酶法改性花生分離蛋白的研究

張 兆 麗

(濰坊工程職業(yè)學院,山東 青州　262500)

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酶法改性花生分離蛋白的研究

張 兆 麗

(濰坊工程職業(yè)學院,山東 青州262500)

摘要：以氮溶解指數(shù)(NSI)為指標，研究酶法改性對花生分離蛋白功能特性的影響。結(jié)果表明，堿性蛋白酶改性的最佳條件為酶添加量0.50%、底物濃度5%、酶解時間120min，NSI值為79.6%。改性后，花生分離蛋白的吸水性、乳化性得到不同程度的提高。

關(guān)鍵詞：花生分離蛋白；酶法；改性

花生蛋白是優(yōu)質(zhì)植物蛋白資源之一，營養(yǎng)價值高，易被人體消化吸收。[1]由于具有良好的功能特性，花生蛋白常作為食品添加劑廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)。[2]與大豆蛋白粉相比，花生蛋白更易吸收，不含有脹氣因子，但水溶性、乳化穩(wěn)定性、乳化性等特性指標較低，不能滿足食品生產(chǎn)中需求的功能特性。通過對花生分離蛋白進行改性處理，獲取專用性極強的蛋白[3]，可拓展其作為功能性食品基料在大宗食品、營養(yǎng)配方食品中的應(yīng)用。本文通過酶法對花生分離蛋白進行改性，比較酶改性前后其功能特性的變化，以便更好地提高花生蛋白產(chǎn)品附加值，使花生蛋白在食品工業(yè)中具有較好的發(fā)展前景。

1材料與方法

1.1材料藥品

花生蛋白粉、堿性蛋白酶(Alcalase)、中性蛋白酶(Neutrase)、濃硫酸、無水乙醇、硫酸銅、氫氧化鈉、濃鹽酸、硫酸鉀、硼砂等。

1.2主要設(shè)備

離心機、FE220型中型粉碎機、半微量凱式定氮儀、RE 52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、Talent電子分析天平、DHG-9070電熱恒溫鼓風干燥箱等。

1.3實驗方法

1.3.1花生分離蛋白的制備

稱取定量的脫脂花生粉，稀堿液浸提，離心分離后去掉殘渣,所得蛋白液用鹽酸調(diào)至等電點，水洗兩次后再離心分離獲得分離蛋白漿，調(diào)pH為中性，低溫干燥后粉碎過篩，即得花生分離蛋白。

1.3.2花生分離蛋白酶法改性

酶法改性的酶為中性蛋白酶、堿性蛋白酶。通過比較其改性后的水解液沉降速率和色澤，選定一種蛋白酶進行深入改性。

1.3.2.1兩種不同酶類對蛋白改性的影響

酶加入量0.50%、底物濃度5%、酶解時間1.5h，設(shè)置中性蛋白酶、堿性蛋白酶的最佳酶解溫度分別為50℃、60℃，通過比較其改性后的NSI值，從而確定一種改性用酶。

1.3.2.2酶解工藝條件的選擇

(1)在保持pH值為8.0，反應(yīng)溫度為60℃，酶解時間90min條件下，酶用量分別選取0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%，以NSI值為考察指標，確定最佳酶用量。

(2)保持其他條件不變，通過改變底物濃度，分別為4%、4.5%、5%、5.5%、6%，確定最佳的底物濃度值。

(3)保持其他條件不變，通過控制不同時間，分別為30min、60min、90min、120min、150min，比較其NSI值，確定最佳酶解時間。

1.3.3花生蛋白功能特性測定

(1)NSI值測定[4]:GB/T 5511-85

(2)吸水性的測定[5]

(3)吸油性的測定[6]

(4)乳化性及乳化穩(wěn)定性[6]

(5)起泡性與泡沫穩(wěn)定性[5]

2結(jié)果分析

2.1兩種蛋白酶改性對花生分離蛋白水溶性的影響

表1　中性蛋白酶與堿性蛋白酶改性后的NSI值比較

在相同的底物濃度、酶用量、酶解時間的條件下，設(shè)置各自的最佳酶解溫度。由表1看出，經(jīng)中性蛋白酶改性后的NSI值為71.8%，而經(jīng)堿性蛋白酶改性后的NSI值為79.8%，因此確定在酶法改性中應(yīng)選用堿性蛋白酶(Alcalase蛋白酶)進行深入研究。

2.2堿性蛋白酶用量對花生分離蛋白水溶性的影響

圖1　酶用量對花生分離蛋白NSI值的影響

圖2　底物濃度對花生分離蛋白NSI值的影響

由圖1可知，隨著酶濃度的增加，蛋白水溶性也隨之增加，在一定濃度范圍內(nèi)，酶用量越高，花生蛋白的水解就越充分，最終確定最佳的酶用量為0.50%。

2.3底物濃度對花生分離蛋白水溶性的影響

圖2顯示，隨著花生蛋白溶液濃度的增加，其NSI值不斷增加。要得到較高的水解度，就必須使所有的酶蛋白分子都能與底物蛋白充分接觸并發(fā)生催化反應(yīng)，足夠的底物蛋白能夠提供較多的作用化點，使得酶分子能夠迅速與之結(jié)合；同時，較高的底物濃度也有利于促進催化反應(yīng)的正向進行。但當?shù)孜餄舛却笥?%時，NSI值的變化已經(jīng)很不明顯了，考慮到生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率等因素，選定底物濃度為5%。

2.4酶解時間對花生分離蛋白水溶性的影響

從圖3可以看出，酶解時間從30min開始， NSI值升高最快；當反應(yīng)時間為120min時，水解速度趨于平緩，NSI值的升高也不再明顯。由此可見，在反應(yīng)的初始階段，由于酶蛋白的活力最強，能夠與底物蛋白充分結(jié)合，加上底物濃度最大，酶的作用位點也最多，所以此時的酶解速率最高，反應(yīng)在NSI值上表現(xiàn)為最大值。

圖3　酶解時間對花生分離蛋白NSI值的影響

隨著酶解過程的繼續(xù)進行，花生蛋白的酶解速率降低，其NSI值的增幅也隨之減緩，這是因為底物濃度減少，由于內(nèi)肽酶作用的專一性，其反應(yīng)位點也相應(yīng)減少；產(chǎn)物濃度增加，對酶分子的催化反應(yīng)起到反饋抑制作用；酶促反應(yīng)達到某一動態(tài)平衡；酶活力隨反應(yīng)時間的延長而降低。所以，選擇120min作為最佳酶解時間。

2.5堿性蛋白酶改性后的功能性測定

表2　改性前后花生分離蛋白的功能性比較

從表2可以看出，花生分離蛋白經(jīng)堿性蛋白酶改性后，NSI值有了較大提高，其吸水性、乳化性均得到改善，但吸油性、乳化穩(wěn)定性、起泡穩(wěn)定性均有所下降。在酶法改性中，雖然水溶性在蛋白功能特性中起著決定性作用，但是在某幾項功能特性得到改善的同時，也會引起其他功能特性的下降。

結(jié)論

對花生分離蛋白酶法改性研究的結(jié)果表明，堿性蛋白酶較中性蛋白酶更適于花生分離蛋白的改性處理，實驗得到堿性蛋白酶的最佳改性條件：酶添加量0.50%、底物濃度5%、酶解時間120min，NSI值為79.6%。改性后，花生分離蛋白的吸水性、乳化性得到不同程度的提高。

參考文獻：

[1]裴劍慧,王強,周素梅. 我國花生蛋白資源的開發(fā)與利用[J].糧油加工與食品機械,2005，(12): 53-55.

[2]李曉東,李曉梅. 花生營養(yǎng)功效及花生蛋白乳飲料工藝研究[J]. 科技信息: 科學教研版,2007，(29):47.

[3]周雪松. 花生蛋白改性研究[J]. 糧食加工,2005,(3):42-44.

[4]王肇慈.糧油食品品質(zhì)分析[M].第2版.北京:中國輕工業(yè)出版社,2000:433-450.

[5]王璋,許時嬰,湯堅. 食品化學[M]. 北京:中國輕工業(yè)出版社,1997．

[6]張立偉.富硒菜籽蛋白產(chǎn)品的制備、功能特性及應(yīng)用研究[D].武漢：武漢食品工業(yè)學院,1995.

(責任編輯：潘敏)

Study on the Enzymatic Modification of Peanut Protein Isolate

ZHANG Zhao-li

(Weifang Engineering Vocational College，Qingzhou Shandong262500)

Abstract:The effects of enzymatic modification on functionality of peanut protein isolate (PPI) in nitrogen solubility index (NSI) as index was studied. The results showed that the optimum condition of hydrolysis with alkali proteinase was adding amount of enzyme 0.50%, substrate concentration 5%, duration time 120 Minutes, NSI value 79.6%. The water absorption and emulsifying capacity of PPI were all improved to different extent after enzymatic modification.

Key words:peanut protein isolates (PPI)； enzymatic methods； modification

作者簡介：張兆麗(1984-)，山東青州人，濰坊工程職業(yè)學院講師，碩士研究生。

收稿日期：2015-01-06

中圖分類號：TS201.2

文獻標志碼：A

文章編號：1009-2080(2015)02-0084-03

doi：10.3969/j.issn.1009-2080.2015.02.022