大豆酶解制油蛋白酶的篩選及工藝條件的研究

顏敏茹，于國萍，張巖春，顏凡龍

（1.黑龍江龍丹乳業科技股份有限公司，哈爾濱 150086；2.東北農業大學食品學院，哈爾濱 150030；

3.湖南澳優食品與營養研究院，長沙 410005；4.哈爾濱金星乳業有限責任公司，哈爾濱 150051）

大豆是十分重要的油料作物之一，傳統油脂加工方法所需達到的較高溫度對于經濟、環境、安全方面的消極影響較大[1]。目前用酶處理油脂提高出油率這一新技術在國外已被成功地應用到提取大豆油的工業化生產中，并取得了良好效果，所以將酶制劑應用于大豆油的油脂提取是十分有意義的[4]。

酶處理的作用方式是通過破壞植物細胞壁，使其中內容物充分游離出來而達到提取植物細胞的內含物之目的[5]。大豆的細胞壁含有各種蛋白質，其中多數為糖蛋白，這些蛋白質鑲嵌在植物細胞壁中。應用蛋白酶水解細胞壁中的蛋白成分，使得脂蛋白復合體中的油脂得以釋放，提高大豆油提取率[2]。

本實驗以大豆乳液作為水解原料，分別以風味蛋白酶、木瓜蛋白酶、復合蛋白酶做單一蛋白酶水解效果對比試驗，篩選出最佳蛋白酶，并確定了此酶的最佳水解條件。用正己烷提取的大豆油較安全[5]，所以此實驗選用正已烷進行大豆油酶解后的提取。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 主要材料 大豆（東農37）：購于東北農業大學大豆研究所；蛋白酶（20萬酶活風味蛋白酶、25萬酶活木瓜蛋白酶、30萬酶活復合蛋白酶）：丹麥諾維信公司；試劑（氫氧化鈉、鹽酸、正己烷）：分析純。

1.1.2 主要設備 PHS-3C型精密pH計，HHS21-4電熱恒溫水浴鍋，LD4-2離心機，JJ-1型電動攪拌器，電子分析天平，FW100型高速萬能粉碎機，索氏提取器，LNK-872多功能快速消化器，SHB-3循環水多用真空泵。

1.2 方法

1.2.1 水相酶解有機溶劑萃取提油工藝

大豆→粉碎篩理（一定目數）→加水（加水比經試驗確定）→攪拌混合調節適當的pH、溫度（依酶而定）→加酶→反應一定時間（加HCl、NaOH調節酸堿維持pH）→調節pH=4.3→150mL正己烷→離心（4000r/min，15min）→取油相→蒸餾→大豆油脂（計算得率）

1.2.2 測定方法

（1）脂肪含量的測定參照GB5009.6-2003。

（2）油脂提取率的測定（減壓蒸餾減量稱重法）：將減壓蒸餾裝置的油脂收集瓶稱量空瓶重，油相蒸去溶劑后放置24h以上，待正己烷揮發凈后稱量油與瓶的總重，總重減去空瓶重就是所得的油脂的量，用提取油脂的量除以原料中油脂的含量就得到油脂的提取率。

油脂提取率=（減壓蒸餾所得的油脂量/原料中含油量）×100%

1.2.3 實驗方法

（1）空白實驗：取質量為50g、粒度為40目的大豆粉，加水250mL，調節pH=4.5，50℃恒溫攪拌3h，作用完后加150mL正己烷，然后在打漿機中混合攪拌30s，最后離心取油層，減壓蒸餾驅除正己烷后測油得率。

（2）蛋白酶的選擇實驗：分別采用風味蛋白酶、木瓜蛋白酶、復合蛋白酶對大豆乳液進行水解，與空白試驗進行對照，比較得油率，從中選取最佳的蛋白酶。大豆乳液水解的溫度、酸堿度均為酶產品介紹的最適條件，試驗設計如表1所示。

表1 不同蛋白酶的水解條件

2 結果與分析

2.1 實驗結果分析

按表1的水解條件以大豆乳液做風味蛋白酶、復合蛋白酶、木瓜蛋白酶單一酶水解試驗及空白試驗，測定其得油率，得出空白實驗得油率僅為11.45%。以酶的添加量為橫坐標，得油率為縱坐標繪制單酶水解效果圖，并根據圖選出各選定酶的添加量范圍，然后選出水解能力強的酶。其結果如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1中可以看出，當酶的濃度在0.4%左右時大豆油得率突然增長到比較高的水平，再增加酶的濃度大豆油的得率提高不大，當濃度增加到1.8%時，提高酶的濃度反而使油得率下降，因此風味蛋白酶的濃度應選在0.7%～1.4%之間。

由圖2可以看出，復合蛋白酶的水解情況與風味蛋白酶的基本相同，就提油率來講，都是先高后低。

由木瓜蛋白酶水解效果曲線圖（見圖3）可以看出，木瓜蛋白酶水解大豆乳液的能力不強。

實驗結果表明：與空白實驗的得油率11.4%對比，風味蛋白酶、復合蛋白酶、木瓜蛋白酶均可提高大豆油的得率，其中風味蛋白酶及復合蛋白酶提油率均可達到60%以上，而木瓜蛋白酶提油率在50%以下，考慮到風味蛋白酶及復合蛋白酶水解條件的差異性，最終選擇風味蛋白酶為最佳蛋白酶。

2.2 風味蛋白酶的最佳水解條件確定

風味蛋白酶最佳水解的溫度、酸堿度試驗結果如表2、表3所示。

表2 風味蛋白酶水解的酸堿條件

從表2和表3可以看出，當pH為7.0時得油率為最大，即72.56%；溫度為55℃時得油率最大，為71.68%。因此得出，pH為7.0、溫度為55℃為風味蛋白酶的最佳水解條件。

3 結論

通過以上的研究，得出以下結論：風味蛋白酶為最佳蛋白酶，其添加量在0.7%～1.4%的范圍內時酶的作用效果較好；風味蛋白酶最佳水解工藝條件為pH 7.0、溫度55℃，此時得油率最大。

表3 風味蛋白酶水解的溫度條件

［1］于國萍,遲玉杰.酶及其在食品中的應用[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2000.

［2］顏季瓊.高等植物細胞壁結構和功能[J].生物學通報,1999,37(1):6-7.

［3］周伯川,劉世鵬.先進科學的溶劑法浸出食用植物油精煉后可放心食用[J].中國油脂,2002,27(1):4-6.

［4］H.Dominguez,M.J.Nunez and J.M.Lema.Enzymatic Pretreatment to enhance oil Extraction from Fruits and Oilseeds：A Review[J].Food Chemistry,1994,49:271-286.

［5］Melinda Semon,Molly Patterson.Soybean oil,web page:Oil extraction web page overvie.