蛋白酶水解蛋清的工艺研究_王彩丽

[收稿日期]2009-02-16[基金项目]湖北省科技攻关项目(2006AA201C56)[第一作者简介]王彩丽(1977),女,陕西渭南人,实验师,硕士研究生,主要从事生物化学与分子生物学研究.doi:10 3969/j.issn.1673-1409(S).2009 02 020蛋白酶水解蛋清的工艺研究王彩丽(长江大学生命科学学院,湖北荆州434025;甘肃农业大学农学院,甘肃兰州730070) 方正武 (长江大学农学院,湖北荆州434025) 荣 俊(长江大学生命科学学院,湖北荆州434025)[摘要]选用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶3种酶分别对鸡蛋蛋清进行水解,研究了酶水解鸡蛋蛋清的工艺。

结果表明:用复合风味蛋白酶水解蛋清效果最好,其水解最佳条件为:温度50 ,pH 6.0,底物浓度25%,酶用量0.8mL /g (5200U /g)水解12h,水解度可达61.66%。

[关键词]蛋清;木瓜蛋白酶;碱性蛋白酶;复合风味蛋白酶;水解[中图分类号]T S201 1[文献标识码]A [文章编号]1673-1409(2009)02-S072-03蛋清含有丰富的蛋白质和人体所需要的多种氨基酸,且其组成比例非常适合人体的需要,是人体内利用率最高的蛋白质之一[1]。

用蛋白酶处理后的蛋清水溶液,具有口感好、无腥味、营养丰富、耐储存,又保持着鸡蛋的特有风味等优点[2],而且用酶处理后的蛋清透明水溶液,其中蛋白质已局部降解,有利于人体的消化吸收,不会引起消化不良,可用作保健饮料,符合现代人们对饮品的要求,尤其适宜于作为老人和婴儿的营养品,具有广阔的应用前景。

为此,本研究探讨了蛋清的蛋白酶水解工艺条件,以期为鸡蛋的深加工奠定理论基础。

1 材料与方法1.1 试验材料鸡蛋为市售,复合风味蛋白酶(Flavourzym e)、碱性蛋白酶(Alcalase)和木瓜蛋白酶(Papain)均为诺和诺德公司产品。

1.2 水解液的制备将鸡蛋蛋清取出并用纱布过滤,以5g 鸡蛋蛋清加25mL 水配制成蛋清水溶液作为酶水解底物,调节pH ,加入水解所需要量的酶,在反应所需温度下水解一定时间,沸水浴20m in 以终止酶反应,待冷却后离心分离,收集上清液。

同时做对照试验(不加酶液)。

1.3 酶水解工艺(1)最佳用酶的选择 蛋清水解选用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶分别对蛋清进行水解并分别在其各自的最适温度、pH 、用量(均按诺和诺德公司提供,作适当调整)的条件下,对底物进行水解,8h 后测定各酶水解产物中蛋白质的水解度,根据各酶对蛋清的水解度大小,确定最佳用酶。

(2)水解温度的确定 对于选定的最佳用酶,测定其在不同的水解温度下酶水解产物中蛋白质的水解度,根据测定的水解度大小,确定酶反应的最适温度。

(3)水解pH 的确定 在酶反应的最适温度下,测定其在不同的水解pH 下酶水解产物中蛋白质的水解度,根据测定的水解度大小,确定酶反应的最适pH 。

(4)酶用量的确定 加入不同的酶量,在酶反应的最适温度和pH 下,测定其各水解产物中蛋白质的72 长江大学学报(自然科学版) 2009年6月第6卷第2期:农学Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit) Jun 2009,Vo l 6N o 2:A gr i Sci水解度,根据测定的水解度大小,并综合考虑经济性,确定最佳的酶用量。

(5)底物浓度的确定 在反应的最适温度、pH 和最佳酶用量的条件下,采用不同的底物浓度对蛋清进行水解,测定各水解产物中蛋白质的水解度,根据测定的水解度大小,确定酶反应的最佳底物浓度。

(6)水解时间的确定 在反应的最适温度、pH 、底物浓度和最佳酶用量的条件下,采用不同的水解时间对蛋清进行水解,测定各水解产物中蛋白质的水解度,根据测定的水解度大小,并结合实际生产,确定最适宜的反应时间。

1.4 测定方法(1)酶活力的测定 采用Folin -酚法,以每克酶制剂在37 、pH 7.5的条件下水解酪蛋白,每分钟产生1 g 酪氨酸为1个酶活力单位(I U )。

(2)蛋白质含量的测定 采用凯氏定氮法[3],测定不同清液中的蛋白质含量和对照管的蛋白质含量,分别记为N 和N 0(m g/m L)。

(3)水解度的测定 采用茚三酮比色法[4]测定出不同清液中氨基酸的含量,根据氨基酸的分子量再换算出-NH 2的摩尔含量( mol/m L),同时测定对照管的-NH 2含量。

水解度(Deg ree of hydr olysis,DH )为蛋白质在水解过程中肽键被裂解的程度或百分比,按以下公式计算[5]。

DH (%)=h h tot 100=[a 6 23 N -b 6 25 N 0] h tot 100式中:h 是被裂解的肽键数,即每克蛋白质中被裂解的肽键的毫摩尔数;h tot 是原蛋白质中的总肽键,即每克蛋白质中肽键的毫摩尔数,一般为定值。

对蛋清蛋白而言,该值为9.1438;a 是不同清液中-NH 2的含量( mol/mL);b 是对照管中-NH 2的含量( mo l/mL)。

2 结果与分析2.1 最佳用酶的选择表1 不同蛋白酶对蛋清的水解条件及水解效果Table 1 Hydrolysis of egg album in with different pr oleases酶种类温度/ pH 底物浓度/%水解度/%碱性蛋白酶577.516.7 2.27木瓜蛋白酶507.016.7 3.09复合风味蛋白酶506.016.753.10选用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶分别在其各自的最适条件下对蛋清进行水解,8h 后测定各水解产物中蛋白质的水解度,结果如表1所示。

由表1可知,复合风味蛋白酶水解鸡蛋蛋清的能力远远大于碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶,而且复合风味蛋白酶水解后的蛋清液呈无色透明状,而碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶水解后的蛋清液呈白色混浊状,因此,选用图1 温度对复合风味蛋白酶水解度的影响Figure 1 Hydrolys i s of flavourzyme under different temperatures 复合风味蛋白酶为最佳用酶。

2.2 复合风味蛋白酶水解蛋清条件的确定(1)水解温度的确定 温度对复合风味蛋白酶水解效果影响规律如图1所示。

由图1可知,在温度低于50 以前随着温度的升高水解度明显增加,在50 时达到最高,但在温度高于50 以后,随着温度上升水解度明显降低,可能是由于温度升高使部分酶失去活性所致,因此选择的最适水解温度为50 。

(2)水解pH 的确定 pH 对复合风味蛋白酶水解效果的影响规律如图2所示。

由图2可知,pH 对复合风味蛋白酶水解度的影响是随着pH 的升高,蛋白质的水解度先增大后减小,73 第6卷第2期:农学王彩丽等:蛋白酶水解蛋清的工艺研究图2 pH 对复合风味蛋白酶水解度的影响Fi gure 2 H ydrolysis of flavour z ym e with di fferent pH在pH 为6.0时的水解度出现峰值。

因此,选pH 6.0为最佳水解pH 。

(3)酶用量的确定 将复合风味蛋白酶配成6500U/m L 的酶溶液,向底物中加入不同体积的酶液即不同的酶量来进行水解,以研究酶的用量对复合风味蛋白酶水解效果的影响,结果如图3所示。

由图3可知,随着复合风味蛋白酶用量的增大,水解度不断升高,但当酶的用量超过0.8m L/g 时,水解度增加缓慢。

综合考虑经济性,选用酶的用量为0.8mL/g 。

(4)底物浓度的确定 底物浓度对复合风味蛋图3 复合风味蛋白酶的用量对水解效果的影响Figure 3 Hydrolys i s of flavourzyme wi th differentdosages of proleas e白酶水解效果的影响规律如图4所示。

由图4可知,当底物浓度小于25%时,随着底物浓度的升高,蛋白质水解度不断增大;但当底物浓度达到25%时,蛋白质的水解度也达到最高;再升高底物浓度反而使蛋白质的水解度降低。

故确定最佳底物浓度为25%。

(5)水解时间的确定 水解时间对复合风味蛋白酶水解效果的影响规律如图5所示。

由图5可知:随着酶水解时间的延长,水解度不断增大,但在水解12h 以后,水解度增加缓慢。

综合考虑经济性,选用最佳水解时间为12h。

图4 底物浓度对复合风味蛋白酶水解度的影响Figure 4 Hydrolysi s of flavourzym e wi th differentconcentrations ofsubstrate图5 水解时间对复合风味蛋白酶水解效果的影响Figure 5 Effect of hydrolys i s duration on flavourzyme3 结论在用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶分别对鸡蛋蛋清进行水解时,复合风味蛋白酶水解效果最好。

当用复合风味蛋白酶水解蛋清时,在其最适温度、pH 和最佳底物浓度及酶用量的条件下,反应12h 后其对底物的水解度可达61.66%,而且水解液清亮、透明、感官性好。

(下转第106页)[3]景士西,吴鲁平,杨思尧.解放思想,求实创新,改革育种学教学内容 对园艺植物育种学改革几个重要问题的研讨[J].高等农业教育,1999,(11):57~62.[4]李桂荣,周俊国,杨鹏鸣,等.园艺植物育种学实验教学的改革和实践[J].河南职业技术师范学院学报(职业教育版),2007,(2):113~114.[5]陈 明.园艺植物育种学立体化教学体系构建初探[J].西南科技大学 高教研究 ,2007,(2):76~78.[6]陈火英.探究式教学模式在植物育种学教学中的运用与学生创新能力培养[J].高等农业教育,2004,(12):70~71.(上接第71页)[参考文献][1]达良俊,陈 鸣.凤眼莲不同部位对重金属的吸收、吸附作用研究[J].上海环境科学,2003,22(11):765~767.[2]M ehra A,Farago M E,Banezjee D K.A Study of Eichhomia cr assip es Grow ing in the Overbank and Floodplain S oils of the River Yamunain Delhi,India[J].Environmental M on itorin g and Assessm ent,2000,60:25~45.[3]Zh u Y L,Zayed A M,Qian J H,et al.Phtoaccu mulation of trace elements by w etlan d plants:II.w ater hyacinth[J].J ournal of Environ-m ental Qu ality,1999,28:339~344.[4]国家环保总局 水和废水监测分析方法 编委会.水和废水监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.343~353.[5]姚朝英,杜 青.原子吸收光谱法测定水生生物体内铜、锌、镍、铬、铅、镉[J].化学分析计量.2006,15(3):36~37.[6]李卫平,王 军,李 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CAI Qing,LEI Ze-xiang Dep artment of E nv ir onmen tal S cience and Enginee ring,Zhongkai Univ er sity ofA gricu lture and Eng ine ering,Gu angz hou,Gu angd on g510225,ChinaHU H o ng-w ei Gu angd on g ne M e dicine Eng inee ring Re se arch Center Co.L td,Jinan Univ er sity,Gu angzGu angd on g510632,ChinaCHEN Zho ng-yi(College of H or ticulture and G ar d ening,Yang tze Unive rsity,J in gz hou,H ubei434025,China)Abstract:After cultivated in t he solut ion of different copper(Cu2+)concentrat ions and pH,the absorption and enrichment of Cu2+by Eichhornia cr assip es and the effect s of Cu2+concentrat ion and pH on the absorpt ion of Cu2+by E.cr assip es w ere studied.The results show ed that E.cr assip es w as good in remediating the w ater contaminated by low concentration of Cu2+in short time.When the Cu2+concentrat ion w as2.00,4.00,8.00 mg/L,the tot al removal rate of Cu2+by E.crassip es w as91.38%,91.64%and77 64%,respectively.When pH w as4.0, 5.5,7.0w ith the Cu2+concentrat ion of4 00mg/L,the t ot al removal rat e of Cu2+w as88.02%,93.15%and81.32%respec-tively.T he remediat ion of Cu2+by E.crassip es mainly depended on the absorption and enrichment of its root s.When the Cu2+concentrat ion w as abover20.00mg/L, E.cras-sip es w as suffered distinctly.Key words:Eichhornia crassip es;the cupric ion;removal rate;t olerance072Study on Hydrolysis of Egg Albumin with ProleaseWANG Ca i-li Colle ge of L if e S cience,Yang tz e Univ er sity,Jing z hou,H ube i434025,China;Colle ge of A g ronomy,G ansu Ag ricultural Univ er sity,L anz hou,Gansu730070,Ch inaFANG Zhe ng-wu (Colleg e of A gr onomy,Yang tze Unive rsity,J ingz hou,H ubei434025,China)RONG Jun (Colle ge of L if e Science,Yang tz e Univ er sity,J ing z hou,H ube i434025,China)Abstract:The caroid,alkaline prot einase and compound proteinase w ere used to st udy a-l bumen dig estion techniques.The results demonstrated that compound prot einase a-chieved bet ter digestion efficiency compared w ith caroid and alkaline prot einase.T he op-timized digestion condition is that25percent subst rate(V/V)digested w it h0.8mL/g (5200U/g)for12h in50 ,pH6.0.T he digest ion eff iciency reached up to61.66%.Key words:hydrolysis;compound proteinase;egg albumin075Study on Influence Parameters of Water C ontent of Newly Harvested Peanuts PENG San-he,LIU Ya ng (Colle ge of M ec hanic al Eng ineering,Yan gtz e Univ ersity,Jing zh ou,H u bei434023,Ch ina) Abstract:Through t he self-made peanut cleaning up and drying apparatus,the influence parameters of w ater content of new ly harvested peanuts such as immersion t ime,spra-ying of w at er,velocity of w hirl and flame roast ing time had been studied.The best value of various parameters w hich caused the new ly harvest ed shell peanut to obt ain the ap-propriate w ater cont ent had been found.Key words:peanuts w at er content;immersion t ime;spraying of w at er;velocit y of w hirl;roasting time078Design for Rape Seed and Fertilizer Application MachineLIU S hou-xia ng (Colleg e of M echanical Eng inee ring,Yangtz e Univ ersity,Jing zh ou,H u bei434023,Ch ina)XU Deng-xu (Yuanlin S enior S econd ary S chool of H ong hu Cou nty,H ong hu,H ubei434200,China)Abstract:Based on t he present situation of the rape seed sow ing,fert ilization and the pow er machinery in Jiang han Plain as w ell as the surrounding areas,t he solution to de-veloping t he fertilizing machine w as provided.It s principle w as int roduced,and the mechanisms of sow and fertilizer w as designined,and the determination principle of the main mechanism parameters w as analyzed.Key words:rape;seed;fertilizer;design。