNAi 技术应用于大豆主要抗营养因子的改良,能突破传统回交育种改良的限制,将现代生物技术与传统大豆遗传育种相结合,专一性的降低大豆种子中抗营养因子含量,提高大豆蛋白的营养价值,这样比其他消除方法更节省能源、节省开支,从而达到有效监控大豆制品的质量以及保障大豆制品在动物饲料中的安全、高效利用的目的。

参考文献

[1]刘寅哲.膨化豆粕对禽类消化吸收的影响[J ].粮油加工,2008

(7),99~100.

[2]张建云,闫贵龙,刘立文.生大豆饼化学钝化剂的研究[J ].畜

牧兽医学报,1999,30(1):28~32.

[3]Bernard R L ,Hymowitz T.Registration of L81-4590,L81-4871

and L -83-4387soybean germplasm lines lacking the Kunitz trypsin inhibitor [J ].Crop Sci ,1986(26):650~651.

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肪氧化酶2的大豆新品种中黄31的选育[J ].中国油料作物学报,2006,28(2):210~213.

[5]丁安林,杜文卿,常汝镇.不含SBTI-A2的基因导入我国大豆的

遗传表达[J ].作物学报,1990,16(1):26~31.

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riety and processing on growth performance of young chicks and pigs [J ].J.Anim.Sci ,2004(82):1108~1114.

[7]马建.大豆脂肪氧化酶基因RNAi 表达载体的构建及表达调控的

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EREALS AND OILS PROCESSING

食品工程·技术

黄花菜多糖的提取工艺及脱色工艺的研究

张百刚1

鑫2

(1.兰州理工大学生命科学与工程学院2.华中农业大学食品科技学院)

【摘要】本文研究了黄花菜多糖的最佳提取方法和脱色方法。以黄花菜多糖得率为指标,采

用正交试验法,对提取温度、提取时间、加入水量进行优选,确定最佳提取条件。试验结果表明,影响黄花菜多糖得率的因素主次次序为提取时间,提取温度,料水比。得出最佳提取工艺为加入1∶20体积比的蒸馏水置于90℃水浴中提取3h 。以分光光度计透过率(T )为指标,采用正交试验,对脱色温度、脱色时间、样液比进行优选考察,确定最佳提取条件。得出以1∶1体积比的H 2O 2置于90℃水浴中保温60min 。

【关键词】黄花菜;多糖;提取工艺;脱色中图分类号:TS 201.1

文献标识码:A

文章编号:1673-7199(2009) 09-0133-03工作,取得了巨大的进展。

黄花菜(Hemerocallis fulva )又名金针菜,为百合科多年生草本植物,原产于中国南部及日本,其根、叶、茎、花在东亚地区作为食品和传统的药品已有几千年的历史。黄花菜营养丰富,含有糖类、蛋白质、维生素、无机盐及多种人体必需的氨基酸。多糖是来自高等植物、动物细胞膜、微生物细胞中的天然大分子物质,一般多糖常由一百个以上甚至几千个单糖通过糖苷键连接而成多糖,是所有生命有机体的重要组成部分,并与维持生命所需的多种生理功能有关。对多糖的研究,最早是在20世纪40年代,但自50年代末人们发现真菌多糖具有抗肿瘤活性以后,尤其是近20多年来,由于分子生物学、免疫物质的化学研究与发展以及新药物资源的寻找与开发,多糖的研究才受到越来越广泛的重视,相继多次召开了有关“糖生物学和糖工程”的专题会议,并对多糖来源、提纯、结构分析、生物活性、产品开发应用等方面做了大量的研究

1

1.1

材料与方法

试验仪器与药品

试验仪器:电子天平分析天平、循环水式真空泵、

紫外/可见分光光度计、旋转蒸发仪、大容量离心机、数显恒温水浴锅。

药品及试剂:黄花菜,市售,产于甘肃;无水乙醇、乙醚、石油醚、丙酮、浓硫酸、苯酚均为分析纯。

1.21.2.1

试验方法

黄花菜干粉的制备

将买来的黄花菜放于烘箱中烘干,然后在万能粉

碎机中粉碎成粉末,过60目筛。称一定量的上述黄花菜粉末于105℃烘干至恒重的称量皿,放到烘箱中70℃烘干至恒重,然后放在干燥器中备用。

研究[D ].吉林:吉林农业大学,2008:1~3.作者简介:付永平(1981—),女,吉林长春人,博士研究生,主要从事大豆分子育种研究。

基金项目:国家转基因专项(J99-13-001)和教育部博士点基金资助项目([1**********])。收稿日期:2009-03-27

通讯作者:王丕武(1958—),男,吉林长春人,教授,博士生导师,主要从事作物遗传育种和生物技术。通信地址:

(130118)吉林省长春市新城大街2888号

粮油加工

2009年第9期

133


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