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植物蛋白作为饮食中蛋白质来源之一，因其健康、清洁及环境友好而受到全世界广泛关注。然而，与动物蛋白质相比，植物蛋白消化率低，必需氨基酸组成不完整，目前还不可作为人类唯一营养源。由于植物白蛋白结构致密，具有大量的二硫键和自结合能力，故存在一定的抗消化性。此外，一些常见植物蛋白缺乏某些必需氨基酸，且含有酶抑制剂、皂苷和单宁等抗营养因子，限制了其生物利用率。
华南理工大学食品科学与工程学院，食物蛋白与胶体研究中心，广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室的阳 倩、冯广鑫、杨晓泉*等通过对不同大豆制品水解产物的分析探究其蛋白质的消化性差异，以更好地了解在INFOGEST 2.0和不同烹饪方式的作用下大豆蛋白的水解与消化特性。
1、体外模拟消化后样品的SDS-PAGE结果
研究认为蛋白经过胃蛋白酶的初步水解，产生分子质量较大的多肽，故在SDS-PAGE的胃消化阶段可见大量条带（图1和图2）。未经过加热处理的SPI在胃消化开始时（0 min）显示出19～117 kDa的典型多肽蛋白结构。这是因为其富含疏水性氨基酸，从而形成较为紧密的分子结构，使其对胃蛋白酶作用的抵抗性较强。7S（50 kDa和70 kDa附近）在胃消化阶段表现出对胃蛋白酶有抗性，但未在肠消化中被检测到，11S（20 kDa和30～34 kDa附近）则在胃消化开始后很快消化完全；水煮大豆条带都主要分布在10～35 kDa，条带颜色较深，沉淀中蛋白含量高（图1D），说明经胃蛋白酶后产生大量小分子蛋白，由于蒸煮的温和条件诱导的热变性及较弱的氧化引起蛋白质部分展开，使胃蛋白酶更容易地进入水解位点；与其他底物不同的是，微波大豆在整个胃消化期间都很稳定，条带相比其他样品较少且变化不大，沉淀中可溶性成分少（图1E），说明微波大豆经胃消化后蛋白迅速被酶解，可能是微波自内而外的加热方式破坏了蛋白质的一级结构以及亚基的空间构象，促进蛋白水解。豆浆电泳图中也分布有分子质量19～117 kDa的条带，但相比较于SPI其颜色呈浅色且密集程度更低，由豆浆消化沉淀的电泳图（图2D）可知，胃消化过程中有大量蛋白聚集形成了沉淀，导致豆浆消化液上清液的蛋白浓度较低，这可能是由于高温使蛋白严重变性，引起蛋白质发生热聚集，重新包埋了原本已暴露的酶结合位点。同时变形的蛋白质不易于酶结合，减弱了酶对蛋白质的消化降解作用；钙豆腐与镁豆腐条带分布几乎相同，但相比于钙豆腐，镁豆腐在分子质量40～70 kDa处的条带更明显，90 kDa处条带在胃消化30 min（泳道2）后消失，40 kDa处条带在胃消化120 min（泳道1～4）过程中逐逐渐消失（图2B），由此可知，90 kDa处条带经过胃消化迅速水解，40 kDa处条带逐渐水解。同时，豆腐沉淀的电泳图（图2E、F）中也都显示存在不同程度的蛋白聚集，聚集程度镁豆腐大于钙豆腐，但两者均小于豆浆，说明胃阶段两种豆腐消化程度均大于豆浆，且钙豆腐比镁豆腐更易消化；胃肠消化后，不论是SPI还是经不同加热处理的大豆制品的消化液，电泳图大体上与空白（泳道C）相近，大豆蛋白均被彻底消化为短肽。说明在胃蛋白酶作用下部分消化的蛋白质经胰液素催化后充分水解。
2、体外模拟消化后样品中的肽分子质量分布
结果如图3所示。样品经胃肠消化后，蛋白质在胃蛋白酶和胰液素的作用下分解成小分子肽段和游离氨基酸，6种底物的肽分子质量中位数均分布在（1.00±0.25）kDa内，即由大约6～8 个氨基酸组成的小分子肽段，处于该分子质量范围的肽片段更容易被吸收。表明在肠消化中蛋白质水解强烈，且经过不同时间的肠消化，所有底物几乎完全消化为小肽，而SDS-PAGE未能识别出这样的小肽。
3、体外模拟消化后上清液中游离氨基浓度
OPA法被广泛用于测定蛋白质的游离氨基浓度，与SDS-PAGE结合可以更好地表征消化过程中蛋白质水解程度。OPA法可以对胃和肠消化液中的初级游离氨基进行定量，以反映蛋白质的消化程度。游离氨基浓度越高表示蛋白质消化水解的程度越大。一般来说，伯胺基团的数量随着胃和肠道消化的进行而增加。然而，总蛋白消化的速度和程度在不同加热处理的底物中存在差异（图4）。
4、体外模拟消化后样品的粒径分布
根据Stokes定律，沉降速度与蛋白粒子的半径平方成正比，沉降速度越快即表示粒子越大，反之越小。大豆制品的胃消化液和肠消化液在各时间点的粒度分布分别如图5、6所示。为了更好地比较样品之间的粒径，将消化后的样品粒径分为3 个部分：1～10 nm、10～100 nm和1 000～10 000 nm。
胃消化后豆浆的粒径大于镁豆腐和钙豆腐的粒径，有明显的双峰分布趋势。根据王丽丽的研究，豆浆粒径分布存在两个峰的原因一方面是加热使豆浆中小分子天然蛋白质溶解度变大；另一方面是较强的热处理促使蛋白发生聚集，形成较大颗粒。镁豆腐与钙豆腐初始粒径相近，但随时间变化先增加后减小，在胃消化末期的粒径小于钙豆腐。相比较于主峰分布于10～100 nm的SPI，水煮大豆和微波大豆的粒径偏大且多峰，这与样品的原始形态有关。
肠消化液的粒径随时间变化基本保持稳定，进入肠消化后，固体食物的食糜粒径较相对应的胃消化阶段显著减小。且多呈单峰分布。镁豆腐和钙豆腐的粒径主要分布在1～10 nm，与胆盐的尺寸相似，说明样品中的蛋白已消化完全。而微波大豆和水煮大豆的粒径分布在范围更大的10～100 nm，且呈多峰分布。而液体样品中，SPI粒径分布从胃阶段的10～100 nm增加至肠阶段的1 000～10 000 nm，豆浆由胃阶段的多峰分布转为集中分布在1 000～10 000 nm。
结 论
本研究利用INFOGEST 2.0对常见大豆制品进行体外模拟消化，探讨在标准的静态体外模拟消化模型下不同的加工处理对大豆蛋白的消化影响，在完整的蛋白质、肽、小肽和游离氨基释放水平上评估蛋白质水解情况。结果表明，不同加工方式均能促进大豆蛋白的消化。经过胃消化阶段后，几种大豆制品中部分蛋白被消化。而肠消化后，大豆蛋白均被彻底消化为短肽。相较于SPI，微波加热明显提高了游离氨基浓度，水煮加热则较为温和。两种不同盐离子制成的豆腐在肠消化末期游离氨基浓度和分子质量分布无明显差异，消化程度均大于豆浆。表明不同盐离子（Ca 2＋ 、Mg 2＋ ）制成的豆腐在完全消化后无明显差别。这些样品加热后的变化可能展现出胃肠道消化过程中蛋白质消化的差异。本研究有助于更好地了解在INFOGEST 2.0和不同加工方式的作用下大豆蛋白的水解与消化特性，可为人们膳食植物蛋白提供参考。
通信作者简介
杨晓泉，教授，华南理工大学食品科学与工程学院，小麦与玉米深加工国家工程实验室副主任，淀粉与植物蛋白深加工教育部工程研究中心副主任，广东省天然产物利用与产品安全重点实验室副主任。学术兼职主要包括中国粮油学会食品分会常务理事，中国食品科技学会功能食品分会及大豆食品分会常务理事，广东省营养学会常务理事，《中国粮油学报》编委，以及ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Agric. Food Chem.、Food Hydrocolloids、JAOCS等国际期刊的审稿人。
杨晓泉教授长期从事植物蛋白特别是大豆蛋白的研究与开发工作，在此领域主持与参加“863计划”、“十二五”科技支撑及国家自然科学基金、公益性行业科技专项多项国家级科研项目，包括“特殊病理时期营养功能食品专用配料的研究”、“抗极端环境蛋白质加工技术研究与产业化”、“特殊人群食品（中老年、婴儿）品质改良专用蛋白配料关键技术研究”等项目。2011年及2015年分别获得国家科技进步奖两次（排名第二）。目前，已发表SCI收录论文100多篇（通讯作者80余篇），他引超过1600 次，进入农业科学ESI全球排名1%，列190 位。获得大豆蛋白等植物蛋白方面授权专利15 项。）
本文《常见大豆制品中蛋白质的体外消化特性》来源于《食品科学》2022年43卷9期39-47页，作者：阳倩，冯广鑫，冯炜婷，李彦磊，杨晓泉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210511-116。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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