蛋白酶水解蛋清的工艺研究

2009-11-29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

长江大学学报(自科版) 2009年5期

关键词：蛋清木瓜底物

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)

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)

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0.8 mL/g(5 200 U/g)水解12 h，水解度可达61.66%。

蛋清；木瓜蛋白酶；碱性蛋白酶；复合风味蛋白酶；水解

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(Flavourzyme) 、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5 g鸡蛋蛋清加25 mL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20 min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，8 h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 μg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N0(mg/mL)。

(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-NH2的摩尔含量(μmol/mL)，同时测定对照管的-NH2含量。

水解度(Degree of hydrolysis，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]。

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；htot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9.143 8；a是不同清液中-NH2的含量(μmol/mL)；b是对照管中-NH2的含量(μmol/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 albumin with different proleases

图1 温度对复合风味蛋白酶水解度的影响Figure 1 Hydrolysis of flavourzyme under different temperatures

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，8 h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

图2 pH对复合风味蛋白酶水解度的影响Figure 2 Hydrolysis of flavourzyme with different pH

图3 复合风味蛋白酶的用量对水解效果的影响Figure 3 Hydrolysis of flavourzyme with different dosages of prolease

(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，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6 500 U/mL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0.8 mL/g时，水解度增加缓慢。综合考虑经济性，选用酶的用量为0.8 mL/g。

(4)底物浓度的确定底物浓度对复合风味蛋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12 h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12 h。

图4 底物浓度对复合风味蛋白酶水解度的影响Figure4 Hydrolysisofflavourzymewithdifferentconcentrationsofsubstrate图5 水解时间对复合风味蛋白酶水解效果的影响Figure5 Effectofhydrolysisdurationonflavourzyme