酶解條件對菜籽粕水解得率的研究

李業祿，王麗娟， 汪晶晶，朱 晶，白 巖，涂向輝

（沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110000）

我國擁有豐富的菜籽資源，是世界公認的菜籽生產大國。菜籽粕中含有豐富的蛋白質，其中粗蛋白可達28%～40%[1-2]，菜籽中蛋白質不但具有高含量的優點，而且其氨基酸組成及氨基酸構成比例合理[3]。但是菜籽中的蛋白不能被人體直接吸收利用，尤其是植酸和有害酚的存在，會對人體產生不利影響，需要將這種蛋白質水解成能夠被人體吸收利用的小分子才能發揮作用[4]，因此有必要利用酶工程技術對蛋白質進行適當水解，使其能被人體充分吸收。但是，菜籽蛋白在水解過程中若水解不完全，很容易產生苦味[5]，不但味覺上不能被消費者接受，其在人體內的消化吸收也會大打折扣；同時，酶解過程中也會帶來菜籽的損失等問題[6]。除此之外，傳統的酶解菜籽粕其水解度低，不能將菜籽粕較徹底地水解[7]。因此，以一種更有效、對菜籽損失更少的酶解手段對菜籽進行酶解是很有必要的。試驗將酶解菜籽粕性能良好的幾種酶進行復合使用，不但可以更好地酶解菜籽粕，溶出菜籽粕中蛋白質，且菜籽粕水分含量變化不大，總氮含量高，是一種有效的酶解菜籽粕的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

菜籽粕，購自當地市場；堿性蛋白酶、風味蛋白酶（Flavourzyme）、中性蛋白酶、果膠酶，國藥提供。

1.2 主要試劑

濃硫酸（H2SO4）、硫酸銅（CuSO4）、硼酸（H2BO3）、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）、混合指示劑（甲基紅、溴甲酚綠分別溶于不同比例甲醇溶液），均為分析純。

1.3 主要試驗儀器

UV-1200S型紫外可見分光光度計、磁力攪拌器、天平、雷磁E-201-C型pH計、HH.S11-2型水浴鍋、水分測定儀、凱式定氮儀等。

1.4 試驗方法

1.4.1 菜籽粕的蛋白酶分步酶解工藝過程[8]

將菜籽粕粉碎預處理并過40目篩，對篩下物進行水分測定，并作為原料使用。將原料進行浸泡并以50℃預煮，1 h后進行冷卻，根據所選酶調節pH值，然后加入稀釋酶液，對原料進行50℃恒溫酶解，酶解過程中不斷進行pH值測定，并適當添加酸堿液。一定時間后對原液進行15 min沸水滅酶處理，冷卻后進行離心。

1.4.2 單因素試驗[9]

以菜籽粕酶解前后水分及水解度改變量為指標，探究堿性蛋白酶、風味蛋白酶、纖維素酶、果膠酶等酶種類及酶解時間對菜籽粕酶解效果的影響。

1.4.3 復合酶對菜籽粕酶解的影響[10]

在單因素試驗的基礎上，以不同酶復合使用及作用時間探究對菜籽粕酶解作用的影響。

1.4.4 水分測定

水分測定儀對菜籽酶解前后水分進行測定。

1.4.5 總氮的測定

采用凱氏定氮法[11]。

1.4.6 水解度計算

1.4.7 數據處理

以SPSS軟件對所得數據進行處理，p＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 單因素酶對菜籽粕酶解影響

原料液pH值調至8.5，恒溫振蕩1 h，加入堿性蛋白酶2 g，分別在50℃條件下反應1 h（A1） 和2 h（A2）[12]，測定原料前后水分含量及水解度。

原料液pH值調至6.0，恒溫振蕩1 h，分別加入風味蛋白酶和中性蛋白酶2 g，分別在50℃條件下反應1 h（B1，C1） 和2 h（B2，C2） ， 測定原料前后水分含量及水解度。

原料液pH值調至5.0，恒溫振蕩1 h，加入果膠酶 2 g，分別在 50℃條件下反應1 h（D1） 和 2 h（D2），測定原料前后水分含量及水解度。

不同酶體系下酶解菜籽粕的水分和水解度見表1。

表1 不同酶體系下酶解菜籽粕的水分和水解度/%

表1顯示，加入各種單因素酶對菜籽粕酶解后水分影響不大，均為69%～79%，從水解度來看，酶解2 h相對于酶解1 h更徹底。如加入堿性蛋白酶（A1、A2） 1 h時水解度為6.96%，2 h時水解度為7.43%，可見酶解時間應選擇2 h。從各酶體系水解度來看，堿性蛋白酶（A2為7.43%） 和果膠酶（D2為7.83%） （p＜0.05） 對菜籽粕的酶解更有效。

2.2 復合酶對菜籽粕酶解影響

單因素試驗結果表明，堿性蛋白酶和果膠酶對菜籽粕酶解具有很好的效果，因此將堿性蛋白酶與果膠酶分別與剩下2種酶復合使用，探究其對菜籽粕酶解的影響，并探究堿性蛋白酶與果膠酶復合對菜籽粕酶解的影響。

不同復合酶體系下酶解菜籽粕的水分和水解度見表2。

表2 不同復合酶體系下酶解菜籽粕的水分和水解度/%

表2顯示，雖然復合酶的使用均提高了菜籽粕的水解度，但A2B2組，即堿性蛋白酶與風味蛋白酶復合使用時菜籽粕的水解度最大為24.2%，比預想的單因素試驗組最好的堿性蛋白酶和果膠酶復合水解度（10.48%） 要高得多。可見，復合酶的使用可以有效提高菜籽粕的水解度。

試以3種酶進行復合使用，以水解度為主要衡量指標進一步探究其對菜籽粕水解度的影響。

不同復合酶體系對菜籽粕水解度的影響見圖1。

圖1表明，復合酶體系為ABC即堿性蛋白酶、風味蛋白酶與中性蛋白酶復合使用時，菜籽粕水解度最高，為27.3%，此時菜籽粕的水分為79.37%，堿性蛋白酶、風味蛋白酶與中性蛋白酶這3種酶復合使用對菜籽粕的酶解相對來說更有效。

2.3 總氮測定

對復合效果最好的3種復合酶水解后的菜籽粕進行氮含量測定，結果顯示總氮量達93.28%。最終酶體系的選擇為：將原料液調至適當pH值，依次加入2 g堿性蛋白酶、2 g風味蛋白酶、2 g中性蛋白酶（各酶pH值有所不同），分別進行2 h菜籽粕的酶解反應，試驗過程中注意把握pH值變化。

3 結論

以菜籽粕為主要原料，采用單因素試驗探究堿性蛋白酶、中性蛋白酶、風味蛋白酶及果膠酶對菜籽粕的水解度影響，并對這幾種沒用正交分解法進行復配試驗，得到水解菜籽粕的最優比例。在原料液調至適當pH值條件下，依次加入堿性蛋白酶、風味蛋白酶及中性蛋白酶各2 g，分別對菜籽粕在50℃下水解2 h，所得菜籽粕水解度為27.3%，此時水解度最高，菜籽粕水分為79.37%，總氮含量為93.28%。該過程操作簡單、效果良好，可廣泛應用于工業生產[13]。