酶復(fù)合改性大豆分離蛋白相關(guān)功能性研究

郭永，李黨生，曲玲

（1.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475003；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110161）

目前，由于食品配料對(duì)于大豆分離蛋白功能性專業(yè)化要求越來越高，而且食品安全也越來越受到廣大消費(fèi)者的重視，因此，選擇具有安全性高、快速、專一性強(qiáng)，對(duì)食品營養(yǎng)無破壞作用的酶法修飾改性大豆分離蛋白，進(jìn)一步提高其功能性，已經(jīng)成為當(dāng)前大豆蛋白質(zhì)改性的主要研究發(fā)展方向[1-3]。本試驗(yàn)利用微生物來源的中性蛋白酶水解大豆分離蛋白，以提高SPI的溶解性，在此基礎(chǔ)上再用微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)[4-6]，觀察復(fù)合改性SPI相關(guān)功能性變化，并深入討論大豆蛋白改性的機(jī)理，為大豆蛋白的深加工和在食品加工中的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料

1）大豆分離蛋白（蛋白質(zhì)含量≥90%）：哈爾濱黎明植物蛋白廠；2）中性蛋白酶（活力≥20萬U/g）：廣西南寧龐博生物工程有限公司；3）谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（活力100 U/g）：江蘇一鳴精細(xì)化工有限公司；4）金龍魚大豆色拉油：營口渤海油脂工業(yè)有限公司。

2 主要儀器

S-450型電子掃描顯微鏡、Himac CR21G高速冷凍離心機(jī)：日本日立公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；PHS-3C精密pH計(jì)：上海雷磁儀器廠；1100型分光光度計(jì)：北京瑞利儀器公司。

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 中性蛋白酶改性SPI的制作

經(jīng)單因素和正交試驗(yàn)確定，稱取60 g SPI于反應(yīng)器中，配制成10%SPI溶液，控制反應(yīng)體系pH為7，添加中性蛋白酶用量為4000 U/g SPI，50℃反應(yīng)1 h。反應(yīng)后將酶解液迅速在100℃水浴3 min鈍化蛋白酶。

3.2 MTG改性SPI的制作

經(jīng)單因素和正交試驗(yàn)確定，稱取60 g SPI于反應(yīng)器中，配制成10%SPI溶液，控制反應(yīng)體系pH為7，添加MTG酶用量為0.3 U/g SPI，50℃反應(yīng)1 h。

3.3 雙酶復(fù)合改性改性SPI的制作

將中性蛋白酶酶解后的SPI溶液鈍化后，加入谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶，MTG用量為0.3 U/g SPI，pH7.0，50℃下反應(yīng)1 h。

4 分析方法

4.1 蛋白酶活力測定方法

采用紫外分光光度法（QB1805.3-93）。

4.2 吸水性、保水性、吸油性的測定[7]

采用腫脹法，利用自制的Baumann儀測定。

4.3 大豆蛋白溶解度的測定

采用雙縮脲法。

5 雙酶復(fù)合改性SPI與對(duì)照SPI相關(guān)功能性比較

在對(duì)SPI進(jìn)行中性蛋白酶水解的基礎(chǔ)上，繼續(xù)對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行MTG改性，經(jīng)雙酶復(fù)合改性后的SPI與對(duì)照（未改性處理的SPI）功能性對(duì)比如圖1～圖4。

圖1 酶復(fù)合改性SPI與對(duì)照SPI溶解性比較Fig.1 Effects of comprehensive enzyme modification on the Solubility of SPI

從圖1可以看出經(jīng)過雙酶復(fù)合改性的SPI比對(duì)照未改性SPI溶解性提高26.5%。

圖2 酶復(fù)合改性SPI與對(duì)照SPI吸水性比較Fig.2 Effects of comprehensive enzyme modification on the water absorption of SPI

從圖2可以看出經(jīng)過雙酶復(fù)合改性的SPI比對(duì)照未改性SPI吸水性提高48%。

圖3可以看出經(jīng)過雙酶復(fù)合改性的SPI比對(duì)照未改性SPI保水性非常顯著，提高173%。

圖4顯示經(jīng)過雙酶復(fù)合改性的SPI比對(duì)照未改性SPI吸油性提高35%。

圖3 酶復(fù)合改性SPI與對(duì)照SPI保水性比較Fig.3 Effects of comprehensive enzyme modification on the water holding capacity of SPI

圖4 酶復(fù)合改性SPI與對(duì)照SPI吸油性比較Fig.4 Effects of comprehensive enzyme modification on the oil absorption of SPI

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，大豆分離蛋白的功能性并非孤立的，相互之間密切相關(guān)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響明顯。本試驗(yàn)中酶復(fù)合改性大豆分離蛋白溶解性能的大幅提高，將有利于提高大豆蛋白作為食品配料的添加量，吸水性、保水性以及吸油性將對(duì)添加食品后期的保藏穩(wěn)定性起到重要作用。

6 雙酶復(fù)合改性對(duì)大豆分離蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響

雙酶復(fù)合改性對(duì)大豆分離蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖 5、圖 6。

圖5 SPI的微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Micromechanism of SPI

圖6 復(fù)合改性SPI的微觀結(jié)構(gòu)Fig.6 Micromechanism of SPI by composite enzymes modified

從圖5與圖6電鏡對(duì)比觀察分析認(rèn)為，天然未經(jīng)處理的SPI表面光滑、松散、不規(guī)則，而SPI經(jīng)蛋白酶和MTG復(fù)合改性后，蛋白之間彼此連接成為比較規(guī)則的蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。推測原因可能是由于先經(jīng)蛋白酶水解處理，使SPI的分子量適度降低，蛋白質(zhì)分子在水溶液中均勻分散，且較多的的谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基暴露在蛋白質(zhì)分子表面[8-9]，再經(jīng)MTG作用，分子間互相交聯(lián)，故形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由此認(rèn)為適度酶解改性可使蛋白質(zhì)分子伸展、大豆球蛋白的結(jié)構(gòu)打開，改變了蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象，使其表面的賴氨酸和谷氨酰胺的含量增加，提高了SPI之間的交聯(lián)程度，因此宏觀上表現(xiàn)溶解性、吸水性和保水性、吸油性等相關(guān)功能性的顯著提高。

7 結(jié)語

蛋白質(zhì)的酶解和交聯(lián)是改善蛋白質(zhì)特性的一種很好的方式，既安全，功能性提高效果又明顯。高功能性酶改性大豆分離蛋白的開發(fā)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中改善食品加工和提高產(chǎn)品質(zhì)量必然產(chǎn)生相應(yīng)的積極作用，因此越來越受到研究者和相關(guān)食品生產(chǎn)企業(yè)的重視，其應(yīng)用也將更加廣泛。

[1]李川.大豆蛋白改性[J].食品工業(yè)科技,2000,21(3):75-76

[2]陳春佳,張寶琴.大豆蛋白質(zhì)功能性調(diào)整及其他產(chǎn)品的開發(fā)利用[J].食品科技,2000,25(4):21-23

[3]劉大川,楊國艷.大豆分離蛋白的制備及產(chǎn)品功能性研究[J].中國油脂,2004,29(12):56-61

[4]唐傳核,楊曉泉,彭志英,等.微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化大豆11s球蛋白聚合研究[J].食品科學(xué),2002,23(3):42-45

[5]劉志同,裴靜,石冬冬.酶改性技術(shù)在大豆分離蛋白生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].糧油食品科技,2003,11(3):11-12

[6]田少君,梁華民.轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)大豆分離蛋白的改性研究[J]糧油加工與食品機(jī)械,2005,25(6):54-56

[7]OR菲尼馬.食品化學(xué)[M].王璋,譯.北京:中國輕工業(yè)出版社,1999:53-62

[8]Zhu Y.Microorganism transglutaminase a review of its production and application in food processing[J].Applied microbiology and biotechnology,1995,44(6):277-282

[9]Ando H,Adadi M,Motoki M.Purification and characteristics of a noyal transglutaminase derived from microorgnism[J].Agric Biol Chem,1989,53(8):2613-2617