大豆蛋白酶解的研究

收稿日期:2005-11-17 修回日期:2005-12-22

作者简介:李大明,男,1982年出生,在读硕士,从事植物蛋白酶解及天然级热反应肉味香精的研究。

大豆蛋白酶解的研究

李大明,宋焕禄,祖道海

北京工商大学化学与环境工程学院　(北京　100037)

摘　要:用几种常用蛋白酶对大豆蛋白进行酶解,利用均匀设计安排试验,确定各种酶的最佳

酶解条件,并以水解度(DH )为考察标准,选出水解度最大的酶,确定其最佳加酶量和酶解时间。

关键词:大豆蛋白;水解植物蛋白(HVP );水解度(DH );酶解;均匀设计中图分类号:TS201.1 文献标识码:B 文章编号:1672-5026(2006)02-0020-04

Study on enzymatic hydrolysis of soybean protein

Li Daming ,Song Huanlu ,Zu Daohai

College of Chem ical and Envi ronmental Engi neeri ng ,Beiji ng Technology and B usi ness U niversity (Beiji ng 100037)

Abstract :The enzymatic hydrolysis of soybean protein by several normal enzymes is studied.The best condition for enzymatic hydrolysis by experiments uniform designed is confirmed.Making hydrol 2ysis degree (DH )as the standard ,the best adding amounts and hydrolysis time of enzymes whose DH are largest are got.

K ey w ords :soybean protein ;hydrolyzed vegetable protein (HVP );hydrolysis degree (DH );en 2zymatic hydrolysis ;uniform designs

大豆蛋白的营养价值很高,含有丰富的优质蛋白质,可以提供充足的人体所需的八种必需的氨基酸以及多种维生素和矿物质等[1]。水解植物蛋白(HVP )是一种营养型食品添加剂,以其柔和丰满的鲜美口感广泛用于肉产品加工、方便面、膨化食品以及调味品中[2]。特别是在Maillard 反应制备肉味香精的研究中,HVP 作为一种前体物质和丰富的氨基酸源得到广泛的应用。Cadwallader 等人以酶解大豆蛋白为前体物质通过Maillard 反应制备肉味香精,并通过GC -MS 和GCO 检测分析出大量特征香味物质[3]。因此HVP 在绿色食品添加剂的生产中将得到广泛的应用。

目前工业上主要采用酸水解法生产HVP 。但酸水解反应条件激烈,会破坏氨基酸,此外,酸水解

法会产生1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP )和3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD )具有致癌性[4]。酶法水解具有条件温和、副反应少、水解程度容易控制,特别是在营养成分的保留上,具有不可比拟的优点。随着酶工业的发展,酶解方法将替代酸法,成为水解大豆蛋白最有效的方法之一。

1　材料与方法

111　材料

11111　试验原料与主要试剂。豆粕,购于北京和田

宽酿造厂;甲醛溶液,优级纯,北京市旭东化工厂;L -酪氨酸,BR ,上海政翔化学试剂研究所;福林酚试剂,Sigma F -9252,北京欣经科生物技术有限公司;干酪素,BR ,北京双旋微生物培养基制品厂;复合风味酶(Flavozyme )、复合内切酶(Protamex )和碱性内切酶(Alcalase ),Novo Nodisk 公司;其他化学试剂均为分析纯;试验用水为蒸馏水。

2Vol.13,2006,No.2

粮食与食品工业

Cereal and Food Indust ry

食品科技

11112　主要仪器设备。精密数字酸度计,PHS -25C ,上海鹏顺科学仪器有限公司;可见分光光度

计,Spectrumlab 22PC ,上海棱光技术有限公司;数显电子恒温水浴锅,HH -1,金坛市至翔科教仪器厂;光学读数分析天平,TG 328B ,上海第二天平仪器厂;上皿电子天平,JA2003,上海天平仪器厂;磁力加热搅拌器,H J -1型,江苏省国华仪器厂;微量凯氏定氮蒸馏装置,实验室自装。112　试验方法11211　样品蛋白质含量的测定。微量凯氏定氮法[5]11212　氨态氮测定。甲醛电位滴定法[5]

11213　酶活测定。福林酚法[6]11214　水解度(DH )的计算。

D H =(N 2-N 1)/(N 0-N 1)

N 2—酶解后游离氨基氮含量(%);N 1—酶解

前游离氨基氮含量(%);N 0—总氮含量(%)。11215　原料的预处理。

将豆粕粉用水充分浸泡后,于沸水浴中加热30min 进行熟化处理,用于酶解试验。

2　试验结果与讨论

211　样品蛋白质含量的测定

经凯氏定氮法测定,样品中的蛋白质含量为41123%。212　酶活的测定

表1为几种蛋白酶的特性参数,作为试验参考。

表1　几种蛋白酶的特性

[7]

酶的种类作用特性最适p H

最适温度/℃

复合风味酶内+外肽酶510～710≈50

复合内切酶复合内肽酶515～71555～60碱性内切酶

内肽酶

615～815

55～75

21211　

酪氨酸标准曲线的绘制。

图1　酪氨酸标准曲线

线性方程:y =0101x +010155　相关系数:R 2=01999　吸光常数K =9814521212　酶活的测定。

表2　几种蛋白酶的酶活复合风味酶

复合内切酶

碱性内切酶

测定温度/℃505555测定p H 值710615715称酶量01202g 01204g 1mL 稀释倍数1001001000吸光度A 1015500193301982吸光度A 2015570193601985吸光度A 3015550193501983平均吸光度A 015540193501983酶活力/U ?g -1

10751

17967

38573

213　最佳酶解条件的确定

以参考资料为依据,每组试验称取20g 豆粕,经过熟化处理后,在固液比1∶7的条件下[8],改变温度、时间、p H 、加酶量以及酶比等因素,运用均匀设计[9]来安排实验,进行酶解,达到反应时间后取出一定量的酶解液,用甲醛滴定法测定其水解度,然后用DPS 数据处理系统来分析其酶解的最佳条件,最后再用验证实验加以验证。21311　复合风味酶(F )最佳酶解条件的确定。

表3　复合风味酶(F )酶解条件均匀设计表温度/℃时间/h

p H 加酶量/%DH/%

165551051710525526156211793607610115122445671042016857047153111636

50

3

515

2

17165

DPS 处理结果为温度:50℃;时间:7h ;p H =618;加酶量:6%;DH =23175%。

验证实验结果:DH =23103%结果符合。21312　复合内切酶(P )最佳酶解条件的确定。

表4　复合内切酶(P )酶解条件均匀设计表温度/℃时间/h

p H 加酶量/%DH/%

16055105101782502615615120355761011111544067104121755654715381366

45

3

515

2

11179

1

2粮食与食品工业　Cereal

and Food Indust ry Vol.13,2006,No.2

DPS处理结果为温度:57℃;时间:7h;p H= 613;加酶量:6%;DH=17142%。

验证实验结果:DH=16168%结果符合。21313　碱性内切酶(A)最佳酶解条件的确定。

表5　碱性内切酶(A)酶解条件均匀设计表

温度/℃时间/h p H加酶量/%DH/%

1755515510171 2652710612146 3707615111125 4556715410165 580481037165

660361029146

DPS处理结果为温度:55℃;时间:7h;p H= 714;加酶量:6%;DH=12181%。

验证实验结果:DH=12156%结果符合。21314　F+P组合酶最佳酶解条件的确定。

表6　F+P酶解条件均匀设计表

温度/℃时间/h p H F∶P加酶量/%DH/%

15576103526110 2506615115323175 35035152218155 46045100133420154 5552710015617187 66057151114175 DPS处理结果为温度:51℃;时间:7h;p H= 619;F∶P=3∶1;加酶量:6%DH=31187%。

验证实验结果:DH=30198%结果符合。21315　F+A组合酶最佳酶解条件的确定。

表7　F+A酶解条件均匀设计表

温度/℃时间/h p H F∶A加酶量/%DH/%

15576153523112 2506710115319175 35036102214168 46045150133415187 5552715015615136 66058101111165 DPS处理结果为温度:50℃;时间:7h;p H= 713;F∶A=3∶1;加酶量:6%DH=28148%。

验证实验结果:DH=28115%结果符合。

由以上实验结果可以看出,在相同的加酶量和酶解时间条件下,F+P组合酶所得的水解度最高,因此下面将进一步确定F+P组合酶的最适酶解时间和加酶量。

214　F+P组合酶的最适酶解时间和加酶量的确定根据酶解均匀试验中所确定的最佳酶解条件

,保持温度、p H以及酶比不变,改变酶解时间和加酶量进行酶解试验,测定不同加酶量和酶解时间下的水解度,作出酶解时间、加酶量和水解度的关系图(见图2),确定最适的酶解时间和加酶量。

图2　F+P组合酶酶解时间、加酶量和

水解度的关系图

由图可见,随着加酶量和反应时间的增大,水解度(DH)呈增大趋势,以水解度的大小为参考依据,兼顾经济因素可得F+P的最适加酶量为4%,酶解时间为8h。

3　结论

①以外肽酶和内肽酶组合对大豆蛋白的水解效果比用单一的内肽酶对大豆蛋白的水解效果好,可以得到更高的水解度。而且酶解大豆蛋白往往会产生苦味,这是由于内肽酶作用于蛋白质分子内部肽键,生成小分子肽段而产生苦味,而通过外肽酶和内肽酶协和作用可以大大降低酶解液的苦味[10]。

②以水解度为依据兼顾经济因素,F+P组合酶酶解大豆蛋白的最佳条件为:温度:51℃;p H= 619;F∶P=3∶1;加酶量为4%;酶解时间为8h。此条件下可以制得较好的水解植物蛋白(HVP)。

③利用均匀设计能够减少实验次数,缩短实验时间,节省实验经费,同时得到的结果也足够精确。

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(上接第19页

)

图13　蕨根淀粉凝沉性的比较研究

3　结论

①各种添加剂对蕨根淀粉糊的冻融稳定性都有

不同程度的影响。NaCl 、蔗糖、单甘酯均使蕨根淀粉糊的冻融稳定性提高,明矾、柠檬酸和CMC 使蕨根淀粉糊的冻融稳定性降低。

②淀粉颗粒在过量水中受热膨润糊化,淀粉糊液中的淀粉分子也不发生交联和缔合,由于淀粉糊液中无残存的淀粉颗粒和老化后所形成的交联网和凝胶束,当光线穿过糊液时,不会发生反射和散射,此时淀粉糊透明度达到理想状态的极大值。各种添加剂对蕨根淀粉糊的透明度均有影响:NaCl 对淀粉糊透明度的影响与NaCl 的添加量有关,柠檬酸对淀粉糊的透明度影响不大,蔗糖能提高淀粉糊的透明度,而明矾和CMC 则降低淀粉糊的透明度。

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