绪论
一、植物蛋白资源开发利用的意义
食物中的蛋白质包括植物蛋白和动物蛋白。植物中的豆类、小麦(面粉)和稻谷都含有较多的植物蛋白(如大豆种子所含蛋白质的比例高达40%左右),而在各种肉类、乳制品、禽蛋中所含的蛋白质属动物蛋白。
虽然动物蛋白具有较多的优点,但植物蛋白同样可以给人类提供重要的营养源,对维持人类生存有着不可替代的作用。在世界人口迅速增长的情况下,各国都逐渐重视有限的植物蛋白资源的利用,用各种植物蛋白开发出更多安全、营养的食品。
《中国食物与营养发展纲要(2001~2010年)》强调健康食物的基本概念,即“80%植物性食物+20%动物性食物”。《中国食物与营养发展纲要(2014~2020年)》提出推广膳食结构多样化的健康消费模式,保障充足的能量和蛋白质摄入量。根据国家粮食生产水平和消费水平,我国人民的蛋白质供给水平还比较低,解决这一不足的办法之一,应当是以发展廉价经济的植物蛋白为主,同时适当发展动物蛋白。大力开发利用植物蛋白资源和发展植物蛋白工业,是适合我国国情的一种发展战略。此外,随着人们对动物相关疾病的关注和对健康的认识日益增加,人们逐渐开始注重植物蛋白食物的摄取。在国际上,素食正在成为十种饮食时尚。
(一)植物蛋白的定义
国外学术界把植物蛋白分为两类:一类称为plant protein,指花、草、树木、灌木等植物中所含的蛋白质;另一类称为vegetable protein,即指大豆、花生等可食性果实或油料中所含的蛋白质。在国内的文献中将两者统称为植物蛋白质或植物蛋白。
(二)植物蛋白开发加工的意义
我国人均蛋白质摄入量低于世界平均水平。我国人多地少,不能生产更多的粮食做饲料来发展养殖业,增加动物蛋白的供应量,只能发展植物蛋白的加工和利用,提高植物蛋白的利用率,来增加我国人民的蛋白质供应量,缓解人均蛋白质摄入量不足的矛盾。
21世纪被称为植物蛋白世纪。人类对营养高品位和营养均衡合理结构的追求日益迫切,这主要体现在两个方面:一方面,发达国家的食品需求趋势正从单纯的动物蛋白向动植物蛋白科学合理搭配这种结构型调整和回归;另一方面,不发达国家和发展中国家正从温饱型向合理营养结构型发展。这两种发展趋势均要求植物蛋白工业给人们提供高品质的植物蛋白产品。
1.植物蛋白物美价廉
蛋白质是人体组成及代谢的物质基础,也是人类饮食结构的重要成分。伴随着生活水平的提高、现代文明病的出现,那些富含胆固醇、高热量的动物蛋白食物逐渐淡出人们的视线。为了补充对蛋白质的需求,人们将目光投向植物蛋白。开发植物蛋白同样具有重大的经济价值,有人曾推算过1hm2土地用于种草喂牛,从牛肉中可获得26kg蛋白质,而种大豆可获得227kg蛋白质,种玉米可以获得147kg蛋白质,种小麦可获得82kg蛋白质;如将谷类、大豆等饲养家畜,进行蛋白质转换生产,其蛋白质利用率仅为:肉牛约12%、猪约18%、鸡约19%、鸡蛋约21%、乳牛约25%。可见生产植物蛋白的成本远低于生产动物蛋白。
2.植物蛋白的生理功能
营养学观念一般认为植物蛋白的营养价值低于动物蛋白,但近年研究发现,植物蛋白对人体健康发挥着动物蛋白不可比拟的作用,如对肝硬化患者的营养支持作用、降低胆固醇水平、减少癌症的发生、改善肾脏病和心血管疾病的症状等。
(1)对进行性肝硬化的营养支持作用 目前,我国的乙肝病毒感染率为60%~70%,乙肝表面抗原携带率约占总人口的7.18%,以此计算全国约9300万人携带乙肝病毒,其中乙肝患者3000万人,肝炎后伴随发生的进行性肝硬化严重威胁着人们的健康。肝硬化导致机体蛋白质更新速率加快,合成与分解速率升高,由于分解速率上升更为突出,使体内蛋白质代谢处于负平衡,肝硬化患者消化吸收功能差,肝糖原储存下降、供能不足,肝脏中支链氨基酸脱羧酶活力降低,支链氨基酸只能在外周组织中通过转氨基作用被分解消耗。植物蛋白含有丰富的支链氨基酸,口感好,有利于增加患者蛋白质的摄入,使机体处于正氮平衡,从而改善营养状态,有利于肝脏功能的恢复。
(2)降低胆固醇的作用 大量研究表明,许多植物蛋白的酶解产物都可显著降低血清胆固醇含量。有研究者指出,在饮食中用大豆蛋白代替动物蛋白,可有效降低血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量,抑制低密度脂蛋白胆固醇的氧化,而低密度脂蛋白胆固醇被氧化会诱发动脉粥样硬化。
(3)对心血管系统的影响 在发达国家,心血管疾病是导致死亡的主要原因,而发展中国家心血管疾病的发病率也急剧上升。众所周知,膳食因素是发病的重要原因之一。近年研究发现,用植物蛋白替代动物蛋白能够降低血脂浓度、增加低密度脂蛋白受体的表达、加速脂质的清除、减少动脉粥样硬化,从而降低心血管疾病的发生。可见,增加植物性蛋白质的摄入,可有效地降低高血压病患者的血压和预防心血管疾病。
(4)抗肿瘤作用 1993年有研究者证实从苦瓜中分离出的植物蛋白能抑制患白血病小鼠病情的发展,有效率达80%。还有研究发现,大豆分离蛋白能够增强雌性大鼠肝脏和乳腺的代谢,抑制致癌物质的活性,减少肝癌和乳腺癌的发生。
(5)对肾病的有益作用 随着人口老龄化,慢性肾病发病率上升,膳食调整对控制肾病患者病情和康复十分重要。肾病患者肾功能不全,如蛋白质摄入量过多,其代谢产生的含氮化合物在体内不断蓄积,这不仅是肾病症状的成因,还加速肾功能衰竭的发生。因此肾病患者膳食治疗的重要原则是低蛋白,但即使是在低蛋白条件下,肉、蛋、乳中的蛋白质仍会对肾脏产生不良影响。但在低蛋白饮食中,用大豆蛋白替代动物蛋白,可以降低肾脏过滤组织的渗透压和工作负荷,减少血液中白蛋白等有益成分随尿液丢失。
3.植物蛋白产品的其他优势
从营养学方面,植物蛋白不含胆固醇,不会导致现代“文明病”的发生。在氨基酸的组成上,大豆蛋白中必需氨基酸接近人体所需的比例,仅含硫氨基酸含量略低;菜籽蛋白中氨基酸组成优于大豆蛋白,几乎不存在限制性氨基酸,尤其是蛋氨酸、胱氨酸含量高于其他植物蛋白,其蛋白质消化率为95%~100%,而鸡蛋为92%~94%,大豆蛋白为88%~95%。从功能性质方面讲,植物蛋白具有溶解性、吸水性、吸油性、起泡性、乳化性、黏性及凝胶形成性等良好的加工特性,这为植物蛋白在食品工业中的应用奠定了基础。