關于復合酶解可溶性蛋白酶制劑的工藝優化

邱燕翔 陸志鴻 周子煜

廣州市味研生物工程科技有限公司 廣東省廣州市 510180

關于復合酶解可溶性蛋白酶制劑的工藝優化

邱燕翔 陸志鴻 周子煜

廣州市味研生物工程科技有限公司 廣東省廣州市 510180

可溶性蛋白酶制劑屬于酶制劑中的常見一種，有胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等等多種，在食品加工、醫藥、重輕工業、農業、環保、能源等許多領域都有廣泛的應用。本文以可溶性蛋白酶制劑為研究對象，采用復合酶解法對蛋膜蛋白的利用情況進行實驗分析，通過實驗得到蛋膜蛋白利用率較高的條件。

復合酶解；可溶性蛋白酶；蛋膜蛋白；工藝優化

雞蛋等禽蛋是人們日常飲食中的一種常見食物，其不僅蛋清蛋黃營養豐富，而且蛋殼內膜含有較多可利用物質，以蛋白質為主如復合蛋白、膠原蛋白等，是飼料、化工等行業主要原料來源。但由于這些蛋白大多屬于硬性蛋白，一般的酶很難將其溶解，而為了提高對蛋殼內膜物質的利用率，優化酶制劑工藝，就需要采用復合酶解法。

1 實驗材料、儀器與方法

1.1 實驗材料、儀器

實驗材料選擇雞蛋殼，蛋白酶選擇胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和胃蛋白酶；輔助試劑包括乙醚、乙酸、碳酸鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、磷酸二氫鈉等。所需實驗儀器設備主要有恒溫磁力攪拌器、萬能粉碎機、高速離心機、酸度計、消化爐、恒溫鼓風干燥箱、自動定氮儀等[1]。

1.2 實驗方法及過程

1.2.1 提取蛋膜蛋白

使用天平等稱重儀器準確稱量10g蛋膜，置入乙酸（體積分數10%）和巰基丙酸（體積分數1%）的500ml混合溶液中，然后放于90℃恒溫攪拌器中攪拌約8小時左右取出，再放入離心機中在一定轉速下獲取澄清溶液。使用氫氧化鈉溶液將得到的澄清溶液PH值調整到等電點處，調整好之后置于室溫下靜置半小時，采用同樣的轉速再次進行離心處理，得到乳白色蛋白質沉淀[2]。使用乙酸溶液（體積分數10%）將蛋白質沉淀溶解，經透析處理后得到可溶性蛋白酶，取出留做備用。

1.2.2 復合酶解最佳工藝條件的確定

為了提高蛋膜蛋白的利用率，需要對復合酶解最佳酶解條件進行確定，包括復合酶配比、用量、總用量，酶解時間、溫度、PH值等。選擇酶解效果較好的兩種酶制劑用于復合酶解，兩種酶的配比設定為1:1，總加酶量固定在1.5×104U/g，酶解時間設定在2小時。以同時加入和先后加入兩種方式分別進行復合酶解實驗，觀察不同加酶方式對蛋膜蛋白酶解效果的影響。在總量固定的前提下，兩種酶用量不同確定最佳加酶量配比。

在膠原蛋白酶、木瓜蛋白酶等每種蛋白酶PH值和總加量固定、溫度與蛋白液質量也固定的條件下，確定蛋膜蛋白水解速率、氮收率，確定復合酶解最佳總加酶量。在其他條件不變，蛋白質量濃度、PH值、溫度、酶解時間與上述相同的情況下，以0.5間隔木瓜蛋白酶的PH值分別取5.0到8.0之間，堿性蛋白酶PH值分別取7.0到10.0之間，測定在兩種酶不同PH下蛋白的水解速率與氮收率，研究出最佳復合酶解PH值[3]。同樣其他條件不變，以0.25的間隔，將木瓜蛋白酶酶解時間取值設定在0.25至2之間的8個數據；以0.5的間隔，將堿性蛋白酶的酶解時間取值設定在0.5到3.5之間的7個數據，測定在該實驗下水解速率、氮收率及蛋膜蛋白酶解的最佳時間。以同樣的條件為基礎和前提，設定幾種不同溫度下（一般取40℃、50℃和60℃）酶的水解度及氮收率，最終確定最佳酶解溫度。

1.2.3 工藝優化及成分測定

通過上述實驗發現，對酶解效果影響顯著的幾個因素主要是總加酶量、酶解溫度、酶解時間及PH值，其中堿性蛋白酶與木瓜蛋白酶最為顯著，因而選取這兩種酶作為復合酶解原材料[4]。使用二次回歸正交旋轉組合法確定復合酶解蛋膜蛋白最佳酶解工藝條件，水解度按照如下公式進行計算

氮收率按照如下公式進行計算

2 實驗結果及其分析

實驗結果顯示：酶解時間與水解度和氮收率成正比，隨著酶解時間的延長，水解度及氮收率也隨之增大，但達到一定范圍后氮含量及水解度上升的幅度就開始變得緩慢。根據實驗結果確定最佳酶解時間為，堿性蛋白酶酶解時間為1.5小時，木瓜蛋白酶酶解時間為1小時，總酶解時間為2.5小時。

酶解溫度對酶解效果的影響一開始呈上升趨勢后開始下降。在酶解溫度為40℃到50℃之間時，水解度和氮收率迅速增加，但當溫度超過50℃時，兩者均開始呈下降趨勢。因此，蛋膜蛋白復合酶解最佳酶解溫度為50℃。

另外，總加酶量和PH值對水解度與氮收率的影響趨勢基本相同，都是隨著總加酶量與PH值的增加而迅速上升，達到一定程度后趨勢開始減緩，根據實驗所得數據可以確定最佳總加酶量為1.5×104U/g，堿性蛋白酶最佳酶解PH值為9.0，木瓜蛋白酶最佳酶解PH值為5.5。

3 總結

從上文實驗中可以得出，要想提高可溶性蛋白酶的利用率，優化蛋白酶制劑工藝，就需要通過嚴格的實驗來確定最佳適合復合酶解的兩種或三種酶，確定最佳復合酶解的各種條件，包括溫度、酶解時間、總加酶量、PH值等。只有確定出最佳復合酶解條件，才能取得最為理想的酶解效果，才能有效提升可溶性蛋白酶利用率。

[1]湯海鷗.NSP復合酶優化及在肉雞日糧中高劑量添加效果研究[D].中國農業科學院,2013.

[2]文偉,劉磊,張名位,張瑞芬,魏振承,唐小俊,馬永軒.脫脂米糠復合酶解工藝條件優化及其營養特性評價[J].中國農業科學,2015(08):1597-1608.

邱燕翔（1963-），男，廣東省廣州市人。大學本科學歷。博士學位（DBA）。高級工程師。現供職于廣州市味研生物工程科技有限公司。研究方向為天然食品添加劑開發與應用。

陸志鴻（1979-），男，江蘇省南通市人。大學本科學歷。在職研究生。食品工程師。現供職于廣州市味研生物工程科技有限公司。研究方向為食品營養與健康。

周子煜（1988-），女，遼寧省撫順市人。大學本科學歷。在職研究生。公共營養師。現供職于廣州市味研生物工程科技有限公司。研究方向為食品營養與健康。