酶解条件对菜籽粕水解得率的研究

李业禄，王丽娟， 汪晶晶，朱 晶，白 岩，涂向辉

（沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110000）

我国拥有丰富的菜籽资源，是世界公认的菜籽生产大国。菜籽粕中含有丰富的蛋白质，其中粗蛋白可达28%～40%[1-2]，菜籽中蛋白质不但具有高含量的优点，而且其氨基酸组成及氨基酸构成比例合理[3]。但是菜籽中的蛋白不能被人体直接吸收利用，尤其是植酸和有害酚的存在，会对人体产生不利影响，需要将这种蛋白质水解成能够被人体吸收利用的小分子才能发挥作用[4]，因此有必要利用酶工程技术对蛋白质进行适当水解，使其能被人体充分吸收。但是，菜籽蛋白在水解过程中若水解不完全，很容易产生苦味[5]，不但味觉上不能被消费者接受，其在人体内的消化吸收也会大打折扣；同时，酶解过程中也会带来菜籽的损失等问题[6]。除此之外，传统的酶解菜籽粕其水解度低，不能将菜籽粕较彻底地水解[7]。因此，以一种更有效、对菜籽损失更少的酶解手段对菜籽进行酶解是很有必要的。试验将酶解菜籽粕性能良好的几种酶进行复合使用，不但可以更好地酶解菜籽粕，溶出菜籽粕中蛋白质，且菜籽粕水分含量变化不大，总氮含量高，是一种有效的酶解菜籽粕的方法。

1 材料与方法

1.1 材料

菜籽粕，购自当地市场；碱性蛋白酶、风味蛋白酶（Flavourzyme）、中性蛋白酶、果胶酶，国药提供。

1.2 主要试剂

浓硫酸（H2SO4）、硫酸铜（CuSO4）、硼酸（H2BO3）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、混合指示剂（甲基红、溴甲酚绿分别溶于不同比例甲醇溶液），均为分析纯。

1.3 主要试验仪器

UV-1200S型紫外可见分光光度计、磁力搅拌器、天平、雷磁E-201-C型pH计、HH.S11-2型水浴锅、水分测定仪、凯式定氮仪等。

1.4 试验方法

1.4.1 菜籽粕的蛋白酶分步酶解工艺过程[8]

将菜籽粕粉碎预处理并过40目筛，对筛下物进行水分测定，并作为原料使用。将原料进行浸泡并以50℃预煮，1 h后进行冷却，根据所选酶调节pH值，然后加入稀释酶液，对原料进行50℃恒温酶解，酶解过程中不断进行pH值测定，并适当添加酸碱液。一定时间后对原液进行15 min沸水灭酶处理，冷却后进行离心。

1.4.2 单因素试验[9]

以菜籽粕酶解前后水分及水解度改变量为指标，探究碱性蛋白酶、风味蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等酶种类及酶解时间对菜籽粕酶解效果的影响。

1.4.3 复合酶对菜籽粕酶解的影响[10]

在单因素试验的基础上，以不同酶复合使用及作用时间探究对菜籽粕酶解作用的影响。

1.4.4 水分测定

水分测定仪对菜籽酶解前后水分进行测定。

1.4.5 总氮的测定

采用凯氏定氮法[11]。

1.4.6 水解度计算

1.4.7 数据处理

以SPSS软件对所得数据进行处理，p＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 单因素酶对菜籽粕酶解影响

原料液pH值调至8.5，恒温振荡1 h，加入碱性蛋白酶2 g，分别在50℃条件下反应1 h（A1） 和2 h（A2）[12]，测定原料前后水分含量及水解度。

原料液pH值调至6.0，恒温振荡1 h，分别加入风味蛋白酶和中性蛋白酶2 g，分别在50℃条件下反应1 h（B1，C1） 和2 h（B2，C2） ， 测定原料前后水分含量及水解度。

原料液pH值调至5.0，恒温振荡1 h，加入果胶酶 2 g，分别在 50℃条件下反应1 h（D1） 和 2 h（D2），测定原料前后水分含量及水解度。

不同酶体系下酶解菜籽粕的水分和水解度见表1。

表1 不同酶体系下酶解菜籽粕的水分和水解度/%

表1显示，加入各种单因素酶对菜籽粕酶解后水分影响不大，均为69%～79%，从水解度来看，酶解2 h相对于酶解1 h更彻底。如加入碱性蛋白酶（A1、A2） 1 h时水解度为6.96%，2 h时水解度为7.43%，可见酶解时间应选择2 h。从各酶体系水解度来看，碱性蛋白酶（A2为7.43%） 和果胶酶（D2为7.83%） （p＜0.05） 对菜籽粕的酶解更有效。

2.2 复合酶对菜籽粕酶解影响

单因素试验结果表明，碱性蛋白酶和果胶酶对菜籽粕酶解具有很好的效果，因此将碱性蛋白酶与果胶酶分别与剩下2种酶复合使用，探究其对菜籽粕酶解的影响，并探究碱性蛋白酶与果胶酶复合对菜籽粕酶解的影响。

不同复合酶体系下酶解菜籽粕的水分和水解度见表2。

表2 不同复合酶体系下酶解菜籽粕的水分和水解度/%

表2显示，虽然复合酶的使用均提高了菜籽粕的水解度，但A2B2组，即碱性蛋白酶与风味蛋白酶复合使用时菜籽粕的水解度最大为24.2%，比预想的单因素试验组最好的碱性蛋白酶和果胶酶复合水解度（10.48%） 要高得多。可见，复合酶的使用可以有效提高菜籽粕的水解度。

试以3种酶进行复合使用，以水解度为主要衡量指标进一步探究其对菜籽粕水解度的影响。

不同复合酶体系对菜籽粕水解度的影响见图1。

图1表明，复合酶体系为ABC即碱性蛋白酶、风味蛋白酶与中性蛋白酶复合使用时，菜籽粕水解度最高，为27.3%，此时菜籽粕的水分为79.37%，碱性蛋白酶、风味蛋白酶与中性蛋白酶这3种酶复合使用对菜籽粕的酶解相对来说更有效。

2.3 总氮测定

对复合效果最好的3种复合酶水解后的菜籽粕进行氮含量测定，结果显示总氮量达93.28%。最终酶体系的选择为：将原料液调至适当pH值，依次加入2 g碱性蛋白酶、2 g风味蛋白酶、2 g中性蛋白酶（各酶pH值有所不同），分别进行2 h菜籽粕的酶解反应，试验过程中注意把握pH值变化。

3 结论

以菜籽粕为主要原料，采用单因素试验探究碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶及果胶酶对菜籽粕的水解度影响，并对这几种没用正交分解法进行复配试验，得到水解菜籽粕的最优比例。在原料液调至适当pH值条件下，依次加入碱性蛋白酶、风味蛋白酶及中性蛋白酶各2 g，分别对菜籽粕在50℃下水解2 h，所得菜籽粕水解度为27.3%，此时水解度最高，菜籽粕水分为79.37%，总氮含量为93.28%。该过程操作简单、效果良好，可广泛应用于工业生产[13]。