玉米蛋白水解条件的优化研究
2020-02-28
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维普资讯 http://www.cqvip.com 52 2002,Vo1.23,No.8 侵品雨斗学 ※基础研究 抑制,虽在低温条件下乳酸菌仍有缓慢的繁殖。 3讨论 3.3不同处理组牛乳相对密度的变化 3.1不同处理组牛乳微生物的变化 牛乳相对密度主要取决于牛乳组成成分的含量,其影响因 乳中的常见细菌主要有需氧的嗜温菌(包括乳酸菌、肠杆 素很多,如脂肪含量、非脂固体的含量。温度也是主要影响因 菌科等),嗜热菌(包括嗜热链球菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等),嗜 素之一,乳密度随温度升高而降低。牛乳冷却过程中部分脂肪 冷菌(包括假单胞菌属,明串株菌属、微球菌科等),芽孢菌以 固化,可使牛乳相对密度升高。当乳中混入气体时,会使乳密 及某些致病菌【lI。本实验结果表明,牛乳经微波或水浴处理后, 度降低,此外,相对密度还受压力的影响 。但张丽萍等…1的 细菌总数明显低于原乳,说明微波和水浴处理都能起到一定的 研究表明,牛乳相对密度与乳脂率之间呈很弱的负相关,r值 杀菌效果。牛乳在4 0C保存时,随时间的延长,各组的细菌总 接近为0,几乎不存在相关关系。 数均上升,分析主要是嗜冷菌的繁殖啪。其中水浴组的细菌总 本实验结果表明牛乳在4℃保存时,随时间的延长,各组 数稍低于微波组,说明水浴(63℃,30min)的杀菌效果要优于 牛乳相对密度变化无明显规律性,可能是由于上述多种因素综 微波(630W,2min)处理。 合作用的结果。目前对牛乳相对密度的研究仍存在争议,关于 3.2不同处理组牛乳pH值的变化 乳密度的变化规律有待进…・步研究。 牛乳的酸度通常为pH6.6~6.8,在加工贮藏过程中,易受 多种因素的影响。温度对牛乳pH值的影响,随着温度升高,pH 参考文献 值将下降,这主要是水离解加强及乳糖分解所致【91,有关温度 与牛乳pH值关系的报导很多,但研究结果有所不同。微生物 1 郭本恒主编.乳品微生物学.北京:中国轻工业出版社. 对牛乳pH值也有重要影响,牛乳中存在着一定数量的、不同 2001.128~161. 种类的微生物,在不同的保存环境下。会因微生物在乳液中的 2金世琳主编.乳品工业手册.北京:中国轻工业出版社. 活动,而使pH值逐渐发生变化… I,例如,乳酸菌在生长繁殖 1987.40 ̄43.11 1~l13. 过程中产生乳酸,可使pH值明显下降。 3黄建蓉等.食品微波杀菌新技术的研究进展.食品与发酵工 本实验结果表明,在20℃保存时,随时间的延长,各组牛 业,1 998.24(4):44 ̄46. 乳pH值均显著下降(P<0.05),其中原乳pH值下降最明显,分 4 自卫东,王琴等.微波对特种植物油品质的影响.食品与发 析原因,主要是20 ̄C条件下,嗜温的乳酸菌大量繁殖。各组牛 酵工业,2001,27(7):26 ̄28. 乳pH值在第0d时无显著性差异,说明本实验的热处理条件对 5钱建亚.啤酒微波杀菌效果.食品科学,1993(4):22--24. pH值未造成影响。第2d起原乳pH值显著低于微波组或水浴组, 6孙军,曹忠.米糠的微波处理稳定化.食品科技,200 1(4):4~6. 由上述微生物实验结果,分析原因是由于微波或水浴处理抑制 7 中华人民共和国国家标准.食品检验方法微生物学部分. 北京:中国标准出版社.1996.106~107. 了乳酸菌的繁殖,使乳酸产生减少。第2d起微波组和水浴组之 8李小燕.鲜牛奶中低温菌的检验及其对保质期的影响.现代 间无显著性差异(P>O.05),而第4dl ̄-,j"呈现显著性差异(P<0.05), 商检科技,1 996,6(1):34 ̄35. 进一步说明水浴(63℃,30rain)的杀菌效果要优于微波(630W, 9郭本恒主编.乳品化学.北京:中国轻工业出版社,2001. 2min)处理。 26 ̄28.35~37. 在4"C保存时,随时间的延长,各组牛乳pH值无一定规律 10李宏军,任健.牛乳的PH值和酸度.中国乳品工业,1998.26(4): 性,分析原因是由于低温抑制了乳酸菌的繁殖,同时某些嗜冷 18~20 菌会分解脂肪、蛋白质等多种因素综合作用的结果191。实验后 l1张丽萍.金俊浩.牛乳中脂肪、密度、干物质之间的相关 期,原乳pH值呈现下降趋势,分析原因,原乳中乳酸菌未受 关系测算.中国乳品工业.1999.27(2):1 5~17. 玉米蛋白水解条件的优化研究 郑冬梅李升福孔保华 东北农业大学食品学院I 50030 摘要本试验是以玉米黄粉为底物,采用碱性蛋白酶为水解酶进行水解。采用二次旋转回归设计,以温度、酶 与底物浓度比和pH三因素进行水解,得出玉米黄粉的最佳水解条件是[s】=8%、[E】/[s】=3.3%、pH=9.85、T=45 ̄C、 水解时间(t)=4.5h。在这种水解条件下蛋白回收率>73%。 维普资讯 http://www.cqvip.com ※基础研究 关键词玉米肽酶解水解度食品科学 蛋白回收率 2002。VoL23。No.8 53 Abstract The yellow lfaur was taken maize as substrate and the alkaline protease Was adopted for hydrolysis.The twO times rotated regression and design Was used.By the three factors ofprocessing namely.temperature.1‘ate ofenzyme tO substt’ale concentration and pH.The optimum conditions ofhydrolysiso ofyellow maize four were:【S】=8%、【EI/ISl 3.3%、pH=9.85、 T=45 ̄Cand h3 drolysises time(t)=4.5h.The rate of recoveD,ofalbumen under the hydrol3,sis conditions was>73%. Key words Maize petide Enzyme h、,drolysis Hydrolysise degree The rate of recover’ofalbumen 我国玉米总产量居世界第二。占世界玉米总产量的20%, l997年玉米的主产区总产量达1.17亿吨,玉米淀粉产量超过300 万吨。黑龙江省是玉米主产区之一,1996年达到创纪录的1445 万吨,l997年,达到Il65.9万吨。近几年因为受各种因素影 1.2-3酶活的测定 Folin.酚法(于国平,l993) 1.2.3.1标准曲线的绘制 取干燥的酪氨酸100mg,用0.5mol/LHCI定容至l00m1.配 OOmg/L的系列溶液.再各 响,价格偏低,经济效益不明显。所以利用玉米蛋白进行深加 成浓度分别为0、20、40、60、80、l,加入0.55mol/LNa,CO 溶液5ml,福林.酚试剂lml,于 工或利用蛋白酶的水解可以产生高营养的肽类食品,提高了其 取1ml 5min,在680rim波长处比色,测光密度(OD, ) 营养价值,为玉米深加工提供了新的途径。目前研究较多的是 37℃水浴l玉米蛋白的综合利用和玉米肽的制备。本文就对玉米蛋白水解 肽的制备进行论述。 玉米蛋白酶水解工艺流程如下: 1.2.3.2样品的测定 取酶液1 g。用0.02mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH=7.5)稀释200(I 倍。取lm1分别置于0、l、2、3号试管中,(0号试管再加入3ml, 10%三氯乙酸)于37"(2水浴中预热3 ̄5min,加入预热(37 ̄C) 的干酪素2ml,准确保温l5min后,加入l0%三氯乙酸3ml(1、 2、3号试管),四支管过滤除去沉淀,取清液lml,加入0.55mol/I, Na,CO 5ml,再加入福林.酚试剂ll11l,于37 ̄C水浴中显色l 5min. 在680nm波长比色,测OD ,,以0号管为空白 1.2.4工艺条件优化试验设计 脱脂、麒一 ! : 二 二 二竺! l 一水洗、二次离心一玉米蛋白水解物 酶的种类、酶对底物的浓度、底物本身的性质与变性程度、 水解系统的pH值与离子强度、酶反应的温度与时间,都会影 响DH、NR值的大小与蛋白质水解液的特性。 本实验采用二次回归正交旋转组合设计(徐中儒,l988),输 入变量x。代表酶一底物浓度比【El/IS](%),x,代表pH值。x 代表温度T(℃)。 整个实验按照二次回归正交旋转组合设计安排。有关参数 的确定,见表l。 I材料和方法 1.1材料 1.1.1仪器及设备 脱色、脱脂玉米蛋白粉;酶制剂:Alcalase 2.4L;pHS.25 型精密pH计:电热恒温水浴锅,H.H.s2 1.4;离心机,LXJ.64. 0 l;电动搅拌器,JJ.1型;HD.88.7A核酸蛋白检测仪;BS.1 60A 自动部分收集器; HL.2恒流泵;葡聚糖凝胶G25;过滤柱 (420mm×l5mm 835.50氨基酸自动分析仪。 I.I.2试剂 表1 三因素二次旋转正交回归设计因素水平编码表 1.682 3.682 .68 72 9 0 8 7 —65 55 45 细胞色素C(M=l2300):铬酸钾(M=I92);牛血清白蛋白 (M=68000 氧化型谷胱甘肽(M=612.66 常用试剂均为分析 纯试剂。 1.682 O.318 .32 38 1.2实验方法 实验组合安排,本次实验共23个组合见表4。 1.2.5肽分子量的测定 1.2.1蛋白回收率(NR)的测定(Michel Linder,19951 按表4的设计安排,分别在每组试验条件下进行水解,计 1.2.5.1测定条件 量水解离心后上清液的总体积,每个试验组取5ml蛋白水解液, 紫外检测波长 =280 nm洗脱液:pH=6.7、0.0175mo1/1 用凯氏定氮法消化、定氮,测定出上清液中蛋白含量。 1.2.2水解度(DH)的测定 pH.stat法(Adler.Nissen,l986) 磷酸盐缓冲液;流速:l ml/min 温度:室温;加样量:lml 1.2.5.2分析方法 维普资讯 http://www.cqvip.com 54 2002.VoL23.No.8 僮品科学 0 ^U 0 0 ※基础研究 ¨_ 8 6 4 2 0 A 取已预处理好的交联葡聚糖凝胶(G25)装柱,并用洗 2.2回归模型的建立和检验 脱液洗脱处理!h,然后加入样品I ml,并在分析条件下进行分 在底物浓度为8%,水解时间为60min的条件下,按三因素二 制备23组蛋白水解物,分别测定其蛋白回收率,结果见表4 利用旋转试验设计专用软件(徐中儒,I988).将实验数据 析,用记录仪记录其流出液吸收情况.用量简记录相应的流出 次回归正交旋转组合设计方案,在13种不同的工艺条件下水解, 体积(m1)。 分别取铬酸钾(分子量:192)10rag,氧化型谷胱甘肽C分 清白蛋白(分子量=68000)10rag,溶于Iml洗脱液中,按上述 子量=6I2)10rag,细胞色素C(分子量=I2300)10mg,牛血 输入计算机,可得回归方程:经过正交旋转回归设计并计算 Y=I4.681+7.354xl+4.612,+5.93x 2.981xl +1.093xlx —H).007Ix! +4.46 I x !+3.496x X:+5.9 I 3x (a) 操作进行分析.并确定各种物质出现最大吸收峰时洗脱液的流 出体积(m1)。 2结果与讨论 2.I酶活的测定 以光密度读数为纵坐标.酪氨酸微克数为横坐标,绘制标 准曲线见图I。 U 2 U 4 U bU 8 U lUU C(mg/L) 图I酪氨酸溶液A.C关系标准曲线 则C和A的关系为:C=105.26A+0.2526 (W=0.9999) 将Alcalase稀释2000倍,测定的结果见表3: 酶活力单位定义为:每克酶制剂在37 ̄C.pH=7.5条件下每 表3 AIcalase吸光度测定结果 AIcalase 样品 A—A (平均值) 0.32 分钟水解酪蛋白产生酪氨酸的微克数为酶的一个活力单位。 根据酶活力计算公式——— ×K×V×N t×W K:为A=I、00时所需的酪氨酸的重量,由标准曲线知 K=l05.26 w:为酶的重量(Ig): V:为水解酪蛋白混合物体积,V=6ml: t:为时间,t=I 5min; N:为稀释倍数,N=2000。 所以,碱性蛋白酶活力为26947单位/g。 实际值代替编码值,带入得到方程 Y=7 1.54 1+2.974xI+1.8 1 6x2十2.399x-.I.I I 8x ̄'-+().577x、l - 0.0037xIX3一I.673x2 I.848x!x3-2.2 I 7x3 (b) 查表得t…, (I 3)=2.I 60,上面各t值除t ,=().8862、 tl ̄=0.09I 5<t , (I3)=2.I60外,其余各值均大于t (I 3)=2.I60 t 检验结果表明:b b. 这两个回归系数不显著,可将其剔除, 其余回归系数显著,予以保留,则方程(a)(b)变为: Y=I4.681+7.354x【+4.612x!+5.93x ̄+2.98Ixl 4.461x ̄:+3.496x: +5.913x.: (c) 用实际值代替编码值,得实际回归方程为: Y=7I.54I+2.974x +I.8I6x,+2.399x ・I.I I8x I.673x, ・ I.848x,x3-2.2I 7x (d) F检验和t检验都通过,说明该回归模型可以较好地反映玉 米蛋白水解规律,但还要通过应用验证来检验此模型与真实情 况的吻合程度。 根据模型得出的最大值y :73.29%,将蛋白回收率大于 70%的进行统计选优,找出所对应的工艺条件,统计选优见表 取95%置信区间内两组不同的因素值和模型给出的 所对应 的因素值,在这三种条件下进行水解,比较实际值与期望值的 结果,见表5。 三组验证实验结果均在误差范围以内,说明回归模型与实 际情况吻合较好。 2.3各因素对蛋白回收率(y)的贡献率 由计算机运行结果可知,X.、x,、X 的贡献率依次为:2.433、 2.402、1.950,这表明在三个因素中【E1/【S】(X.)对蛋白回收率 y值的影响最大,是最重要的因素,pll(x )次之,温度r℃) (X.)影响最小。 综上所述,为尽可能地回收蛋白质,让【E】/【S】(x.)、ptl(x ) 和T(x )取某一定值,使蛋白回收率(y)有最大值.即取『E1/ fS】=3.3%、pH=9.85、T=45℃时,为Alcalase水解玉米蛋白中蛋 白质的最佳水解条件。 2.4水解时间的优化 根据二次回归正交旋转组合设计优化出的[El/is】、pH、温 度,在酶的最适水解条件下(【E1/【S】=3.3%、pH=9.85、T=45℃). 在选定的时间内,通过计算水解度(DH)进行水解时问的优 化.结果见表6。 从图2可以看出,整个水解过程中,水解度随着水解时间 维普资讯 http://www.cqvip.com ※基础研究 怠品科学 表4 三因素二次旋转正交回归设计实验安排及结果 2oo2.VoL23.No.8 55 表5验证结果 表6 水解不同时间水解度的变化 蛋白质的水解度,并不能进一步提高蛋白回收率。从节约时间 和节约能源考虑,将玉米蛋白在最优条件下酶解时间定为4.5 2,5肽分子量分布的研究 玉米蛋白质经Alcalase作用后.得到的蛋白水解产物,由 3o 一玉米蛋白质水解后的许多种肽分子混合物所组成,产品中还含 有少量游离氨基酸、无机盐等成分。 按1.2.5.2分析方法测定各已知分子量标准物的流出体积. 2O 1 o 婆 *0 0 1 2 3 4 5 6 7 结果如表7。 表7标准物分子量的流出体积 时间(h) 图2水解度(DIt)与时间关线曲线 的延长不断升高,但不同时间反应趋势明显不同。水解度在开 始水解的2h内显著提高,这是因为最初水解时,酶要作用的肽 键数目最多,随着水解的进行,较多的肽键被断开,水解底物 从玉米蛋白水解物的流出的不同时间和不同的峰值中,可 中的肽键数减少.水解度增加的趋势减缓,但仍呈上升趋势。 以看出玉米蛋白水解物中肽分子的分布是连续的,即水解物中 水解度在最初水解的2h内增加显著,3~4h增加缓慢,5h后水 存在着各种大小不等的肽分子,说明在玉米蛋白的酶促反应 解度增加趋势更加平缓,变化很小,可见,增加时间只能增加 中,水解反应是连续进行的,故此肽分子呈现出连续分布 并 维普资讯 http://www.cqvip.com 56 2002,Voi.23.No.8 食品雨斗学 ※基础研究 且还可以看出,在水解物中低肽分子占相当大的比例,而未水 Quaglia.Influence ofthe Degree ol、Hydrolysis on the Solubilib ol、 解的玉米蛋白或大肽分子只占少数。比较不同水解时间的肽分 1子量分布图可以看出,随着水解时间的延长,水解程度不断增 加.低肽分子的数量也相应增多,因为此时最大吸收峰的位置 后移.在较大的洗脱体积时出现,但仍有未水解的蛋白质或大 肽存在。 the Protein Hydrolysates from Sardine.J.Sci.Food Agric.1 987, 38:27 l~276. 2赵新淮,迟玉杰.大豆蛋白水解物中肽分子分布的研究. 东北农业大学学报,l 999.(3):1 O2~l O3. 3张龙翔等.生化实验方法和技术.北京:人民教育出版社, l982. 从水解物流出曲线可以粗略地估计玉米蛋白水解物中肽分 定可以看出,玉米蛋白水解物主要出峰位置在分子量300~700 的范围内。 子的分子量分布大约在2×l0 ~l×0 Da之间。从分子量测 4白虹等.蛋白酶水解法在蚕蛹蛋白食品加工中的应用.食品 科学.1 994.(5):25 ̄27. 5 于国平.马力编著.食品生物化学实验指导.东北农业大学 出版.1993. 3结论 6徐中儒编著.农业试验最优回归设计.黑龙江科学技术出版 3.1当底物浓度为8%,水解时间为4,5h时,采用三因素qE]/[S]、 社,l988. pH、温度)五水平二次旋转正交回归设计建立的回归模型,通过F 7 Jens Adler-Nissen.Enzymic Hydrolysis ofFood Proteins Elsevier 检验、啪验和应用验证,证明模型Y=71.541+2.974x.+1.81瓯+2.39%- Publ ished LTD.1 986,l 22. 8 Beak.Enzymatic Hydrolysis ofCrayfish Processing By-prod 1.1 l瓢.:.1.673,%2.1.848x,N-2.21 理论匕反映了玉米蛋白酶解的内在 ucts.J.ofFood Sci.1 995.60(5):929 ̄935. 规律,并与实际隋况吻合良好,能较真实地反映酶解过程与蛋白回 9 H.Slattery and R.J.Fitzgerald Functional Properties and Bitter 收率的内在关系。 ness of Sodium Caseinate Hydrolysates 1 OPrepared“ith a Ba 3 2通过旋转回归设计证明【E】/【S】、pH、温度三因素是影响 cillus Proteinase J.ofFood Sci.1998.63(3):4 l 8--422. Alcalase水解玉米蛋白质的主要因素,三个因素对蛋白回收率 1 1 K.Sugiyama.M.Egawa.H.Onzuga.and K.Oba Characteristics 的贡献率为:【E1/【S】>pH>温度。 of sardine muscle hydrolysates prepared by various enzymic 3.3 Alcalase水解玉米蛋白质的最优水解条件为:【S】=8%、【E]/ treatments.日本水产学会志.1 99 1.57(3):475~479. 【S】=3.3%、pH=9.85、T=45℃、水解时间(t)=4.5h。在这种水 12 Soo ̄awat Be ̄akul Protein Hydrolysates from Paciifc Whiting 解条件下蛋白回收率>73%。 Solid Wastes.J.Agtic.Food Chem.1 997.46:3423 ̄3430. 1 3 Michel Linder et a1.Protein RecoveD from Veal Bones b3 En 3.4通过测定不同水解度水解产物的肽分子量分布.得出:肽 zymatic Hvdrolysis.J.ofFood Science.I 995.60(5):949--952, 分子的分布都是连续的.随着水解度的增加冰解产物的肽平均 分子量降低.未水解的蛋白或大肽分子和氨基酸只占少数./J、肽 分子的数量增加。 参考文献 皂荚豆胶冷水溶部分和热水溶部分的 流变性研究 杨永利张继姚健 梁万福郭守军西北师范大学生命科学学院兰州 730070 卢海旭北京市交道中学北京 102324 摘要本研究对皂荚豆胶冷水溶和热水溶部分的流变性进行了研究。研究结果表明:浓度、温度、剪切力、pH 值、冻融等变化对皂荚豆胶的粘度有较大影响;皂荚豆胶与黄原胶、卡拉胶具有明显的协效性;皂荚豆胶在冷水 和热水中溶解,其流变性有所不同。 关键词 皂荚豆胶 流变性 冷水溶部分 热水溶部分