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小麦面筋蛋白是小麦淀粉生产过程中的副产品,由于在水中溶解性差,限制了蛋白酶的作用,同时也限制了其在食品中的应用。本文旨在将小麦面筋挤压预处理后,经过限制性酶解生成小分子肽和游离氨基酸,这对改善小麦面筋蛋白功能特性或作为呈味基料都有很重要的意义。研究小麦面筋蛋白酶解优化条件及内在规律,探讨双螺杆挤压过程中蛋白结构的变化,及其酶解特性的变化。
选用Papain、Protamex、Alcalase、Pancreatin和Flavorzyme五种食品级蛋白酶,在各种蛋白酶最佳酶解条件酶解面筋蛋白,酶解产物中水解度(DH)和蛋白质回收率(PR)变化表明,能够得到较高DH和PR的是Pancreatin,感官分析可知:Pancreatin酶解液的鲜味最佳,Flavorzyme酶解液呈现出甜味,Protamex、Papain和Alcalase的酶解液有一定的苦味。因此:Pancreatin是酶解挤压预处理小麦面筋蛋白最恰当的一种酶,其次是Flavorzyme和Protamex。挤压后的酶解液鲜味、色泽、气味、形态优于对照样品。
单因素实验得到单一的Pan酶解挤压预处理小麦面筋蛋白的最佳条件为:pH8.5,温度50℃,酶解时间24h,蛋白浓度8％,酶浓度1g/100g。Pancreatin分别和Flavorzyme、Protamex组合,以Pancreatin和Protamex组合酶解效果好,Protamex在Pancreatin酶解24h时加入。经过响应面实验分析,得出最佳水解条件为pH 7.5,酶解时间15.30h,酶浓度(1:0.58)g/100g,温度48℃。水解度为35.08％(P<0.05),结果接近理论预测值。
最佳挤压条件下酶解小麦面筋蛋白,得到的DH和PR和对照比较得出：挤压提高了Pancreatin的酶解位点的敏感性。
红外光谱分析得出,挤压后,二级结构中的α-螺旋或无规则卷曲结构转变为β-转角,酰胺Ⅱ中N-H增加,证明面筋蛋白挤压后其结构发生了重组,大分子肽链断裂,少量氨基酸游离出来。小麦面筋蛋白经过单酶Pancreatin和双酶酶解后酰胺Ⅱ的吸收峰分别移向酰胺Ⅲ和酰胺Ⅰ,可以看出单酶Pancreatin和双酶酶解特性的差异。
Pancreatin在酶解的初始阶段优先切断蛋白质内部的疏水性氨基酸肽链,Protamex更多的是作用于Pancreatin酶解产物中亲水性氨基酸。双酶酶解有利于小麦面筋蛋白中必需氨基酸的溶出。挤压前后,各种蛋白酶解液中氨基酸组成与含量有很大的差异,说明了面筋蛋白的挤压重组拓宽了酶解位点,提高了酶解敏感性。挤压后的小麦面筋蛋白双酶酶解液中游离鲜味氨基酸数量和比例都比两种酶单独作用要高,游离鲜味氨基酸的数量和鲜味值呈正相关。大部分Glu存在于肽链中,酶解液中鲜味物质大部分以鲜味肽的形式存在。Flavorzyme酶解液在感官上呈现甜味主要是含有较高的Set和Gly。分子量分布图说明挤压后的小麦面筋蛋白更容易被酶解成为小肽和氨基酸。双酶酶解液中肽的分布复合了Pancreatin和Protamex的酶解特性,Pancreatin内切酶将肽主要水解在10KDa-1KDa之间,而Protamex可以将Pancreatin酶解产物中的多肽水解成为更小的肽。