鴨蛋清提取天然氨基酸的創新性和可行性

【摘要】鴨蛋清含有豐富的氨基酸，是提取天然氨基酸的一個新穎途經。在氨基酸生產的主要方法中，其中酶- 酸聯合水解法是目前生產氨基酸方法中較好的一種，所以利用酶- 酸聯合水解鴨蛋清提取氨基酸，具有可行性。同時利用雙酶- 酸酸水解鴨蛋清提取氨基酸的研究還未見報道，具有創新性，也顯示其廣泛的應用前景。

1.前言

我國鴨蛋產量居世界首位，目前的鴨蛋加工仍舊以傳統加工為主，如加工皮蛋、雙黃咸蛋等， 但鴨蛋的利用未實現最大化。如何開拓鴨蛋的利用渠道，正是我們思考的 問題。 蛋清占全蛋重量的32%， 蛋清屬于單純蛋白質， 能溶于水和鹽溶液，加熱易凝固。蛋清的主要成分是水和蛋 白質。其中： 水分： 86.2%， 蛋白質：12.3%，其余為脂肪、糖、礦物質。而蛋白質含有賴氨酸、組氨酸、精氨 酸等18 種氨基酸， 除脯氨酸為α- 亞氨基酸、甘氨酸不 含手性碳原子外， 其余氨基酸均為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 為711mg， L- 酪氨酸570mg ［1］ 兩種蛋白質較多。鴨蛋清 蛋白質中不僅所含必需氨基酸的種類齊全， 而且含量豐富， 是天然食物中最理想的優質蛋白質 ［3］ ， 同時它也是提取天 然氨基酸的主要來源。 多肽和蛋白質都是由氨基酸通過酰胺鍵連接而成的大分子化合物， 而目前氨基酸的生產方法主要有合成法、發酵法以及水解法。

2.氨基酸的主要生產方法

2.1 合成法

合成法主要有化學合成， 基因工程生產， 酶催化合成 三種方法。合成法雖然可以按照人的意愿合成氨基酸， 但成本太高、副反應多以及殘留化合物等問題制約著其發 展 ［4］ 。

2.2 發酵法

微生物發酵法， 包括微生物直接發酵生產氨基酸物質， 以及發酵產生某種特異性的酶產品而間接完成氨基酸物質的生產。早在1957 年， 日本就率先用微生物發酵法生產味 精， 我國是1964 年用該法投產的 ［5)］ 。但是由于發酵菌種類 單一， 得到的是單一品種的L-氨基酸， 且夾雜其他氨基酸的 種類和含量較少。發酵液經過預處理、離心或過濾除去菌體后， 可對其進行初步的提取，而若想得到高純度的氨基酸，還需進一步的精制提純如超濾、結晶， 工序較多且繁瑣。

2.3 蛋白質水解法

目前現代意義上的蛋白質水解是指以蛋白質為底物，利用酸、堿、酶的作用使蛋白質完全或部分水解的過程。

（1） 堿水解和酸水解

蛋白質水解最早采用的是堿法或酸法， 至少已有約100 多年的歷史， 這兩種方法簡單， 容易操作， 通常發生的是 完全水解。張國治 ［6)］ 利用堿法水解大豆蛋白， 進行了制 備新型調味料的研究。但在水解過程中多數氨基酸遭到不 同程度的破壞， 產生氨氣， 而且可以引起蛋白質的氨基酸 發生消旋， 得到DL- 氨基酸的混合物。 蛋白質酸水解， 常用鹽酸或硫酸在105-110℃反應20 小時作用進行水解。田桂萍 ［7)］ 等人， 做過采用鹽酸酸水 解蠶蛹來生產復合氨基酸營養物的研究。酸水解的優點是 不引起消旋化， 仍得到L- 氨基酸； 缺點是色氨酸被沸酸完 全破壞 ［8)］ ， 含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部 分被分解， 同時天冬酰胺和谷氨的側鏈酰胺也會被水解成 了羧基， 并且反應條件劇烈， 對設備要求高， 對環境污染 嚴重 ［9)］ 。

（2） 酶水解

人類利用蛋白酶水解蛋白質生產食品和調味料已有悠 久歷史， 像日本的納豆、中國的豆腐乳以及印度尼西亞的 丹貝等制品都是人們利用微生物蛋白水解豆類蛋白質生產 的食品。酶水解蛋白質在溫和的條件下進行， 從而避免了 在激烈條件下產生的副反應。這樣既不破壞氨基酸， 也不 發生消旋作用， 其蛋白質水解產物的氨基酸和起初蛋白質 相近， 因此日益受到了重視。國內關于食用蛋白水解的研 究報道自20 世紀90 年代開始出現， 主要的原料蛋白為乳 清、大豆、酪蛋白、蠶蛹蛋白、魚蛋白及動物血清蛋白等 ［10)］ 。如周愛梅 ［11)］ 、房新平 ［12)］ 等人嘗試用單酶水解動物 蛋白， 宋蓮軍等人 ［13)］ 進行了蠶蛹蛋白雙酶水解工藝條件 研究， 朱蓓薇等人 ［14)］ 進行了雙酶水解羊胎盤的實驗研究， Miche)Linder ［15)］ 等人將小牛骨骼進行酶性水解成功回收了小牛骨蛋白， Benjakul ［16)］ 分別用中性和堿性蛋白酶水解牙鱈的廢棄物。國外以酪蛋白、乳清、血清、大豆、玉米、 大米、小麥、水產品等為原料的蛋白質水解物類產品都已 正在研制或已經成功上市。

（3） 酶- 酸聯合水解

酶- 酸水解具有酸法或酶法水解之長， 補其短的優越性， 因為蛋白質先經酶解后， 所生成的肽片已大大減少， 削弱了其側鏈基團對肽的屏蔽保護作用， 減少了他們之間的阻擋效應， 因而可用較稀的酸或較少時間進行水解， 且水解徹底。由于所用的酸濃度較低或酸水解時間較少， 這 樣酸水解對氨基酸破壞就大為降低， 能夠保留水解產物的營養價值。黎星樹和鄺光榮 ［17)］ 做了植物蛋白酶—無機酸聯合水解畜血實驗， 還有于淑娟等 ［18)］［19))］ 人也嘗試了酶酸 水解實驗， 結果都表明聯合水解比單酶水解或酸水解優越， 水解率高， 反應溫和， 水解徹底。

3.結語

綜上所述， 目前國內外生產氨基酸方法主要有合成法、 發酵法、堿水解、酸水解和酶水解， 而水解法利用合成法 和發酵法之長， 應用較廣泛。其中水解法生產氨基酸的原 料通常采用植物蛋白、水產物、動物角蛋白和血清等， 而 關于鴨蛋清蛋白水解的研究很少。但采用雙酶—酸水解提 取氨基酸卻未見報道。蛋清蛋白解離成氨基酸主要有兩個 階段， 一是溶解階段， 二是水解階段。所謂的溶解就是切 斷維系蛋白質空間結構的鍵， 使之變成多肽片段， 而水解 是使多肽降為游離的氨基酸。 所以， 采用鴨蛋清雙酶－酸水解提取氨基酸是具有創 新性和可行性， 同時鴨蛋清含有豐富的天然氨基酸， 其中 含有我國缺口較大的L- 苯丙氨酸的含量較多， 利用鴨蛋清 提取L- 苯丙氨酸， 一是可擴大鴨蛋的加工利用空間； 二是 可解決我國L- 苯丙氨酸不足， 為醫藥、食品加工等行業補 充豐富的天然氨基酸； 三是鴨蛋清的氨基酸營養豐富， 市 場前景廣闊。

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