麦芽根蛋白的酶水解性质的研究

《食品工业科技》 Science and Technology of Fbod Indtetry Vo1．22．No．2．2001 薛业敏 洪厚胜 (蚌埠高等专科学校，蚌埠 233030) (南京化工大学制药与生命工程学院) ● 一 ◆ ● ●一 ● I◆ ● ●一 ‘● ◆ ⋯ ● ● 1◆ ● q_． ． ●_． ● ● H一 ’‘● ◆ 一 ● ◆ ● ⋯ 一 I◆ 一 ～ ◆ ● ● {◆ ● ¨ ● ● 摘 妻 研究了两种蛋 白酶对麦芽根蛋白的水解效果．选择出适宜的碱性蛋白酶 Alca]ase，并利用正交实验法．对 碱性蛋白酶水解麦芽根蛋白的最佳条件进行了选择，结果为底物浓度2％，温度 55℃．酶用量 5000u／g底物．pH8 0，酶 解时间 5h。 关键词 麦芽根 碱性蛋白酶 蛋白质水解 Abstract In this anticle effects of two pmteinases oⅡ dro1 ． vsis of malt sprout protein Weir．studied．and l^caIase w越 Iecled as pp pnate enzyme．Malt sprout protein utilized,KS mw material and its appmp ate hydrolysis conditions by Alealase㈣ deter mhaed bv oahogonM design les| The gIlll was：the concentration of subst阻 2％ ．temperattrre 55'E ，the amoutmt of enzyme 5000 u／g，pit8．0，time 5h Key words malt sprout：aIc ase era／me；protein hydrolysis ● - ● ⋯ 1● ● ～ - ’～ ◆ ● ⋯ ●。● ●-◆ 一 ● ⋯ -◆ ● ¨ ● 一 ● ．-◆ ⋯ ～ ● 一 — ． 1一 I- ⋯ 一 ⋯ ⋯ I◆ 一 ◆ 麦 芽根 中 含 蛋 白质 30％，脂 肪 2 0％ 灰 分 6 0％，粗纤维 8．6％，非氮类浸 出物 44．6％，水分 8 8％及大量维生素和碱基等营养物质，有很高的开 发和利用价值。 目前，在食品方面的应用很少。如果将麦芽根蛋 白水解成更易被人体吸收的肽类及氨基酸加到糖果、 糕点、膨化食品中，可改善食品的感官特性 ；用于肉及 鱼制品，可降低其水分活度；用作调味液或调味液增 强剂加入酱油等各种复合调味液或方便食品汤料中， 提高其鲜味和营养价值。总之，开发麦芽根蛋白在食 品与发酵工业方面的应用具有重要意义 。 本文采用酶解法来水解麦芽根蛋白，并在此基础 上对其在碱性蛋白酶中的水解特性进行研究 ，从而为 麦芽根在食品与发酵工业方面的应用提供理论依据。 1 材料与 1．1 材料与设备 AlcaXase碱性蛋白酶 Novo公司，酶活力为 5万 u／g：中性蛋白酶 无锡酶制剂厂 ，酶活力为 5万 u／g； 麦芽根 当地麦芽厂提供。经测定其蛋白质含量 36．(H％，水分含量8．72％，其他55．24％；其他所用化 学试剂 均为 AR级 。 微量凯氏定氮仪，恒温水浴锅，离心机，精密 pH 计 ，分析天平。 1．2 测定方法 1 2．1 蛋 白质含量测定 按 照 GB5009．5—85微量 凯氏定氮法。 1 2．2 水解蛋 白质收率的测定 一定量的水解蛋 白清液 ，参照 GB5009．5—85中规定的方法进行消化 ， 并测定清液中氮的含量，计算出清液中总氮量，则有 水解蛋白收率 = x 00％ 1．2．3 水解度的测定 TNBS法。 1．2．4 水分测定 参照 GB5495--85常压烘干法。 1．3 工艺流程 残 渣 一 水冲洗 十 麦芽根 一 磨碎一 配液 一 酶解一离l心分离一 清液 一测定蛋白质 1 4 操作要点 1 4．1 麦芽根的粉碎 选用淡黄色 、杂质少的优质 麦芽根，将其磨碎，要求达 2．5～3．0 mm筛板。 1 4．2 酶解 将麦芽根粉 20 g配制成一定底物浓 度的溶液，按蛋白酶 5000 u／g底物的量加入反应器 中，维持温度在 30～60℃范围，反应时间 1～6 h，pH 在规定值±0．1范围进行水解。 1．4．3 离 分离 水解结束后，将其升温至 75～ 8O℃，维持温度 20 min对酶进行灭活，冷却、离心分 离，残渣用少量水清洗后再次离心，合并清液，其 总体积。清液用于蛋白质收率、水解度的测定。 2 结果与讨论 2．1 水解麦芽根蛋白最佳酶的确定 以水解度为参考指标 ，对碱性蛋 白酶和中性蛋 白 酶在选用条件下麦芽根蛋白的水解情况进行分析 ，结 果如图1。碱性蛋白酶对麦芽根蛋白的水解作用比 中性蛋白酶强烈，为此，我们选择碱性蛋白酶作为麦 芽根蛋白水解酶 针对国内各种碱性蛋白酶应用情 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．22．No．2．2001 况，我们选用碱性蛋白酶 Alcalase用于水解麦芽根蛋 白，并对其水解特性进行研究。 图 1 麦芽根水解时水解度与时间的关系 底物浓度 5％，酶用量 5000u／g，pH8 O(碱)、7 O(中)， 温度 55℃(碱)、柏℃(中) 2 2 Alcalase碱性蛋白酶的酶解试验 根据预备试验和有关资料，确定 Alealase碱性蛋 白酶的最适温度为55℃，最适 DH为 8．0，分别对底物 浓度、酶用量、酶解时间进行了单因素实验。 2．2．1 底物浓度对蛋 白质收率的影 响 取不同底 物浓度的溶液，酶用量 5000u／g底物 ，酶解时间 3 h下 进行试验，其蛋白质收率情况如图2。从图中可知， 随着底物浓度增加，蛋白质收率逐渐降低。底物浓度 2％时，蛋白质收率达84 1％，但底物浓度太低，产品 得率及生产效率不高；故在工业化生产中，可适当增 加底物浓度来提高产品的收率。 丹 蛙 皿 强 2 3 4 5 6 7 赢糖澈鏖 (■) ． 图2 底物浓度对蛋白质收率的影响 2、2、2 酶用量对蛋 白质收率的影响 取底物浓度 10W*，酶解时间 3 h，在不同酶用量的条件下进行试 验，结果如图3。从图中可见，当酶用量达5000ulg底 物时酶用量对蛋白质收率影响不大 ，故选择最佳酶用 量为5000ulg底物。 2、2．3 适合酶解 时间对蛋 白质收率的影响 取底 物浓度 10％，酶 用量 5000u／g底物，选取 不同的时 间 处理，结果见图4。碱性蛋白酶 Alcalase在水解前 3 h 内蛋白质收率增加较快，以后减慢。这主要是随着水 解的进行，蛋白质底物逐渐减少，酶解速度降低，又因 酶逐渐失活，加之水解产物的积累反过来对酶本身抑 · 36 · 制的结果一6 h后蛋白质收率逐渐下降，故最佳酶解 时间确定为 5 h。 V ■ 憾 皿 嘲 V ■ 憾 皿 嘟 3500 4o0o 450o 5o∞ 5500 60o0 酶用量 (u／g) 图 3 酶用量对蛋 白质收率 的影 响 2 3 4 5 6 醇解时问 (h) 图4 酶解时间对蛋白质的影响 2．3 Alealase碱性蛋白酶水解正交试验 我们选择底物浓度、酶浓度、反应时间进行三因 素三水平的正交实验，试验按 L(3 ) E交表，正 交实验结果见表 1。 表 1 窦验与结果 4 6 8 9 K1 K2 K3 R 因素主次 228 8 227 1 8 9 1(30o0) 2(4000) 3(50o0) 1(30o0) 2(400o) 3(50o0) 1(30o0) 2(4o0o) 3(5o00) 221．7 231．5 238．7 17 B)C)A 229 5 236 9 11．8 由极差分析可知，影响水解反应的主次因素为： 酶浓度 >底物浓度>酶解时间，正交试验的最佳反应 组合为 A B]c ，即底物浓度 2％，酶浓度5000u／g，酶 解时间 5 h。 4 5 1 7 2 9 6 8 7 刀 ；若” 拍 弭 ¨ " 1 3 5 3 5 l 5 1 3 5 m 加 ⋯ Ⅲ啪 ㈦㈦㈦ 啦 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．22，No．2，2001 3 结论 3 1 碱性蛋白酶 Alcalase和中性蛋白酶都能水解麦 芽根蛋白，但碱性蛋白酶 Alcalase对麦芽根蛋白的水 解作用比中性蛋白酶强烈。 3．2 麦芽根蛋白经碱性蛋白酶水解后，可大大提高 麦芽根中可溶性氮的含量，这为其在食品与发酵工业 方面的应用开辟了新途径 3．3 麦芽根蛋白经碱性蛋白酶在底物浓度 2％，酶 解温度 55℃，酶用量 5000u／g底物，酶解时间 5 h，酶 解口H值 8．0时水解可得到水解蛋白，收率达84．1％。 但考虑到底物浓度太低时影响产品得率及生产效率。 因此，在工业化生产中，可适当增加底物浓度来提高 产品的收率。 参考 文献 1 陈洁，王璋等 麦芽根的综合利用进展 食 品工业科技， 1999(5)：61 2 周爱梅等．酶解蚕蛹蛋白及其应用研究 广州食品工业科 技 ，1995(2)：11～14 3 邓勇．吴煜欢．微生物蛋白酶对大豆分离蛋 白木解作用的 研究 食品科学，1999(6)：42～45 4 韩玉洁，张亚丽等 ．变性豆中蛋白的酶木解特性的研究．中 国粮油学报，1999(6)：34—36 5 棕同兴．胡叔平等 啤酒生产．上海科技出版社 ．1988，8．259 我国长链多不饱和脂肪酸研究获新突破 汕头润科生物工程有限公司攻克利用生物反应器培养深海植物的世界难，生产 出100％纯天然DPA植物营养素和100％纯天然DHA(不舍 EPA)。此技术及产品居国际 领先地位 汕头润科生物工程有限公司采用现代生物技术，生产出新一代健康产品——长链多不饱和脂肪酸 DPA和不含 EPA的 DHA。 该生产技术攻克了利用生物反应器培养深海植物的世界难题。此项目的成功投产，标志着我国海洋生物工程技术进人世界前 列。 该公司以香港大学和中山大学专家为技术依托从事研究开发，在国际上率先提出了深海植物生物反应器高密度深层培养理 论，并以此为基础，运用于工业生产，实现了深海植物的高密度深层工业化规模培养。 据有关专家介绍，这项研究成果的重要价值在于，它实现了深海植物的生物反应器培养和选育出了优良菌种，使我国在长链 多不饱和脂肪酸的研究与开发领域实现了新的突破，跃居国际领先地位。利用这项研究成果生产出的 DPA和不含 EPA的 DHA 两种产品附加值高，国内外市场十分看好。 国际医学研究表明，DPA(二十二碳五烯酸)是一种人体必需脂肪酸。它具有降血脂、软化血管和防治心血管疾病的显著功 效，并且在这些方面的功效比被称之为血管清道夫的 EPA(二十碳五烯酸)还要强 10—20倍，同时 DPA还可以提高人体的免疫 力。此前，DPA惟一的商业来源是生活在北极的海豹，资源极其有限，而且从海豹中提纯 DPA技术难度大、成本较高、质量难以 稳定。因此长期以来 ．寻找含有 DPA的植物资源已成为世界科研难题。 DHA(二十二碳六烯酸)作为另一种人体必需脂肪酸，是婴幼儿大脑发育不可缺少的物质，也是人体视觉神经发育必需营养 素。目前，市售 DHA产品一般来 自深海鱼油．但其中往往混有 ERPA。EPA虽有软化血管功效，但美国国际脂肪酸研究机构的研 究表明，它对胎儿、婴幼儿以及儿童和青少年的生长发育有着副作用，所以生产不含 EPA的 DHA产品成为国际该领域科研人员 关注的课题。目前除我国润科公司以外，世界上还有美国的 OmegaT~ch生物工程公司开发出的不含 EPA的 DHA微藻产品。 据润科生物工程有限公司总经理李建平介绍，该公司将先进的纳米加工技术运用于生产，现已生产出 100％纯天然 DPA海 洋植物营养紊“润科 DPA多烯胶囊 和不含 EPA的 100％~ 然 DHA营养紊 得聪多烯胶囊”等长链多不饱和脂肪酸系列产品。 据悉，目前此项技术已申请了中国发明专利。 (舒 阳) ⑧ 新民市佩氏膨化机械研究所 佩 — — 反 专业生产多功能大中小型膨化机，能生产球型、 条型、圆型、梅花型等四十多种花样产品。 花生、豆制品加工机械： 蛋白内机、豆筋机、粉丝虾片机、豆肠机、豆皮牛 排机。 油炸食品加工机械 虾条、鱿鱼卷机、空心面、旺旺雪米饼机、贝壳酥 机、泡司机、80型挤压机，生产方管、贝壳、薯条、卡迪 那、圆圆、直通车等食品。 米、面加工机械 冷面机、米粉 采线机 地 址：辽宁新民市西大街膨化机研究所 电 话 ：(024)87853486 邮编 ：110300 联系人：张 君 传真：(024)87853486 帐 号：01051 1140255 · 37 · 维普资讯 http://www.cqvip.com