蛋白酶水解蛋清的工藝研究

王彩麗 (長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

方正武 (長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

榮 俊 (長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

蛋白酶水解蛋清的工藝研究

王彩麗 (長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

方正武 (長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

榮 俊 (長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

選用木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶3種酶分別對雞蛋蛋清進(jìn)行水解，研究了酶水解雞蛋蛋清的工藝。結(jié)果表明：用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解蛋清效果最好，其水解最佳條件為：溫度50 ℃，pH 6.0，底物濃度25%，酶用量0.8 mL/g(5 200 U/g)水解12 h，水解度可達(dá)61.66%。

蛋清；木瓜蛋白酶；堿性蛋白酶；復(fù)合風(fēng)味蛋白酶；水解

蛋清含有豐富的蛋白質(zhì)和人體所需要的多種氨基酸，且其組成比例非常適合人體的需要，是人體內(nèi)利用率最高的蛋白質(zhì)之一[1]。用蛋白酶處理后的蛋清水溶液，具有口感好、無腥味、營養(yǎng)豐富、耐儲存，又保持著雞蛋的特有風(fēng)味等優(yōu)點[2]，而且用酶處理后的蛋清透明水溶液，其中蛋白質(zhì)已局部降解，有利于人體的消化吸收，不會引起消化不良，可用作保健飲料，符合現(xiàn)代人們對飲品的要求，尤其適宜于作為老人和嬰兒的營養(yǎng)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。為此，本研究探討了蛋清的蛋白酶水解工藝條件，以期為雞蛋的深加工奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雞蛋為市售，復(fù)合風(fēng)味蛋白酶(Flavourzyme) 、堿性蛋白酶(Alcalase)和木瓜蛋白酶(Papain)均為諾和諾德公司產(chǎn)品。

1.2 水解液的制備

將雞蛋蛋清取出并用紗布過濾，以5 g雞蛋蛋清加25 mL水配制成蛋清水溶液作為酶水解底物，調(diào)節(jié)pH，加入水解所需要量的酶，在反應(yīng)所需溫度下水解一定時間，沸水浴20 min以終止酶反應(yīng)，待冷卻后離心分離，收集上清液。同時做對照試驗(不加酶液)。

1.3 酶水解工藝

(1)最佳用酶的選擇 蛋清水解選用木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶分別對蛋清進(jìn)行水解并分別在其各自的最適溫度、pH、用量(均按諾和諾德公司提供，作適當(dāng)調(diào)整)的條件下，對底物進(jìn)行水解，8 h后測定各酶水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，根據(jù)各酶對蛋清的水解度大小，確定最佳用酶。

(2)水解溫度的確定 對于選定的最佳用酶，測定其在不同的水解溫度下酶水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，根據(jù)測定的水解度大小，確定酶反應(yīng)的最適溫度。

(3)水解pH的確定 在酶反應(yīng)的最適溫度下，測定其在不同的水解pH下酶水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，根據(jù)測定的水解度大小，確定酶反應(yīng)的最適pH。

(4)酶用量的確定 加入不同的酶量，在酶反應(yīng)的最適溫度和pH下，測定其各水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，根據(jù)測定的水解度大小，并綜合考慮經(jīng)濟性，確定最佳的酶用量。

(5)底物濃度的確定 在反應(yīng)的最適溫度、pH和最佳酶用量的條件下，采用不同的底物濃度對蛋清進(jìn)行水解，測定各水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，根據(jù)測定的水解度大小，確定酶反應(yīng)的最佳底物濃度。

(6)水解時間的確定 在反應(yīng)的最適溫度、pH、底物濃度和最佳酶用量的條件下，采用不同的水解時間對蛋清進(jìn)行水解，測定各水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度,根據(jù)測定的水解度大小，并結(jié)合實際生產(chǎn)，確定最適宜的反應(yīng)時間。

1. 4 測定方法

(1)酶活力的測定 采用Folin-酚法，以每克酶制劑在37 ℃、pH 7.5的條件下水解酪蛋白，每分鐘產(chǎn)生1 μg酪氨酸為1個酶活力單位(I U)。

(2)蛋白質(zhì)含量的測定 采用凱氏定氮法[3]，測定不同清液中的蛋白質(zhì)含量和對照管的蛋白質(zhì)含量，分別記為N和N0(mg/mL)。

(3)水解度的測定 采用茚三酮比色法[4]測定出不同清液中氨基酸的含量，根據(jù)氨基酸的分子量再換算出-NH2的摩爾含量(μmol/mL)，同時測定對照管的-NH2含量。

水解度(Degree of hydrolysis，DH)為蛋白質(zhì)在水解過程中肽鍵被裂解的程度或百分比，按以下公式計算[5]。

式中：h是被裂解的肽鍵數(shù)，即每克蛋白質(zhì)中被裂解的肽鍵的毫摩爾數(shù)；htot是原蛋白質(zhì)中的總肽鍵，即每克蛋白質(zhì)中肽鍵的毫摩爾數(shù)，一般為定值。對蛋清蛋白而言，該值為9.143 8；a是不同清液中-NH2的含量(μmol/mL)；b是對照管中-NH2的含量(μmol/mL)。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳用酶的選擇

表1 不同蛋白酶對蛋清的水解條件及水解效果Table 1 Hydrolysis of egg albumin with different proleases

圖1 溫度對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解度的影響Figure 1 Hydrolysis of flavourzyme under different temperatures

選用木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶分別在其各自的最適條件下對蛋清進(jìn)行水解，8 h后測定各水解產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的水解度，結(jié)果如表1所示。由表1可知，復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解雞蛋蛋清的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶，而且復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解后的蛋清液呈無色透明狀，而堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶水解后的蛋清液呈白色混濁狀，因此，選用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶為最佳用酶。

2.2 復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解蛋清條件的確定

圖2 pH對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解度的影響Figure 2 Hydrolysis of flavourzyme with different pH

圖3 復(fù)合風(fēng)味蛋白酶的用量對水解效果的影響Figure 3 Hydrolysis of flavourzyme with different dosages of prolease

(1)水解溫度的確定 溫度對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果影響規(guī)律如圖1所示。由圖1可知，在溫度低于50 ℃以前隨著溫度的升高水解度明顯增加，在50 ℃時達(dá)到最高，但在溫度高于50 ℃以后，隨著溫度上升水解度明顯降低，可能是由于溫度升高使部分酶失去活性所致，因此選擇的最適水解溫度為50 ℃。

(2)水解pH的確定 pH對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果的影響規(guī)律如圖2所示。由圖2可知， pH對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解度的影響是隨著pH的升高，蛋白質(zhì)的水解度先增大后減小，在pH 為6.0時的水解度出現(xiàn)峰值。因此，選pH 6.0為最佳水解pH。

(3)酶用量的確定 將復(fù)合風(fēng)味蛋白酶配成6 500 U/mL的酶溶液，向底物中加入不同體積的酶液即不同的酶量來進(jìn)行水解，以研究酶的用量對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，隨著復(fù)合風(fēng)味蛋白酶用量的增大，水解度不斷升高，但當(dāng)酶的用量超過0.8 mL/g時，水解度增加緩慢。綜合考慮經(jīng)濟性，選用酶的用量為0.8 mL/g。

(4)底物濃度的確定 底物濃度對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果的影響規(guī)律如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)?shù)孜餄舛刃∮?5%時，隨著底物濃度的升高，蛋白質(zhì)水解度不斷增大；但當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到25%時，蛋白質(zhì)的水解度也達(dá)到最高；再升高底物濃度反而使蛋白質(zhì)的水解度降低。故確定最佳底物濃度為25%。

(5)水解時間的確定 水解時間對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果的影響規(guī)律如圖5所示。由圖5可知：隨著酶水解時間的延長，水解度不斷增大，但在水解12 h以后，水解度增加緩慢。綜合考慮經(jīng)濟性，選用最佳水解時間為12 h。

圖4 底物濃度對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解度的影響Figure4 Hydrolysisofflavourzymewithdifferentconcentrationsofsubstrate圖5 水解時間對復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果的影響Figure5 Effectofhydrolysisdurationonflavourzyme

3 結(jié)論

在用木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶分別對雞蛋蛋清進(jìn)行水解時，復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解效果最好。當(dāng)用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶水解蛋清時，在其最適溫度、pH和最佳底物濃度及酶用量的條件下 ,反應(yīng)12 h后其對底物的水解度可達(dá)61.66%，而且水解液清亮、透明、感官性好。

[1]鄭 云，蔡木易，范慰慰．蛋清白蛋白酶解工藝的研究[J]．食品工業(yè)，2005，21(12)：1～3．

[2]鄧舜揚．新型飲料生產(chǎn)工藝與配方[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000．511～512．

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T5009.5—2003[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003．

[4]張水華．食品分析[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2008．175～176．

[5]徐英操，劉春紅.蛋白質(zhì)水解度測定方法綜述[J].食品研究與開發(fā)，2007，28(7)：173～175.

TS201.1

A

1673-1409(2009)02-S072-03

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.02.020

2009-02-16

湖北省科技攻關(guān)項目(2006AA201C56)

王彩麗(1977-)，女，陜西渭南人，實驗師，碩士研究生，主要從事生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究.