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1、第一章大豆的基础理论第一章大豆的基础理论第一节 大豆籽粒的结构和组成一、大豆籽粒的结构大豆荚果脱去其果荚后即为大豆籽粒。大豆籽粒有球形、扁圆形等，其结构如图 1-1所示，大豆籽粒是典型的双子叶无胚乳种子。大豆籽粒的外层为种皮，其内为胚，种皮和胚之间为胚乳残存组织，如图 1-2 所示。成熟的大豆种子由种皮和胚两部分组成。1种皮种皮位于大豆籽粒的外层，约占整个大豆籽粒质量的 8%，是由胚珠被发育而成的，对种子具有保护作用。大多数大豆品种的种皮表面光滑，有的有蜡粉或泥膜。种皮呈不同颜色，如黄、褐、青、黑等，其上还附有种脐、种孔和合点等结构。不同品种种脐的形态、颜色、大小略有差别。在种脐下部有一凹陷的
2、小点称为合点，是珠柄维管束与种胚连接处的痕迹。脐上端可明显地透视出胚芽和胚根的部位，二者之间有一个小孔眼，种子发芽时，幼小的胚根由此小孔伸出，故称此小孔为种孔或珠孔、发芽孔。大豆种子的种皮从外向内由 4 层形状不同的细胞组织构成（如图 12 所示） 。最外层为栅状细胞组织，由一层似栅栏状并且排列整齐的长条形细胞组成，细胞长约4060m，外壁很厚，为外皮层。其最外层为角质层，其中有一条明线贯穿，决定种皮颜色的各种色素就在栅状细胞内。栅状细胞较坚硬并且排列紧密，一般情况下水较易透过，但若栅状细胞间排列过分紧密时，水便无法透过，使大豆籽粒成为“石豆”或“死豆” ，这种大豆几乎不能加工利用。靠近栅状细
3、胞的是圆柱状细胞组织，由两头较宽而中间较窄的细胞组成，长约 3050m，细胞间有空隙。当进行泡豆处理时，这些圆柱状细胞膨胀极大，使大豆体积增大。圆柱状细脆组织的再里一层是海绵组织，由 6-8 层薄细胞壁的细胞组成，间隙较大，泡豆处理时吸水剧烈膨胀。最里层是糊粉层，由类似长方形细胞组成，壁厚，而且还含有一定的蛋白质、糖、脂肪等成分。对于没有完全成熟的大豆籽粒，其种发的最里层（糊粉层之下）是一层压缩胚乳细胞。2胚大豆籽粒的胚由胚根、胚轴（茎） 、胚芽和两枚子叶 4 部分组成。胚根、胚轴和胚芽 3部分约占整个大豆籽粒质量的 2%。大豆子叶是大豆主要的可食部分，其质量约占整个大豆籽粒的 90%。子叶的
4、表面是由近似正方形薄壁细胞组成的表皮，其下面有 23 层稍呈长形的栅状细胞，栅状细胞的下面为柔软细胞，它们都是大豆子叶的主体。在超显微镜下可以观察到子叶细胞内白色的细小颗粒和黑色团块。白色的细小颗粒称为圆球休，直径为0.20.5 m，内部蓄积有中性脂肪；黑色团块称为蛋白体，直径为 220m，其中主要为蛋白质。二、大豆籽粒的组成大豆籽粒的各个组成部分由于细胞组织形态不同，其构成物质也有很大差异。大豆种皮除糊粉层以外都含有一定量的蛋白质和脂肪，其他部分几乎都是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质组成，食品加工中一般作为豆渣而除去。而胚根、胚轴、胚芽、子叶则主要以蛋白质、脂肪、糖为主，富含异黄酮和皂苷。
5、大豆子叶是白蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质和维生素等主要成分构成。整粒大豆及其各部位的化学组成情况如表 1-1 所示。第二节大豆的化学组成大豆富含营养物质，大约含有 40%的蛋白质、20%的脂肪、10%的水分、5%的纤维和 5%的灰分。大豆中的蛋白质含量是小麦、大米等谷类作物的 2 倍以上，而且组成蛋白质的氨基酸比例较接近人体所需的理想比例，尤其是赖氨酸的含量特别高，接近鸡蛋的水平，因此大豆蛋白的质量优越。大豆中两种人体必需脂肪酸亚油酸和亚麻酸在大豆中的含量比较高，对治疗老年人心血管疾病有一定效果。大豆中还含有能促进人体激素分泌的维生素 E 和大豆磷脂，对延迟衰老和增强记忆力有一定作用。此外
6、，大豆中铁、磷等多种元素的含量也比较丰富，而这些元素对维持人体健康有重要作用。中国部分产地大豆的化学成分如表 12 所示。一、蛋白质大豆中的蛋白质是指存在于大豆中的诸多蛋白质的总称，它不是单指某一种蛋白质。大豆中的蛋白质含量位居植物性食品原料的含量之首，一般情况下，大豆中蛋白质含量高达 40%左右，其中有 80%88%是可溶的，在豆制品的加工中主要利用的就是这一类蛋白质。组成大豆蛋白的氨基酸有 18 种之多，表 1-3 所示为大豆蛋白质及其制品中氨基酸的组成。从表 1-3 中可以看出，大豆蛋白中含有 8 种必需氨基酸，且比例比较合理，氨基酸含量与动物蛋白相似，特别是赖氨酸含量可以与动物蛋白相媲
7、美。但是，大豆蛋白中的蛋氨酸和胱氨酸含量低于动物蛋白。（一）大豆蛋白 1.大豆蛋白的组成及分类大豆中的蛋白质大部分存在于子叶中，其中 80%88%溶于水，一般称这部分为水溶性蛋白质。水溶性蛋白质又根据溶解性不同分为球蛋白和白蛋白两部分，其中球蛋白占94%，这部分又是由 78. 5%的大豆球蛋白和 21.5%的菜豆蛋白组成；白蛋白占水溶性蛋白质的 6%，这部分又是由 78. 8%构豆蛋白和 21.2%的大豆豆蛋甘组成。大部分蛋白质在 pH45 范围内从溶液中沉淀出来，称这部分蛋白质为大豆酸沉淀蛋白，占全部大豆蛋白的 80%以上（主要是大豆球蛋白） 。这些蛋白质真正的等电点在 pH4.5 左右，但
8、由于大豆中含有植酸钙镁，其在酸性条件下与蛋白质结合，所以表面看来蛋白质的等电点是在 pH4.3 左右。在等电点不沉淀的蛋白质称为大豆乳清蛋白，约占大豆蛋白质全量的6%7%，这些蛋白的主要成分是白蛋白。大豆蛋白大部分在偏离 pH4:3 时可溶于水，但受热，特别是当蒸煮等高温处理时，其溶解度急剧减小，因此在豆腐和大豆分离蛋白加工中，白蛋白一般在水洗和压滤过程中流失掉。此外，大豆中的蛋白质根据其在籽粒中所起的作用不同一般可分为贮存蛋白、结构蛋白和生物活性蛋白，其中贮存蛋白是大豆蛋白的主体，作为食物时也是主要利用大豆中的贮存蛋白。这些蛋白颗粒尽管其周围有磷脂质膜，但磷脂质膜容易破裂，所以能够利用水抽提
9、法提取。2大豆蛋白的生物活性大豆蛋白的生物活性主要表现在以下几个方面。(1)调节血脂，降低胆固醇和甘油三酯 大豆蛋白能与肠内胆固醇类相结合，从而妨碍固醇类的再吸收，并促进肠内胆固醇排出体外。已知大豆蛋白与胆固醇之间有如下关系：对胆固醇含量正常的人，大豆没有促进胆固醇下降的作用（一定量的胆固醇是人体维持生命的必要物质） ；对胆固醇含量正常的人，如食用含胆固醇量高的蛋、肉、乳类等食品过多时，大豆蛋白有抑制胆固醇含量上升的作用；对胆固醇音量偏高的人，有降低部分3胆固醇的作用；可降低有害胆固醇中低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白( VLDL)胆固醇，但不降低有益胆固醇高密度脂蛋白(HDL)胆固醇。
10、经研究，食用大豆蛋白后，血清中胆固醇浓度降低 9.3%，LDL 胆同醇降低 12.9%，血清中甘油三酯浓度阵低 10.5%，而血清中HDL 胆固醇浓度增加了 2.4%。由于胆固醇浓度每降低 1%，患心脏病的危险性就降低2%3%，因此可以认为，食用大豆蛋白可使患心血管疾病的危险性降低 18%28%。此外，大豆蛋白对胆固醇的降低作用与胆固醇的初始浓度高度相关。食用大豆蛋白后，对于胆固醇浓度正常的人，LDL 胆固醇只降低 7.7%，而对血清胆固醇浓度严重超标的人，LDL 胆固醇降低了 24%。因此，正常人食用大豆蛋白不必有任何顾虑，而胆固醇浓度越高，大豆蛋白的降低效果越显著，并且只要每天食用大豆蛋白
11、 25g 左右，就足以达到降低胆固醇的作用。1998 年 10 月 26 日美国食品医药管理局(FDA)在华盛顿召开记者招待会，确认摄取大豆蛋白与降低患心脏病危险性呈正相关，并可在含大豆蛋白食品的标签上标明健康标志。因此，FDA 认为可按下列标示在标签上标明：“每日食用 25g 大豆蛋白可作为降低饱和脂肪酸、胆固醇饮食的一环，可减少患心脏病的危险性，该产品（制品名）每份含有克大豆蛋白” 。(2)防止骨质疏松 人的骨骼处于高度的新陈代谢中，每年新生的骨骼占总骨骼的 15%，每天有大约 7000mg 的钙进出骨骼组织，一部分钙会随尿液排出体朴。若尿钙损失 50mg，就必须摄入 200250mg 的
12、钙（假设钙的吸收率为 20%25%） ，因此减少尿钙损失比摄入钙更为重要。研究表明，与优质动物蛋白相比，大豆蛋白造成的尿钙损失较少，当膳食中的蛋白质为动物蛋白质时，每天的尿钙损失达 150mg,而当膳食中的蛋白质为大豆蛋白时，每天的尿钙损失仅 103mg。此外，大豆中的大豆异黄酮可抑制骨骼再吸收，促进骨骼健康。因此常食大豆食品对防止骨质疏松非常有益。(3)抑制高血压 血管紧张肽原酶对稳定血液循环和血压起着重要作用。在大豆蛋白中的 11S 球蛋白和 7S 球蛋白中含有 3 个可抑制血管紧张肽原酶活性的短肽片段，因此，大豆蛋白具有一定的抗高血压功能。(4)大豆蛋白属完全蛋白质 大豆蛋白所含的必需氨
13、基酸可满足 2 岁以上人体对各种必需氨基酸的要求。接 WHO 和 FDA1993 年所采用的“蛋白质消化率校正后的氨基酸得分”( PDCAAS)，大豆蛋白质为满分(1.0 分)，与鸡蛋清蛋白相同（1.0 分） ，高于牛肉(0. 95 分)、花生粉(0.52 分)、小麦面筋（0.24 分）等，即相当于动物蛋白，优于一般植物蛋白。图1-3 所示的是大豆蛋白氨基酸组成与人体需要示意。（二）太豆球蛋白1大豆球蛋白的组成大豆蛋白中 90%以上是大豆球蛋白（gly-cinin） 。大豆球蛋白是存在于大豆籽粒中的贮藏性蛋白的总称（即为多组分蛋白） ，约占大豆总量的 30%。构成大豆球蛋白四级结构的亚基数不同
14、，故其相对分子质量大小也不相同，经超速离心机沉降分析，大豆球蛋白依据其相对分子质量大小可以分为 2S、7S、11S、15S (S 为沉降系数，lS=lO-13s=l Svedberg 单位)4 种组分，其中主要为 11S 球蛋白（相对分子质量约35 万）和 7S 球蛋白（相对分子质量约 17 万） 。对于生物机体，几乎所有的外来蛋白质都可以作为抗原，而且每种蛋白质都能诱导特异性抗体的产生。免疫学分析表明，大豆球蛋白至少是由大豆球蛋白( glycinin)、-伴大豆球蛋白(-conglycinin)、-伴大豆球蛋白以及-伴大豆球蛋白 4 种不同的蛋白组成的。表 1-4 所示的是大豆球蛋白主要组分
15、及其含量和相对分子质量。2S 蛋白体：2S 蛋白体相对分子质量为 8000215000，占蛋白质总量的 20%。在酸沉淀蛋白中，分离出了相对分子质量为 26000 的 2S 蛋白，其 N-末端结合有天冬氨酸。在2S 成分中还含有胰蛋白酶抑制因子、细胞色素 C 等。7S 蛋白体：7S 蛋白体是含有 3.8%的甘露糖和 1.2%葡萄糖的糖蛋白，相对分子质量在 61000110000，占蛋白质总量的 1/3。含有脂氧合酶、血凝集素、-淀粉酶和 7S 球蛋白 4 种不同的蛋白质。11S 蛋白体：11S 蛋白体结合有低于 l1%的糖，相对分子质量为 350000，占蛋白质总量的 1/2。11S 蛋白体是
16、大豆中含量最多的蛋白质成分，等电点 pI5.0。11S 蛋白体最大的特征是冷却后发生沉淀。将脱脂大豆的水提取液放在 O2的环境下会有蛋白质沉淀析出，11S 成分大约有 86%发生沉淀。15S 蛋白体：15S 蛋白体由多种成分构成，相对分子质量达 600000，占蛋白质总量的 1/10。用酸沉淀或用透析法沉淀时，15S 成分首先沉淀出来。2大豆球蛋白的营养价值大豆球蛋白的氨基酸模式，除了婴儿以外，自 2 周岁的幼儿至成年人，都能满足其对必需氨基酸的需要。将大豆球蛋白与牛肉相混合，不论将大豆球蛋白与牛肉按什么比例混合，其蛋白质利用率都没有什么差别。也就是说，在保持氮平衡的情况下，即使用大豆球蛋白代替部分牛肉，其整体营养水平与用牛肉没有多大差别。3 大豆球蛋白对血浆胆固醇的影响大豆球蛋白对血浆胆固醇的影响，经临床应用已确认有下面 3 个方面的特点。对血浆胆周醇含量高的人，大豆球蛋白有降低胆固醇的作用。大豆球蛋白对高胆固1醇血患者的降胆周醇作用如图 1-4 所示。当摄取高胆固醇食物时，大豆球
