水牛奶干酪功能活性肽的研究

王鈺潭，侯坤輝，王雪峰，趙存朝，黃艾祥

（云南農業(yè)大學食品科學技術學院，昆明 650201）

我國西南部地區(qū)擁有豐富的水牛奶資源，水牛奶乳汁濃郁，味道醇香甜美，乳脂肪、乳蛋白、乳糖、常量礦物元素和維生素等營養(yǎng)成分要優(yōu)于其他奶源，是老少皆宜、不可多得的營養(yǎng)佳品[1,2]。乳制品中蛋白肽的開發(fā)研究是當前熱門研究課題，極具發(fā)展前景，其相關的研究對于后期投入生產有著重大的基礎作用與指導作用[3～5]。貫筋藤（Dregea sinensis hemsL）為蘿藦科南山藤屬植物，攀援木、質藤本，俗稱“奶漿藤”，分布在我國云南大理、麗江地區(qū)及陜西、四川、貴州、甘肅等地[6]。貫筋藤蛋白酶是以貫筋藤為原材料提取而制成的一種天然植物凝乳劑，研究表明，其酶活性高、穩(wěn)定性好，是一種新型優(yōu)良的凝乳劑[7,8]。本試驗在現有研究的基礎上，優(yōu)化了加工工藝，對比了不同凝乳劑添加和市場兩種水牛奶奶酪產品的奶酪蛋白肽各項指標的活性差異，以期為以后開展水牛奶奶酪乳蛋白肽的研究提供數據基礎和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

水牛奶：德宏州芒市畜牧站水牛奶牛合作社提供；發(fā)酵劑：FVV-221冷凍直投式干燥發(fā)酵劑，荷蘭皇家帝斯曼公司產品；凝乳劑：貫筋藤蛋白酶（GJTR，由本實驗室提?。?，商業(yè)木瓜蛋白酶（食品級）；對照組：兩種市售的水牛奶干酪（市售A和市售B）。

1.2 方法

1.2.1 水牛奶奶酪工藝流程

水牛奶→均質→巴氏殺菌→接種發(fā)酵劑→加入凝乳酶攪拌→凝乳切割→排乳清堆釀→熱燙拉伸→成品。

1.2.2 蛋白肽提取工藝設計

干酪樣品切碎→稱取碎塊→根據設定好的料液比加入蒸餾水→均質分離→高速冷凍離心→取上清液→超濾→冷凍干燥→干酪蛋白肽。

1.2.3 蛋白肽提取單因素試驗

以干酪上清液肽得率為活性肽提取單因素指標，對料液質量比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30）、勻漿時間（2、4、6、8和10min）、轉速（9、11、13、15和17×1000r/min）三個因素做單因素試驗，研究各因素變量對干酪上清液肽得率的影響，每組3個重復。

1.2.4 肽得率的測定

多肽含量測定參考文獻方法[9,10]，略作修改。取2.5mL樣品溶液，加入2.5mL10%的三氯乙酸(TCA)水溶液混勻，靜置20min，然后在3 500r/min、4℃離心10min。取1.0mL上述溶液，加入雙縮脲試劑3.0mL混勻，60℃水浴顯色5min，2 000r/min、4℃離心10min[11]。取上清液于310nm處測定OD值，以谷胱甘肽（GSH）作為標準品，參考樣品中多肽測定繪制標準曲線[12]，回歸方程為∶y=4.4062x-0.1449,R2=0.9978。1.2.5 二次通用旋轉實驗設計

在單因素試驗的基礎上，選擇料液質量比、勻漿時間、轉速3個因素，采用二次通用旋轉試驗設計，進行3因素5水平試驗，各因素水平見表1。

表1 二次通用旋轉因素水平表

1.2.6 超濾操作步驟

根據陳東平[13,14]等報道，分子量越小的肽其自由基清除作用越強、活性越高，本文設置了針對5k以下酪蛋白肽的提取與檢測，操作步驟如1.2.2。

1.2.7 蛋白肽的活性測定

1.2.7.1 抗氧化活性測定

（1）總抗氧化能力測定（TEAC）

根據文獻方法測定ABTS自由基清除能力[15,16]。吸取分子量5k以下的水牛奶干酪蛋白肽溶液500μL，加入734nm處吸光度為0.7～0.8的ABTS·+稀釋工作液3.8mL，室溫下反應6min，于734nm處測定吸光值?？偪寡趸芰τ肁BTS自由基清除率表示，公式如下[17]∶

ABTS·自由基清除率（%）=[(s-sb)/(c-cb)]×100%

式中：s為ABTS·自由基清除能力吸光度；sb為樣品干擾試驗吸光度；c為ABTS·工作液吸光度；cb為蒸餾水吸光度。

（2）還原能力測定（RP）

吸取分子量5k以下的水牛奶干酪蛋白肽溶液，加入pH6.6的0.2mol/L的PBS2.5mL，加入1%鐵氰化鉀溶液2.5mL，50℃反應20min，加入10%TCA溶液2.5mL，4℃、5 000×g離心10min；吸取上清1mL，加入2.5mL蒸餾水和0.5mL1%FeCl3溶液，于700nm處測定吸光度。以谷胱甘肽為標準樣品繪制標準曲線，回歸方程為：

式中：y為吸光度，x為谷胱甘肽濃度。

（3）DPPH自由基清除能力測定（DPPH）

①DPPH自由基清除率化學法：

吸取分子量5k以下的水牛奶干酪蛋白肽溶液200μL，加入1.8g/mL的DPPH乙醇溶液2mL，充分振搖后，室溫下暗處反應20min，于517nm處測定吸光值。DPPH自由基清除率采用如下公式計算∶

DPPH·清除率（%）=[(s-sb)/(c-cb)]×100%

式中：s為DPPH·自由基清除能力吸光度；sb為樣品干擾試驗吸光度；c為DPPH甲醇溶液吸光度；cb為蒸餾水吸光度。

②DPPH薄層色譜-生物自顯影技術：

根據文獻方法[18]，稱取DPPH粉末96.70mg，加甲醇溶解并稀釋至刻度、搖勻，置于250mL棕色瓶，將DPPH溶液均勻地噴灑在薄層色譜硅膠G中，從左到右依次為蒸餾水空白組、抗壞血酸標準組、實驗組。

1.2.7.2 抑菌活性測定

參照文獻[15,19]的方法測定抑菌率。取對數期細菌，以含有50mol/mL的NaCl和pH7.4的PBS水洗3遍后，用新鮮Luria-Bertani培養(yǎng)基重懸為1×105CFU/mL的菌懸液。將100μL（5、10、15、20、25mg/mL）GMP及P-GMP加入96孔酶標板中，再加入等體積的菌懸液作為試驗組；以100μL含有NaCl的PBS代替等體積水牛奶乳蛋白肽為對照組。在37℃培養(yǎng)12h后，用酶標儀測定600nm波長處的OD值[20]。按如下公式計算酶解液的抑菌率：

抑菌率（%）=[(A對照組-A試驗組)/A對照組]×100%

2 結果與分析

2.1 蛋白肽提取工藝

2.1.1 單因素試驗分析

（1）最優(yōu)料液比的確定

圖1 料液比對多肽含量的影響

固定轉速為11×1000r/min，勻漿時間為2min，考察料液比對肽得率的影響。由圖1可以看出，隨著料液比的變化，肽得率出現先上升后下降的趨勢，在料液比為25g/mL時肽得率最高。

（2）最優(yōu)勻漿時間的確定

圖2 勺漿時間對多肽含量的影響

固定轉速為11×1000r/min，料液比為1∶25，考察勻漿時間對肽得率的影響。由圖2可以看出，隨著勺漿時間的變化，肽得率出現先上升后下降的趨勢，在勺漿時間為6min時肽得率最高。

（3）最優(yōu)勻漿轉速的確定

圖3 轉速對多肽含量的影響

固定勻漿時間為6min，料液比為1∶25，考察轉速對肽得率的影響。由圖3可以看出，隨著轉速的變化肽得率出現明顯的波動趨勢。當轉速過低時，上清液中的肽分子無法被充分破碎出來，隨著轉速的增加，料液與轉子之間的摩擦加大，料液受到的剪切力也增大，當轉速過快時，料液與轉子接觸的時間減少，故肽得率降低。因此轉速選擇11×1000r/min時最佳。

2.1.2 數學模型的建立與檢測

二次通用旋轉試驗方案及結果見表2。利用DPS軟件對試驗結果進行分析，得到二次回歸模型為：

表2 二次通用旋轉試驗方案及結果

根據試驗結果進行方差分析（見表3）。由表3可知，該回歸模型達到顯著水平（P＜0.05），說明方程與實際情況擬合良好，能夠反映肽得率提取效果與液料比、勻漿時間和勻漿轉速的關系。

2.1.3 變量輪換直接尋優(yōu)

根據已建立的數學模型，在-1.682≤Xi≤1.682（i=1，2，3）范圍內，每個因素取5個水平（±1.682，±1，0），對53=125個方案進行統(tǒng)計尋優(yōu)，在試驗范圍內可得肽得率的最高值為0.54，此時各因素取值為：X1=0，X2=-1.682，X3=0，對應著液料比25∶1，勻漿時間2.64min，勻漿轉速11×1000r/min。

2.1.4 頻率分析及統(tǒng)計尋優(yōu)

對不同設計水平下的組合進行模擬試驗，以均值0.4765為臨界值，獲得大于臨界值的方案50個，各變量取值的頻率分布見表4。由表4可以看出，在95%的置信區(qū)間肽得率大于0.4765的優(yōu)化方案為：料液比為26.61～28.40，勻漿時間為5.11～6.88，轉速為10.42～11.58。為了貼近實際的工業(yè)化生產，可將優(yōu)化方案定為：料液比為26∶1，勻漿時間為5min，轉速為10×1000r/min。

表3 回歸方程方差分析表

表4 優(yōu)化提取方案中Xi取值頻率分布表

2.2 水牛奶干酪蛋白肽的功能活性

2.2.1 抗氧化活性

（1）總抗氧化能力（TEAC）

由圖4可知，隨著水牛奶干酪蛋白肽濃度的提高，ABTS自由基清除活性均有增強。木瓜蛋白酶組的ABTS自由基清除活性最強，10mg/mL時ABTS清除活性為85.63%；貫筋藤酶組的干酪蛋白肽濃度為10mg/mL時ABTS清除活性為82.22%；兩種市售干酪在蛋白肽濃度為10mg/mL時ABTS清除活性分別為84.55%和83.79%。

圖4 5K以下蛋白肽ABTS自由基清除率

（2）還原能力（RP）

圖5 5K以下蛋白肽還原能力

由圖5可以看出，市售A組的干酪蛋白肽還原能力明顯高于其他實驗組，其余三組之間差異不大。市售A組在濃度為10mg/mL時還原能力為69.43%；貫筋藤酶組的干酪蛋白肽濃度為10mg/mL時還原能力為52.96%，其差異或許與其生產工藝不同有關。

（3）自由基清除能力（DPPH）

圖6 5K以下蛋白肽DPPH自由基清除率

由圖6可以看出，市售A組的干酪蛋白肽DPPH自由基清除活性稍高于其他實驗組，其余三組之間差距不大；市售A組的干酪蛋白肽濃度在10mg/mL時其DPPH自由基清除能力達到62.64%，貫筋藤組相對較低，僅有52.63%的DPPH自由基清除能力。

（4）DPPH薄層色譜

圖7 5k以下蛋白肽DPPH薄層色譜

從圖7可以看出，木瓜蛋白酶組的抗氧化活性最好，其后依次為市售A組、市售B組、貫筋藤酶組。

2.2.2 抑菌活性

（1）李斯特菌抑菌率

圖8 李斯特菌抑菌率

由圖8可知，各濃度的貫筋藤酶組蛋白肽均對代表革蘭氏陽性菌的李斯特菌抑菌能力最強。在濃度為25mg/mL的濃度下，貫筋藤酶組的抑菌率高達86.33%，市售B組干酪的蛋白肽對李斯特菌的抑菌能力較弱。

（2）沙門氏菌抑菌率

圖9 沙門氏菌抑菌率

由圖9可知，市售A組與木瓜蛋白酶組對革蘭氏陰性菌沙門氏菌的抑菌效果最好，在濃度為25mg/mL時抑菌率分別為61.87%和61.68%；貫筋藤組對沙門氏菌的抑菌能力相對較弱，為55.36%。四種干酪的不同濃度蛋白肽對李斯特菌、沙門氏菌均有抑制作用。

3 結論

經過單因素試驗與二次通用旋轉試驗確定了料液比為26∶1、勻漿時間為5min、轉速10×1000r/min時為蛋白肽最佳提取工藝（蛋白肽提取率最高）。通過測定最佳提取條件下蛋白肽的抗氧化活性及抑菌作用，貫筋藤凝乳酶和木瓜蛋白酶加工得到的水牛奶奶酪中的蛋白肽具有較好的ABTS、DPPH自由基清除能力及鐵離子還原能力；水牛奶干酪蛋白肽對李斯特菌、沙門氏菌均有良好的抑制作用。此研究表明水牛奶奶酪中富含功能活性肽，具有很大的開發(fā)價值。