复合动物蛋白酶水解蛋清蛋白最优工艺的研究
2020-12-29
来源:年旅网
2010年第6期 总第35卷 中国调味品 CHINA C0NDIMENT 试验研究 复合动物蛋白酶水解蛋清蛋白最优工艺的研究 刘晓艳 ,于纯淼 ,张妍 ,曾凤彩 (1.黑龙江中医药大学,哈尔滨 150040;2.黑龙江旅游职业技术学院,哈尔滨 150086; 3.齐齐哈尔大学,黑龙江齐齐哈尔 161006) 摘要:生物活性肽具有免疫调节、激素调节、酶抑制、抗茵等多种生理功能。文章研究以蛋清为原料,采 用复合动物蛋白酶水解制备蛋清活性肽。通过单因素实验及L (4 )正交实验对制备蛋清活性肽的可 控酶解条件进行了优化。实验结果表明,复合动物蛋白酶最适水解条件为:pH 7.5,水解温度55℃,底 物浓度3%,酶浓度4 ,水解时间6 h。 关键词:鸡蛋蛋清蛋白;蛋白酶;水解;多肽;水解度 中图分类号:TS201.25 文献标识码:B 文章编号:100O一9973(2010)06—0062--04 Optimum conditions for protamex hydrolysis of egg white proteins LIU Xiao—yan ,YU Chun—miao ,ZHANG Yan ,ZENG Feng-cai。 (1.Heilongjiang University of Traditional Chinese Medicine。Harbin 150040,China; 2.Heilongjiang Tourism Profession Technology College,Harbin 150086,China; 3.Qiqihaer University,Qiqihaer 161006,China) Abstract:Bioactive peptides have immune regulation,hormonal regulation,enzyme inhibition,antibac— terial and other physiologica1 functions.Egg white was used as raw material to prepare bioaetive pep- tide.The effects of pH,temperature,hydrolysis time,substrate concentration and enzyme concentra— tion on DH were studied respectively.Based on the results,the L16(4。)orthogonal experiment was designed to obtain optimized technology for preparing bioactive peptide.The results showed that the optimum hydrolysis conditions of protamex were pH 7.5,55℃,substrate concentration 3 ,enzyme concentration 4%,6 h. Key words:egg white;protamex;hydrolysis;peptide;degree of hydrolysis 我国有世界上最为丰富的禽蛋资源,禽蛋产量 1985年以来一直居世界第一位,但精深加工量不足禽 易凝固,极大地限制了它在食品加工中的利用。 生物活性肽具有免疫调节、激素调节、酶抑制、抗 蛋产量的2 ,鸡蛋的营养价值和功能特性并没有得 到充分的开发利用。鸡蛋蛋清是一种胶体物质,它的 分散介质为水,分散相为蛋白质。蛋清中的蛋白质含 量约占11 ~15 ,这其中主要包括卵清蛋白、卵转 铁蛋白、溶菌酶、卵粘蛋白、类卵粘蛋白、卵球蛋白和抗 生物素蛋白等。蛋清蛋白含有人体所必需的多种氨基 菌以及安神镇痛等多种生理功能 ]。蛋类作为食物蛋 白质的重要来源之一,为生物活性肽的开发提供了良 好的原料。将蛋清进行酶解生产蛋清肽使产品具有低 渗性、低致敏性、高稳定性和高的溶解性,同时,也能获 得具有生物活性的寡肽。金嫘等报道[3],鸡蛋蛋清经 Alcalase碱性蛋白酶酶解后的小肽混合物均具有清除 活性氧和抗脂质氧化的能力;杨万根等报道 ],Alca- 酸,且氨基酸组成配比均衡性好,是机体利用率最高的 一类蛋白质[1]。鸡蛋中蛋清蛋白质对热不稳定,加热 lase 2.4L碱性蛋白酶和Protease N蛋白酶酶解物具 收稿日期:2010--01—18 基金项目:黑龙江省科技厅攻关研究资助项目(GA07B401—2);黑龙江省教育厅资助项目(11531355) 作者简介:刘晓艳(1962一),女,副教授,主要从事农产品深加工工作。 一62— 2010年第6期 总第35卷 CHINA CoNDIMENT 中国调味品 试验研究 有抗氧化和抗凝血酶活性。刘静波等[5 报道,蛋清蛋 白经碱性蛋白酶和风味蛋白酶双酶水解制备蛋清高F 值寡肽。2004年,Miguel等[6 ]研究了几种蛋白酶对 加入量和时间。在单因素实验的基础上,采用正交实 验设计研究酶解温度、pH值、底物浓度、加酶量5个 因素对水解度的影响。 蛋清的水解效果,其中,胃蛋白酶水解产物具有较高的 ACEI活性(IC50=55.3 pg/mL)。本实验研究使用复 合动物蛋白酶将鸡全蛋清蛋白水解的最优工艺条件, 为蛋清蛋白在功能食品以及医药保健品领域的开发利 2 结果与分析 2.1 pH值对蛋清蛋白水解效果的影响 复合动物蛋白酶适宜pH值范围为6~9,因此选 用开辟新的途径。 1 材料与方法 1.1材料与仪器 鸡蛋购自齐齐哈尔市大润发超市;复合动物蛋 白酶(酶活力,146511 U/g) 南宁庞博生物技术有限 公司;其余试剂均为分析纯。 UV757CRT紫外可见分光光度计、722可见分光 光度计上海精密科学仪器有限公司;BS124S电子天 平北京赛多利斯仪器系统有限公司;TDL-5一A型低 速台式离心机 上海安亭科学仪器厂;DF-Ⅱ集热式 磁力加热搅拌器 江苏省金坛市医疗仪器厂;SHZ B 水浴恒温震荡器 上海跃进医疗器械厂。 1.2实验方法 1.2.1检测方法 蛋白酶活力测定法——福林法[g]。 水解度测定法——茚三酮比色法[1。。。 l_2.2实验方法 1.2.2.1工艺流程 新鲜鸡蛋一搅打一调配一热处理一加酶一酶解一 灭酶。 1.2.2.2酶解蛋清制备活性肽的方法 将鸡蛋洗净,打蛋后分离蛋清,取一定质量的蛋清 用水稀释到一定浓度,用2 mol/L NaOH溶液调pH 为1O,85℃水浴静置30 min使之变性。加酸 (2 mol/L HC1)或碱(2 mol/L NaOH)调至水解预定 的pH值,加入一定量的复合动物蛋白酶进行水解,水 解时间为所设计时间。水解过程中采用恒温磁力搅拌 器不断地搅拌蛋清溶液,并不断加入适当浓度的 NaOH以维持pH值恒定,记录耗碱量。水解结束后 将水解物置于沸水浴内灭酶10 min,然后水解物 5 000 r/min下离心10 min,测定上清液水解度。 1.2.2.3酶解条件的优化 以水解度(DH)作为实验的衡量指标,采用单因 素实验依次确定酶解的pH值、温度、底物浓度、酶的 择此范围作为单因素实验的主要考察范围。pH值对 蛋清蛋白水解度的影响如图1所示。由图1可见,当 pH值在6.O~9.0时,碱性蛋白酶的水解度随着pH 值的增加逐渐增大。当pH值为7.0时,水解度出现 最高点,而后水解度逐渐降低。因此酶解pH值7.0 为宜。 l4 l2 一lO 8 吞64 2 0 5 图1 pH值对蛋清蛋白水解效果的影响 注:酶解条件T一50℃,Es3—4%,EE3/ES ̄一1 。 2.2温度对蛋清蛋白水解效果的影响 复合动物蛋白酶适宜温度范围为40 ̄60℃,因此 选取45 ̄60℃作为主要实验范围。温度对蛋清蛋白 水解度的影响如图2所示。由图2可见,酶解温度在 4O~50℃范围内时,水解度随着温度的增加逐渐增 大,酶解温度为50℃时,水解度最高,达到9.69 ,酶 解温度再升高,水解度逐渐降低。因此水解温度5O℃ 为宜。 1 1 ^ 一 墨 口 图2温度对蛋清蛋白水解效果的影响 注:酶解条件T一50℃,Esl一4%,EE]/ES3=1%。 2.3底物浓度对蛋清蛋白水解效果的影响 不同底物浓度对蛋清蛋白的水解度的影响如图3 所示。由图3可见,当底物浓度在2.0 9,5~4.0 时, 一63— 2010年第6期 总第35卷 CHINA COND ENT 中国调味品 试验研究 水解度随着底物的加入量增加逐渐增大,当底物浓度 时,水解度变化趋势逐渐趋于平缓,最终基本上保持不 在4.0 时出现转折点,此后水解度随底物浓度的加 变。由图5可见,当水解时间达到6 h时,水解度达到 入量增加趋于平缓。 底物浓厦(%) 图3底物浓度对蛋清蛋白水解效果的影响 注:酶解条件pH 7.0,T一50℃,[E]/ES]=1 。 2.4 EE]/[S]对蛋清蛋白的水解度的影响 EE-1/ ̄S-I对蛋清蛋白的水解度的影响如图4所 示。由图4可见,当加酶量在1.0 ~2.o A时,水解 o度随着蛋白酶的加入量的增加而急剧增大,当加酶量 在2.0 时出现转折点,此后水解度随蛋白酶的加入 量增加趋于平缓。 ∞ [E]/[S](%) 图4 [E]/[S]对蛋清聋白的水解度的影响 注:酶解条件pH 7.0,T=50℃,Es]=4%。 2.5酶解时间对蛋清蛋白水解效果的影响 酶解时间对蛋清蛋白水解度的影响如图5所示。 图5随解时间对蛋清蛋白水解效果的影响 注;酶解条件pH 7.0,T=50℃,Is]=4%,[E]/[S]=1%。 蛋清蛋白与蛋白酶进行水解时,随着水解时间的 增加,水解度逐渐增大。当水解时间增大到一定程度 一64一 最大,为12.21 ,此后,随着水解时间的延长水解度 略有降低,因此选择水解时间为6 h为宜。 2.6正交实验确定酶水解蛋清蛋白的最佳工艺条件 为确定复合动物蛋白酶水解蛋清液最佳工艺参 数,在单因素实验的基础上,选取5个因素,以水解度 为考察指标,采用L (4。)正交实验表,实验结果见表 1。 表1复合动物蛋白酶水解聋清蛋白影响因素正交实验结果 实验号 H 3.54 1.44 9.28 21.59 7.39 5.48 2.95 7.8O 5.28 9.97 7.64 0 :0 0 0 l2.05 l2.35 16.38 6.64 5.33 K1 8.08 7.98 l3.00 5.21 4.18 K2 8.95 7.10 6.86 6.92 7.86 K3 7.22 1O.70 8.46 10.10 12.52 l1.68 1O.15 7.61 13.7O l1.37 R 3.60 2.18 5.39 8.49 8.34 由表1可知,复合动物蛋白酶酶解蛋清蛋白水解 度的主要影响因素的大小依次为:D>E>C>A>B, 即加酶量>时间>底物浓度>pH值>温度。复合动 物蛋白酶水解蛋清的最佳工艺条件为:pH 7.5,水解 温度55℃,底物浓度3 9/6,酶浓度4 ,水解时间6 h。 3 结论 复合动物蛋白酶水解蛋清蛋白质是可行的。实验 确定了以水解度为指标,复合动物蛋白酶水解鸡蛋白 蛋白的最佳工艺条件为:pH为7.5、温度为55℃、 [s]9,6—3 、[E]/ES]一4 9,6、t--6 h,DH达21.59 。 参考文献: [1]张兰威,牟光庆,许高升.蛋制品工艺学[M].黑龙江科学技 术出版社,1996:6-19. 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(上接第59页)同,并没有因为微波的照射而破坏其主 要成分。更为重要的是,在蒸馏过程中,不需要添加任 何溶剂,完全可以利用植物自身内部所含的水分实现 循环,是一种完全无溶剂的快速蒸馏香精油的新技术。 因此,微波辅助水蒸汽蒸馏是一种真正意义上的快速、 究[J].中国调味品,2005(8):28—31. [4]吴春华,张加研,赵黔榕,等.微波辐照合成乙酸松油酯的 研究口].林产化学与工业,2007,27(4):123—125. [5]王艳,张铁军.微波萃取技术在中药有效成分提取中的应 用[J].中草药,2005,36(3):470—473. [6]张代佳,刘传斌,修志龙,等.微波技术在植物胞内有效成 收率高的环保节约型无溶剂新方法,可用于蒸馏各类 新鲜香料植物的挥发油。 参考文献: 份提取中的应用[J].中草药,2000,31(9):5-6. [7]CAMEL V.Microwave-assisted solvent extraction of env- ironmental samples[J].Trends in Analytical Chemistry, 2000,19(4):229—248. Eli陈毓亨.我国姜科山奈属药用植物研究[J].药学学报, 1984,19(7):528. [2]吴润,吴峻松,方洪钜,等.山奈和苦山奈精油化学成分的比 较研究[J].中药材,1994,17(10):27-29. [8]ESKILSSON C S,BJORKIUND E.Analytical—scale micro- wave-assisted extraction[J].Journal of Chromatography A,2000,902(1):227—25O. [3]凌育赵.水蒸气蒸馏提取沙姜中特性组分——沙姜油的研 (上接第61页J 该法将水蒸汽蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二 为一,提高了萃取效率,并减少了溶剂用量。 同时蒸馏一萃取得到的挥发油不需复杂预处理,免 去了操作污染,节省了萃取时间,得到的提取物气味浓 郁,在国内外的研究中,此种方法已经被广泛应用于香 3.3讨论 试验中没有将粉碎粒度作为因素之一,是因为粉碎后 的茴香根挥发油挥发快,不适合大规模生产的需要,因此将 其作为因素之一没有意义,故只考虑浸泡时间、料液比和提 取时间3个因素。提取时应注意控制温度,烧开后宜用文 火保持沸腾,各次试验尽量同一标准,以免影响结果。 味物质的提取中,其中在提取植物的精油方面也有了 广泛的研究[5]。 参考文献: 由实验结果可知,浸泡时间对提取率影响最大,即 浸泡时间越长提取率越大,但在大规模生产时,要综合 考虑经济成本,可适当的缩短提取时间。 由实验结果可知,水分对提取率几乎没有影响,因 此,只要水分足够,挥发油就能充分被提取出来,考虑 [1]徐善述,杨洪珍.浅谈三种茴香油及工业生产方法[J]. 天津化工,2003,17(4):32-33. [2]朱兆云.大理中药资源志[M].昆明:云南民族出版社, 199l:102. 到对经济效益的影响,最佳的料液比为1:10。 提油时,采用同时蒸馏萃取方法。同时蒸馏一萃取 法较传统水蒸汽蒸馏提取具有以下优点: 由于SDE法所获得的是挥发油溶于有机溶剂的溶 液,体积较大,便于操作,避免了通常蒸馏法提取精油时 在器壁上吸附损失及转移微量精油时的操作困难。 [3]韦群辉,朱兆云.茴香根的生药学研究[J].华西药学 杂志,2000,15(5):338—340. [4]彭秧锡.同时蒸馏萃取器及其使用方法[J].理化检验一化 学分册,2004,40(5):296. [5]谢功昀,陈发河,吴光斌.同时蒸馏萃取法提取柚皮油的研 究[J].香精香料化妆品,2008(2):17—2O,25—27. 一65—