大豆蛋白肽对谷氨酰胺转胺酶发酵的影响

大豆蛋白肽对谷氨酰胺转胺酶发酵的影响 山东农业大学(自然科学版),2008,39(1):7—10 JournalofShandongAgriculturalUniversity(NaturalScience) 大豆蛋白肽对谷氨酰胺转胺酶发酵的影响 袁君宜,常忠义,高红亮,闵成军,甘泉 (1.华东师范大学生命科学学院,上海200062;2.江苏雨润集团有限公司生鲜品技部, 江苏南京200412) 摘要:本文研究了在微生物谷氨酰胺转胺酶发酵中,添加大豆蛋白水解物及大豆蛋 白肽对其发酵的影响.结果 表明,在发酵前添加0.5%的市售酶法水解的大豆蛋白肽产品,对发酵有促进作用, 酶活可达到11.52U/mL,比 对照增加16.13%.但大豆蛋白的HC1水解物对发酵并无促进作用. 关键词:微生物;谷氨酰胺转胺酶;大豆蛋白肽 中图分类号:Q753文献标识码:A文章编号:1000—2324(2008)01—0007—04 EF'ECToFSoYBEANPRoTEINPEPTIDEoN'ERMENTATIoNoFTRANSGLUTAMIN ASE YUANJun—yi,CHANGZhong—yi,GAOHong—liang,MINCheng—iun,GANQuan (1.CollegeofLifeSciences,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China;2.NanjingYurunFoodsCo.Ltd,Nanjing200412,China) Abstract:Theeffectofsoybeanpeptideonfermentationofmicrobialtransglutaminasewasstudiedinthispaper. Resultsshowedthatsoybeanpeptidewhichwaspreparedwithenzymecouldincreasethefermentationenzymeac— tivity,howeversoybeanhydrolyzedbyHC1didnotincreasetheMTGactivity.MTGactivityincreased16.13% comparedwithcontrol,whichwas11.52U/mL,whenadding0.5%ofsoybeanpeptideinthemediumbefore fermentation. Keywords:Microbial;transglutaminase;soybeanproteinpeptide 微生物谷氨酰胺转胺酶(Microbialtransglutaminase,简称MTG,EC2.3.2.13)是一种催化蛋白质问 (或内)酰基转移反应,从而导致蛋白质(或多肽)间发生共价交联的酶J,这种交联对蛋白质的性质,胶凝 能力,热稳定性和持水力等有显着影响,从而改善蛋白质的结构和功能,赋予食品蛋白质特有的质构和口 感J.目前MTG已被应用于食品加工,化妆品等领域.作为一种新型酶制剂,微生物来源的MTG成本 仍然较高,这是该酶在国内食品加工中不能得到广泛推广应用的原因之一. 随着农业技术的发展,可从大豆残渣中加工提取副产品大豆蛋白,它的蛋白质含量在8O%以上,且 氨基酸组成比较齐全,钙,磷,铁等矿物质含量较高,是营养丰富,物美价廉的植物性蛋白源J.大豆蛋 白具有很强的吸水性,粘弹性,薄膜成型性,粘附热凝固性,吸脂乳化性等功能7'. 本文试图通过优化培养基提高发酵酶活,来降低MTG生产成本,使其应用范围更加广泛.在已有的 研究者对培养基的优化基础上,添加大豆蛋白水解物到MTG发酵培养基中,进行发酵试验,并研究 市售酶法水解的大豆蛋白肽和HCL水解的大豆蛋白对发酵的影响. 1材料与 1.1菌种:轮枝链霉菌(StreptoverticiUiummobaraense) 采用本实验室保藏的HS一2号. 1.2大豆蛋白肽: 市售酶解产品,pH=7.0,灰分?2.O%,湿度?6.O%. 收稿日期:2006—03—30 作者简介:袁君宜(1982一),女,在读硕士研究生,主要从事食品微生物的学习与研究. 通讯作者:Authorforco~espondence.E—mail:hlgao@bio.ecnu.edu.ca ? 8?山东农业大学(自然科学版)第39卷 1.3培养基 1.3.1孢子培养基(g/L)可溶性淀粉20,硝酸钾1,磷酸氢二钾0.5,硫酸钠0.5,氯化钠0.5,硫酸 铁0.1,琼脂20—30,pH7.4.?种子培养基(g/L):甘油20,蛋白胨25,酵母膏5,硫酸镁2,磷酸氢二钾 2,pH7.4.?发酵培养基(g/L):甘油20,酵母膏6,硫酸铵5,硫酸镁2,磷酸氢二钾2,豆饼粉水解物每 100mL培养基约添加10mL,pH7.4. 1.4培养方法: 1.4.2种子培养将一环生长良好的斜面孢子用无菌水洗至装有30mL种子培养基的250mL三角瓶中 培养,摇瓶转速为210r/min,30oC培养24h.?发酵培养:将以上培养24h后的种子液,以8%的接种量 加入装有30mL发酵培养基的250mL三角瓶中培养,摇瓶转速为210r/min,30oC培养48h. 1.5大豆蛋白水解方法 大豆蛋白:HC1=1:3,HC1浓度为1mol/L或2mol/L,温度为121oC或100oC,水解1h. 1.6大豆蛋白肽添加方法 1.6.1发酵前添加将大豆蛋白肽称取准确后,在无菌操作台的紫外灯下照射1h,起到初步的杀菌作 用.随同接种的进行,将大豆蛋白肽添加入发酵摇瓶中.不加大豆蛋白肽的作为对照. 1.6.2发酵中期添加将大豆蛋白肽称取准确后,在无菌操作台的紫外灯下照射1h后.从摇床上取出 发酵24h的摇瓶,添加大豆蛋白肽,继续摇床通风培养.不加大豆蛋白肽的作为对 照. 1.7MTG酶活性测定 采用比色法测定?,以Not—CBZ—Gin—Gly和羟胺为底物.取2mL试剂A液和A对照液,37? 保温15min;加0.2mL酶液,反应10min;加入2mL试剂B终止反应;525nm下测定OD值.酶活的定 义:37oC生成1Ixmol的L一谷氨酸一一单羟氧肟酸所需酶量定义为1个酶活单位. 2结果与分析 2.1添加酶法水解的大豆蛋白肽对发酵的影响 按照1.6.1的方法,添加0.5%的大豆蛋白肽于发酵培养基.发酵48h后的结果显示,大豆蛋白肽对 菌体生长有促进作用,酶活从11.03U/mL升至12.31U/mL,提高了11.6%. 研究发现,大豆蛋白在酶的作用下,可产生具一定功能的肽段,它们具有新的营养,功能及生物特 性.本实验所用的市售大豆蛋白肽,是经过酶水解的产物.在MTG发酵的后期,继续产酶的同时, 会有部分已经生成的酶因外界因素而被破坏.而大豆蛋白中有面筋蛋白,具有良好延伸性,形成薄膜 包裹在酶的周围,起到一定的保护及抗氧化作用,从而提高了MTG的发酵酶活. 2.2不同时间添加大豆蛋白肽对发酵的影响 参照1.6.1和1.6.2的方法,添加0.5%的大豆蛋白肽于发酵培养基中.分别在发酵前和发酵24h 添加大豆蛋白肽,发酵48h后的结果如表1所示,酶活分别达到了11.52U/mL和11.11U/mL,比对照9. 92U/mL提高了1.60U/mL和1.19U/mL.在发酵前添加大豆蛋白肽,对发酵产生的促进作用明显(P< 0.05),酶活提高了16.13%. 表1不同时间添加大豆蛋白肽对发酵的影响作用 , Table1EffectsofsoybeanproteinpeptideonMTGactivityatdifferenttime 注:到达0.01显着水平;到达0.05显着水平. Note:indicatessignificamceatthe0.0lprobabilitylevel:indicatessignificamceatthe0.05pr obabilityleve1. 实验结果表明,在发酵前添加大豆蛋白肽具有更好的效果.分析原因可能是大豆蛋白经过酶解后生 成一些活性肽段,这些低肽具有营养和生理功能,它们可在MTG发酵过程中形成薄膜包裹在酶的周 第1期袁君宜等:大豆蛋白肽对谷氨酰胺转胺酶发酵的影响?9? 围,产生保护作用,同时也为发酵初期的菌体生长提供更多的营养,因此较之于发酵中期添加大豆蛋白肽, 在发酵前添加更能提高MTG的酶活. 2.3大豆蛋白肽的不同添加量对发酵的影响 在发酵前依照1.6.1的方法,将0.15%,0.30%,0.50%和0.70%的大豆蛋白肽加入到发酵培养基 中,并分别设置对照.结果表明:发酵48h后大豆蛋白肽添加量和MTG酶活明显相关(图1).随着大豆 蛋白肽添加量的增大,酶活增高,作用显着(P<0.05),并且在0.5%时达到了最大值7.90U/mL.但当 大豆蛋白肽的添加量增加到0.7%时,MTG酶活开始出现降低趋势. 研究发现,当与水混合后,大豆蛋白中的蛋白质和水形成一种富有弹性的网状结构,并且在一定范围 内,随着大豆蛋白肽量的增加,结构越发细密.本实验结果表明,在大豆蛋白肽添加量为0.50%时,它提 供营养,形成薄膜等多方因素综合最佳,因此MTG发酵酶活最高. 表1不同添加量的大豆蛋白肽对发酵的影响作用 Table2EffectsofsoybeanproteinpeptideconcentrationsonMTGactivity 注:到达0.01显着水平;到达0.05显着水平. Note:}}indicatessignificanceatthe0.01probabilitylevel;}indicatessignificanceatthe0.05 probabilitylevel 对照0.15%0.3oj60.5oj60.7oj6 大豆蛋白肽的不同添加量 图I不同添加量的大豆蛋白肽对发酵的影响作用 Fig.IEffectsofsoybeanconcintrationsonMTGactivity 对照1,吣l/LJ121c1mol/LJ100c2aol/L,121c2too1/L,100c 不同水解条件 图2不同条件水解的大豆蛋白对发酵的影响 Fig.2EffectsofsoybeanconcintrationsonMTGactivity 9876543210 各.上景n)\蜒簖 876543210 》舄警一【/f1)\赡温 ? 10?山东农业大学(自然科学版)第39卷 2.4不同条件水解的大豆蛋白对发酵的影响 在材料与方法1.3的发酵培养基基础上,添加2%的不同条件水解后的大豆蛋白水解物,经过48h发 酵,结果如图2所示.从图中可以看出,大豆蛋白水解物对MTG酶活均无促进作用,相反与对照组相比, 还会抑制酶活. 原因可能是由于本实验所用的HC1水解条件下所生成的产物对MTG酶发酵产生不利影响,或者是对 MTG酶本身有不利影响,造成发酵酶活降低.但未见有相关报道,具体原因需要进一步研究. 3结论 本文研究了大豆蛋白肽在谷氨酰胺转胺酶发酵过程中的作用.结果表明:添加市售酶法水解的大豆 蛋白肽可以提高MTG发酵酶活,在发酵前添加比发酵24h添加效果更好,发酵酶活可比对照提高l6. 13%.在发酵前添加大豆蛋白肽,随着添加量的增加,MTG酶活也显着增加,到0.5%时,酶活达到最高. 但进一步提高添加量到0.7%时,酶活反而降低. 本实验条件下,大豆蛋白的盐酸水解物对发酵MTG酶活没有促进作用. 参考文献 [1]MartinPB,ManfredHandKerstinW.TransglutaminaseCROSS—linkingofmilkproteinsandimpactonyoghurtgelproperties[J].International DairyJournal,2007,17:1360—1371 [2]MotokiM.andSeguroK.Transglutaminaseanditsuseforfoodprocessingtrendsinfood[J ].Science&Technology,1998,9:204—210 [3]BarbarosO,HuseyinAKandSebnemO.Incorpor~ionofmicrobialtransglutaminaseinto non—fatyogurtproduction[J].InternationalDairy Journal,2007,17:199—207 [4]刘志胜,李里特,辰巳英三.大豆蛋白营养品质和生理功能研究进展[J].大豆科学,2000,19(3):263—267 [5]张智,孙凌雪.大豆蛋白活性肽在相关行业中的应用[J].中国调味品,2003,5(5):11—13 [6]梁桂兆,卞科,张慧敏.基于响应面分析法的可食性小麦蛋白膜的研究[J].中国粮油,2004,19(4):25—29 [7]钟耕,陈宗道,闵燕萍,等.小麦面筋蛋白及其化学改性研究[J].粮食与饲料工业,2001,5:41—43 [8]冯屏,徐玉佩.功能性大豆蛋白及其应用[J].中国油脂,2001,26(6):70—74 [9]张程杰,堵国成,李寅,等.添加羟胺诱导Streptomyceshygroscopicus产谷氨酰胺转胺酶[J].过程工程,2005,5(4):434—437 [10]曾新,江波,王璋.zn对轮枝链霉菌SK4.001生长及转谷氨酰胺酶合成的影响[J].无锡轻工大学,2004,23(4):78—81 [11]曹丹月,高红亮,常忠义,等.谷氨酰胺转胺酶发酵培养基的响应面分析优化[J]. 华东师范大学,2007,(2):93—97 [12]程力,张东旭,堵国成,等.添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶[J].生物工程,2007,23(3):497—501 [13]杨立刚,江波,王璋.氮源对谷氨酰胺转胺酶合成的影响[J].生物技术,2002,12(2):11—13 [14]常中义,江波,王璋.培养基组成对轮枝链霉菌合成谷氨酰胺转胺酶的影响[J].无锡轻工大学,2001,20(1):51—54 [15]GrossowiczN,WainfanEandBomkE.Theenzymaticformationofhydroxamicacidsfro mglutamineandasparagines[J].Bio1.Chem.,1950, 187:111—125 [16]黄莉,江连洲,朱秀清.大豆蛋白抗氧性肽的研究[J].大豆通报,2003,(5):20