酶法水解米糟提取蛋白质的研究

食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vo1．29 No．6 酶法水解米糟提取蛋白质的研究 潘 韵 何 国庆 玄国东 孔 青 (浙江大学食品科学与营养系，杭州，310029) 摘 要 研究了酶解 法提取米糟 中蛋 白质的工艺条件。不 同蛋白酶的提取实验结果表明，碱 性 内切蛋 白酶的提取效果 最理想。通过 正交实验得到蛋 白质提取 的最优 条件 为：酶量 1％、 液固比 1：4、反应温度 65℃、反应 时间 7 h，在最佳条件下，蛋 白质的提取率为 77．6％。 关键词 米蛋白，蛋白酶，提取 大米蛋白质的利用率较其他谷物高⋯。米糟是 以大米为原料的发酵厂或食 品厂的副产品，一般 由 大米经过糖化后产生。其 中蛋 白质含量 一般在 40％ ～ 50％(干 基)范 围 内_2 J。米糟 如能进 一步综 合利 用。将会减少资源浪费，收到可观的经济 、社会效益 。 有关大米蛋 白质的提取，国内外报道较多_3]，其 主要的提取方法为碱法和酶解法 。对于米糟 中的蛋 白质提 取，国 内也有一 些报道_2]，一般采 取碱法 提 取，但 由于碱法提取条件较为剧烈、操作有一定的难 度 、容易破坏蛋 白质。其反应条件也不能得到很好 的 控制。而酶法提取反应条件 较为温和，对蛋 白质 的 影响很小，可以很好的控制反应条件，而且降解后的 多肽易于消化吸收。因此，本文对采用酶 解法提 取 米糟中的蛋白质进行实验研究。 1 材料 与方法 1．1 材 料 米糟 ：由杭州西湖味精 厂提供。蛋 白质含量(干 基)为 50％，水分 60％；蛋 白酶 ：碱性 内切蛋 白酶、复 合风味蛋白酶、中性 蛋白酶为丹麦诺维信公司产品。 1．2 仪 器 751一GW 紫外可 见分 光光度 计、KDN一04A定氮 仪 、离心机 、旋转蒸发仪 、恒温水浴锅等。 1．3 方 法 1．3．1 提 取 方 法 称取 60 g左右 的米糟放进 500 mL烧杯 中，根 据事先设定的液 固 比加入定量的蒸馏水，充分搅 拌 后 ，用 10％NaOH调节 pH值至所需值。再加入设定 量 的蛋白酶，最 后放 入恒温水浴 中，使 其发生反应。 根据需要确定时间。水解结束后，按照蛋 白酶说 明 书要求进行蛋白酶的灭活处理。然后依据 蛋白酶的 酸碱条件，进行 中和酸碱操 作。再对酶 解液进行离 第一作者 ：博士研究生。 收稿 日期 ：2003 02—20 104 心，取上清液，弃去沉渣，测 定提取率。 1．3．2 蛋 白质 测定 方 法 蛋 白质提取 率的计算 ：用紫 外分光光度法测 定 酶解液 中的蛋白质提率。蛋 白质提取率 =提取液中 的总蛋白质含量／原料中的总蛋 白质含量。其中原 料中的总蛋 白质含量用凯氏定氮法测定_5· 。 蛋白质提取物纯 度的计算 ：将酶解 液用旋转蒸 发仪进行真空浓缩，至 15％左右时取出，进行干燥处 理，然后用凯 氏定氮法测定氮含量，换算成蛋 白质含 量，计算提取物 的纯度 。蛋 白质提 取物纯度 =提 取 物中的蛋 白质总量／提取物的总量。 1．3．3 正 交 实验设 计 为了探索蛋 白质提 取的最优条件 。本 研究选用 了 4因素 3水平 的正交实验，各 因素及 水平的设 定 如表 1所示，正交表选择 (3 )。 表 1 酶法提取蛋白质正交实验的因素和水平 注：酶量(％)指酶对底物的百分含量。 2 结果 与分析 2．1 蛋白酶的种类对提取率的影响 首先对碱性 蛋白酶、复合风味蛋白酶 、中性 蛋 白 酶 3种酶进行提取蛋 白质的实验(65"C，酶量 0．5％． 时间 3h，液固比为 1：3)。比较不同蛋 白酶对 蛋白质 提取率的影响，实验结果如表 2所示。 由表 2可知，碱性蛋 白酶的提取率 最高，其他依 次是中性蛋 白酶 、复合风 味蛋 白酶。提取 过程 中酶 的纯度与 质量十 分重要。本实 验室 曾采用 国产碱 * ； 珏 ¨ 瞪 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 29卷 第 6期 潘 韵等：酶法水解米糟提取蛋 白质的研究 性 、中性与酸性蛋白酶，但提取结果均不理想。 表 2 不同蛋白酶对蛋白质提取率的影响 酶 种 提取率／％ 碱性内切蛋 白酶 复合风味蛋白酶 中性蛋白酶 64．8 30．8 50．9 复合风味蛋 白酶是一种用在中性 或微酸性条件 下，水解蛋白质 的真 菌蛋 白酶／肽酶 的复合体，由选 育的米 曲霉发酵制得，它具有 内切 蛋白酶和外切 蛋 白酶 2种活性。该蛋白酶实验中的提取率较 低的原 因可能与蛋白酶和肽酶 的比例有关，如果提高 蛋 白 酶与肽酶 比例。对蛋白的水解效果可能会更好一些。 碱性 内切蛋 白酶 和中性蛋 白酶 是细菌 蛋 白酶，表 2 中可知，这 2种 酶对植物蛋 白质 的水 解效果较为理 想。其 中碱性 内切蛋 白酶 的水解效果最佳，可 能是 碱性环境更有助于蛋白质的分解。 2．2 正交实验结果 选用碱性 内切 蛋 白酶进行正交 实验 ，确定最佳 提取条件。实验结果采用见表 3。 表 3 正交实验设计及结果 由表 3可知，各 因素 的极差 (Ri)值 由大到 小的 顺序为 B酶量(％)、D液 固比、A温度 (℃ )、C时 间 (h)。该结果表明，在蛋白质的提取过程 中的各因素 中，酶量 、液固比和温度 的影响较大。其 中酶量是 最 为重要的因素，而反应时间对提取 的影响不明显。 2．3 酶量与液同比对提取率的影响 酶量是影响提取 率的关键 因素。在 一定条件下 酶量与提取率成线性关 系，酶量越大提取率就 越高。 但达到一定程度即 当全部底物均与蛋 白酶结合的时 候，提取率就不再提高。因此，寻求最适酶量显得非 常重要。研究采用了 1％、0．5％、0．1％ 3种酶量，结 果显示酶量为底物的 1％时，提取效果最好。 液固比也是影 响提 取率的重要 因素，因为液固 比和酶与底物的传质作用紧密相关 。从实验结果中 可知。随着液固比的提高，提取率也 提高，但在液 固 比为 4：1的条件下提取率最高。另外的实验还 发现 超过此值时。提取率也有较小幅度的提高，但从工业 化角度考虑 。其 比值不宜超过此值。 2．4 产品的物理性质 酶法水解米糟提取所得的蛋 白质产品为白色粉 末，感官质量 良好 ；称取 3g产品于 50mL蒸馏水中， 在搅拌条件下可在 30 s内完全 溶解 ；产 品中含 有一 定水分 。取一定量产 品于 160℃干燥至恒重 ，测得产 品含水量为 15．3％。 2．5 蛋 白质中化 学键的破坏与蛋 白质水 解度对提 取率的影响 有关文献报道。加入一些破坏 蛋白质结构 中化 学键的物质。有助于提 高蛋 白质 的水解 。例如反 应 液 中加入 Na2SO3可以破坏维系三级结构的化学键， 从而提高蛋白质的提取率。而且 N~SO3可以采用超 率法除去。不存在残留问题 】。另外。也有建议加入 SDS。但其缺点是除去较为困难。 一 般认为水解度越大，蛋白质提取率也就 越高。 但随着水解度 的升高，苦味也开始 出现 。据报道大 豆蛋白水解度 <5％时，不 会产生苦 味，麦谷朊 蛋 白 在任何水解度下也不会产生苦味。有关米 蛋白的水 解度 问题尚有待进一步研究。 3 讨 论 酶解法提 取米 糟 中蛋 白质 的最优 条件 为酶量 1％、液 固比 1：4、反应温度 65℃ 、反应时间 7h。该方 法可以提取纯度 70％以上的水解 蛋白，提取率 也可 以达到 70％以上 ，且实验中使 用的所有原料均 可食 用，因而所提取的蛋白质安全无毒，可以作为食 品添 加剂使用。另外 ，酶解法操 作简单。不仅 易于工业化 大生产，而且还可以应用于大米 蛋白活性 肽等方面 的研究。 从米糟中提 取蛋 白质，体现 了对原料的综合 利 用，有利于提高企业的经济效益，相信酶法提取米糟 蛋白质这项工艺会有很好 的应用前景。 参 考 文 献 1 朱永义主编．稻谷 加工与综合利用．北京：中国轻工业 出版社。1999 2 王亚林，钟方旭。陶兴无等 ．武汉化工学院学报。2001。23 (3)：8～10 3 程觉民。沈蓓英，王生林．粮食与饲料工 业。1989(5)：l1 ～ 16 4 Cheryan M ．Uhrafiltration and Micofiltration Handbook． Lancaster PA：Technologic Pub．Co，1998 5 无锡轻 工学院 ．食 品分 析．北 京：中国轻工 业 出版 社． 1993 6 宁正样 ．食品成分分析手册．北京 ：中国轻工业 出版社， 】998 105 ■tl l { i }≈ lc=． ^ 4 维普资讯 http://www.cqvip.com