复合酶酶解豆粕蛋白工艺条件研究

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豆粕作为一种植物源蛋白,蛋白质含量高且有适宜的氨基酸比例,具有很高的开发利用价值。目前豆粕主要作为饲料直接喂养动物,其中的大豆抗原蛋白和抗营养因子,大大限制了动物对豆粕蛋白的消化吸收。酶解豆粕克服了豆粕本身的缺陷,提高蛋白质的消化率,降低其过敏性,并生产出功能特性更好的大豆小肽。大豆小肽主要由2~3个氨基酸组成,分子量主要分布在150~500 Da的范围内。大豆小肽与完整蛋白或游离氨基酸相比更容易被消化,还具有调节血压、抑制慢性肾病、免疫调节、抗癌活性、抗菌抗病毒、改善肠道微生物活性、降低胆固醇和抗糖尿病等生物活性,是人类吸收利用蛋白质的最佳来源。本实验拟初步采用物理和化学方法来改变蛋白结构,然后使用复合酶对豆粕进行酶解,制备小肽含量占比较高的多肽,提升豆粕肽的品质和营养价值。主要研究内容如下:(1)采用半固态和液态酶解方法,利用碱性、木瓜、胰、角和中性五种蛋白酶对豆粕进行酶解,通过调节酶解的温度、液固比、豆粕量、时间、pH、加酶量来改变豆粕的水解度和肽得率,通过单因素和响应面实验优化酶解结果,达到最优的酶解条件。研究发现半固态酶解中胰蛋白酶的酶解效果最好:添加豆粕量为30 g,液固比1 mL/g,反应温度50℃,水解时间36 h,加酶量40 mg/g时,豆粕的肽得率最高,达到18.87%;液态酶解中碱性蛋白酶的酶解效果最好:液固比14 mL/g,反应温度50℃,水解时间11 h,加酶量50 mg/g,初始pH为11时,肽得率最高,最终肽得率为26.62%。(2)采用不同功率和时间的超声提取、不同时间和温度的预加热、不同浓度乙醇提取这些物理化学方法对豆粕进行处理,让大豆蛋白更好的溶出,破坏和改变大豆蛋白的分子结构,使蛋白酶能够更好对豆粕蛋白进行酶解。结果表明,通过对豆粕80℃加热4 h;90 w超声20 min;40%的乙醇提取都能够较为显著的改变豆粕的水解度和肽得率。(3)采用不同含量、温度和时间的活性炭对酶解液进行脱色脱苦,利用复合酶解降低酶解产物的疏水值,改善酶解产物不愉快的风味,提高产品的风味和感官。利用DA201-C大孔吸附树脂,对酶解液进行脱盐处理,通过改变吸附时间和解吸溶液,达到较好的脱盐率和较高的肽保留率。在脱色过程中,1.0%的活性炭脱色,脱色率能达到67.6%,肽保留率87.1%。在70℃的环境中脱色40 min效果最佳。在脱盐过程中,碱性蛋白酶酶解产物脱盐率最高,达到97.4%,其余酶解产物的脱盐率也均高于90%,肽的回收率在87%以上,脱糖效果在20%左右。(4)采用优化后的预处理方法和酶解条件,对豆粕进行复合酶解,通过分子量、疏水值、抗氧化活性、氨基酸含量等因素,考察复合酶解的酶解效果。结果显示复合酶解后的豆粕具有活性物质高,二肽、三肽含量占比高,肽转化率突出、风味适口、感官较强的优点。其中胰+中性+碱性蛋白酶的水解效果最好,水解度和肽得率分别为39.8%和36.9%;水解产物中Glu和Asp的含量最高,还包含人体所必需的七种氨基酸;角+中性+碱性蛋白酶中二肽、三肽含量最高,达到49%。对酶解产物的活性分析中,胰蛋白酶参与的酶解反应,铁还原能力突出;胰+中性+碱性蛋白酶的酶解产物DPPH清除能力在34.4%,超氧自由基的清除率24.69%,处于较高水平;羟自由基的清除能力,各种酶解产物差异性不大,都在30%左右。研究还发现中性蛋白酶对苦味的脱除和豆粕肽成品的色泽起着重要作用。
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