小麦面筋蛋白酶法改性研究

住品工案 强 华南理工大学食品与生物工程学院(广州5~0640) 齐军茹 杨晓泉 彭志英 摘 要 本研究采用中性蛋白酶水解小麦面筋蛋白，就几种因素对水解程度的影响、酶解条件及酶解 物的功能性质进行 了系统研 究，并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了酶解前后巯基含量的变化 ，酶解后的小麦面筋蛋 白功能性质显 著提 高。 关键词 面筋蛋白 酶水解 功能特性 巯基 Abstract Neutrase is used to mo~fy the gluten in this paper．The influencing factors of D．H．(Degree of Hy— drolysis)、conditions of enzymatic hydrolysis and functionality of hydrolysates are studied，and thiol groups are analysed in enzymatic hydrolysis，the functional properties of gluten after hydrolysis are more improved． Keywords Gluten Enzymatic Hydrolysis Functional properties thiol groups 小麦面筋蛋白占小麦蛋白的 80％左右 “ ，是小麦 蛋 白的主要成份。面筋是麦醇溶蛋 白和麦谷蛋 白组成 的高度水化产物，另外，还含有少量的淀粉、纤维、糖、 脂肪、类脂和矿物质等。面筋蛋白本身有一定的功能 性质 ，但很不理想 ，因为面筋蛋 白含有较多的疏水性 氨基酸，分子内疏水作用区域较大，限制了面筋在食品 上的利用 。另外谷朊粉(商业面筋蛋白粉)在水中易 水化而形成小面筋球 ，这不但不能发挥其增强面团结 构 的作用 ，还会阻碍面团中其它面筋形成强持气性结 构 引。 植物蛋白资源可 以通过蛋白水解得到改性来提高 它们的功能特性以适于在食品行业中的应用。通过酶 解可以改善其功能性质 ，拓展其在食品中的应用范 围。小麦面筋蛋 白在一定 的酶水解作用下 ，可产生具 有一定的功能性质的肽段 ，它们可以具有新的营养、功 能及生物特性 。本文研究 了小麦面筋蛋白酶解前后功 能性质的变化 ，并通过试验确定了控制性酶解小麦面 筋蛋 白的酶解条件。 1 材料与方法 1．1 实验材料 市售谷朊粉 购 自河南安阳恒泰小麦淀粉有限公 司 枯草杆菌中性蛋 白酶 AS1．389 (测酶活力 9．8x 1O u／g) 购自无锡酶制剂厂 1．2 实验方法 1．2．1 谷朊粉蛋白质含量测定 ：微量凯氏定氮法 GB55l1—85 1．2．2 水解度的测定和控制：pH—Stat法 H】 1．2．3 小麦水解蛋 白的制备 采用恒温磁力搅拌反应器 ，小麦面筋蛋白在水 中 形成一定浓度的分散悬浮液 ，调节温度 、pH值至所需 ．．．．．_THE FOOD INDUSTRY 值。然后加入一定量的酶进行水解反应 ，反应过程中 保持溶液的 pH不变，酶解液在 100℃水浴 3min以终止 反应。 1．2．4 小麦面筋蛋 白水解条件的确定 1．2．4．1 底物浓度对酶水解的影响 底物浓度范围为 2．5％～30％。其它条件固定为： 温度 35qC、pH7．O、酶浓度 0．05％ 、时间 1h。 1．2．4．2 酶浓度对酶水解的影响 酶浓度范围为 0．O1％ ～0．5％。其它条件固定为： 温度 35qC、pH7．O、底物浓度 20％、时间 0．5h。 1．2．4．3 反应时间对酶水解的影响 反应时间为 0．5 3h进行酶水解反应 。其它条件 固定为 ：温度 35℃、pH7．0、底物浓度 10％、酶浓度 0．05％ 。 1．2．5 酶解前后游离巯基的测定 1．2．6 小麦水解蛋白功能特性的测定 1．2．6．1 溶解度的测定 1．2．6．2 乳化度的测定 盯 1．2．6．3 起泡性测定 陋】 2 结果与讨论 2．1 小麦面筋蛋 白的酶解条件 2．1．1 pH对酶促水解的影 响 以小麦 面筋蛋 白为底物 ，在不同的 pH条件下测 定中性蛋 白酶 的活力。结果 ， 表 明 ， 在 ：4 pH7．0附近两 嚣 侧其酶活力迅 翟 ：： 速下降 ，说明 ‘ 最适 pH值是 7．0 ，＼ f ＼ ＼ f 、 J ＼、 f ＼ J ＼ J ● ， ＼ ● s T e e pH 图 1 酶的 pH曲线 《食 品~ ,_lk))2003年第 5期 · 3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com ／舂二工 2．1．2 温度对酶促水解 的影响 ． 每 5~C为 一分隔 ，测定中性蛋 白酶水解小麦面筋 蛋 白的活性变化一结果表 明，中性蛋 白酶对小麦面筋 蛋 白的水解作用以 35~C为最适 反应温度 ，温度高于或 低于 35~C对酶的活性都会明显下降 、 一 250 200 。 150 *Ⅱ 100 谣 50 0 ／| ／ | ／ ＼ ／ ＼ ◆— 一 、一 ◆ llI l5 2。 5 35 4u " 值 『耋 50 1 ∞ t 0 图 2 酶的温度曲线 2．1．3 底物浓度的影响 如图 3所示 ，随着底物浓度的提高水解度迅速降 低，当底物浓度超过 10％时 ，水解度下降速率显著减 慢 ，这可能是当底物浓度达到一定程度时，几乎全部的 酶分子都能与底物结合 ，若再增加底物浓度也不能提 高反应速度 ，所以水解度变化趋于平缓 。 ● l ＼ ～ O 5 i O 15 2O 25 3O 35 底聊椎度 ( ) 图 3 底物浓度的影响 2．1．4 酶浓度的影响 由图 4可见 ，随着酶浓度增加 ，DH％几乎成直线 上升 ，但 当酶浓度超过 0．15％时 ，DH％增加趋势减 缓。这因为当酶浓度很低时 ，酶被底物饱和 ，此时反应 速度与酶浓度能够保持线性关系 ，且 几乎以 v 的速 度反应 ，所 以 DH％几乎成直线上升 ；当酶浓度逐渐增 大时 ，底物浓度不再饱和 ，此时反应速度降低 ，所以 DH％增加趋势减缓 。 ^ — — 一 ／ ／ ／ l／ ／ 0 0 0 2 0 3 0 4 0 5 O 6 酶浓度(％、 图 4 酶浓度的影响 2．1．5 水解时间的影响 酶解条件 ：pH7．0，温度 35~C，底物浓度 ：10％，酶 浓度 0．05％，结果 见图 5，由图可见 ，前 2h内，水解度 · 4 · 《食品工业》2003年第 5期 增加较快 ，以后增加很慢 。 一 ／ ●， i 5 2 2 5 3 3 5 4 反应时间 m) 水解时间的影响 2．2 游离巯基测定结果 小麦面筋蛋 白两大组成成分 中，麦醇溶蛋 白分子 量小 ，分子呈球形 ，其分子中的 一s—s一都分布于分子 内部 ，为面团提供了延伸性 ；麦谷蛋 白是由数条亚基通 过分子间一s—s一交联，形成的纤维状大分子使麦谷 蛋白不易流动，为面团提供弹性 19,10]o 表 1 水解前后巯基含量的变化 谷朊 粉 水解蛋 白 巯基 含量 t~mol／g 6．17 9．5O 由表 l可知 ，谷朊粉中巯基含量为 6．17,Umol／g，水 解蛋白巯基含量为 9．50~mol／g，较谷朊粉稍有增加 ，说 明有一部分的二硫键被破坏。另外，改性引起肽链的 松散 ，使分子中二硫键的走向和分布区域发生 了部分 偏移。 一 般地说 ，品质好的面粉 ，蛋 白中的 一S—S一较品 质差的难以断裂。不同品质的面粉在面团形成过程 中，麦谷蛋白线性聚集体通过 一s—s一的断裂或与 一 SH交换引起的解聚速度不同 ⋯ ，有足够量的大分子麦 谷蛋 白维持面团的稳定性和弹性 ，表现为揉和稳定性 大 ，对剪切降解 的抵抗力强 ，品质好 。而品质坏的面粉 中麦谷蛋白线性聚集体中一s—s一易断裂 ，可能是由 于形成 一S—S一在能量上是相对不稳定的 ，当然亚基 间要通过 一s—s一交联形成聚集体就要困难些 。 2．3 小麦水解蛋 白功能性质的改善 2．3．1 谷朊粉理化指标测定结果 表 2 谷朊粉理化指标 蛋 白质含 量 溶 解度 乳化 度 起 泡性 指 标 (％) (％) (％) (mL) 谷 朊 粉 81．28 4．2 3．O 50 2．3．2 溶解度的改善 小麦面筋蛋 白经过酶作用后 ，肽链断裂形成多肽 和小分子短链物质 ，端基 (一NH 和 一COOH)的数 目增 多 ，电荷密度增大 ，使亲水性增加。如图 6所示 ，随着 DH％值不断上升 ，溶解度也不断增加 ，当 DH％值达到 2．0％时溶解度已经达到 60％，此时大约是未水解小 麦面筋蛋白溶解度的 l0倍；当水解度达到 12．43％时， 溶解度可 以达到 97％。 THE F~XgD INDUSTRY 5 图 5 0 0 6 5 4 3 2 t 0 一 一l王口 维普资讯 http://www.cqvip.com 住品工案 l 涟 缝 — ／ r 一 ●， 一 J 0 l 3 4 5 b f g 10 11 I I 3 I4 DH％ 图 6 不同 DH％下的溶解度 小麦面筋蛋 白的等电点在 pH6—8之问 ，见图 7 所示 ，当 DH％ =0．86％时 ，等电点处的溶解度已经有 了显著提高 ；并且当 DH％ =1．74％时 ，小麦水解面筋 蛋白的溶解度在相当宽广的 pH范围实际上不再受 pH 的影响。 ． — F ：＼ ～ 一 ． 、 、 、 k ～ ～ ／ ＼ ：： ．／，厂 ＼ ／ 、 、 、 、’—◆√ 。 ∞H 图 7 不 同 pH时小麦水解面筋蛋 白的溶解度 2．3．3 乳化性能的变化 小麦面筋蛋 白经过酶解 ，开始时增加 了许多肽段 ， 同时暴露出疏水基团，相对增加 了蛋 白质的疏水部分 ， 有利于胶束形成；并且使大量肽分子进入油水界面，进 一 步降低 了界面张力 ；由图8所示 ，酶解后乳化特性显 著上升 ，但 当水解度超过2．O％之后 ，乳化特性又明显 的下降。因为随着水解进行 ，端基数 目增加 ，通过了静 电斥力作用阻止了油滴问聚合 ，致使乳化性增加 ，当端 基数 目增加到一定程度 ．电荷继续增大 ，亲水性增加 ， 吸附油滴 的能力降低 ，包裹在油滴 表面的肽段越来越 小 ，使油滴表面的保护层越来越薄 ，最终导致乳化性又 降低 7 0 60 — 50 巷 捌 4 0 30 20 1 0 0 ^ ／＼ ／ ＼ ＼ ． — — ～ - 0 2 4 6 8 1 0 l 2 l4 LJi-t％ 图 8 不同 DH％值的乳化性 2．3．4 起泡性能的变化 随着酶解 的进行 ，许多疏水基被暴露出来 ，导致 了 酶解液疏水性增强 ，表面张力减弱 ，发泡力增强 [J3川。 从分子角度上讲 ，形成液泡需要蛋 白分子的肽链展开， 在液面上通过各种相互作用形成一种坚韧 的液膜 I， 而酶解正好起到了这一作用，并且通过提高溶解度使 ．．．．．．THE FOOD INDUSTRY 更多的肽分子参与液膜的形成 ，从而提高了发泡力 ，由 图 9所示 ，当 DH％在 1．04 6．51之间，起泡能力一直 很好，处于峰值位置，且相互之问差别不大；当DH％值 超过 7％时 ，起泡能力迅速下降 因为进一步酶解 ，使 肽链越来越短 ，液膜越来越弱，即泡沫稳定性越来越 小，最终导致 了发泡能力的减弱 — — 1 ＼ 、 ／ ＼ ． ／ ’ ／ 图 9 不同 DH％下的起泡能力 DH 3 结 论 3．1 以小麦面筋蛋 白为底物 ，中性蛋 白酶的酶解最 适 pH7．0，最适温度 35cc。 3．2 对酶解物的功能特性进行 了研究 ，发现经酶解 后的小麦面筋蛋白溶解度 、乳化能力 、起泡能力显著提 高 ，乳化能力在 DH=1．3％时达到最大值；起泡能力在 2．83％时达到最大 。 参考文献 [1]刘 东儿 ，小麦蛋白制品的开发与利用，食品科技 ， 1999，(1)：25～27 [2]何慧如等 ，碱 处理面筋蛋 白功能性之探讨 ，食品科 学(台)，1992，19(2)：241 252 【3]吴红奎 ，漫谈 谷朊 粉 ，西部粮 油科 技 ，1999，4：24 [4]Jacobsen，C F．etc．The pH—stat and its use in bio- chemistry Methods of Bio—chemistry Analysis．Ed．Glcek， D．Interscience，New York，N．Y．(4)：ppl71 【5 JAnderson，ML；Wetlanfer，DB，Aha1．Biochem．(67)： 493 [6]黄伟坤，食品检验与分析 ，北京：轻工业出版社， 1989．55 58 [7]Dipak，KD；kumar，DM，Functional properties of Rape- seed Protein products with Varying phytate Contents．J．A— gric．Food Chem．1986，(34)：775—761 [8]郦伟章，改善蛋白质营养性和功能性的方法，食品 科学，1991，(12)：13 16 【9】Rogers．WJ．Effect on Breadmaking quality of HMW Subunits of Glutenin． Journal of Cereal Science。 1991 (14)：209 221 【10 J Payne，PJ：Corfield，kG．Subunit composition of wheat glutenin proteins Planta 145：83—88 【11 J Thompson，S；Bishof，DH；Tatcm，AS：Shewry， PR．Exploring disulphide bond formation in alow nolecular weight subunit of glutenin．Association of Cereal Research ， Petmold．1994．345 355 《食品工~}2003年第 5期 · 5 · m ㈨ Ⅲ 。 一 ， 一 拦 ∞ ∞ 0 一 一 鞋熙 维普资讯 http://www.cqvip.com 1． 前 言 芦荟属百合科多年 生肉质草本植物 ，它富 含芦荟大黄素、芦荟素 、 芦荟宁等特 征化合物 ， 还含有甾族化合物和碳 水化合物 ，含有人体必 需 的 8种必须氨 基酸 ， 18种矿 物质 和 丰 富 的 多种维生素。芦荟的功 能主要体现于它在医疗 上的神奇作用 ，民间常 用芦 荟鲜汁治疗烧 伤 、 烫伤 、便秘 、皮疹 、消炎 止疼等。现代研究表明 芦荟 中 的蒽 醌 类 化 合 物，如芦荟大黄素有抗 菌 、消炎等作用 ，多糖类 物 质 如芦 荟 甘 露 葡 萄 糖 、糖蛋白等具有抗癌 、 降糖作用。芦荟多糖是 芦荟 的主要药用成分 ， 可以提高人体免疫能力 和防治 口腔溃疡 ，此外 芦荟还具有较强 的广谱 抗菌作用和美容护肤作 用。总之芦荟具有抗病 菌 、消炎 ，促使伤 口愈 合 ，提高免疫力 ，消除肿瘤 的作用 。 苦荞麦富含蛋白质 、淀粉 、矿物质及大量维生素 ， 营养价值极高 ，其中 vD含量极为丰富 ，它不仅具有扩 张血管降低血管脆性 的作用 ，而且长期摄入可使循环 血液中胆固醇含量明显降低 ，对防治心脑血管病及高 血脂方面有较好功效。苦荞 中的特效成分——卢丁可 明显降低血糖 ，是糖尿病人理想 的疗效食 品。 本研究将芦荟与苦荞有机地结合 ，开发出色泽翠 绿 、口感滑爽 、易被人们接受的挂面制品 ，保健食疗作 用明显 ，特别适合中老年 、糖尿病 、高血压、免疫力低下 等人群。 2． 试验材料及设备 2．1 试验材料 ：特一粉 、苦荞粉 、鲜芦荟 、面条添加 剂 2．2 试验设备 ：小型压面机 、托盘台秤 、量筒 、多功 能食品搅拌器 、电炉 3． 工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 及配方 3．1 工艺流程 芦荟鲜叶一清洗一打浆破碎一灭茵一冷却 芦荟 原汁 苦荞粉 、面粉一计量一和面一 熟化一压片一切条一干燥一切 断一成品 包装 3．2 配 方 面粉 70％ 苦荞粉 30％ 芦荟原汁 5％ 一10％ 食盐 3％ 5％ 纯碱 0．2％ 一0．3％、草酸锌适量 4． 操作要点 4．1 芦荟原汁的制备 ：选用肉质肥厚2—3年生 的芦荟 的鲜叶清洗干净 ，切丁后放人多功能食品搅拌器 ，先低 速后高速打浆3～5min，最后经巴氏杀菌后冷却备用。 4．2 和 面：将面粉、苦荞粉计量准确后放入和面 机，加入芦荟原汁 ，用水将食盐 、纯碱 、草酸锌溶解后加 入(可预留部分水 ，根据气温变化作为机动调节 )，开动 和面机 ，转速控制在 70r／min，和面时 间 10～15min为 宜。 4．3 熟 化 ：将和好面料送入熟化机中充分舒发面 筋，熟化机转速 5～lOr／min，熟化时间 30min。 4．4 压 片 ：熟化后 的面团经过辊轧形成面带 ，调节 辊距 ，厚度逐渐减小 ，面筋组织逐渐分布均匀 ，强度逐 步提高。 4．5 切 条 ：面带经切条机连续切成适当粗细的面 条 ，面条的形式可随切条辊道的形式而变化。 4．6 干 燥 ：由湿面条 (水分约 35％)干燥成面条 (水 分约 14％)，在烘房 中进行 ，烘房温度为 50—55℃ ，相 对湿度为 60％ ～65％，大约 12h。 4．7 切断 、计量 、包装 ：经干燥的挂面下架后 ，计量包 装成 成品。 5． 讨 论 芦荟荞麦挂面在生产中应该控制两个方面即既要 保持色泽翠绿鲜艳同时又要防止因苦荞粉筋力低而产 生断条率太高的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 5．1 添加剂对色泽的影响 ：叶绿素是含镁原子的卟 啉的衍生物，在适当的条件下，叶绿素分子中的镁原子 ⋯ ⋯ 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 ⋯ ⋯ 一 ：： ： ⋯ ⋯ ： ： ： ：|| i | ； | j | ： ：：j ； ；| i； ： tj j | ：： j| | l； ： ： | l | !； ： 【12 J Popineau，YV；Thebaudin；JY．Functional Properties 【14】Akio Kato，Change in the Emulsifiying and Foaming of Enzymatically Hydrolyzed Glutens．Gluten proteins Properties of Proteins during Heat Denaturation， A- 1990．pp277～286 gric．BioI．Chem．47(1)：33—28 【131Akio Koto，Effect or paaial Denaturation on the Surface 【15】Kinsella，JE．FunctionsI Properties of Proteins：PoSSi— Properties of Ovalbumin and Lysozyme．Agric．BioI．Chem， ble Relationships Between Structure and Function in 45【12)：2755～2759 Foams．Food Chemistry．(7)：273～288回 · 6 · 《食品工~)>2003年 第 5期 THE FOOD lNDUSTRY 山东省淄博商业学校食品科研所一 0 一 魏恩宇 芦善荠菱缮面翰 茎酹拜 维普资讯 http://www.cqvip.com