梯度稀釋補料酶膜耦合反應制備牛奶蛋白ACE抑制肽的研究

茍文來 劉 芳

江蘇大學食品與生物工程學院

梯度稀釋補料酶膜耦合反應制備牛奶蛋白ACE抑制肽的研究

茍文來 劉 芳

江蘇大學食品與生物工程學院

隨著現代人生活質量的提升，不合理膳食導致國內心血管疾病(尤其是高血壓)的發(fā)病率逐年升高。經研究發(fā)現過多的血管緊張素轉化酶(ACE)易引起血壓升高[1]。在目前人們發(fā)現和分離出的ACE抑制肽活性物質中，乳源ACE有著安全性高、無毒和無副作用等優(yōu)點，由此引發(fā)研究者們的關注[2-3]。該文結合相關文獻報道，對牛奶蛋白ACE 抑制肽的酶膜耦合技術制備工藝及其優(yōu)缺點進行簡單綜述，并對其應用前景進行了展望。

ACE抑制肽；血壓調節(jié)；牛奶蛋白；酶膜耦合；制備工藝

目前研究所運用的酶膜耦合技術制備多肽的過程主要是在不補料、等濃度補料或補水的情況下進行，在一定程度上可以解決產物抑制效應和產物過度降解等問題，但是不能有效的提高生產效率和酶利用率，具有一定的局限性，對工業(yè)化生產的實際問題解決還存在不足之處[4]。新型酶膜耦合技術的工藝模型的開發(fā)可以為工業(yè)化生產帶來更多的經濟效益。

1.酶膜耦合技術

1.1 酶膜耦合反應器

隨著膜技術的快速發(fā)展，酶膜反應器受到各國的廣泛關注。酶膜反應器利用膜兩側壓力差將產物及時排出，與酶促反應有機結合，是一種酶解反應與產品分離、純化相結合的新型膜分離技術[5-6]。從上世紀五十年代開始到現在，酶膜反應器被廣泛地應用于多個領域，包括食品領域。酶膜反應器的優(yōu)缺點兼并，其潛能還未完全開發(fā)利用，有待進一步的強化和發(fā)掘[7]。

1.2 酶膜耦合技術在國內外研究進展

近二十年來，國內外對酶膜耦合技術進行了大量的研究，文獻報道也日益增多。國內學者有的介紹了酶膜耦合反應器的相關內容，指出其在食品領域的應用前景；有的證明了酶膜耦合技術可以消除產物抑制作用，避免產物過度酶解。國外學者有的利用酶膜反應器連續(xù)水解大豆蛋白，制得小分子 ACE 抑制肽，并通過體外研究證明產品的穩(wěn)定性；有的用 35%的乳清蛋白和 10 kDa 的超濾膜進行酶膜耦合試驗，在最優(yōu)條件下該反應可穩(wěn)定運行 7 h。丁青芝、馬海樂等人研究了三種酶膜耦合模型制備活性多肽，即間歇式、連續(xù)補水和等濃度補料，結果表明三種反應模型都能提高生產效率，其中等濃度補料模式可顯著提高酶利用率和蛋白轉化率[8]。

2.三種補料模式介紹

2.1 梯度稀釋補料酶膜耦合反應試驗

梯度稀釋補料酶膜耦合反應，采取向反應器中連續(xù)補加濃度由高到低呈梯度稀釋狀態(tài)的底物溶液的補料方式[9]。試驗中要保證恒定在酶解反應的最適溫度范圍之內，并實現酶解反應及產物分離，設置裝置使配料和補料自動化。

2.2 等濃度補料酶膜耦合反應試驗

等濃度補料酶膜耦合反應采用定值補料的方式進行試驗。補料時補加與原料濃度相同的溶液。補料時總流速為 14 mL/min，保證補料速度與出料速度相同，維持反應液面高度恒定。

2.3 先補料后補水酶膜耦合反應試驗

先補料后補水酶膜耦合反應采用定值補料的方式進行試驗，不同點在于酶膜耦合反應時間 300 min 內，前半段時間只啟動兩泵之一向反應器中連續(xù)補加相同濃度的原料，同時維持液面恒定；后半段時間只啟動另一泵向反應器中連續(xù)補加水，同樣維持液面恒定。

2.4 三種補料模式效果比較

三種補料模式酶膜耦合反應的蛋白轉化率均隨時間變化而增加，其中梯度稀釋補料酶膜耦合反應模式蛋白轉化率最高，其次是先補料后補水酶膜耦合反應模式，而等濃度補料酶膜耦合反應模式蛋白轉化率最低。而且梯度稀釋補料酶膜耦合反應模式下的多肽得率最高。由此可見，梯度稀釋補料酶膜耦合反應，既克服了等濃度補料反應器內濃度過高造成的物料浪費和膜污染嚴重等問題，又克服了先補料后補水生產的不穩(wěn)定性，極大地提高了酶解反應效率，為活性多肽的工業(yè)化生產提供了一種更為高效的方法[10]。

3.前景展望

在對不補料酶膜耦合單因素試驗進行優(yōu)化時，以后可考慮在不同壓力條件下膜通量及蛋白轉化率隨時間的變化，達到進一步優(yōu)化的目的；梯度稀釋補料酶膜耦合系統的相關參數可進行優(yōu)化，如加酶量、循環(huán)泵轉速、反應時間等因素以及考察其對酶解效率的影響，期望得到更為精確的技術參數。

[1] 沈小琴，李朝慧，羅永康.乳清蛋白酶解ACE抑制肽分離純化技術的研究[J].中國乳品工業(yè)，2005，33(11)：4-6.

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[3]洪偉.酪蛋白中血管緊張素轉換酶(ACE)抑制肽的研究[D].蕪湖：安徽工程大學，2010.

[4]王中斌.酶解-膜分離耦合制備魚鱗膠原蛋白抗氧化肽的研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學，2010.

[5]董春華，何志敏.酶膜反應器的應用及展望[J].化學工程，2001，29(4)：25-27.

[6]Guadix A， Camacho F， Guadix E M.Production of whey protein hydrolysates with reduced allergenicity in a stable membrane reactor[J].Journal of Food Engineering， 2006，72(4)：398-405.

[7]李雪輝，王樂夫.新型反應器—酶膜反應器[J].天然氣化工：c1 化學與化工，2001， 26(2)：48-52.

[8]龔洋.梯度稀釋補料酶膜耦合反應制備牛奶蛋白.鎮(zhèn)江：江蘇大學，2016：2-3.

[9]姚喜梅.連續(xù)式酶膜耦合反應制備魔芋葡甘露寡糖[D].北京：中國農業(yè)科學院，2011.

[10]馬海樂.梯度稀釋補料酶膜耦合反應及用于魚鱗膠原蛋白多肽制備[P].中國： 201010253292.1，2011-01-19.