中國(guó)毛蝦酶解產(chǎn)物的功能性質(zhì)研究

劉曉娟，楊 磊，杜 征，趙力超，周愛(ài)梅，劉 欣

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642)

中國(guó)毛蝦酶解產(chǎn)物的功能性質(zhì)研究

劉曉娟，楊 磊，杜 征，趙力超，周愛(ài)梅，劉 欣

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642)

研究了木瓜蛋白酶酶解中國(guó)毛蝦產(chǎn)物的功能特性。對(duì)毛蝦酶解產(chǎn)物的溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性和粘度等功能性質(zhì)進(jìn)行了研究，并與蝦粉的功能特性進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:毛蝦酶解產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量高達(dá)85.5%，比蝦粉提高17.5%;酶解產(chǎn)物的溶解度、乳化性和起泡性明顯高于蝦粉;酶解產(chǎn)物的乳化穩(wěn)定性、泡沫穩(wěn)定性和粘度略低于蝦粉。毛蝦酶解產(chǎn)物作為一種潛在的功能性配料，在食品工業(yè)中具有一定的應(yīng)用前景。

中國(guó)毛蝦，酶解產(chǎn)物，功能性質(zhì)

Abstract:The functional properties of papain hydrolysate of Acetes Chinensis were studied.Some major functional properties such as solubility，the emulsifying activity index(EAI)，emulsifying stability(ES)，foaming activity(FA)，foaming stability(FS)and viscosity of enzyme hydrolysate were determined，which were compared with those of shrimp protein.The results showed that the protein content of enzymatic hydrolysate was 85.5%，which increased by 17.5%than the shrimp power.Parameters of solubility，EAI，F(xiàn)A of enzymatic hydrolysate were evidently advanced while ES，F(xiàn)S and viscosity were slightly lower compared to those of shrimp protein.Enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis as a potential and functional ingredient had promising applications in food industry.

Key words:Acetes Chinensis;enzymatic hydrolysate;functional properties

中國(guó)毛蝦又名蝦米、海米，盛產(chǎn)于我國(guó)沿海淺海區(qū)，蝦體小，皮薄，肉少，毛蝦中富含蛋白質(zhì)、鉀、鈣、鎂、鐵、磷、硒等礦物質(zhì)及維生素B5和維生素E。在氣溫高時(shí)，鮮蝦不易保存，易腐敗，且漁獲量大，除少數(shù)鮮售外，大多制成經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高的蝦皮、蝦醬等，有相當(dāng)一部分因未能得到及時(shí)有效的利用而腐敗變質(zhì)，造成很大的資源浪費(fèi)。如何充分利用這一海洋生物資源是一個(gè)非常緊迫的課題［1］。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究者將蛋白酶解技術(shù)用于低值魚(yú)蝦及其下腳料，提高其附加值［2-5］。趙謀明等以低值魚(yú)酶解液為原料，通過(guò)美拉德反應(yīng)可制備各種不同香型的熱反應(yīng)香精，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)復(fù)合蛋白酶深度酶解可提高低值魚(yú)蛋白質(zhì)利用率，并且低值魚(yú)酶解液具有突出的鮮味［6］;Mizani等人以廢棄的蝦頭為原料，添加12AU/kg堿性蛋白酶，在Na2SO3濃度為0.2mol/L的條件下酶解，酶解后蛋白的提取量可達(dá)到62%，蛋白中含有大量的必需氨基酸，調(diào)節(jié)pH為3.1，除去亞硫酸鹽的影響，得到的蛋白粉可以制成適合喂養(yǎng)動(dòng)物或水生生物的飼料［7］。水解蛋白的主要功能特性如溶解度、粘性、乳化性、泡沫性和持水性是完整蛋白常見(jiàn)的，但由于酶的改性，這些特性與完整蛋白又有所區(qū)別，有一些特性的改變有利于水解蛋白的應(yīng)用，如酶解產(chǎn)物的溶解性即使在蛋白質(zhì)等電點(diǎn)也大幅度提高、起泡性增加、粘性降低、不良風(fēng)味和過(guò)敏成分去除等［8］;但也有一些特性的改變限制了水解蛋白的利用［9］。酶解產(chǎn)物相比母本蛋白，其功能性質(zhì)有很大改變，必須對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)研究才能更好的推廣利用。目前關(guān)于蝦類尤其是毛蝦這類低值產(chǎn)品酶解產(chǎn)物的功能性質(zhì)研究還很少。本文利用木瓜蛋白酶酶解中國(guó)毛蝦，研究毛蝦酶解產(chǎn)物的功能特性，不僅可以提高其附加值，而且對(duì)于有效利用低值水產(chǎn)資源具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中國(guó)毛蝦 臺(tái)山市下川島;木瓜蛋白酶 5×105U/g，美倫生物制品有限公司;其他化學(xué)試劑 均為分析純。

DK-8D型電熱恒溫水槽 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;PHS-3C精密pH計(jì) 上海虹益儀器廠;LG10-2.4A型高速離心機(jī) 北京醫(yī)用離心機(jī)廠;NDJ-8型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 毛蝦酶解液制備方法 取蝦粉，料液比1∶5、木瓜蛋白酶加酶量為600U/g、酶解溫度55℃、酶解時(shí)間4h，酶解后的酶解液在沸水浴下滅酶10min，冷卻20min后于4500r/min離心15min，取上清液保存待測(cè)。

1.2.2 毛蝦與酶解液成分的測(cè)定 水分的測(cè)定:按GB/T 5009.3-2003 用直接干燥法［10］;灰分的測(cè)定:按GB/T 5009.4-2003用灼燒稱量法［11］;蛋白質(zhì)的測(cè)定:按 GB/T 5009.5-2003 用凱氏定氮法［12］;脂肪的測(cè)定:按 GB/T 5009.6-2003 用酸水解法［13］。

1.2.3 氮溶解指數(shù)的測(cè)定［14］準(zhǔn)確稱取0.4g酶解產(chǎn)物溶于20mL蒸餾水中配制成2%的溶液，調(diào)節(jié)pH，于室溫(25℃)磁力攪拌 1h后，4000r/min離心20min，取5mL上清液，用微量凱氏定氮法測(cè)定其蛋白質(zhì)的含量，計(jì)算氮溶解指數(shù)(NSI)。

1.2.4 乳化性和乳化穩(wěn)定性的測(cè)定［15］準(zhǔn)確稱取一定量的樣品溶于15mL蒸餾水中，室溫(25℃)磁力攪拌1h后加入5mL植物油，在高速乳化剪切機(jī)中(10000r/min)均質(zhì)2min制成乳狀液，準(zhǔn)確吸取底部乳狀液0.1mL置于一小燒杯中，立即加入25mL體積分?jǐn)?shù)為0.1%的SDS溶液，充分搖勻后，以體積分?jǐn)?shù)為0.1%的SDS溶液做對(duì)照，在500nm處，測(cè)定吸光值(A)，并以EAI表示乳化性;25min后，再次測(cè)定吸光值(A1)。

式中:D為稀釋分?jǐn)?shù);W為分散相(花生油)的體積分?jǐn)?shù);C是乳化形成前水相中單位體積水解物的蛋白質(zhì)重量;A是吸光度;L是光路長(zhǎng)度;104是換算系數(shù);t為25。

1.2.5 起泡性和泡沫穩(wěn)定性的測(cè)定［16］向攪拌機(jī)倒入40mL一定濃度的酶解產(chǎn)物溶液，室溫下攪拌2min，迅速將泡沫及液體倒入100mL量筒中，記錄泡沫層體積V。分別記錄10、30、60、90min后的泡沫層體積。

式中:V1是攪拌停止時(shí)泡沫體積(mL);40是樣品溶液體積(mL)。

1.2.6 粘度的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取一定量的酶解產(chǎn)物配制成一定濃度的溶液，室溫(25℃)磁力攪拌1h，參照說(shuō)明書(shū)用NDJ-8型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定樣品溶液的黏度。

2 結(jié)果與討論

2.1 毛蝦酶解產(chǎn)物的成分分析

從表1中可以看出，毛蝦的蛋白質(zhì)含量高達(dá)68.0%，脂肪含量為2.36%，灰分含量為17.3%?；曳州^多的原因是鈣磷等元素在毛蝦中含量豐富。由此可見(jiàn)，毛蝦是一種高蛋白、低脂肪和富含呈味物質(zhì)的蝦類，適合利用酶解技術(shù)制備成調(diào)味料的基礎(chǔ)原料。毛蝦酶解后產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量明顯提升，含量達(dá)到85.5%，比毛蝦蛋白含量提高了17.5%，適合做調(diào)味品的基礎(chǔ)原料以及作為添加劑加入到食品中。

表1 毛蝦酶解產(chǎn)物的成分分析(%)Table 1 The component analysis of shrimp enzymatic hydrolysate(%)

2.2 毛蝦酶解產(chǎn)物的功能性質(zhì)

2.2.1 毛蝦酶解產(chǎn)物的溶解性 取水解度分別為17.50%、21.36%、25.08%、29.32%的毛蝦酶解產(chǎn)物，將蝦粉及不同水解度的毛蝦酶解產(chǎn)物配制成2%濃度的溶液，測(cè)定其氮溶解指數(shù)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 水解度對(duì)毛蝦酶解產(chǎn)物氮溶解指數(shù)的影響Fig.1 Effect of the degree of hydrolysis on NSI of shrimp enzymatic hydrolysate

從圖1可以看出，沒(méi)有水解的毛蝦的氮溶解指數(shù)為30.54%，所有水解度的酶解產(chǎn)物的氮溶解指數(shù)都超過(guò)90%，并且隨著水解度的提高，氮溶解指數(shù)也越來(lái)越大。原因可能為:隨著水解度的增加，可離解基團(tuán)(-COO-、-NH+4)數(shù)目增加，導(dǎo)致了親水性及凈電荷數(shù)的增加，增大了可溶性;隨著抗原性的降低，多肽鏈分子數(shù)減少，更小的分子數(shù)和新暴露的離子化氨基和羧基，提高了水解產(chǎn)物的親水性;分子結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致內(nèi)部疏水中心暴露于溶液中。

水解度越高，毛蝦酶解產(chǎn)物的溶解性也就越好。溶解性是水解蛋白最重要的性質(zhì)，是其他功能性質(zhì)的基礎(chǔ)，溶解性越好，其它性質(zhì)也隨之提升［17］。酶解后較未酶解氮溶解指數(shù)增長(zhǎng)較大，因此酶解產(chǎn)物有較高的應(yīng)用價(jià)值，選定水解度最高的酶解產(chǎn)物用于功能特性的研究，為開(kāi)發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

2.2.2 毛蝦酶解產(chǎn)物的乳化性和乳化穩(wěn)定性 分別取一定質(zhì)量的毛蝦和酶解產(chǎn)物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的溶液，調(diào)pH為7.0，測(cè)定其乳化性和乳化穩(wěn)定性，結(jié)果如圖2、圖3所示。從圖2和圖3可以看出，酶解產(chǎn)物的乳化性(EAI)明顯高于蝦粉的乳化性，在0.5%～3%的濃度范圍內(nèi)，酶解產(chǎn)物的EAI值均在80m2/g以上，蝦粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化穩(wěn)定性則是蝦粉的稍微大些，如同樣0.5%濃度的樣品，酶解產(chǎn)物的乳化穩(wěn)定性比蝦粉小4.95，相比乳化性的變化不明顯。乳化性的提高有助于酶解產(chǎn)物在有乳化體系的食品中應(yīng)用。

圖2 濃度對(duì)毛蝦酶解產(chǎn)物乳化性的影響Fig.2 Effect of concentration on EAI of shrimp enzymatic hydrolysate

圖3 濃度對(duì)毛蝦酶解產(chǎn)物乳化穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of concentration on ES of shrimp enzymatic hydrolysate

隨著酶解產(chǎn)物濃度的升高，乳化性和乳化穩(wěn)定性都在提高。當(dāng)酶解產(chǎn)物濃度達(dá)到2.0%時(shí)，其乳化能力增加趨勢(shì)變緩，而乳化穩(wěn)定性從1.5%后增加趨勢(shì)升高。這是因?yàn)楫?dāng)油含量相同，在較低的濃度時(shí)，肽和蛋白質(zhì)從水相向界面吸附，形成有一定厚度和強(qiáng)度的界面膜，因而乳化能力增大，直至呈溶解狀態(tài)的肽和蛋白質(zhì)與界面吸附的肽和蛋白質(zhì)達(dá)到平衡;但當(dāng)濃度超過(guò)某一值后，就有過(guò)剩的肽和蛋白質(zhì)在溶液內(nèi)部締合成膠態(tài)聚集體，這些聚集體對(duì)乳化作用貢獻(xiàn)很小，但能在已形成的乳化溶液中起到穩(wěn)定乳化液的作用，因此當(dāng)酶解產(chǎn)物達(dá)到一定濃度后乳化能力也就不再增加，乳化穩(wěn)定性有一定升高［18］。

2.2.3 毛蝦酶解產(chǎn)物的起泡性和泡沫穩(wěn)定性 分別取一定質(zhì)量的酶解產(chǎn)物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，調(diào) pH 為7.0，另取蝦粉配制成濃度3.0%，同樣調(diào)節(jié)pH為7.0，測(cè)定其起泡性和泡沫穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 濃度對(duì)毛蝦酶解產(chǎn)物起泡性和泡沫穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of concentration on FA and FS of shrimp enzymatic hydrolysate

從表2中可以看出，酶解產(chǎn)物的起泡性顯著高于蝦粉的起泡性，在濃度為3.0%時(shí)，酶解產(chǎn)物比蝦粉的起泡性提高了1.15倍，說(shuō)明酶解產(chǎn)物宜應(yīng)用于泡沫型產(chǎn)品，而酶解產(chǎn)物的泡沫穩(wěn)定性則略低于蝦粉，但由于起泡性的差距過(guò)大，所以功能性質(zhì)還是有所提升。隨著酶解產(chǎn)物濃度的遞增，蛋白質(zhì)濃度隨之升高，起泡性和泡沫穩(wěn)定性都是增加的。如濃度3.0%的起泡性比濃度0.5%的起泡性提高了104.4%，酶解產(chǎn)物放置90min后，濃度3.0%的泡沫穩(wěn)定性降低了25.1%，濃度0.5%的泡沫穩(wěn)定性降低了30.1%。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)濃度越高，泡沫越堅(jiān)硬，粘度也越大，有利于在界面上形成多層的粘附性蛋白質(zhì)膜，因此加大了蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性［19］。

2.2.4 粘度 分別取一定質(zhì)量的酶解產(chǎn)物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，調(diào) pH 為7.0，測(cè)定其粘度，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 濃度對(duì)酶解產(chǎn)物粘度的影響Fig.4 Effect of concentration on viscosity of shrimp enzymatic hydrolysate

從圖4中可以看出，酶解產(chǎn)物的粘度低于蝦粉，酶解產(chǎn)物的粘度低于蝦粉，當(dāng)蝦粉濃度在0.5%～3%的范圍內(nèi)，蝦粉的粘度均在13.8mPa·s以上，且不斷增加，濃度達(dá)到3%時(shí)粘度為24.7mPa·s，而酶解產(chǎn)物的濃度在0.5%～3%的范圍內(nèi)時(shí)，酶解產(chǎn)物的粘度明顯要低于蝦粉的粘度，當(dāng)酶解產(chǎn)物濃度達(dá)到3%時(shí)，粘度為18.1%。酶解后粘度下降，可用于一些流體食品中。這是由于蝦粉中的蛋白質(zhì)溶解性差且分子量較大，而酶解后的小分子肽、氨基酸等使產(chǎn)物的粘度降低。酶解產(chǎn)物的粘度隨濃度的增加而升高。并且當(dāng)濃度達(dá)到1.5%之后，隨粘度增大的幅度加大。這是因?yàn)殡S著水解產(chǎn)物濃度的升高，蛋白質(zhì)充分溶脹，其親水基團(tuán)吸附蛋白質(zhì)分子周圍的水分子，此外，蛋白質(zhì)分子數(shù)量增多，分子之間更加容易聚合，所形成的空間網(wǎng)絡(luò)就更加牢固，分子流動(dòng)阻力增加，因而粘度增大。

3 結(jié)論

3.1 酶解產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量為85.5%，比蝦粉的蛋白含量提高了17.5%。所有水解度的酶解產(chǎn)物的氮溶解指數(shù)都超過(guò)90%，并且隨著水解度的提高，氮溶解指數(shù)也越來(lái)越大。

3.2 酶解產(chǎn)物的乳化性(EAI)明顯高于蝦粉的乳化性，在0.5%～3.0%的濃度范圍內(nèi)，酶解產(chǎn)物的EAI值均在80m2/g以上，蝦粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化穩(wěn)定性則是蝦粉的稍微大些，相比乳化性的變化不明顯，乳化性的提高有助于酶解產(chǎn)物在有乳化體系的食品中應(yīng)用。

3.3 酶解產(chǎn)物的起泡性顯著高于蝦粉的起泡性，濃度為3.0%時(shí)，酶解產(chǎn)物比蝦粉的起泡性提高了1.15倍，說(shuō)明酶解產(chǎn)物宜應(yīng)用于泡沫型產(chǎn)品，而酶解產(chǎn)物的泡沫穩(wěn)定性則略低于蝦粉，但由于起泡性的差距過(guò)大，所以功能性質(zhì)還是有所提升。

3.4 在相同濃度情況下，酶解產(chǎn)物的粘度明顯低于蝦粉，在濃度為0.5%～3.0%的范圍內(nèi)，蝦粉和酶解產(chǎn)物的的粘度都有明顯的增加，酶解后粘度下降，可用于一些流體食品中。

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Study on functional properties of enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis

LIU Xiao-juan，YANG Lei，DU Zheng，ZHAO Li-chao，ZHOU Ai-mei，LIU Xin
(College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

TS254.1

A

1002-0306(2012)12-0136-04

2011-10-12

劉曉娟(1980-)，女，博士，講師，研究方向:食品化學(xué)及功能性食品。

廣東省自然科學(xué)基金(S2011040002327);廣東省科技計(jì)劃農(nóng)業(yè)攻關(guān)(2008B021100011)。