碱性蛋白酶法制备小麦麸皮蛋白及其性质研究

陈凤莲

(哈尔滨商业大学食品工程学院黑龙江省普通高等学校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

麸皮是小麦提取面粉后的副产品，含蛋白质较高，其质量分数在12% ～18%左右.其营养价值也高，与面粉中麦胶(醇溶)和麦谷蛋白含量高相比，小麦麸皮蛋白质中麦清蛋白、麦球蛋白、麦胶(醇溶)和麦谷蛋白含量较均一，并且含有人体必需的多种氨基酸，甚至可以和大豆蛋白媲美，所以说，小麦麸皮蛋白质是一种物美价廉的谷物蛋白来源[1].

1 实验方法

1.1 材料与仪器

小麦麸皮，黑龙江地产;凯氏定氮仪(KDY－982型)，北京市通润源机电技术有限公司.

1.2 实验方法

1.2.1 小麦麸皮组成成分测定

小麦麸皮水分含量测定:直接干燥法，GB/T 5009.3 －2003

小麦麸皮蛋白质含量测定:微量凯氏定氮法，GB/T 5009.5 －2003

小麦麸皮脂肪含量的测定:索氏提取法，GB/T 5009.6 －2003

小麦麸皮淀粉含量的测定:酶水解法[2]

1.2.2 小麦麸皮蛋白质的制备工艺流程

1.2.3 小麦麸皮蛋白质的性质研究

1)溶解性的测定[3]

取0.5 g的样品于500 mL烧杯中，量取30℃的蒸馏水200 mL，充分分散样品.于30℃水浴锅中，持续搅拌120 min，转移至250 mL容量瓶中定容.静置数分钟，待沉淀完全后取其上清液40 mL，1 500 r/min离心10 min，然后吸取25 mL的上清液，并测定其蛋白质的量.

2)乳化性及乳化稳定性的测定

用0.2 mol/L，pH=7的磷酸盐缓冲溶液配制1%的蛋白溶液100 mL，以1∶1的比例加入到100 mL色拉油中，磁力搅拌器充分搅拌，形成均一的乳化液.倒入离心管中记下液面高度，1 500 r/min离心10 min，取出测量上层乳化层的高度，按下式计算乳化能力.

将上述样液继续于1 500 r/min的速度下离心20 min，测量残留的乳化层高度，按下式计算乳化稳定性.

3)持水性的测定

称取1.0 g蛋白样品，置于预先称重过的离心管中，逐步加水，每加一次水，就用玻璃棒将样品搅匀.加水至样品呈浆状，无水析出为止，于2 000 r/min，离心10 min，倒去上清液，称重.

M0为样品质量，g;M1为离心管与样品总质量，g;M2为离心管与沉淀物总质量，g

4)吸油性的测定

称取样品0.5 g，将5 mL大豆色拉油加入带刻度的离心管中，混合1 min，使样品分散于油防止30 min，2 000 r/min，放置30 min，2 000 r/min 离心25 min，读取游离油的体积.

2 结果与讨论

2.1 小麦麸皮成分分析

结果见表1.

表1 小麦麸皮组成成分

小麦麸皮中含蛋白质量为13.55%，将可以用于蛋白质的提取.

2.2 小麦麸皮蛋白质的单因素实验结果及分析

2.2.1 碱性蛋白酶添加量对蛋白质得率的影响

见图1.

图1 碱性蛋白酶添加量对蛋白质得率的影响

前期预实验中，当碱性蛋白酶用量在0.5%以下时，随着碱性蛋白酶的添加量的增大，蛋白质得率虽略有上升但差异不大，因此将碱性蛋白酶的添加量扩大.当碱性蛋白酶的添加量小于0.5%时，随着碱性蛋白酶添加量的增大，酶解的水解率逐渐增大，酶解后的蛋白质得率逐渐增加，但是当超过此添加量时，酶解后的蛋白质得率略有下降，且趋于平缓.

2.2.2 固液比对蛋白质得率的影响

见图2.

图2 固液比对蛋白质得率的影响

随着固液比的增大，碱性蛋白酶酶解后的蛋白质得率先增大然后呈逐渐下降趋势，在固液比1∶10的情况下蛋白质提取率达到最高.这可能是由于在固液比一定的范围内增加时，碱性蛋白酶可以充分发挥其作用，适当的加水量也有利于可溶性物质的溶出[4].但是当固液比增加到一定程度之后，必然会使得相应的水分增加，所以酶解效果逐渐降低，蛋白质得率逐渐下降.

2.2.3 酶解时间对蛋白质得率的影响

见图3.

图3 酶解时间对蛋白质得率的影响

酶解时间对蛋白质得率影响较为明显.随着酶解时间的增大，有利用氨基氮的溶出，酶解度增大，因此，酶解后的蛋白质得率逐渐增大，但是当时间超过5 h，其滤液中的蛋白质得率明显减少.造成这一结果的原因可能是由于随着酶解时间的延长，水解产物的逐渐增加，底物的量减少，从而导致酶自身逐步衰弱，从而导致酶解结果大大降低[5－7].

2.2.4 酶解温度对蛋白质得率的影响

见图4.

图4 酶解温度对蛋白质得率的影响

酶解温度对蛋白质得率的影响较大，酶解温度为50℃时，蛋白质得率最高.随着酶解温度的升高，蛋白质得率逐渐增大，这是由于适当的加热，可以使蛋白质得结构疏松，暴露出更多的酶解作用点，此时的酶在温度上处于最佳状态，酶解作用也可以达到最佳效果.但是当温度进一步升高并超过50℃时，蛋白质得率变低，可能是由于稍高的温度使部分的碱性蛋白酶失活或者是部分的蛋白质变性所致.因此，在碱性蛋白酶最适温度范围内，温度提高到一定值，有利于酶解反应进行，可以获得较高的蛋白质得率.超过这一温度后，蛋白质得率逐渐下降.

2.2.5 pH值对蛋白质得率的影响

见图5.

图5 pH值对蛋白质得率的影响

由于试验选取的是碱性蛋白酶，因此随着溶液pH值的增大，碱性蛋白酶的酶解效果越好，蛋白质得率也逐渐增大.尤其是当溶液pH值范围在9.0～10.0时，蛋白质得率的变化明显，之后随着溶液pH值的增大，蛋白质得率随之减小

2.3 小麦麸皮蛋白质的正交实验结果及分析

见表2.

由正交表可知，影响蛋白质得率的因素主次关系为:酶解温度＞pH值＞碱性蛋白酶添加量＞酶解时间.制备蛋白质最佳水平的组合是A2B2C2D2，即:酶解温度50℃，pH值10.0，碱性蛋白酶用量为0.5%，酶解时间为5 h.为了使实验结果更加准确、可靠，在上述正交试验的基础上，以蛋白质得率为指标，对其进行验证实验，结果表明:最佳水平条件下的蛋白质得率高于正交实验中的最优结果，因此制备小麦麸皮蛋白质最佳水平的组合是A2B2C2D2.

表2 L9(34)正交实验结果

2.4 小麦麸皮蛋白质的性质研究结果

见表3.

表3 小麦麸皮蛋白性能参数

3 结语

采用单因素和正交试验方法对小麦麸皮蛋白质的制备工艺进行研究，结果表明酶解小麦麸皮蛋白质的最佳工艺条件为:酶解温度50℃，pH值为10.0，碱性蛋白酶添加量为0.5%，酶解时间为5 h，固液比为1∶10.影响小麦麸皮蛋白质得率的因素主次关系为:酶解温度＞pH值＞碱性蛋白酶添加量＞酶解时间.

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[2]陈凤莲，方桂珍.α－淀粉酶对小麦麸皮中淀粉的酶解作用.食品工业科技[J].2006，27(3):71－72.

[3]徐 忠，薄 凯，王 蓓.小麦麸皮蛋白的酶法提取工艺及性能研究[J].中国食品学报，2008，4(8):52－56.

[4]袁 建，李大川，石嘉怿，等.响应面法优化麦麸蛋白质和膳食纤维的提取工艺[J].食品科学，2011，32(10):25－30.

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[7]陈凤莲，陈学红，贾冰心，等.响应曲面分析法制备小麦麸皮脂肪模拟品[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版，2015，31(2):170 －172，176.