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【摘要】鸭蛋清含有丰富的氨基酸，是提取天然氨基酸的一个新颖途经。在氨基酸生产的主要方法中，其中酶- 酸联合水解法是目前生产氨基酸方法中较好的一种，所以利用酶- 酸联合水解鸭蛋清提取氨基酸，具有可行性。同时利用双酶- 酸酸水解鸭蛋清提取氨基酸的研究还未见报道，具有创新性，也显示其广泛的应用前景。
1.前言
我国鸭蛋产量居世界首位，目前的鸭蛋加工仍旧以传统加工为主，如加工皮蛋、双黄咸蛋等， 但鸭蛋的利用未实现最大化。如何开拓鸭蛋的利用渠道，正是我们思考的 问题。 蛋清占全蛋重量的32%， 蛋清属于单纯蛋白质， 能溶于水和盐溶液，加热易凝固。蛋清的主要成分是水和蛋 白质。其中： 水分： 86.2%， 蛋白质：12.3%，其余为脂肪、糖、矿物质。而蛋白质含有赖氨酸、组氨酸、精氨 酸等18 种氨基酸， 除脯氨酸为α- 亚氨基酸、甘氨酸不 含手性碳原子外， 其余氨基酸均为L-α- 氨基酸 ［2］ 。每 100g 蛋清中含有芳香族氨基酸1281mg， 其中L- 苯丙氨酸 为711mg， L- 酪氨酸570mg ［1］ 两种蛋白质较多。鸭蛋清 蛋白质中不仅所含必需氨基酸的种类齐全， 而且含量丰富， 是天然食物中最理想的优质蛋白质 ［3］ ， 同时它也是提取天 然氨基酸的主要来源。 多肽和蛋白质都是由氨基酸通过酰胺键连接而成的大分子化合物， 而目前氨基酸的生产方法主要有合成法、发酵法以及水解法。
2.氨基酸的主要生产方法
2.1 合成法
合成法主要有化学合成， 基因工程生产， 酶催化合成 三种方法。合成法虽然可以按照人的意愿合成氨基酸， 但成本太高、副反应多以及残留化合物等问题制约着其发 展 ［4］ 。
2.2 发酵法
微生物发酵法， 包括微生物直接发酵生产氨基酸物质， 以及发酵产生某种特异性的酶产品而间接完成氨基酸物质的生产。早在1957 年， 日本就率先用微生物发酵法生产味 精， 我国是1964 年用该法投产的 ［5)］ 。但是由于发酵菌种类 单一， 得到的是单一品种的L-氨基酸， 且夹杂其他氨基酸的 种类和含量较少。发酵液经过预处理、离心或过滤除去菌体后， 可对其进行初步的提取，而若想得到高纯度的氨基酸，还需进一步的精制提纯如超滤、结晶， 工序较多且繁琐。
2.3 蛋白质水解法
目前现代意义上的蛋白质水解是指以蛋白质为底物，利用酸、碱、酶的作用使蛋白质完全或部分水解的过程。
（1） 碱水解和酸水解
蛋白质水解最早采用的是碱法或酸法， 至少已有约100 多年的历史， 这两种方法简单， 容易操作， 通常发生的是 完全水解。张国治 ［6)］ 利用碱法水解大豆蛋白， 进行了制 备新型调味料的研究。但在水解过程中多数氨基酸遭到不 同程度的破坏， 产生氨气， 而且可以引起蛋白质的氨基酸 发生消旋， 得到DL- 氨基酸的混合物。 蛋白质酸水解， 常用盐酸或硫酸在105-110℃反应20 小时作用进行水解。田桂萍 ［7)］ 等人， 做过采用盐酸酸水 解蚕蛹来生产复合氨基酸营养物的研究。酸水解的优点是 不引起消旋化， 仍得到L- 氨基酸； 缺点是色氨酸被沸酸完 全破坏 ［8)］ ， 含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部 分被分解， 同时天冬酰胺和谷氨的侧链酰胺也会被水解成 了羧基， 并且反应条件剧烈， 对设备要求高， 对环境污染 严重 ［9)］ 。
（2） 酶水解
人类利用蛋白酶水解蛋白质生产食品和调味料已有悠 久历史， 像日本的纳豆、中国的豆腐乳以及印度尼西亚的 丹贝等制品都是人们利用微生物蛋白水解豆类蛋白质生产 的食品。酶水解蛋白质在温和的条件下进行， 从而避免了 在激烈条件下产生的副反应。这样既不破坏氨基酸， 也不 发生消旋作用， 其蛋白质水解产物的氨基酸和起初蛋白质 相近， 因此日益受到了重视。国内关于食用蛋白水解的研 究报道自20 世纪90 年代开始出现， 主要的原料蛋白为乳 清、大豆、酪蛋白、蚕蛹蛋白、鱼蛋白及动物血清蛋白等 ［10)］ 。如周爱梅 ［11)］ 、房新平 ［12)］ 等人尝试用单酶水解动物 蛋白， 宋莲军等人 ［13)］ 进行了蚕蛹蛋白双酶水解工艺条件 研究， 朱蓓薇等人 ［14)］ 进行了双酶水解羊胎盘的实验研究， Miche)Linder ［15)］ 等人将小牛骨骼进行酶性水解成功回收了小牛骨蛋白， Benjakul ［16)］ 分别用中性和碱性蛋白酶水解牙鳕的废弃物。国外以酪蛋白、乳清、血清、大豆、玉米、 大米、小麦、水产品等为原料的蛋白质水解物类产品都已 正在研制或已经成功上市。
（3） 酶- 酸联合水解
酶- 酸水解具有酸法或酶法水解之长， 补其短的优越性， 因为蛋白质先经酶解后， 所生成的肽片已大大减少， 削弱了其侧链基团对肽的屏蔽保护作用， 减少了他们之间的阻挡效应， 因而可用较稀的酸或较少时间进行水解， 且水解彻底。由于所用的酸浓度较低或酸水解时间较少， 这 样酸水解对氨基酸破坏就大为降低， 能够保留水解产物的营养价值。黎星树和邝光荣 ［17)］ 做了植物蛋白酶—无机酸联合水解畜血实验， 还有于淑娟等 ［18)］［19))］ 人也尝试了酶酸 水解实验， 结果都表明联合水解比单酶水解或酸水解优越， 水解率高， 反应温和， 水解彻底。
3.结语
综上所述， 目前国内外生产氨基酸方法主要有合成法、 发酵法、碱水解、酸水解和酶水解， 而水解法利用合成法 和发酵法之长， 应用较广泛。其中水解法生产氨基酸的原 料通常采用植物蛋白、水产物、动物角蛋白和血清等， 而 关于鸭蛋清蛋白水解的研究很少。但采用双酶—酸水解提 取氨基酸却未见报道。蛋清蛋白解离成氨基酸主要有两个 阶段， 一是溶解阶段， 二是水解阶段。所谓的溶解就是切 断维系蛋白质空间结构的键， 使之变成多肽片段， 而水解 是使多肽降为游离的氨基酸。 所以， 采用鸭蛋清双酶－酸水解提取氨基酸是具有创 新性和可行性， 同时鸭蛋清含有丰富的天然氨基酸， 其中 含有我国缺口较大的L- 苯丙氨酸的含量较多， 利用鸭蛋清 提取L- 苯丙氨酸， 一是可扩大鸭蛋的加工利用空间； 二是 可解决我国L- 苯丙氨酸不足， 为医药、食品加工等行业补 充丰富的天然氨基酸； 三是鸭蛋清的氨基酸营养丰富， 市 场前景广阔。
【参考文献】
［1］ 李晓东等编.蛋品科学与技术［M］.北京： 化学工 业出版社.2005： 1-3， 15-18.
［2］ 沈同等编.,生物化学（第三版）［M］.北京： 高等教 育出版社， 2007： 80-92.
［3］ 戴政等.,不同家禽蛋类营养成分的比较［J］.,氨基酸 和生物资源， 2003， 25（3）： 24-26.
［4］ 千田一郎编.,王思达译.,氨基酸工业［M］.,台湾： 正 言出版社， 1977： 210–220.
［5］ 邹学满.,天然氨基酸物质的不同制造技术的比较研 究［J］.,氨基酸和生物资源， 2004， 26（3）： 45-48.
［6］ 张国治.,碱法水解大豆蛋白的研究［J］.,食品工艺. 1998（5）： 12-13.
［7］ 田桂萍等.,利用蚕蛹生产复合氨基酸营养物研究 ［J］.,氨基酸和生物资源， 1985， 3（3）： 17-20.
［8］ 陈泽宪.,蛋白质水解阶段对氨基酸组成分析的影响 ［J］.,分析科学学报， 2002， 18（1）： 80-85.
［9］ 李政等.,蚕蛹资源开发和利用的探讨［J］.,氨基酸和 生物资源， 1988， 2（3）： 17-20.
［10］ 迟玉杰.,蛋白质水解物的研究与开发［J］.,中国食 物与营养， 2003（8）： 28-30. ［11］ 周爱梅等.,酶解蚕蛹蛋白及其应用研究［J］.,广州 食品工业科技， 1995， 11（2）： 11-14.
［12］ 房新平等.,酶法水解牛胎盘下脚料［J］.,中国乳品 工业， 2005， 3（33）： 35-38.
［13］ 宋莲军等.,蚕蛹蛋白双酶水解工艺条件研究［J］., 河南农业大学学报， 1999， 33（1）： 72-74.
［14］ 朱蓓薇等.,双酶水解法制备羊胎盘活性肽［J］.,生 产与科研经验， 2004， 29（11）： 41-45.
［15］MichelLinder，PRozan，etal，Nutritional,Value,of, Veal,Bone,Hydrolysate.J.Food,Sci， 1997， 62（1）： 183-187.
［16］Soottawat,Benjakul.Protein,Hydrolysates,fromPacific Whiting Solid Wastes， J.Agric.FoodChem，1997，46：3423.
［17］ 黎树星等.植物蛋白酶—无机酸联合水解畜血试验 ［J］.西南民族学院学报（自然学科版）， 1994， 20（1）： 53-54.
［18］ 于淑娟等.用酸酶法水解玉米蛋白质制备复合氨 基酸［J］.齐齐哈尔轻工学院学报， 1994， 10（3）： 30-35.
［19］ 蒋先明等.蚕蛹蛋白的酶酸两步水解［J］.天然产 物研究与开发， 1996， 8（2）： 90-93.
1.前言
我国鸭蛋产量居世界首位，目前的鸭蛋加工仍旧以传统加工为主，如加工皮蛋、双黄咸蛋等， 但鸭蛋的利用未实现最大化。如何开拓鸭蛋的利用渠道，正是我们思考的 问题。 蛋清占全蛋重量的32%， 蛋清属于单纯蛋白质， 能溶于水和盐溶液，加热易凝固。蛋清的主要成分是水和蛋 白质。其中： 水分： 86.2%， 蛋白质：12.3%，其余为脂肪、糖、矿物质。而蛋白质含有赖氨酸、组氨酸、精氨 酸等18 种氨基酸， 除脯氨酸为α- 亚氨基酸、甘氨酸不 含手性碳原子外， 其余氨基酸均为L-α- 氨基酸 ［2］ 。每 100g 蛋清中含有芳香族氨基酸1281mg， 其中L- 苯丙氨酸 为711mg， L- 酪氨酸570mg ［1］ 两种蛋白质较多。鸭蛋清 蛋白质中不仅所含必需氨基酸的种类齐全， 而且含量丰富， 是天然食物中最理想的优质蛋白质 ［3］ ， 同时它也是提取天 然氨基酸的主要来源。 多肽和蛋白质都是由氨基酸通过酰胺键连接而成的大分子化合物， 而目前氨基酸的生产方法主要有合成法、发酵法以及水解法。
2.氨基酸的主要生产方法
2.1 合成法
合成法主要有化学合成， 基因工程生产， 酶催化合成 三种方法。合成法虽然可以按照人的意愿合成氨基酸， 但成本太高、副反应多以及残留化合物等问题制约着其发 展 ［4］ 。
2.2 发酵法
微生物发酵法， 包括微生物直接发酵生产氨基酸物质， 以及发酵产生某种特异性的酶产品而间接完成氨基酸物质的生产。早在1957 年， 日本就率先用微生物发酵法生产味 精， 我国是1964 年用该法投产的 ［5)］ 。但是由于发酵菌种类 单一， 得到的是单一品种的L-氨基酸， 且夹杂其他氨基酸的 种类和含量较少。发酵液经过预处理、离心或过滤除去菌体后， 可对其进行初步的提取，而若想得到高纯度的氨基酸，还需进一步的精制提纯如超滤、结晶， 工序较多且繁琐。
2.3 蛋白质水解法
目前现代意义上的蛋白质水解是指以蛋白质为底物，利用酸、碱、酶的作用使蛋白质完全或部分水解的过程。
（1） 碱水解和酸水解
蛋白质水解最早采用的是碱法或酸法， 至少已有约100 多年的历史， 这两种方法简单， 容易操作， 通常发生的是 完全水解。张国治 ［6)］ 利用碱法水解大豆蛋白， 进行了制 备新型调味料的研究。但在水解过程中多数氨基酸遭到不 同程度的破坏， 产生氨气， 而且可以引起蛋白质的氨基酸 发生消旋， 得到DL- 氨基酸的混合物。 蛋白质酸水解， 常用盐酸或硫酸在105-110℃反应20 小时作用进行水解。田桂萍 ［7)］ 等人， 做过采用盐酸酸水 解蚕蛹来生产复合氨基酸营养物的研究。酸水解的优点是 不引起消旋化， 仍得到L- 氨基酸； 缺点是色氨酸被沸酸完 全破坏 ［8)］ ， 含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部 分被分解， 同时天冬酰胺和谷氨的侧链酰胺也会被水解成 了羧基， 并且反应条件剧烈， 对设备要求高， 对环境污染 严重 ［9)］ 。
（2） 酶水解
人类利用蛋白酶水解蛋白质生产食品和调味料已有悠 久历史， 像日本的纳豆、中国的豆腐乳以及印度尼西亚的 丹贝等制品都是人们利用微生物蛋白水解豆类蛋白质生产 的食品。酶水解蛋白质在温和的条件下进行， 从而避免了 在激烈条件下产生的副反应。这样既不破坏氨基酸， 也不 发生消旋作用， 其蛋白质水解产物的氨基酸和起初蛋白质 相近， 因此日益受到了重视。国内关于食用蛋白水解的研 究报道自20 世纪90 年代开始出现， 主要的原料蛋白为乳 清、大豆、酪蛋白、蚕蛹蛋白、鱼蛋白及动物血清蛋白等 ［10)］ 。如周爱梅 ［11)］ 、房新平 ［12)］ 等人尝试用单酶水解动物 蛋白， 宋莲军等人 ［13)］ 进行了蚕蛹蛋白双酶水解工艺条件 研究， 朱蓓薇等人 ［14)］ 进行了双酶水解羊胎盘的实验研究， Miche)Linder ［15)］ 等人将小牛骨骼进行酶性水解成功回收了小牛骨蛋白， Benjakul ［16)］ 分别用中性和碱性蛋白酶水解牙鳕的废弃物。国外以酪蛋白、乳清、血清、大豆、玉米、 大米、小麦、水产品等为原料的蛋白质水解物类产品都已 正在研制或已经成功上市。
（3） 酶- 酸联合水解
酶- 酸水解具有酸法或酶法水解之长， 补其短的优越性， 因为蛋白质先经酶解后， 所生成的肽片已大大减少， 削弱了其侧链基团对肽的屏蔽保护作用， 减少了他们之间的阻挡效应， 因而可用较稀的酸或较少时间进行水解， 且水解彻底。由于所用的酸浓度较低或酸水解时间较少， 这 样酸水解对氨基酸破坏就大为降低， 能够保留水解产物的营养价值。黎星树和邝光荣 ［17)］ 做了植物蛋白酶—无机酸联合水解畜血实验， 还有于淑娟等 ［18)］［19))］ 人也尝试了酶酸 水解实验， 结果都表明联合水解比单酶水解或酸水解优越， 水解率高， 反应温和， 水解彻底。
3.结语
综上所述， 目前国内外生产氨基酸方法主要有合成法、 发酵法、碱水解、酸水解和酶水解， 而水解法利用合成法 和发酵法之长， 应用较广泛。其中水解法生产氨基酸的原 料通常采用植物蛋白、水产物、动物角蛋白和血清等， 而 关于鸭蛋清蛋白水解的研究很少。但采用双酶—酸水解提 取氨基酸却未见报道。蛋清蛋白解离成氨基酸主要有两个 阶段， 一是溶解阶段， 二是水解阶段。所谓的溶解就是切 断维系蛋白质空间结构的键， 使之变成多肽片段， 而水解 是使多肽降为游离的氨基酸。 所以， 采用鸭蛋清双酶－酸水解提取氨基酸是具有创 新性和可行性， 同时鸭蛋清含有丰富的天然氨基酸， 其中 含有我国缺口较大的L- 苯丙氨酸的含量较多， 利用鸭蛋清 提取L- 苯丙氨酸， 一是可扩大鸭蛋的加工利用空间； 二是 可解决我国L- 苯丙氨酸不足， 为医药、食品加工等行业补 充丰富的天然氨基酸； 三是鸭蛋清的氨基酸营养丰富， 市 场前景广阔。
【参考文献】
［1］ 李晓东等编.蛋品科学与技术［M］.北京： 化学工 业出版社.2005： 1-3， 15-18.
［2］ 沈同等编.,生物化学（第三版）［M］.北京： 高等教 育出版社， 2007： 80-92.
［3］ 戴政等.,不同家禽蛋类营养成分的比较［J］.,氨基酸 和生物资源， 2003， 25（3）： 24-26.
［4］ 千田一郎编.,王思达译.,氨基酸工业［M］.,台湾： 正 言出版社， 1977： 210–220.
［5］ 邹学满.,天然氨基酸物质的不同制造技术的比较研 究［J］.,氨基酸和生物资源， 2004， 26（3）： 45-48.
［6］ 张国治.,碱法水解大豆蛋白的研究［J］.,食品工艺. 1998（5）： 12-13.
［7］ 田桂萍等.,利用蚕蛹生产复合氨基酸营养物研究 ［J］.,氨基酸和生物资源， 1985， 3（3）： 17-20.
［8］ 陈泽宪.,蛋白质水解阶段对氨基酸组成分析的影响 ［J］.,分析科学学报， 2002， 18（1）： 80-85.
［9］ 李政等.,蚕蛹资源开发和利用的探讨［J］.,氨基酸和 生物资源， 1988， 2（3）： 17-20.
［10］ 迟玉杰.,蛋白质水解物的研究与开发［J］.,中国食 物与营养， 2003（8）： 28-30. ［11］ 周爱梅等.,酶解蚕蛹蛋白及其应用研究［J］.,广州 食品工业科技， 1995， 11（2）： 11-14.
［12］ 房新平等.,酶法水解牛胎盘下脚料［J］.,中国乳品 工业， 2005， 3（33）： 35-38.
［13］ 宋莲军等.,蚕蛹蛋白双酶水解工艺条件研究［J］., 河南农业大学学报， 1999， 33（1）： 72-74.
［14］ 朱蓓薇等.,双酶水解法制备羊胎盘活性肽［J］.,生 产与科研经验， 2004， 29（11）： 41-45.
［15］MichelLinder，PRozan，etal，Nutritional,Value,of, Veal,Bone,Hydrolysate.J.Food,Sci， 1997， 62（1）： 183-187.
［16］Soottawat,Benjakul.Protein,Hydrolysates,fromPacific Whiting Solid Wastes， J.Agric.FoodChem，1997，46：3423.
［17］ 黎树星等.植物蛋白酶—无机酸联合水解畜血试验 ［J］.西南民族学院学报（自然学科版）， 1994， 20（1）： 53-54.
［18］ 于淑娟等.用酸酶法水解玉米蛋白质制备复合氨 基酸［J］.齐齐哈尔轻工学院学报， 1994， 10（3）： 30-35.
［19］ 蒋先明等.蚕蛹蛋白的酶酸两步水解［J］.天然产 物研究与开发， 1996， 8（2）： 90-93.