大豆蛋白水解液脱苦的研究_百度文库.
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期枯草芽孢杆菌表面展示氨肽酶的构建及协同水解大豆蛋白袁晓黎1,李青云1,2,刘幽燕1,2,李进1,白雪1,唐爱星1,2(1 广西大学化学化工学院,广西 南宁 530004;2 广西生物炼制重点实验室,广西 南宁 530007)摘要:氨肽酶是蛋白质深度水解的重要协同酶,但游离酶使用成本高且稳定性差,限制了其工业化应用。
本研究利用表面展示技术将来源于铜绿假单胞菌GF31的氨肽酶基因Aps 展示到Bacillus subtilis WB800N 芽孢的表面,构建了一种易分离且稳定性好的新型全细胞生物催化剂。
通过免疫荧光分析,证明氨肽酶在芽孢表面正确表达。
在最适反应温度60℃、pH=9.0的条件下,氨肽酶活力最高可达75.61U/g 芽孢。
将表面展示氨肽酶协同碱性蛋白酶水解大豆蛋白,在60℃、碱性蛋白酶与表面展示氨肽酶加入比例为2∶1、水解pH 先为10.0后为9.0的条件下,水解5.0%的大豆蛋白8h ,水解度最高可达55.50%,分别是表面展示氨肽酶与碱性蛋白酶单独水解时的3.3倍、1.5倍。
同时16种游离氨基酸含量大幅度提升,其中疏水性氨基酸亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸含量分别增加19.21mg/L 、8.59mg/L 和16.77mg/L ,鲜味氨基酸谷氨酸、天冬氨酸含量增加13.98mg/L 和4.11mg/L ,说明表面展示氨肽酶在蛋白质的深度水解及对蛋白水解液脱苦、增鲜方面具有显著的作用,具有良好的工业应用前景。
关键词:氨肽酶;表面展示;枯草芽孢杆菌;大豆蛋白;协同水解中图分类号:Q556 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2024)03-1466-08Construction of aminopeptidase on the surface of Bacillus subtilis and itssynergic hydrolysis of soybean proteinYUAN Xiaoli 1,LI Qingyun 1,2,LIU Youyan 1,2,LI Jin 1,BAI Xue 1,TANG Aixing 1,2(1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, Guangxi, China; 2 Guangxi KeyLaboratory of Biorefinery, Nanning 530007, Guangxi, China)Abstract: Aminopeptidase is an important synergistic enzyme for protein deep hydrolysis, however the high cost and poor stability of free enzyme remain the primary limiting factors for their industrial applications. In this study, we constructed a new easily isolated and well tolerated whole-cell biocatalyst which displayed the aminopeptidase derived from Pseudomonas Aeruginosa GF31 on the surface of Bacillus subtilis WB800N spores by surface-display technology. And immunofluorescence analysis indicated that the aminopeptidase was correctly expressed on the surface of spores. The enzyme activity of surface-displayed aminopeptidase reached 75.61U/g at 60℃ and pH=9.0. The aminopeptidase and alkaline protease were used in a synergistic hydrolysis of soybean protein, in which 5.0% of soybean protein was hydrolyzed for 8h at 60℃ with an enzyme ratio of 2∶1 between the alkaline protease and the aminopeptidase, with an initial hydrolysis pH of 10.0 followed by 9.0. The maximum hydrolysis degree was 55.50%, which was 3.3-fold and 1.5-fold times higher than that achieved by surface-displayed研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0368收稿日期:2023-03-10;修改稿日期:2023-05-06。
粮食与油脂42 2009年第4期大豆肽营养功能及脱苦方法研究进展姜 曼,宋俊梅(山东轻工业学院食品与生物工程学院, 山东济南 250353)摘 要:大豆肽系由大豆蛋白经水解所得,由3~6个氨基酸残基组成,分子量以低于1000 D a为主低分子肽混合物;大豆肽生产和应用前景广阔,市场潜力巨大。
该文论述大豆肽营养功能特性及脱苦方法研究进展,并对其发展趋势进行分析。
关键词:大豆肽;大豆蛋白;肽脱苦Research progress on nutritional function and debitteringmethod of soybean peptidesJIANG Man,SONG Jun-mei(College of Food and Bioengineering,Shandong Institute of Light Industry,Jinan 250353,China)Abstract:Soybean peptides is the hydrolysate of soy protein and a mix of low peptides which composes of three to six residences. I ts molecular weight is below 1000 D a. A t present,the production and application of soybean peptides has capacious foreground and the mar k etable potential is enormous.I n this paper,nutritional function and debittering method of soybean peptides are reviewed. B esides,thedevelopment trend of soybean peptides is analyzed.Key words:soybean peptides;soybean protein;peptide debittering method中图分类号:TS201.2+1 文献标识码:A 文章编号:1008―9578(2009)04―0042―03大豆肽系由大豆蛋白经水解所得,由3~6个氨基酸组成低分子肽。
重组米曲霉中性蛋白酶(rNpI)水解大豆蛋白苦味及其抗氧化性研究游子娟;钟丽芬;黄伟谦;马纳纳;罗晓春【摘要】为探讨重组中性蛋白酶rNpI对大豆蛋白的水解、水解产物的苦味及产物抗氧化性的影响,进行水解度测定、水解产物苦味值感官评定,以及水解产物清除DPPH自由基能力、还原能力、和氧自由基清除能力测定.结果表明,重组米曲霉rNpI对大豆蛋白有较高的水解度,当酶与底物比(E/S)为1 000、4 000、8 000U/g时,水解度分别为7.8%、11.5%和16.0%.对其水解产物进行苦味评价,结果发现,rNp1大豆蛋白水解产物苦味值明显比Alcalase的水解产物低.不同的抗氧化方法测定水解产物的抗氧化活性表明,rNp1对大豆蛋白的水解产物具有较高的清除DPPH自由基能力、还原能力和氧自由基清除能力.通过超滤的方法对E/S为4 000 U/g的水解产物进行分离,得到分子量> 10 ku、3~10 ku和<3 ku的组分,分别测定其抗氧化性,发现抗氧化性能力与肽的分子量大小有关.重组米曲霉rNpI对植物蛋白有很高的水解效率,其水解产物苦味值低且具有较高的抗氧化性,在食品、饲料等行业有很好的应用前景.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2015(042)010【总页数】5页(P84-88)【关键词】重组中性蛋白酶;水解度;苦味值;抗氧化性【作者】游子娟;钟丽芬;黄伟谦;马纳纳;罗晓春【作者单位】华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】S188有报道指出,重组米曲霉中性蛋白酶(rNpI)在毕赤酵母中具有很高的表达和酶产量(40 000 U/mL)[1]。
大豆肽脱舌及具生理功能的研冗减肥目的,又能保证减肥者体质‘101。
一名日本学者在研究小儿肥胖症时,通过给患儿服用大豆肽,患儿的皮下脂肪有明显减少【111。
1.2.3抗氧化功能目前研究抗氧化活性所用的原理是:1,1.二苯基。
2.苦肼基(DPPH)在有机溶剂中是一种稳定的呈现紫色的自由基,当向其溶液中添加抗氧化剂时,DPPH会被氧化而颜色变浅,在最大吸收波长517hill处的吸光度也会变小,而且这种颜色变浅的程度与配对电子数有化学计量关系。
研究结果表明,584.0g大豆肽的抗氧化能力与1.0g特丁基对苯二酚(TBHQ)纯品相当。
抗氧化机理是由于其氨基酸残基中含有组氨酸或酪氨酸,而这两种氨基酸能够消除自由基112,13J。
1.3苦昧的产生机理关于蛋白酶解之后产生苦味的机理,早期有两种不同的观点,一种认为蛋白酶解之后的苦味是由多肽产生的,另一种则认为是水解生成的氨基酸引起的【141。
1952年,蛋白水解物的苦味首次被系统地研究‘”】,人们发现用酸将带有苦味的酪氨酸进行彻底水解后,其风味会得到很大的改善,这说明苦味肽中的苦味是由肽而不是氨基酸产生的【161。
如Leu、Arg、Gly、Pro、和Phe,其疏水性残基是苦味受体的结合位点【17】。
大豆蛋白水解液中含有多种苦味肽,如Gly-Leu、Leu-Lys、Arg-Leu、Phe.Leu、Arg.Leu.Leu等【1引。
1.3.1分子量与苦味的关系大豆蛋白在水解之后会呈现出原来没有的苦味,主要是因为水解的过程中一些肽链发生断裂,使得一些疏水性氨基酸残基暴露出来。
而大豆肽苦味形成的主要原因就是疏水性氨基酸残基的暴露,这些暴露出结构与味蕾上的受体蛋白紧密接触,产生苦味【191。
研究证明,多肽的苦味强度主要是由其相对分子质量的大小和疏水性决定的。
分子量大于6000Da的多肽是没有苦味的【201。
Raija-LiisaHeinioa等研究表明,黑麦悬浮液在添加了高活力酶制剂之后,其苦味值升高了。
食品科技大豆蛋白的营养价值非常高,属于人类膳食中尤为重要的蛋白来源之一。
而大豆蛋白水解物的加工性能和营养特性对比大豆蛋白拥有明显的优势,进而呈现出非常广阔的应用前景,现如今,在营养保健、疗效和速溶饮料等食品中得以广泛运用。
除此之外,大豆蛋白水解物中的部分大豆多肽的生理和营养功能获得了人们的高度认可[1]。
但是,大豆蛋白酶在水解为低分子肽与胨时,将会无法避免的将会产生很多不良味道,尤其是苦味。
苦味的出现影响了食物中大豆蛋白水解物的具体应用,主要是因为水解物的苦味会造成产品出现味道缺陷。
从二十世纪中期至今,陆续有许多关于大豆蛋白水解物中苦肽及其降低或是消除的研究报道,且时至今日依旧在不断的研究中。
本文对苦味肽的呈味理论进行了论述,在此背景下,针对消除大豆蛋白水解物苦味的方式进行了探讨。
1 大豆蛋白水解的主要方法1.1 酸、碱水解法在适宜温度下,酸碱法是利用酸、碱等化学试剂让蛋白质分子的肽链断裂产生众多小分子的物质。
可因为碱法水解消旋了过多的氨基酸,没有了生物利用价值,所以,不适宜利用;而酸法一般会利用硫酸、盐酸等强酸在高温状态下发生反应,并且反应十分强烈,设备会受到严重的腐蚀,水解非常彻底,通常会生成氨基酸混合物,与此同时,在高温状态下,色氨酸被彻底破坏,现已逐渐被淘汰使用。
1.2 酶水解法对于酶法水解大豆蛋白的研究,最开始是利用酶进行蛋白质的降解,提高其分子内部或是分子之间的交联度或是连接特殊功能基团,改善蛋白质的功能,获取较好的加工特性。
随着酶制剂工业与食品工业的飞速发展,人们逐渐了解到,通过酶法改性,不但反应条件十分温和,产品颜色较浅,可靠安全,而且水解产物在味道、工艺、营养等多个方面都比酸、碱水解法存在明显优势。
因此,人们的注意力集中在了蛋白水解产物多肽方面。
美国与日本在大豆蛋白酶解工艺与酶解过程的感官特点、功能特点、改善营养价值的研究中获得重大突破以后,很多发展中国家也在陆续针对功能性大豆多肽开展研究。
中图分类号:TQ645.9+9;文献标识码:A;文章篇号:1007-2764(200401-0012-032 大豆蛋白水解液脱苦的研究朱海峰 1 班玉凤 1 周克仲 2(1.沈阳工业大学辽阳校区化工学院,辽阳 111003 (2.辽阳石油化纤公司,辽阳111003摘要:大豆蛋白酶解常常会产生苦味,蛋白质水解物苦味肽的苦味是长期困扰其应用的问题。
本文研究了酶法与微生物法对大豆蛋白水解液脱苦的效果。
结果表明:采用端肽酶黑曲霉酸性蛋白酶(3000u/g与内切酶枯草杆菌碱性蛋白酶(Alcalase 2.4L协同作用水解大豆蛋白可有效降低水解液苦味,并且由酿酒酵母对水解液进一步处理后,大豆蛋白水解液的苦味降至更低。
关键词:大豆蛋白水解液;脱苦;黑曲霉酸性蛋白酶;酿酒酵母大豆蛋白是植物性食物中氨基酸组成比例最合理的蛋白质。
通过水解大豆蛋白制成蛋白肽混合物可以提高大豆蛋白的加工性能、营养性以及生理保健功能。
但水解后,原来处于蛋白质内部的疏水性氨基酸就会暴露出来,使水解产物呈现出一定的苦味,限制了水解产物的最终应用,因此必须将苦味消去。
脱苦的主要方法有选择性分离法、掩盖法、膜分离法、和酶法。
文献中报道的在大豆蛋白水解液中多采用活性炭吸附法或活性炭吸附法与包埋法结合法进行脱苦 [1~2], 但在脱苦过程中营养成分会有所损失。
本文在制取大豆蛋白肽工艺中采用酶法和微生物法来脱除大豆蛋白水解液的苦味。
1 材料与方法1.1 实验原料及药品枯草杆菌(Alcalase 碱性蛋白酶 2.4L :食品级 (酶活力 2.4AU/g ,丹麦 NOVO 公司出品;黑曲霉酸性蛋白酶:食品级 (酶活力 3000u/g,北京房山酶制剂厂出品;大豆蛋白(含水量 7.35%,蛋白质含量 69.6% :市售;酿酒酵母:大连理工大学生化实验室提供; 其它试剂为国产试剂。
1.2 实验仪器精密酸度计:pHS-2型,上海雷磁仪器厂; 台式离心机:80-1型, 江苏省金坛市医疗仪器厂; 超级恒温水浴:501型,上海市实验仪器厂; 水夹套式三口玻璃发酵罐:250ml ,自加工; 磁力搅拌器:78-1型,国华电器有限公司。
收稿日期:2003-10-29作者简介:朱海峰(1970~ ,男,讲师,研究方向为生物酶催化 1.3 工艺流程大豆蛋白→酶解→灭酶→离心→水解液→脱苦→脱色→ 浓缩→喷雾干燥1.4 实验方法1.4.1 酶解反应将大豆蛋白在 105℃下干燥至恒重,称取一定量上述原料加入发酵罐 (置于磁力搅拌器上 , 按照设计的底物浓度向发酵罐中补适量自来水。
连接发酵罐和超级恒温水浴,启动磁力搅拌器和超级恒温水浴,然后在搅拌下以一定方式加入蛋白酶(单酶或双酶进行水解。
水解结束后,水解液经过高温灭活(95℃下加热 5min ,在 4000 r/min的条件下离心 10min ,取适量上清液供分析用,同时小心取出全部残渣经充分干燥后用于测定降解率 HR 。
HR 定义为:(底物投料量-剩余残渣量 /底物投料量。
1.4.2 蛋白质水解度(HD 测定根据文献[3~5]介绍的甲醛滴定法测定。
水解度的定义为在水解过程中打开的肽键占蛋白质肽键总数的百分比。
1.4.3 苦味评分标准产品苦味的鉴定采用感官评价法。
以 20名品尝者 (男、女各 10名, 均为不吸烟者按照下面评分基准进行评分,最后得出平均值来表示苦味程度。
将 Alcalase 水解大豆蛋白 18h 的水解液定为 10分, 取 20ml 水解液 10份, 分别加入 10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 90、 100ml 的蒸馏水,搅拌均匀, 将其苦味值分别定义为 9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、 1、 0。
1.4.4 大豆蛋白原料蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法测定蛋白质含量,见文献 [5]。
322 结果与讨论文献报道蛋白质酶解过程多采用碱性蛋白酶 [7]。
由于肽键的打开会导致水解液 pH 值下降,因此一般在水解过程都要外加碱以维持水解液的 pH 值,确保酶的最佳活性,从而提高蛋白质的降解率并尽可能降低肽分子量。
但是水解过程中加碱恒pH 值的后果是增加了水解物下游处理过程中脱盐除杂难度,不利于降低产品成本和提高产品纯度。
本文酶解反应都是在没有外加碱的 pH 渐变条件下进行的。
2.1 单酶水解2.1.1 Alcalase水解条件考察了反应温度、酶与底物比、反应时间对 Alcalase 水解大豆蛋白的影响,结果见图 1~3。
图 1温度对 Alcalase 水解性能的影响酶与底物比10μl/g蛋白;底物浓度 60g/l;水解时间 2h Fig.1 Effect of hydrolysis temperature on Performance of Alcalase图 2 酶与底物比对 Alcalase 水解性能的影响底物浓度 60g/l;水解时间 2h;反应温度 70℃ Fig.2 Effect of protease / substrate ratio on hydrolysis performanceof Alcalase反应时间 (h降解率 (%水解度 (%图 3 Alcalase水解大豆蛋白时降解率和水解度随时间的变化底物浓度 60g/l;酶与底物比1 0μl/g蛋白;反应温度 70℃ Fig.3 Progress of soybean protein hydrolysis with Alcalase由以上试验可以看出单酶水解的最佳条件是:温度为 70℃ ,酶与底物比的范围为10~20μl/g蛋白,反应时间为 2h 。
反应温度 (℃降解率 (%水解度 (%2.1.2 温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响按同样方法, 在不外加碱的情况下筛选出黑曲霉酸性蛋白酶的水解适宜条件:酶与底物比 2%;底物浓度 60g/l;水解时间 2h 。
温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响见图 4。
实验中发现酸性蛋白酶的降解率和水解度随温度变化的趋势不一致。
降解率在 55℃有最大值,而水解度则随温度的提高而单调增加。
这一点与 Alcalase 情况不同。
在黑曲霉酸性酶水解大豆蛋白的条件下,蛋白的降解率很低,这可能是因为酸性酶为端肽酶,不利于打开大分子的缘故。
反应温度 (℃降解率 (%水解度 (%Alcalase 酶与底物比(μ l/g 降解率 (%水解度 (%图 4温度对酸性蛋白酶水解性能的影响Fig.4 Effect of hydrolysis temperature on Performance of acidic protease2.2 双酶协同水解的条件在不外加碱的情况下大豆蛋白水解过程中水解液的 pH 值不断下降,不利于Alcalase 的水解活性,在 Alcalase 的水解体系中引入外切酶黑曲霉酸性蛋白酶后,因为水解液 pH 值的下降恰好有利于酸性蛋白酶工作,因此采用外切酶黑曲霉酸性蛋白酶与内切酶 Alcalase 碱性蛋白酶协同水解大豆蛋白,不但可降低33水解液苦味, 还可能会提高降解率和水解液的水解度。
我们首先通过正交试验优化了双酶水解大豆蛋白的水解条件。
由于酸性蛋白酶的最高允许使用温度为60℃, 所以下列正交试验中温度点的选择为最高 60℃。
正交试验结果如表 2所示。
按正交表 L 9(34 设计试验表,反应时间为 4h 。
34表 1 正交试验因素水平Tab.1 The factors and levels of orthogonal test水平A温度℃ B E(Alcalase/SC E(酸性酶 /SD 底物浓度 g/l1 50 5 2% 402 55 10 4% 603 60156%80表 2 正交试验结果Tab.2 The results of the orthogonal test实验号A B C D HR(% HD(%1 1 1 1 1 43 17.352 1 2 2 2 44 243 1 3 3 3 44.5 26.414 2 1 2 3 44.25 22.03 5 2 2 3 1 54 22.016 2 3 1 2 46 24.267 3 1 3 2 48 24.37 8 3 2 1 3 43 22.239 3 3 2 1 52.5 23.92HR HD HR HD HR HD HR HD K 1 131.5 67.76 135.25 63.75132 63.84 149.563.28K 2 144.25 68.3 141 68.24140.75 69.95 138 72.63 K 3143.5 70.52 143 74.59146.5 72.79 131.7570.67 k 1 43.83 22.59 45.08 21.2544 21.28 49.8321.09k 2 48.08 22.77 47 22.7546.92 23.32 46 24.21 k 3 47.83 23.51 47.67 24.8648.83 24.26 43.9223.59R 4.25 0.92 2.59 3.61 4.83 2.98 5.91 3.12A 2 A 3B 3 B 3C 3 C 3D 1 D 2从正交试验得到的双酶协同水解的最佳水解条件为:底物浓度 40g/l,水解温度为 60℃, Alcalase 与底物比为15μl/g蛋白,酸性蛋白酶与底物比为 6%。
在此最佳水解条件下,考察了大豆蛋白水解降解率和水解度随时间的变化情况。
结果如图 5所示。
由图 5可见,在使用双酶即在内切蛋白酶的水解体系中引入端肽酶的情况下,在水解 18h 的延长时间里,蛋白质降解率和水解液水解度都随着时间的延长明显增加。
在水解时间达到 18h 时,原料降解率达到了约 76%,水解度达到了约 26%,水解度在达到 24h 时仍呈上升趋势。
以上双酶的水解行为及水解结果与 Alcalase 单独水解行为和水解结果明显不同。
双酶水解的最佳时间确定为 18h 。
图 5 双酶水解大豆蛋白降解率及水解度随时间的变化Fig.5 Progress of soybean protein hydrolysis under double enzymes mode2.3 最佳水解条件下 Alcalase 单酶水解的苦味值及水解度和降解率单酶水解最佳反应条件:底物浓度 60g/l, 水解温度 70℃, Alcalase 与底物比15μl/g蛋白。
与双酶水解对照,水解时间取为 18h 。
大豆蛋白降解率为 51%,水解液水解度为 11%。
在水解的 18h 里,随着水解时间延长,水解液苦味逐渐加重。
水解 18h 后水解液味很苦,根据苦味评分标准,苦味值定为 10。
2.4 最佳水解条件下双酶协同水解的苦味值在双酶最佳水解条件下, 水解初始, 水解液味苦, 水解 1h 后水解液苦味显著下降, 以后变化不大。