木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白工艺优化研究

分类：论文范文 发表时间：2021-01-24 10:12

　　摘 要 马铃薯蛋白是马铃薯淀粉加工的副产物，由19种氨基酸组成，营养价值很高，可以有效预防胶原病及心血管系统的脂肪沉淀，具有重要的保健功能​‍‌‍​‍‌‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌​‍​‍​‍‌‍​‍​‍​‍‌‍‌‍‌‍‌‍​‍‌‍​‍​​‍​‍​‍​‍​‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍‌‍‌‍‌‍​。文章在单因素试验基础上进行正交试验，利用pH值、酶解时间、酶添加量、酶解温度四个条件研究了木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白的优化工艺。结果表明：pH值6.0、酶解时间3 h、酶添加量0.7%、酶解温度55 ℃为马铃薯蛋白酶解的最优条件，马铃薯蛋白的水解率为28.23%。

　　关键词 木瓜蛋白酶；马铃薯蛋白；酶解；工艺优化

　　马铃薯是我国重要的农产品之一，因其抗逆性强，在我国被广泛栽培，成为世界上仅次小麦、水稻和玉米的第四大粮食作物[1]。马铃薯蛋白是马铃薯淀粉加工的副产物，新鲜的马铃薯块茎中蛋白质含量为1.7%～2.1%，分为高分子蛋白质、糖蛋白、蛋白酶抑制剂三部分[2]。马铃薯蛋白属于完全蛋白质，是一种优质的植物蛋白源，在食品工业中具有广阔的应用前景，其氨基酸组成有19种，营养价值很高，能预防心血管系统的脂肪沉积，保持动脉血管的弹性，防止过早发生动脉粥样化，还可防止肝、肾中结缔组织的萎缩和胶原病[3-4]。马铃薯蛋白水解物是以马铃薯蛋白为原料，在酸、碱或酶的作用下，将马铃薯蛋白水解为小分子肽以及游离氨基酸，Asokan等[5]从马铃薯蛋白水解物中分离出2种多肽，利用鼠心成肌细胞（H9C2）作为肥大心肌体外模型。

　　酶法水解马铃薯蛋白的研究，最初是利用酶降解部分蛋白质，增加其分子内、分子间交联或连接特殊功能基团，改变蛋白质的功能性质，以获得良好加工特性的研究[6-7]。目前，关于马铃薯蛋白水解工艺的研究，主要集中于单酶或多酶法[8]。高丹丹等[9]以马铃薯渣为原料，用木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白，通过优化最佳工艺，得到水解度为20.19%的产物。赵晶等[10]利用胰蛋白酶水解马铃薯蛋白，通过优化工艺条件，蛋白质水解度可达39.9％。张泽生[11]等利用三种酶KD1、KD2、KD3水解马铃薯蛋白，比较三种酶的水解度，通过优化工艺，得到KD3的水解度最高，水解度为48.794 %。本实验采用酶解法，以马铃薯蛋白为原料，采用木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白探究pH值、酶解时间、酶解温度和酶添加量对酶解效果的影响，并在此基础上进行正交实验，探究较佳的水解条件。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料和试剂

　　市场选购马铃薯蛋白粉（纯度90 %，陕西斯诺特生物技术有限公司），木瓜蛋白酶（200 000 U/g，南宁庞博生物工程有限公司），中性蛋白酶（150 000 U/g，河南仰韶生化工程有限公司），碱性蛋白酶（200 000 U/g，河南仰韶生化工程有限公司），复合蛋白酶（150 000 U/g，安琪酵母股份有限公司），氢氧化钠、盐酸、邻苯二甲酸氢钾、硫酸、甲醛（分析纯，天津市百世化工有限公司）。

　　1.2 仪器和设备

　　AR224 CN型电子天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司；L9型可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；FOSS全自动凯氏定氮仪，DenMark；HH-S4A型电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；GL21 M型高速冷冻离心机，赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

　　2 结果与分析

　　2.1 筛酶实验结果

　　由表2可知，利用不同酶水解马铃薯蛋白，计算其水解率，以马铃薯蛋白水解率为筛酶实验指标，研究发现，木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶和复合蛋白酶的水解率分别为29.61 %、11.66 %、14.18 %和19.28 %。因此本实验选用木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白。

　　2.2 酶添加量对马铃薯蛋白水解率的影响

　　由图1可知，当酶添加量在0.3%～0.8%之间时，水解率随着酶添加量增加而不断增加，当酶添加量达到0.6%时水解速率逐渐降低。其主要原因可能是随着酶解反应的进行，酶解产物过多阻碍了马铃薯蛋白和木瓜蛋白酶之间基团的结合，导致水解率下降。另外，随着反应增加水解产物浓度后会增加反应体系的黏性和产物抑制[17]，从经济效益上考虑，选择0.6%酶添加量。

　　3 结论

　　本研究以马铃薯蛋白粉作为原料，利用木瓜蛋白酶研究水解工艺，以水解率为实验指标，对水解条件优化，最终水解较优条件为酶解温度55 ℃、酶添加量为0.7%、酶解时间3 h、pH值6.0，本研究优化了木瓜蛋白酶水解马铃薯蛋白条件，最终验证水解率高达28.23%。

　　参考文献

　　[1]赵晶,王雪飞,白扬.酶法水解马铃薯蛋白技术的研究[J].食品科技,2008(8):48-50.

　　[2]刘素稳.马铃薯蛋白质营养价值评价及功能性质的研究[D].天津科技大学,2008.

　　作者甘 雨1 李富贵1 马海锐1 王致远1 冉 权1 陶志东1 马娜娜1 丁功涛2

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