酶法改性花生分离蛋白的研究

张 兆 丽

(潍坊工程职业学院,山东 青州　262500)



酶法改性花生分离蛋白的研究

张 兆 丽

(潍坊工程职业学院,山东 青州262500)

摘要：以氮溶解指数(NSI)为指标，研究酶法改性对花生分离蛋白功能特性的影响。结果表明，碱性蛋白酶改性的最佳条件为酶添加量0.50%、底物浓度5%、酶解时间120min，NSI值为79.6%。改性后，花生分离蛋白的吸水性、乳化性得到不同程度的提高。

关键词：花生分离蛋白；酶法；改性

花生蛋白是优质植物蛋白资源之一，营养价值高，易被人体消化吸收。[1]由于具有良好的功能特性，花生蛋白常作为食品添加剂广泛应用于食品加工业。[2]与大豆蛋白粉相比，花生蛋白更易吸收，不含有胀气因子，但水溶性、乳化稳定性、乳化性等特性指标较低，不能满足食品生产中需求的功能特性。通过对花生分离蛋白进行改性处理，获取专用性极强的蛋白[3]，可拓展其作为功能性食品基料在大宗食品、营养配方食品中的应用。本文通过酶法对花生分离蛋白进行改性，比较酶改性前后其功能特性的变化，以便更好地提高花生蛋白产品附加值，使花生蛋白在食品工业中具有较好的发展前景。

1材料与方法

1.1材料药品

花生蛋白粉、碱性蛋白酶(Alcalase)、中性蛋白酶(Neutrase)、浓硫酸、无水乙醇、硫酸铜、氢氧化钠、浓盐酸、硫酸钾、硼砂等。

1.2主要设备

离心机、FE220型中型粉碎机、半微量凯式定氮仪、RE 52旋转蒸发器、Talent电子分析天平、DHG-9070电热恒温鼓风干燥箱等。

1.3实验方法

1.3.1花生分离蛋白的制备

称取定量的脱脂花生粉，稀碱液浸提，离心分离后去掉残渣,所得蛋白液用盐酸调至等电点，水洗两次后再离心分离获得分离蛋白浆，调pH为中性，低温干燥后粉碎过筛，即得花生分离蛋白。

1.3.2花生分离蛋白酶法改性

酶法改性的酶为中性蛋白酶、碱性蛋白酶。通过比较其改性后的水解液沉降速率和色泽，选定一种蛋白酶进行深入改性。

1.3.2.1两种不同酶类对蛋白改性的影响

酶加入量0.50%、底物浓度5%、酶解时间1.5h，设置中性蛋白酶、碱性蛋白酶的最佳酶解温度分别为50℃、60℃，通过比较其改性后的NSI值，从而确定一种改性用酶。

1.3.2.2酶解工艺条件的选择

(1)在保持pH值为8.0，反应温度为60℃，酶解时间90min条件下，酶用量分别选取0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%，以NSI值为考察指标，确定最佳酶用量。

(2)保持其他条件不变，通过改变底物浓度，分别为4%、4.5%、5%、5.5%、6%，确定最佳的底物浓度值。

(3)保持其他条件不变，通过控制不同时间，分别为30min、60min、90min、120min、150min，比较其NSI值，确定最佳酶解时间。

1.3.3花生蛋白功能特性测定

(1)NSI值测定[4]:GB/T 5511-85

(2)吸水性的测定[5]

(3)吸油性的测定[6]

(4)乳化性及乳化稳定性[6]

(5)起泡性与泡沫稳定性[5]

2结果分析

2.1两种蛋白酶改性对花生分离蛋白水溶性的影响

表1　中性蛋白酶与碱性蛋白酶改性后的NSI值比较

在相同的底物浓度、酶用量、酶解时间的条件下，设置各自的最佳酶解温度。由表1看出，经中性蛋白酶改性后的NSI值为71.8%，而经碱性蛋白酶改性后的NSI值为79.8%，因此确定在酶法改性中应选用碱性蛋白酶(Alcalase蛋白酶)进行深入研究。

2.2碱性蛋白酶用量对花生分离蛋白水溶性的影响

图1　酶用量对花生分离蛋白NSI值的影响

图2　底物浓度对花生分离蛋白NSI值的影响

由图1可知，随着酶浓度的增加，蛋白水溶性也随之增加，在一定浓度范围内，酶用量越高，花生蛋白的水解就越充分，最终确定最佳的酶用量为0.50%。

2.3底物浓度对花生分离蛋白水溶性的影响

图2显示，随着花生蛋白溶液浓度的增加，其NSI值不断增加。要得到较高的水解度，就必须使所有的酶蛋白分子都能与底物蛋白充分接触并发生催化反应，足够的底物蛋白能够提供较多的作用化点，使得酶分子能够迅速与之结合；同时，较高的底物浓度也有利于促进催化反应的正向进行。但当底物浓度大于5%时，NSI值的变化已经很不明显了，考虑到生产成本和生产效率等因素，选定底物浓度为5%。

2.4酶解时间对花生分离蛋白水溶性的影响

从图3可以看出，酶解时间从30min开始， NSI值升高最快；当反应时间为120min时，水解速度趋于平缓，NSI值的升高也不再明显。由此可见，在反应的初始阶段，由于酶蛋白的活力最强，能够与底物蛋白充分结合，加上底物浓度最大，酶的作用位点也最多，所以此时的酶解速率最高，反应在NSI值上表现为最大值。

图3　酶解时间对花生分离蛋白NSI值的影响

随着酶解过程的继续进行，花生蛋白的酶解速率降低，其NSI值的增幅也随之减缓，这是因为底物浓度减少，由于内肽酶作用的专一性，其反应位点也相应减少；产物浓度增加，对酶分子的催化反应起到反馈抑制作用；酶促反应达到某一动态平衡；酶活力随反应时间的延长而降低。所以，选择120min作为最佳酶解时间。

2.5碱性蛋白酶改性后的功能性测定

表2　改性前后花生分离蛋白的功能性比较

从表2可以看出，花生分离蛋白经碱性蛋白酶改性后，NSI值有了较大提高，其吸水性、乳化性均得到改善，但吸油性、乳化稳定性、起泡稳定性均有所下降。在酶法改性中，虽然水溶性在蛋白功能特性中起着决定性作用，但是在某几项功能特性得到改善的同时，也会引起其他功能特性的下降。

结论

对花生分离蛋白酶法改性研究的结果表明，碱性蛋白酶较中性蛋白酶更适于花生分离蛋白的改性处理，实验得到碱性蛋白酶的最佳改性条件：酶添加量0.50%、底物浓度5%、酶解时间120min，NSI值为79.6%。改性后，花生分离蛋白的吸水性、乳化性得到不同程度的提高。

参考文献：

[1]裴剑慧,王强,周素梅. 我国花生蛋白资源的开发与利用[J].粮油加工与食品机械,2005，(12): 53-55.

[2]李晓东,李晓梅. 花生营养功效及花生蛋白乳饮料工艺研究[J]. 科技信息: 科学教研版,2007，(29):47.

[3]周雪松. 花生蛋白改性研究[J]. 粮食加工,2005,(3):42-44.

[4]王肇慈.粮油食品品质分析[M].第2版.北京:中国轻工业出版社,2000:433-450.

[5]王璋,许时婴,汤坚. 食品化学[M]. 北京:中国轻工业出版社,1997．

[6]张立伟.富硒菜籽蛋白产品的制备、功能特性及应用研究[D].武汉：武汉食品工业学院,1995.

(责任编辑：潘敏)

Study on the Enzymatic Modification of Peanut Protein Isolate

ZHANG Zhao-li

(Weifang Engineering Vocational College，Qingzhou Shandong262500)

Abstract:The effects of enzymatic modification on functionality of peanut protein isolate (PPI) in nitrogen solubility index (NSI) as index was studied. The results showed that the optimum condition of hydrolysis with alkali proteinase was adding amount of enzyme 0.50%, substrate concentration 5%, duration time 120 Minutes, NSI value 79.6%. The water absorption and emulsifying capacity of PPI were all improved to different extent after enzymatic modification.

Key words:peanut protein isolates (PPI)； enzymatic methods； modification

作者简介：张兆丽(1984-)，山东青州人，潍坊工程职业学院讲师，硕士研究生。

收稿日期：2015-01-06

中图分类号：TS201.2

文献标志码：A

文章编号：1009-2080(2015)02-0084-03

doi：10.3969/j.issn.1009-2080.2015.02.022