蛋清蛋白质酶改性条件的研究

食 品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vo1．29 No．2 蛋清蛋 白质酶改性条件的研究 田 波 迟玉杰 吴 非 (东北农业大学食品学院，哈尔滨，150030) 摘 要 酶水解可改善蛋清蛋 白质的功能性质，拓 宽其 应用范围。实验 以蛋清蛋 白质为底 物，采用二因素二次旋转正交 回归设计，确 定 Alcalase水解蛋清蛋 白的最佳温度为 68．5℃。最 佳 pH值为 8．21。并建立 了酶用量与水解时问对 氮回收率影响的数学模型：Y=42．699 4+ 0．3344x1+7．53X2—0．0086X1X2—0．001X{一0．4726X2。 关键词 蛋清蛋白质，酶水解，二因素二次旋转正交 回归设计 蛋清蛋白质的氨基酸组成接近于人体的 氨基酸组成，是食物中最理想的蛋白质，但 由 于其本身的某些性质，限制 了它在食 品加工 中的应用 J。利用酶水解蛋清蛋白质，可改 善蛋清蛋白质的功能性质，拓宽其应用范围。 而且，蛋白质水解物分子质量小，比蛋白质更 易消化吸收，生物利用率得到提高。另外，蛋 白质水解后致敏性降低，且有可能提供潜在 的生物活性L ，2l。 本实验以蛋清蛋 白质为底物，采用二因 素二次旋转正交 回归设计 J，酶法水解，优 化 Alcalase水解蛋清蛋 白质的温度、pH值， 建立了酶用量与水解时间对氮回收率影响的 数学模型，该模型的建立为中试阶段的酶用 量与水解时间的选择提供了依据，以便节约 成本。 1 材料与方法 1．1 材 料 鸡蛋：东北农业 大学动物营养研究所 ； Alcalase：标注 蛋 白酶 活 力 2．4Au／G，Novo 生物制品有限公司；LD4—2离心机：北京医 用离心机厂；LNK一871型凯氏定氮仪 、LNK 一 872型多功能快速消化器 ：江苏宜兴科教 仪器研究所；多功能电子恒温水浴锅：上海凯 乐电子设备厂；pHS一3C精密 pH计 ：上海雷 30 第一作者：博士研究生。 *哈尔滨市科技攻关项 目(No．9914211112) 收稿时间：2002—10—29 磁仪器厂；JJ一1电动搅拌器：常州国华电器 有 限公 司。 1．2 方 法 1．2．1 原料 处理及水解 工艺流 程 1．2．1．1 原料 处理 洗蛋打蛋一 分离蛋清蛋黄一稀释蛋清至一定浓 度一 沸水 浴加热变性[3]一调 节蛋清蛋 白质浓度至 5．5％ 。 1．2．1．2 蛋白质水解工艺 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 取蛋白质含量为 5．5％的已加热变性的 蛋清 150g，加入 250mL三颈瓶中，按实验设 计调节温度、pH值，加酶水解，水解过程中不 断加入一定浓度的 NaOH溶液维持反应液 的 pH值，使其在规定范围的 ±0．05内变化。 反应达到预 定时 间时，加入 6 mol／L HC1溶 液调节 pH值至 4．5，迅速加热至溶液中心温 度 90℃，维持 10min，然后冷却至室温。4000 r／min离心 30 min，取上 清液并记录其体积 (mL)。 1．2．2 氮含量测定 凯 氏定氮法 L 。 氮 回收率 = Xl 1．2．3 酶水 解温度 与 pH 值的优化 采用二因素二次旋转正交回归设计。固 定底物浓度 5．5％、酶用量 (E／S)4％、水解 时间 1 h，输入变量 xl代表温度 (℃ )、变量 _rI 蔓 ≮ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 29卷 第 2期 田 波等 ：蛋清蛋白质酶改性 条件的研究 x2代表 pH值，以氮回收率为指标，建立数 学模型，以优化酶水解蛋清蛋 白质的温度、 pH值，试验安排及结果见表 1。 表1二因素二次旋转正交回归设计试验安排及结果 1．2．4 水解时 间与 酶 用量 对氮 回 收率 的 影 响 及相互 关 系 采用二因素二次旋转正交 回归设计，固 定底物浓度 5．5％，温度(℃)、pH值在最 佳 水平，输入变量 xl代表酶用量、x2代表水 解时间，以氮回收率为指标，建立数学模型。 2 结果 与讨论 2．1 温度与 pI-I值的优化 利用旋转试验设计专用软件，将试验数 据输入计算机，运行得回归方程： Y = 74．28 + 9．55X1 + 0．21X2 — 3．57X1X2—5．09X；一3．59X； 温度的因子贡献率为 2．45，pH值 的因 子贡献率为 1．44，说 明温度对水解效率的影 响较大，pH值对水解效率的影响较 小，故 在 实际生产中，应优先考虑温度。 经最大最小值求解，得： F大(1．12 —0．53)=79．59 实际值为： F大(68．5—8．21)=79．59 所以，Alcalase水解蛋清蛋白的最佳温度 为 68．5℃，最佳 pH值为 8．21。 2．2 水解时间与酶用量对氮回收率的影响 及相互关系 2．2．1 试验 安排 及数学模 型的建立 对水解工艺来说，要求低成本、高效率， 酶的使用量和水解时间应以效率和成本为依 据，综合考虑。本试验以二 因素二次旋转正 交 回 归 设 计，在 底 物 浓 度 5．5％、温 度 68．5"C、pH值 8．21条件下，制备 16组蛋白 水解物，分别测其氮回收率，以建立数学模 型，确定酶用量和水解时间对氮回收率的影 响及其相互关系，试验安排及结果见表 2。 表 2 二因素二次旋转正交回归设计试验安排及结果 得 回 归 方 程 ：Y =84．33+4．37X1+ 5．26X2—0．54X1X2—1．22Xi一1．48Xi，将 编码值转化为实际值，得方程：Y=42．6994 + 0．3344 X 1+ 7．53X2— 0．008 6 X1X2— 0．001X；一0．472 6X；。本试验中，水解时间 的因子贡献率为 2．26，酶用量的因子贡献率 为 2．28，可见，水解时间与酶用量对水解反 应的影响都很大，应对二者进行综合考虑。 2．2．2 工 艺条件对 氮回收率 的影响 2．2．2．1 水解时间(x )对氮回收率的影响 将模型中酶 用量(x2)的编码值固定在 3】 叠； } ^ 掩 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food and FerrTlentation Industries v01．29 No．2 不同水平上(一1，0，1，)，可以得到水解时间 (X1)对氮回收率(y)影响的单因子模型(见 图 1)，由图 1可以看 出，随水解时间的增加 无论酶用量固定在什么水平上，氮 回收率都 是不断增加并达到平衡的。在酶用量比较低 的情况下，氮回收率随水解时间的增减变化 幅度比较大；在酶用量高的情况下，氮回收率 随水解时间的增减变化幅度较小。 32 ／ ／ ／ ／ l ／ ／ 6 4 图 1 水解时间对氮回收率的影响 ／ ／ ／ 6 4 1：f(x2)=一1．4769X；+5．7968X2+78．7276 2：f(X2)=一1．4769Xi+5．2593X2+84．3262 3：f(X2)=一1．4769X；+4．7218X2+87．4761 图 2 酶用量对氮回收率的影响 2．2．2．2 酶用量(X2)对氮回收率的影响 将模型 中水解时 间的编码值(x )固定 在不同水平上(一1，0，1)，可以得到酶 用量 (X2)对氮回收率(y)影响的单 因子模型(见 图 2)，由图 2可 以看出，随水解时间的增加 无论水解时间固定在什么水平上，氮 回收率 总是不断增加并达到平衡的。在水解时间较 短的情况下，氮 回收率随酶用量的增减变化 幅度较大；在水解时间较长的情况下，氮回收 率随酶用量的增减变化幅度较小。 3 小 结 模型符合水解的反应规律，对于一个水 解反应，在一定范围内，投入的酶越多，水解 反应时间越 长，则水解度越高，氮 回收率越 高。但这并不意味在实际生产中投入的酶越 多越好，水解反应时间越长越好，而是应从低 成本、高效率入手，综合考虑工业化生产各种 资本耗费，进行核算。对于方程 y=42．699 4+ 0．334 4X1+ 7．53X2— 0．008 6X1X2— 0．001X2—0 ．4726Xi来说，任一目标氮回收 率 y确定后，变换水解酶用量(x )，都有一 个水解时间(x。)与其对应，反之亦然。中试 阶段可根据此数学模型，核算成本以寻找最 适合的酶用量与水解时间 节约资金。 参 考 文 献 1 郭本恒，孔保华 ．保健与功能食品．哈尔滨：黑龙 江科学技术出版社 ，1996．74～139 2 郭本恒 ．杭州食品科技，1997．2：14～16 3 肖凯军，高孔荣等．食品科学 ，1995，16(8)：3--7 4 徐中儒．农业试验最优回归设计 ．哈尔滨：黑龙江 科学技术出版社，1988 5 张兰威，牟光庆等 ．蛋制品工艺学．哈尔滨：黑 龙 江科学技术 出版社．1996 6 中华人民共和国国家标准 GBS009．5—1985．北 京：中国标准出版社，1986 研 究 报 告 1 2 6 O 6 8 9 2 0 5 3 1 " 鼹 + + + X X X 8 3 8 1 4 6 1 7 3 9 3 8 4 4 3 + + + 2 l l X X X 4 4 4 4 4 4 2 2 2 2 2 2 1 1 1 一 一 一 = = 【l i X X X “ “ “ 1 2 3 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 29卷 第 2期 田 波等：蛋清蛋 白质酶改性条件的研究 Study on M odification Conditions of Egg W hite via Enzym atic Hydrolysis Tian 13o Chi Yujie W u Fei (College of Food，Northeast Agricultural University，Harbin，150030) ABSTRACT The study Was conducted tO optimize the conditions of enzym ic hydrolysis of egg white with Alcalase．Revolving，orthogonal and tropical design of the second power of tWO factors was adopted tO choose the optimum conditions．The result showed that the optimum temperature was 68．5℃ and pH was 8．21．The design was also adopted tO study the relationship between an— zyme concentration and hydrolytic time．Under the condition of substrate concentration 5．5％ ． temperature 68．5℃ and pH 8．21，the model was established，Y = 42．699 4 + 0．334 4X1+ 7．53x2—0．008 6x1x2—0．001Xi一0．472 6x；(Y—NR；X1一E／S；X2一Hydrolytic time)． All these offered amply-test a better basis． Key words egg white，enzyme hydrolysis，revolving，orthogonal and tropical design of the second power of tWO factor 无热量甜味剂——赤藓糖醇 赤藓糖醇是一种多元醇类甜味剂，天然存在于许多水果和 发酵食物 中，作为 人类膳食 的组分 已有数十万年 的历史。1990年代 日本公司率先开发成功赤藓糖醇的发酵生产技术。为开辟 更广阔的应用领 域创造 了条件。赤藓糖醇具有酷似蔗糖的口味而发热量却接近零，生理耐受性高，食用后 可避免普通糖 品带 来 的高热量、糖尿病、龋齿等困扰，成为国际市场低热量保健食品配料 的新宠。WHO和 FDA等机构 已批准 了 赤藓糖醇在食品中的应用，生产能力和市场规模正 日益扩大。在 国外大公 司如可 口可乐公 司和雪印乳 品等在 其高档产品系列中得到广泛应用。 赤藓糖醇目前的应用领域包括食品、医药、化工等方面。在食品方面。由于赤藓糖 醇的甜度较高。可用做 食 品和饮料的甜味剂；其低的水分活度可 以延长食品的货架期；赤藓糖醇在高湿度条件下也不吸湿。故较容易 保存和使用；赤藓糖醇的溶解热较大，故用 它制造 的固体食 品和糖果有较明显的凉爽感；赤藓糖醇 的甜味爽 净，在与其他高甜度甜味剂如蛋 白糖、甜菊糖等复配时，可有效地掩盖这 些甜味剂的后苦味；赤藓糖醇的热量 低。因而可用于生产低热量食品和饮料 ；赤藓糖醇可促进溶液 中的乙醇分子与水分子的结合，从而降低酒类饮 料 的酒精 的异味和感官刺激，改善蒸馏酒和葡萄酒的质量。在医药和保健品方面赤藓糖醇可以作为药品的矫 味剂和片剂的赋形剂，可有效的改善药品的口感。 由于赤藓糖醇的低热量、难消化和不影响血糖水平的特点， 它又可作为糖尿病 人的替代性甜味剂。而且有利于 口腔健康，故由赤藓糖醇制成的糖果和专用洁齿用品对保 护少年儿童等嗜糖人群 的健康有积极的作用。 在化工和 日化方面。赤藓糖醇可作为有机合成的中间体，以及制造油漆、炸药和医药等产品的原料。 “十五”期 间。国内对赤藓糖醇技术 的研发也取得了长足的进展。由中国食品发酵工业研究院和有关单位 承担 了国家重点科技攻关课题“赤藓糖醇的生产技术”的研究，在菌种和 生产工艺上取得重大突破。主要技术 指标达到 国际领先水平。并已通过 中试验证，具备工业化生产 的技术成熟水平。 随着我国建设小康社会步伐 的不断加快，人民消费水平随之提高，赤藓糖醇这种高档健康甜味剂也将更 多地进入人们的日常生活。利用我国的农业资源优势和技术优 势，赤藓糖醇及其相关产 品将开拓更广阔的国 际市场 。 研 究 报 告 维普资讯 http://www.cqvip.com