不同处理方式对米糠蛋白溶解性的影响研究

郑丽慧 周晓瑞 汪 洋 周 佳 朱 凤 万 磊 贾俊强

（江苏科技大学粮食学院，江苏镇江 212100）

米糠中含有12%～16%的蛋白质，其蛋白质的氨基酸种类较齐全，组成与FAO/WHO推荐模式相似，并且米糠蛋白的体外消化率可达90%左右，功效比值接近牛乳酪蛋白[1]。目前米糠多数作为动物饲料，其营养成分和功能物质利用率极低。研究表明，米糠蛋白具有氨基酸组成合理、易消化和低过敏性等特点，是一种优质的食用蛋白资源。米糠蛋白缺乏实用性的主要原因是其提取难度大。在天然状态下，米糠中植酸、半纤维素等物质的聚集作用以及米糠蛋白含有较多的二硫键，使米糠蛋白不易溶于普通溶剂。虽然米糠蛋白的营养价值和保健功能得到了公众的认可，但是目前还没有工业化的米糠蛋白产品[2]。

超声波处理是集空化、剪切、剧烈搅拌等综合作用方法于一体的新兴技术，被认为是食品加工领域极具发展前途的物理改性手段[3-4]。张艳艳等[5]研究了不同工作模式的超声波处理对花生粕蛋白功能特性和蛋白结构的影响，发现超声波处理通过改变花生粕蛋白的分子结构改善其功能特性；王艺等[6]探讨了不同功率的超声波处理对蜂王浆蛋白溶解性、乳化性、起泡性、水解度以及表面疏水性的影响，发现超声波处理能够引起蛋白质构象变化，从而改善了蜂王浆蛋白的功能特性。文中以米糠蛋白为研究对象，研究超声波、超声辅助酶解对米糠蛋白溶解性的影响，以期为米糠蛋白的工业化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜米糠：脱脂处理后粉碎，过80 目筛备用。木瓜蛋白酶和胃蛋白酶：上海生工生物有限公司；碱性蛋白酶：诺维信生物技术有限公司；其余化学试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器与设备

HH-S21-6-S 电热恒温水浴锅，上海精其仪器有限公司；PHS-25 PH 计，上海越平科学仪器有限公司；56CRT 紫外- 可见分光光度计，翱艺仪器(上海)有限公司；CP153 分析天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司；DNG-9143BS 电热恒温鼓风干燥箱，上海新苗医疗器械制造有限公司；BIION92-IIL 超声波细胞破碎机，上海比朗仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 米糠蛋白的制备

参照苗向硕等[7]报道的方法略做修改，脱脂米糠用蒸馏水配制成5.0%的溶液，用1.0 mol/L NaOH调pH 至10.0，在50 ℃水浴搅拌提取2 h，离心收集上清液，用 1.0 mol/L HCl 调 pH 至 4.2，静置 30 min后离心，收集沉淀，沉淀用蒸馏水洗涤2 次，真空干燥后得到米糠蛋白。

1.3.2 米糠蛋白溶解度的测定

参考周洋莹等[8]描述的方法，采用考马斯亮蓝G250 染色法测定蛋白溶解度。取6 支10.0 mL 的带塞试管，分别加入100 μg/mL 的牛血清白蛋白溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 后补足蒸馏水到 1.0 mL，各取浓度的稀释液0.1 mL 置于另外6 支带塞试管中，分别加入5.0 mL 100 μg/mL 的考马斯亮蓝G250 溶液，漩涡振荡混匀，2 min 后在595 nm 下测定各试管的吸光值，得到的标准曲线为y=0.0088x+0.0482（R2=0.9946）。

取0.1 mL 蛋白质样品溶液，加入100 μg/mL的考马斯亮蓝G250 溶液5.0 mL，振荡混匀，2 min后在595 nm 处测定吸光值，根据标准曲线计算溶液中蛋白质的溶解度。

1.3.3 米糠蛋白处理方法

1.3.3.1 超声波处理

（1）超声波时间对米糠蛋白溶解性的影响

将米糠蛋白配制成1.0%悬浮液，用超声波进行处理。超声功率为 200 W，在不同超声时间下对米糠蛋白进行处理，处理结束后测其溶解性。

（2）超声波功率对米糠蛋白溶解性的影响

将米糠蛋白配制成1.0%悬浮液，用超声波进行处理。超声时间为8 min，在不同超声功率下对米糠蛋白进行处理，处理结束后测其溶解度。

1.3.3.2 超声辅助酶法处理

将米糠蛋白先用超声波在确定的最佳条件下进行处理，处理结束后，在设定的酶解条件下进行酶解，反应混合物经干燥后，得到改性后的米糠蛋白。

（1）酶的筛选

将米糠蛋白溶液调至1%，然后利用酶法改性常用的3 种蛋白酶（胃蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶）对米糠蛋白进行酶解[9]，酶解在最适条件下进行，以溶解度为评价指标，确定适宜的蛋白酶。

（2）不同酶解条件对米糠蛋白溶解性的影响

在pH 7.0 条件下，分别研究酶解时间、加酶量和酶解温度对米糠蛋白溶解性的影响。

2 结果与分析

2.1 超声波处理对米糠蛋白溶解性的影响

2.1.1 超声波时间对米糠蛋白溶解性的影响

在米糠蛋白浓度1.0%和超声波功率200 W 的条件下，用超声波对米糠蛋白处理不同时间，研究超声波时间对米糠蛋白溶解性的影响，结果见图1。随着超声时间的增加，米糠蛋白的溶解度逐渐上升，在超声波处理8 min 时米糠蛋白的溶解度（40.2 %）达到最大，与未处理的相比，超声处理的米糠蛋白的溶解度增加了11.79%。随着超声波处理时间的进一步增加，米糠蛋白的溶解度又逐渐下降，这可能与长时间超声波处理导致米糠蛋白分子的疏水性基团暴露有关。文中研究结果与杨平等[10]的研究报道一致，研究发现：短时间高强度超声处理提高了鱼鳞胶原蛋白的溶解性。因此，超声波时间选择8 min 比较适合。

图1 超声波时间对米糠蛋白溶解性的影响

2.1.2 超声波功率对米糠蛋白溶解性的影响

在米糠蛋白浓度为1.0%的条件下，用不同超声波功率处理米糠蛋白8 min，研究超声波功率对米糠蛋白溶解度的影响，结果见图2。随着超声波功率的增加，米糠蛋白的溶解度呈现先上升后下降的趋势，当超声波功率为200 W 时溶解度达到最大，与未超声处理的米糠蛋白相比，200 W 超声处理后，米糠蛋白的溶解度提高了13.08%，随着超声波功率进一步增大，米糠蛋白溶解度开始下降，但仍然高于未处理组，这说明适宜的超声波处理能够改善蛋白的溶解度。因此，选择超声波功率选择200 W 比较合适。

2.2 超声辅助酶解对米糠蛋白溶解性的影响

在优化的超声波处理条件下，研究超声波辅助蛋白酶酶解对米糠蛋白溶解度的影响。

图2 超声功率对米糠蛋白溶解度的影响

2.2.1 蛋白酶的筛选

在各个酶的最适pH 和温度下酶解米糠蛋白，研究蛋白酶种类对米糠蛋白溶解度的影响，结果如图3 所示。以米糠蛋白溶解度为评价指标，各酶改善米糠蛋白溶解性的能力从大到小的顺序依次为：木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、胃蛋白酶。木瓜蛋白酶现已被用于提高蚕豆蛋白[11]和米蛋白[12]的溶解性。因此，选用木瓜蛋白酶作为米糠蛋白的水解用酶。

图3 不同酶处理后米糠蛋白的溶解度变化

2.2.2 酶解时间对米糠蛋白溶解性的影响

图4 酶解时间对米糠蛋白溶解性的影响

利用超声波辅助木瓜蛋白酶酶解米糠蛋白，研究酶解时间对米糠蛋白溶解性的影响，结果如图4所示。由图可知，在处理时间0 到200 min 范围内，随着酶解时间的增加，米糠蛋白的溶解性随之增加，在200 min 时米糠蛋白的溶解性达到最大，与单纯超声波处理的米糠蛋白相比，超声波辅助木瓜蛋白酶处理后，米糠蛋白的溶解度提升了23.5%。因此，选用酶解时间为200 min 比较合适。

2.2.3 酶解温度对米糠蛋白溶解性的影响

酶解温度对米糠蛋白的溶解度影响如图5 所示。从图中可以看出，在酶解温度45 ℃时，米糠蛋白的溶解性为74.83%，达到最大。因此，选择酶解温度45 ℃比较合适。

图5 酶反应温度对米糠蛋白溶解性的影响

2.2.4 加酶量对米糠蛋白溶解性的影响

加酶量对米糠蛋白溶解度的影响如图6 所示。由图可知，当加酶量在1000～3000 U/g，米糠蛋白的溶解性随着加酶量的增加而增加，在加酶量为3000 U/g 时，米糠蛋白的溶解性为74.35%。随着加酶量的进一步增加，米糠蛋白的溶解度略有下降。这可能因为较大的加酶量加速了低分子量肽的形成，促使了产物抑制效应的产生。因此，3000 U/g 的加酶量比较合适。

图6 加酶量对米糠蛋白溶解性的影响

3 结论

比较分析了超声波处理、超声波辅助酶法处理对米糠蛋白溶解度的影响。发现这两种方法均能提高米糠蛋白的溶解度，其中超声波辅助酶法要优于超声波处理法。经超声波辅助酶法处理后的米糠蛋白拥有高达74.83%的溶解度，可广泛用于食品加工领域。因此研究结果对拓宽米糠蛋白资源的应用领域和范围具有积极的意义。