木瓜蛋白酶水解海洋鱼鳞蛋白的工艺研究
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木瓜蛋白酶酶解罗非鱼肉的工艺研究孙国勇(茂名职业技术学院化学工程系,广东茂名525011)【减小字体】【增大字体】【摘要】采用木瓜蛋白酶对罗非鱼进行酶解,对不同液固比和酶浓度对水解罗非鱼的影响进行了研究。
以总氨基态氮含量作为评价木瓜蛋白酶水解能力为指标,结果表明木瓜蛋白酶水解罗非鱼的最适加酶量为0.6%,水解最经济的固液比在1:3左右。
通过正交实验,得到木瓜蛋白酶单酶水解罗非鱼的最佳工艺条件为:酶浓度0.7%、水解温度60℃、水解时间3h、pH值6.0。
【关键词】罗非鱼;木瓜蛋白酶;酶浓度;固液比;工艺条件广东省是我国养殖罗非鱼最早、养殖面积最大和产量最高的地区。
目前,广东省罗非鱼的年产量已超过50万吨,约占全国总产量的50%;罗非鱼的主产区集中在湛江、茂名、肇庆、珠海、汕头和广州等地,其中以湛江和茂名的罗非鱼产业化发展最快。
2008年茂名的罗非鱼养殖面积为14233hm2,产量为17.3万吨、产值为13.5亿元[1]。
但是,近年来由于产业化水平不高、出口竞争力加大、产业发展步伐减缓等原因使罗非鱼的出口面临许多挑战。
由于世界蛋白质缺乏仍然是全人类共同面临的严竣问题,而鱼类资源由于量大质优,被喻为是战胜这一困难强有力的武器。
鱼蛋白质经酶作用降解,功能和品质可以得到提高[2]。
由于罗非鱼原料来源广泛,价格便宜,制作方便,故可进行连续化生产;而且产品风味独特,营养丰富,对罗非鱼进行深加工水解无疑是解决罗非鱼发展问题的一个出路[3]。
本研究选用木瓜蛋白酶对罗非鱼进行酶解实验,探讨不同条件下水解罗非鱼的酶解工艺条件。
1材料和方法1.1 实验材料与实验仪器1.1.1 原材料罗非鱼,购于茂名市河东市场的新鲜鱼,去鳞、骨、头及内脏并剁碎,冷冻保存。
木瓜蛋白酶1.1.2 实验试剂考马斯亮蓝G-250;乙醇(95%);甲醛(分析纯);NaOH(分析纯);牛血清白蛋白;磷酸(分析纯);磷酸氢二钾(分析纯);磷酸氢二钠(分析纯);四硼酸钠/硼砂(分析纯)1.1.3 仪器设备JB-2型恒温磁力搅拌器;电炉;水浴锅;;pH计;JJ200型电子天平;离心机;721分光光度计1.2 实验方法1.2.1 罗非鱼中水溶性蛋白质的测定:考马斯亮蓝G-250[4]1.2.2 氨基态氮的测定:甲醛滴定法[5]1.2.3 罗非鱼酶解工艺将罗非鱼用绞碎机绞碎,用保鲜袋分装,放入冰箱中保存。
木瓜蛋白酶在制革过程中的应用研究摘要:木瓜蛋白酶是一种天然的酶类,具有广泛的应用潜力。
本文主要研究了木瓜蛋白酶在制革过程中的应用,探讨了其在革制过程中的功能和优势,并对其应用进行了实验验证。
研究结果表明,木瓜蛋白酶在制革过程中具有良好的脱毛和软化皮革的效果,且对环境友好,具有较高的应用价值。
引言:制革是一项古老而重要的工艺,用于将动物皮革转化为高质量、可用于各种用途的产品。
制革过程中,脱毛和软化是非常关键的步骤。
传统制革方法大多依赖化学试剂,如硫酸盐和碱性试剂,但这些方法存在环境污染和健康风险等问题。
因此,寻找一种环境友好、高效的替代方法变得尤为重要。
木瓜蛋白酶是一种天然的酶类,可以从木瓜果实中提取得到。
它具有卓越的蛋白水解活性和广泛的应用潜力,因此被广泛研究和应用于食品、制药和皮革等领域。
本文主要研究了木瓜蛋白酶在制革过程中的应用,并评估了其在脱毛和软化方面的效果。
木瓜蛋白酶在制革过程中的应用主要有两个方面:脱毛和软化。
一、脱毛脱毛是制革过程的关键步骤之一,通过去除动物皮革上的毛发来改善其外观和质量。
传统的脱毛方法通常使用硫酸盐和碱性试剂,但这些试剂对环境具有较大的污染风险。
相比之下,木瓜蛋白酶具有良好的蛋白酶水解能力,可有效降解皮肤表面的蛋白质结构,从而实现脱毛效果。
实验结果表明,木瓜蛋白酶能够在较短的时间内实现有效的脱毛。
研究者在实验中使用了具有不同浓度的木瓜蛋白酶溶液进行处理,并对处理后的皮革进行观察和评估。
结果显示,随着木瓜蛋白酶浓度的增加,脱毛效果逐渐增强,且未观察到对皮革表面的损害。
这表明木瓜蛋白酶在脱毛过程中能够达到良好的效果,并且具有较高的选择性,不会对皮革造成不可逆的损伤。
二、软化皮革在制革过程中需要经历一系列的处理步骤,以去除皮肤中的角质层和硬化物质,使其具有柔软、光滑的质地。
传统的软化方法依赖于化学试剂的使用,使得制革过程更加复杂和耗费资源。
然而,木瓜蛋白酶的应用为制革过程带来了新的可能性。
摘要我国有着较为丰富的鱼类资源,但是由于许多加工淡水鱼的企业规模小,对淡水鱼的加工能力有限,使得加工过程中产生的大量下脚料,如鱼鳞、鱼骨、鱼内脏等很难得到合理利用,不仅浪费了资源而且污染了生态环境。
鱼鳞中含有丰富的胶原蛋白,可以通过进一步加工制成胶原蛋白肽,提升其附加值。
本文以鲤鱼鱼鳞为研究对象,研究蛋白酶种类、酶解条件对鲤鱼鱼鳞水解效果的影响,并对肽含量和分子量分布进行分析,为避免鱼鳞资源的浪费工业生产胶原蛋白肽奠定基础。
(1)通过L16(44)正交实验,分别研究了胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶水解的料液比、酶浓度、温度和时间对水解度以及多肽含量的影响。
结果表明,胃蛋白酶水解的最佳反应条件是液料比为100mg/mL、温度为55℃、加酶量为40 mg/mL、时间为3.5h,胶原蛋白的水解度为23.26%,多肽含量为125.50mg/g。
中性蛋白酶水解最佳反应条件是液料比为100 mg/mL、温度为55℃、加酶量为40 mg/mL、时间为4.5h,胶原蛋白的水解度为31.54%,多肽含量为137.49mg/g。
木瓜蛋白酶水解最佳反应体系是液料比为100 mg/mL、温度为65℃、加酶量为20 mg/mL、时间为4.5h,胶原蛋白水解度为26.13%,多肽含量为132.22mg/g。
(2)通过胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶的组合酶解实验,研究了不同酶组合对水解度及多肽含量的影响。
结果表明,先加胃蛋白酶再加木瓜蛋白酶最后加中性蛋白酶的组合最好,胶原蛋白的水解度为55.74%,多肽含量为164.67mg/g。
(3)用三个酶组合水解的最佳反应体系进行鲤鱼鱼鳞的水解,将水解产物分别用Sephadex G-15凝胶过滤层析柱和Tricine-SDS-PAGE两种方法进行分子量分布的测定。
结果表明,通过Sephadex G-15凝胶过滤层析柱分析得到的分子量分布为5700Da以上的多肽占70%;5700-660Da的多肽占17.5%;分子量为660Da以下的多肽占12.5%。
食品酶法提取鱼蛋白质的工艺研究鱼蛋白质是一种重要的食品原料,具有丰富的营养价值和广泛的应用前景。
鱼蛋白质的提取方法多种多样,其中食品酶法提取成为研究热点。
本文将探讨食品酶法提取鱼蛋白质的工艺研究。
1. 食品酶法提取鱼蛋白质的原理食品酶法是通过添加适量酶类来降解鱼肌肉中的结构蛋白,使其变为可溶性鱼蛋白质。
酶类能够特异性地作用于鱼肌肉中的蛋白质,将其水解成各种氨基酸和小肽,从而提高鱼蛋白质的提取率和纯度。
2. 食品酶法提取鱼蛋白质的工艺条件(1)酶类选择:常用的酶类有胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和其他微生物来源的蛋白酶等。
选择酶类应根据鱼类的种类和成分特点进行合理选择。
(2)酶解条件:酶解鱼肌肉需控制合适的pH值、温度和酶解时间。
不同酶类和酶解条件对提取效果有着显著影响,需进行优化设计。
(3)酶解辅助物:在酶解过程中,添加一定的助剂可提高酶解效果,如抗氧化剂、蛋白质稳定剂等。
辅助物的选择应综合考虑鱼蛋白质的性质和酶解系统需要。
3. 食品酶法提取鱼蛋白质的优势(1)高效性:食品酶法能够在较短时间内高效提取鱼蛋白质,有效提高提取率和纯度。
(2)无污染:酶类作用下,无需添加化学试剂,对环境无污染。
(3)营养价值保持完整:食品酶法提取鱼蛋白质过程中,酶类特异性作用,仅降解结构蛋白,对其他营养成分影响较小,能够保持鱼蛋白质的营养价值完整。
4. 食品酶法提取鱼蛋白质的应用前景(1)功能性食品:鱼蛋白质具有独特的功能特点,能够为功能性食品提供重要的功能性成分。
(2)食品添加剂:鱼蛋白质可作为食品添加剂,用于改善产品质地、增加口感和营养。
(3)生物医药领域:鱼蛋白质具有生物相容性好、易于吸收等优势,有望成为生物医药领域的重要原料。
总之,食品酶法提取鱼蛋白质是一种高效、无污染且具有广阔应用前景的方法。
随着科技的不断发展和工艺的不断优化,食品酶法在鱼蛋白质提取领域的应用前景将更加广阔,为食品工业的发展和人们的生活健康提供有力支持。
鱼鳞胶原蛋白提取工艺的研究现状及应用摘要:简述了胶原蛋白的作用,提取鱼鳞胶原蛋白的重要性,结合鱼鳞胶原蛋白研发的相关背景和现状,列举了鱼鳞胶原蛋白的多种提取方法,简述鱼鳞胶原蛋白的应用。
关键词:鱼鳞;胶原蛋白;提取方法;应用1 前言胶原蛋白在鱼类的真皮、骨、键、鳞等处含量丰富。
通常胶原由三条多肽链构成三股螺旋结构,分子量约30万道尔顿,主要组成氨基酸为脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸,而且脯氨酸为其特征氨基酸。
胶原蛋白一级结构的特征是含有甘氨酸的三联体(Gly-X-Y)重复排列着,其中,X,Y经常为亚氨基酸的脯氨酸和羟脯氨酸。
胶原蛋白(Collagen)是一种白色、不透明、无支链的纤维蛋白质,为重要的功能性蛋白质,主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中,是结缔组织极重要的结构蛋白质,起着支撑器官、保护机体的功能。
由于胶原蛋白的特殊功能,其提取物已被广泛应用于医药、食品、日用化工、生物合成等工业领域,如医用胶囊、外科手术材料、食用明胶、化妆品等。
鱼鳞中含有丰富的胶原蛋白,占20%~ 40%,这对提取鱼鳞胶十分有利。
海水鱼鳞中含有较为丰富的磷脂,占7%左右,具有提高机体免疫力、延缓衰老、增强骨细胞和神经细胞功能的作用,还与机体的生殖生理和激素的代谢密切相关。
鱼鳞灰分含量高,约占30%,主要成分是羟基磷灰石,绝大部分集中在骨质层;脂质含量少,相对目前生产胶原蛋白的主要原料猪皮和牛皮而言,这更有利于胶原的提取和纯化。
2 本课题研究的目的和意义近年来,随着养殖规模的日益扩大和养殖技术的不断完善,养殖鱼类的产量提高很快。
中国的水产品产量一直保持着高速增长势头,水产品产量2011年已经达到5611万t,占世界水产品产量35%,位居世界第一位。
随着我国水产业的发展,水产加工也越来越受到人们的重视,加工的同时产生出大量下脚料,占鱼体总重的30%~50%,其中约5%是鱼鳞。
然而,这些鱼鳞没有被充分利用,大部分作为废弃物丢弃了。
低值鱼肉蛋白酶解工艺研究张佳兰【摘要】以翘嘴红鲐(Hemiculter lcucisculus)肉为研究对象,选用中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶3种酶,研究了反应条件对翘嘴红鲐肉蛋白水解度的影响规律,并通过正交试验方法得出了蛋白酶的水解最佳工艺:中性蛋白酶的适宜反应条件为pH7.0,加酶量为3600U/g,温度为50℃,料液比为1∶4,时间为8h;碱性蛋白酶的适宜反应条件为pH9.0,加酶量为3600U/g,温度为45℃,料液比为1∶5,时间为8h;木瓜蛋白酶的适宜反应条件为pH6.5,加酶量为4800U/g,温度为50℃,料液比为1∶4,时间为8h.【期刊名称】《长江大学学报(自然版)理工卷》【年(卷),期】2011(008)011【总页数】5页(P248-251,257)【关键词】翘嘴红鲌(Hemiculter lcucisculus)肉;蛋白酶;酶解;水解度【作者】张佳兰【作者单位】长江大学动物科学学院,湖北荆州434025【正文语种】中文【中图分类】TS254.1近年来,我国水产生产持续稳定发展,已成为世界第一渔业大国。
随着养殖规模的不断扩张,产量大幅度提高,水产品加工的地位已显得日益重要。
随着人们生活水平的提高,低值鱼类直接食用的价值越来越低[1]。
目前,低值鱼深加工仍是个薄弱环节。
除冷冻外运外,精加工尚处于起步待开发阶段[2-3]。
对低值鱼蛋白进行水解得到的水解蛋白,含有大量的肽类和氨基酸,不仅具有独特的风味,而且还有许多生理活性,在调味品和营养保健等方面都有很广泛的应用[4-5]。
本研究以翘嘴红鲌(Hemiculter lcucisculus)为对象,探讨了鱼肉酶解工艺,试图为低值鱼的深加工探索一条出路。
1.1 材料翘嘴红鲌采购于长江大学农贸市场。
测定小翘嘴红鲌的基本组成为:蛋白质15.74g/100g、粗脂肪 4.60g/100g、水分72.39g/100g和灰分0.98g/100g。
木瓜蛋白酶在肉食品中的功能性改良研究摘要:木瓜蛋白酶是一种天然酶类,具有良好的消化作用和活性。
其在肉食品中的应用可以改善其质地、增强风味、提高蛋白质的消化利用率等。
本文旨在探讨木瓜蛋白酶在肉食品中的功能性改良研究,包括制备方法、应用效果和发展前景等。
一、引言木瓜蛋白酶是从木瓜中提取的一种酶类,能够有效地分解蛋白质,具有较强的酶活性和水解能力。
因此,它被广泛应用于食品工业中,特别是肉食品的加工过程中。
通过添加木瓜蛋白酶,可以改善肉食品的质地、增强风味、提高蛋白质的消化利用率等。
二、制备方法木瓜蛋白酶的制备方法多种多样,包括传统的提取法、分离纯化法以及基因工程法等。
传统的提取法主要通过切碎木瓜果肉,用适量的酸性溶液浸泡提取,然后通过离心、过滤等步骤得到木瓜蛋白酶。
分离纯化法则是利用各种色谱技术(如凝胶过滤层析、离子交换层析、亲合层析等)将木瓜蛋白酶从其他杂质分离出来。
基因工程法是利用遗传学的技术手段,将木瓜蛋白酶的基因导入到其他生物体中,通过重组蛋白表达系统大量制备。
三、应用效果1. 改善肉食品质地木瓜蛋白酶通过水解蛋白质中的纤维素、弹性蛋白等成分,能够使肉食品的质地更加细嫩。
研究表明,加入适量的木瓜蛋白酶后,能够显著降低肉类中的黏性和嚼劲,使其具有更好的口感。
2. 增强肉食品风味木瓜蛋白酶能够水解肉类中的氨基酸和胜肽,产生大量芳香化合物和呈现出特殊的味道。
研究显示,添加木瓜蛋白酶后的肉食品具有更浓郁的香气和更鲜美的风味,能够提高消费者对产品的接受度。
3. 提高蛋白质消化利用率肉食品中的蛋白质往往存在于结构复杂的纤维素中,难以被人体充分消化利用。
木瓜蛋白酶可以水解这些复杂的蛋白质结构,转化为易于消化吸收的小分子肽和氨基酸。
因此,加入木瓜蛋白酶的肉食品能够提高蛋白质的消化率和利用率。
四、发展前景木瓜蛋白酶在肉食品中的应用前景广阔。
随着人们对健康和营养需求的提高,木瓜蛋白酶作为一种天然酶类具有优势,符合人们对无添加剂、健康食品的追求。
木瓜蛋白酶在制取青鳞鱼可溶性蛋白中的应用杨萍;邓尚贵;吴玉廉;夏杏洲【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2002(022)003【摘要】研究了木瓜蛋白酶的酶解温度、酶浓度、酶解时间、加水量、pH值对青鳞鱼可溶性蛋白得率的影响,探讨了α-氨态氮含量与青鳞鱼可溶性蛋白得率的关系.结果表明:温度小于50 ℃,随着酶解温度的提高、酶浓度的增加、酶解时间的延长青鳞鱼可溶性蛋白得率及α-氨态氮的含量均增加,α-氨态氮含量增加比可溶性蛋白得率的增加明显;加水量的增加,可溶性蛋白得率增加;pH值对水解效果及可溶性蛋白得率影响不大.综合考虑,最佳水解条件为:温度50℃,酶浓度为1 500 u/g,酶解时间80 min,m原料:m水=1∶2,pH 6.8.酶解所得可溶性蛋白经氨基酸分析仪检测,其氨基酸总量为49.47 mg/mL,必需氨基酸占氨基酸总量的41.0%,游离氨基酸含量为6.3 mg/mL,肽含量为87.2% .【总页数】4页(P38-41)【作者】杨萍;邓尚贵;吴玉廉;夏杏洲【作者单位】湛江海洋大学食品工程系,广东,湛江,524025;湛江海洋大学食品工程系,广东,湛江,524025;湛江海洋大学食品工程系,广东,湛江,524025;湛江海洋大学食品工程系,广东,湛江,524025【正文语种】中文【中图分类】TS254.1【相关文献】1.蛋白酶及其作用方式对制取青鳞鱼肉水解蛋白的影响 [J], 杨萍;邓尚贵;吴玉廉2.木瓜蛋白酶在制取青鳞鱼可溶性蛋白中的应用 [J],3.青鳞鱼下脚料水解蛋白的制取及其营养评价 [J], 杨萍;邓尚贵;夏杏洲;吴玉廉4.木瓜蛋白酶在制取斑鰶鱼蛋白中的应用 [J], 肖月娟;赵征;李润丰5.青鳞鱼浓缩鱼蛋白制取技术的研究 [J], 邓尚贵因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
实验设计题目:木瓜蛋白酶的提取,纯化别离及其生物学研究一、实验原理:木瓜蛋白酶〔papain〕又称木瓜酶,广泛存在于番木瓜的根、茎、叶和果实,未成熟果实的乳汁中含量最丰富。
是一种含疏基〔-SH〕肽链的切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性,有较广泛的特异性,对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力;同时还具有合成的功能,能把蛋白水解物合成为类蛋白质。
工业用的木瓜蛋白酶一般都是未经纯化的多酶体系。
现经木瓜乳汁枯燥而得的木瓜蛋白酶至少含有四种主要酶类:木瓜蛋白酶〔papain〕、木瓜凝乳蛋白酶〔chymopapain〕、木瓜蛋白酶Ω〔papaya proteinaseΩ〕、木瓜凝乳蛋白酶M〔chymopapain M〕,其中木瓜凝乳蛋白酶的含量最多,占可溶性蛋白的45%。
木瓜蛋白酶易溶于水和甘油,水溶液为无色或淡黄色,有时呈乳白色;几乎不溶于有机溶剂。
它的最适pH值为5.7〔一般3~9.5皆可〕,在中性或偏酸性时亦有作用;最适温度为55~60℃〔一般10~85℃皆可〕,耐热性强,在90℃时也不会完全失活;受氧化剂抑制,复原性物质激活。
本实验主要采取有机溶剂沉淀法结合硫酸铵分级沉淀法来提取番木瓜中的木瓜蛋白酶。
有机溶剂沉淀法:有机溶剂能降低溶液的电解常数,从而增加蛋白质分子上不同电荷的引力,导溶解度的降低,另外,有机溶剂与水的作用,能破坏蛋白质的水化膜,故蛋白质在一定浓度的有机溶剂中的溶解度差异而别离的方法。
有机溶剂分段沉淀法它常用于蛋白质或酶的提纯。
使用的有机溶剂多为乙醇和丙酮。
高浓度有机溶剂易引起蛋白质变性失活,操作必须在低温下进展,并在参加有机溶剂时注意搅拌均匀以防止局部浓度过大。
硫酸铵分级沉淀法:硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和局部纯化蛋白质。
高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水分子,从而破坏蛋白质外表的水化膜,降低其溶解度,使之从溶液中沉淀出来。
各种蛋白质的溶解度不同,因而可利用不同浓度的盐溶液来沉淀不同的蛋白质。
木瓜蛋白酶的生产过程
一、原料处理
木瓜蛋白酶的生产原料主要是木瓜果实。
首先将木瓜去皮、去籽、切块,然后进行粉碎和浸出,得到含有酶活的液体。
为了保证酶的稳定性和活性,液体需要进行调节,包括pH值、温度等。
二、菌种培养
采用好的菌株(如酵母菌、大肠杆菌等)进行培养。
首先需要将菌种进行悬浮液处理,控制菌种数量和菌活力。
然后将悬浮液进行预培养,使菌种适应工业生产环境。
最后在合适的时间和温度下,将菌种接种到液体中进行生长。
三、发酵
将培养好的菌种接种到含有酶活液体中,控制温度、pH值和氧气供应等参数,使得菌种能够正常发酵生长,并释放出目标酶。
发酵时间的长短和温度的高低对酶活性有影响,需要根据具体情况进行调整和控制。
四、提取
将发酵好的生物体进行破碎或离心等处理,将酶液和其他成分分离出来。
然后根据具体产品需求和要求,进行纯化和精制处理。
五、应用前景和市场需求
木瓜蛋白酶具有广泛的应用前景。
主要应用领域包括食品加工、医药生产、纺织工业等。
随着人们对健康和环保的重视,天然酶类产
品逐渐受到市场关注和需求。
因此,木瓜蛋白酶等生物酶市场需求逐渐增加,具有很大的发展潜力。
现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.12 1484 木瓜蛋白酶水解海洋鱼鳞蛋白的工艺研究
杨丽虹1,吴琴琴1,唐旭2,徐长安2,何建林2 (1.厦门大学海洋系,福建厦门 361005)(2.国家海洋局第三海洋研究所,福建厦门 361005) 摘要:研究了木瓜蛋白酶水解鱼鳞蛋白的单一影响因素,并采用L9(34)正交实验,考察了温度、时间、酶量、底物浓度等因素
对水解鱼鳞蛋白的影响。确定了木瓜蛋白酶水解鱼鳞蛋白工艺条件,即温度65 ℃,时间75 min,酶量0.04 g/g鱼鳞,底物浓度10%,适合规模化生产。 关键词:木瓜蛋白酶;海鱼鳞蛋白;水解 文章篇号:1673-9078(2011)12-1484-1486 Hydrolysis Process of Sea-fish Scale Protein Catalyzed by Papain
YANG Li-hong1, WU Qin-qin1, TANG Xu2, XU Chang-an2, HE Jian-lin2 (1.Department of Oceanography, Xiamen University, Xiamen 361005, China) (2.Third Institute of Oceanography, SOA, Xiamen 361005, China) Abstract: Hydrolysis of the protein from sea-fish scales by papain was studied using orthogonal experiment method. Effects of several factors on hydrolysis were investigated. Based on the research work, the optimum treatment condition was summarized as follows: temperature 65 ℃, hydrolysis time 75 minutes, enzyme 0.04 g/g scale and substrate concentration 10%. The result indicated that the conditions were suitable for large-scale production. Key words: papain; sea-fish scales protein; hydrolysis
改革开放以来,海洋水产品加工方面取得了长足的进步。也产生了占30%的废弃物,其中有10%的左右鱼鳞资源未得到很好利用[1]。鱼鳞中含有丰富的胶原蛋白,是动物体内含量最丰富的蛋白质[2]。具有促进伤口癒合和组织修复的重要功能[3]。同时水解鱼鳞蛋白的主要产物胶原肽,也具有保护胃粘膜、抗溃疡、抑制血压上升,促进骨形成、皮肤胶原代谢等营养及生理功能,在食品及医药等领域具有巨大的开发前景[4]。由于目前,陆生动物资源的生物危险性不断增大,因此,水生动物资源特别是丰富的海洋生物资源越来越受到关注。利用生物酶方法水解鱼鳞比酸碱法条件要温和,效率更高,而且对环境污染小。其酶解产物中含有丰富的小分子肽,更容易被生物体吸收利用,可以有效地缓解细胞衰老,并且有抗菌、抗肿瘤等功效。本文主要探索木瓜蛋白酶酶解海洋鱼鳞蛋白的工艺条件,为进一步开发利用海洋鱼类资源,制造功能性食品发掘新的途径。 1 材料和方法 1.1 实验材料 收稿日期:2011-08-25 基金项目:国家海洋局第三海洋研究所科研基本业务费(海三科2009006) 作者简介:杨丽虹(1989-),女,本科生,海洋化学专业 美国红鱼鱼鳞:购自福建东山,经洗涤、脱脂和脱钙处理后干燥备用;木瓜蛋白酶:南宁庞博生物工程有限公司,酶活力80万U/g。 电子天平:METTLER TOLEDO AL104型;烘箱:上海恒一科学仪器公司,DHG-9240A型;酶标仪:美国分子仪器公司,SpectraMax M5型;pH计:Sartorius PB-10型。 化学试剂购:自汕头西陇化工有限公司。其中碳酸氢钠为食品级其他均为分析纯。 1.2 实验工艺流程 脱脂脱钙鱼鳞→前处理→酶解→灭酶→离心过滤→酶解液 1.3 分析方法[5]
氨基酸态氮:甲醛滴定法;粗蛋白:微量凯氏定氮法;氨基酸显色反应:茚三酮显色法;水解度[6,7]:
以水解液中的肽键数目与原料中总肽键数目的百分数表示,
即:%100DH×=原料总氮水解液氨态氮
1.4 酶解前处理 脱脂、脱钙[8]干鱼鳞称重,在稀碳酸氢钠溶液中
浸泡过夜,然后用清水洗至中性。80 ℃加热5 h预处理。 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.12 1485 1.5 pH对酶解效果的影响 5 g干鱼鳞经预处理后,分别加入不同pH的缓冲液150 mL,缓冲液的pH值分别为5.5、6.00、6.50、7.00、7.50、8.00。分别加入0.20 g木瓜蛋白酶,于40 ℃酶解1.5 h。反应结束,待溶液冷却后,离心,取上清液测定酸溶性多肽得率。 1.6 温度对酶解效果的影响 取5 g干鱼鳞经预处理后,加50 mL蒸馏水和0.2 g木瓜蛋白酶,调pH值为6.0,分别于40、50、55、60、70 ℃下进行酶解,离心,测定鱼鳞水解后的多肽得率。 1.7 酶解时间对酶解效果的影响 取5 g干鱼鳞经预处理后,加50 mL蒸馏水和0.2 g木瓜蛋白酶,调pH值为6.0,于60 ℃下进行酶解,酶解时间分别为75、90、120、142 min,然后离心,测定鱼鳞水解后的多肽得率。 1.8 酶用量对酶解效果的影响 取5份5 g干鱼鳞经预处理后,加50 mL蒸馏水,调pH值为6.0,于60 ℃进行酶解,酶解时间为90 min,酶量分别为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3 g,离心,测定水解后的多肽得率。
2 结果与讨论 2.1 pH对鱼鳞酶解的影响 pH对酶解效果的影响见图1
图1 pH对鱼鳞酶解的影响 Fig.1 Effect of pH on fish scale hydrolysis 由图1可以看出,用木瓜蛋白酶酶解鱼鳞蛋白最适pH在6~6.5。随着pH值升高,酶解活力也随之下降。但是由于使用pH缓冲溶液,容易导致不必要的杂质引入,因此最终决定使用pH 6.0的稀盐酸溶液作为酶解溶剂。 2.2 温度对酶解效果的影响 温度对鱼鳞酶解效果的影响见图2。 由图2的结果可以看出,温度对木瓜蛋白酶水解
鱼鳞的影响随着温度的上升也在增大,当温度在60 ℃时,多肽浓度也随之达到最高。之后当温度上升,多肽浓度反而呈下降趋势,此时酶的活性受到抑制。
图2 温度对酶解效果的影响 Fig.2 Effect of temperature on fish scale hydrolysis 2.3 酶解时间对酶解效果的影响 考察了75、90、120、142 min不等的酶解时间,其对酶解效果的影响结果见图3。
图3 酶解时间对酶解效果的影响 Fig.3 Effect of time on fish scale hydrolysis 从图3可以得知,随着酶解时间的增加,最初多肽得率会有所增加,酶解90 min时,多肽浓度达到最高,之后随时间增加而降低。在90 min前,鱼鳞中的大分子不断被分解成多肽,因此随时间增加,多肽浓度变大。当达到90 min时,浓度达到最大值,此后,随酶解时间的增加,多肽浓度下降,这可能是由于副反应增多所致。 2.4 酶用量对酶解效果的影响 在进行了多次酶量实验之后,发现由于鱼鳞本身用量较低,个体差异显现较为明显,导致酶量与多肽浓度的关系曲线趋势不明显。因此改用鱼鳞酶解完成时间来判断最佳酶用量,结果见图4。 由图4可以看出,酶用量为0.08 g/g鱼鳞时酶解速度非常快,但此时该用量很大,成本较高。而0.04 g/g鱼鳞和0.06 g/g鱼鳞的酶解速度相当,从经济角度、反应时间综合考虑,最终选择酶用量为0.04 g/g。 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.12 1486 图4 酶用量对酶解效果的影响 Fig.4 Effect of enzyme amount to fish scale hydrolysis 2.5 正交实验结果 表1 鱼鳞蛋白水解条件因素水平表 Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment L9(34)
水平 A 温度/℃ B 时间/minC 酶量/ (g/g鱼鳞) D 底物 浓度/% 1 55 75 0.03 10 2 60 90 0.04 15 3 65 105 0.05 20 表2 L9(34)正交实验设计与水解度结果 Table 2 Results of orthogonal experiment L9(34)
实验号 A B C D 多肽浓度/(mg/mL)1 1 1 1 1 4.19 2 1 2 2 2 4.20 3 1 3 3 3 4.15 4 2 1 2 3 4.16 5 2 2 3 1 4.20 6 2 3 1 2 4.19 7 3 1 3 2 4.21 8 3 2 1 3 4.15 9 3 3 2 1 4.20 k1 4.181 4.184 4.178 4.194 k2 4.182 4.184 4.187 4.201 k3 4.186 4.181 4.184 4.154 R 0.005 0.003 0.009 0.047 在酶解鱼鳞蛋白工艺中,有诸多影响相互制约、
相互依赖。经过初步实验,选定温度、时间、酶量以及底物浓度为主要影响因素,pH设定为6.0。通过L9(34)
正交实验,确定鱼鳞蛋白水解最佳工艺条件。具体影响因素和实验水平见表1。 从表2实验结果可知,对酶解效果影响程度大小顺序为:D>C>A>B,即:底物浓度>酶量>温度>时间。经综合考虑,最终确定了木瓜蛋白酶的最佳酶解条件为A3B1C2D1,即:酶解温度65 ℃;酶解时
间75 min;酶解时pH 6.0;底物浓度10%;酶量0.04 g/g鱼鳞。在上述确定的实验条件下,做两份平行实验,最终得到在此条件下的多肽含量可以达到4.35。
4 结论 鱼鳞蛋白经过加热预处理后,可被木瓜蛋白酶较好地水解。经实验优化选出较好的水解条件为:酶解温度65 ℃;酶解时间75 min;酶解时pH 6.0;底物浓度10%;酶量0.04 g/g鱼鳞,此时的水解度可以达到4.35。与文献报道[7]的结果相比,酶解时间缩短、