不同處理方式對米糠蛋白溶解性的影響研究

鄭麗慧 周曉瑞 汪 洋 周 佳 朱 鳳 萬 磊 賈俊強

（江蘇科技大學糧食學院，江蘇鎮江 212100）

米糠中含有12%～16%的蛋白質，其蛋白質的氨基酸種類較齊全，組成與FAO/WHO推薦模式相似，并且米糠蛋白的體外消化率可達90%左右，功效比值接近牛乳酪蛋白[1]。目前米糠多數作為動物飼料，其營養成分和功能物質利用率極低。研究表明，米糠蛋白具有氨基酸組成合理、易消化和低過敏性等特點，是一種優質的食用蛋白資源。米糠蛋白缺乏實用性的主要原因是其提取難度大。在天然狀態下，米糠中植酸、半纖維素等物質的聚集作用以及米糠蛋白含有較多的二硫鍵，使米糠蛋白不易溶于普通溶劑。雖然米糠蛋白的營養價值和保健功能得到了公眾的認可，但是目前還沒有工業化的米糠蛋白產品[2]。

超聲波處理是集空化、剪切、劇烈攪拌等綜合作用方法于一體的新興技術，被認為是食品加工領域極具發展前途的物理改性手段[3-4]。張艷艷等[5]研究了不同工作模式的超聲波處理對花生粕蛋白功能特性和蛋白結構的影響，發現超聲波處理通過改變花生粕蛋白的分子結構改善其功能特性；王藝等[6]探討了不同功率的超聲波處理對蜂王漿蛋白溶解性、乳化性、起泡性、水解度以及表面疏水性的影響，發現超聲波處理能夠引起蛋白質構象變化，從而改善了蜂王漿蛋白的功能特性。文中以米糠蛋白為研究對象，研究超聲波、超聲輔助酶解對米糠蛋白溶解性的影響，以期為米糠蛋白的工業化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮米糠：脫脂處理后粉碎，過80 目篩備用。木瓜蛋白酶和胃蛋白酶：上海生工生物有限公司；堿性蛋白酶：諾維信生物技術有限公司；其余化學試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器與設備

HH-S21-6-S 電熱恒溫水浴鍋，上海精其儀器有限公司；PHS-25 PH 計，上海越平科學儀器有限公司；56CRT 紫外- 可見分光光度計，翱藝儀器(上海)有限公司；CP153 分析天平，奧豪斯儀器（常州）有限公司；DNG-9143BS 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海新苗醫療器械制造有限公司；BIION92-IIL 超聲波細胞破碎機，上海比朗儀器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 米糠蛋白的制備

參照苗向碩等[7]報道的方法略做修改，脫脂米糠用蒸餾水配制成5.0%的溶液，用1.0 mol/L NaOH調pH 至10.0，在50 ℃水浴攪拌提取2 h，離心收集上清液，用 1.0 mol/L HCl 調 pH 至 4.2，靜置 30 min后離心，收集沉淀，沉淀用蒸餾水洗滌2 次，真空干燥后得到米糠蛋白。

1.3.2 米糠蛋白溶解度的測定

參考周洋瑩等[8]描述的方法，采用考馬斯亮藍G250 染色法測定蛋白溶解度。取6 支10.0 mL 的帶塞試管，分別加入100 μg/mL 的牛血清白蛋白溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 后補足蒸餾水到 1.0 mL，各取濃度的稀釋液0.1 mL 置于另外6 支帶塞試管中，分別加入5.0 mL 100 μg/mL 的考馬斯亮藍G250 溶液，漩渦振蕩混勻，2 min 后在595 nm 下測定各試管的吸光值，得到的標準曲線為y=0.0088x+0.0482（R2=0.9946）。

取0.1 mL 蛋白質樣品溶液，加入100 μg/mL的考馬斯亮藍G250 溶液5.0 mL，振蕩混勻，2 min后在595 nm 處測定吸光值，根據標準曲線計算溶液中蛋白質的溶解度。

1.3.3 米糠蛋白處理方法

1.3.3.1 超聲波處理

（1）超聲波時間對米糠蛋白溶解性的影響

將米糠蛋白配制成1.0%懸浮液，用超聲波進行處理。超聲功率為 200 W，在不同超聲時間下對米糠蛋白進行處理，處理結束后測其溶解性。

（2）超聲波功率對米糠蛋白溶解性的影響

將米糠蛋白配制成1.0%懸浮液，用超聲波進行處理。超聲時間為8 min，在不同超聲功率下對米糠蛋白進行處理，處理結束后測其溶解度。

1.3.3.2 超聲輔助酶法處理

將米糠蛋白先用超聲波在確定的最佳條件下進行處理，處理結束后，在設定的酶解條件下進行酶解，反應混合物經干燥后，得到改性后的米糠蛋白。

（1）酶的篩選

將米糠蛋白溶液調至1%，然后利用酶法改性常用的3 種蛋白酶（胃蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶）對米糠蛋白進行酶解[9]，酶解在最適條件下進行，以溶解度為評價指標，確定適宜的蛋白酶。

（2）不同酶解條件對米糠蛋白溶解性的影響

在pH 7.0 條件下，分別研究酶解時間、加酶量和酶解溫度對米糠蛋白溶解性的影響。

2 結果與分析

2.1 超聲波處理對米糠蛋白溶解性的影響

2.1.1 超聲波時間對米糠蛋白溶解性的影響

在米糠蛋白濃度1.0%和超聲波功率200 W 的條件下，用超聲波對米糠蛋白處理不同時間，研究超聲波時間對米糠蛋白溶解性的影響，結果見圖1。隨著超聲時間的增加，米糠蛋白的溶解度逐漸上升，在超聲波處理8 min 時米糠蛋白的溶解度（40.2 %）達到最大，與未處理的相比，超聲處理的米糠蛋白的溶解度增加了11.79%。隨著超聲波處理時間的進一步增加，米糠蛋白的溶解度又逐漸下降，這可能與長時間超聲波處理導致米糠蛋白分子的疏水性基團暴露有關。文中研究結果與楊平等[10]的研究報道一致，研究發現：短時間高強度超聲處理提高了魚鱗膠原蛋白的溶解性。因此，超聲波時間選擇8 min 比較適合。

圖1 超聲波時間對米糠蛋白溶解性的影響

2.1.2 超聲波功率對米糠蛋白溶解性的影響

在米糠蛋白濃度為1.0%的條件下，用不同超聲波功率處理米糠蛋白8 min，研究超聲波功率對米糠蛋白溶解度的影響，結果見圖2。隨著超聲波功率的增加，米糠蛋白的溶解度呈現先上升后下降的趨勢，當超聲波功率為200 W 時溶解度達到最大，與未超聲處理的米糠蛋白相比，200 W 超聲處理后，米糠蛋白的溶解度提高了13.08%，隨著超聲波功率進一步增大，米糠蛋白溶解度開始下降，但仍然高于未處理組，這說明適宜的超聲波處理能夠改善蛋白的溶解度。因此，選擇超聲波功率選擇200 W 比較合適。

2.2 超聲輔助酶解對米糠蛋白溶解性的影響

在優化的超聲波處理條件下，研究超聲波輔助蛋白酶酶解對米糠蛋白溶解度的影響。

圖2 超聲功率對米糠蛋白溶解度的影響

2.2.1 蛋白酶的篩選

在各個酶的最適pH 和溫度下酶解米糠蛋白，研究蛋白酶種類對米糠蛋白溶解度的影響，結果如圖3 所示。以米糠蛋白溶解度為評價指標，各酶改善米糠蛋白溶解性的能力從大到小的順序依次為：木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、胃蛋白酶。木瓜蛋白酶現已被用于提高蠶豆蛋白[11]和米蛋白[12]的溶解性。因此，選用木瓜蛋白酶作為米糠蛋白的水解用酶。

圖3 不同酶處理后米糠蛋白的溶解度變化

2.2.2 酶解時間對米糠蛋白溶解性的影響

圖4 酶解時間對米糠蛋白溶解性的影響

利用超聲波輔助木瓜蛋白酶酶解米糠蛋白，研究酶解時間對米糠蛋白溶解性的影響，結果如圖4所示。由圖可知，在處理時間0 到200 min 范圍內，隨著酶解時間的增加，米糠蛋白的溶解性隨之增加，在200 min 時米糠蛋白的溶解性達到最大，與單純超聲波處理的米糠蛋白相比，超聲波輔助木瓜蛋白酶處理后，米糠蛋白的溶解度提升了23.5%。因此，選用酶解時間為200 min 比較合適。

2.2.3 酶解溫度對米糠蛋白溶解性的影響

酶解溫度對米糠蛋白的溶解度影響如圖5 所示。從圖中可以看出，在酶解溫度45 ℃時，米糠蛋白的溶解性為74.83%，達到最大。因此，選擇酶解溫度45 ℃比較合適。

圖5 酶反應溫度對米糠蛋白溶解性的影響

2.2.4 加酶量對米糠蛋白溶解性的影響

加酶量對米糠蛋白溶解度的影響如圖6 所示。由圖可知，當加酶量在1000～3000 U/g，米糠蛋白的溶解性隨著加酶量的增加而增加，在加酶量為3000 U/g 時，米糠蛋白的溶解性為74.35%。隨著加酶量的進一步增加，米糠蛋白的溶解度略有下降。這可能因為較大的加酶量加速了低分子量肽的形成，促使了產物抑制效應的產生。因此，3000 U/g 的加酶量比較合適。

圖6 加酶量對米糠蛋白溶解性的影響

3 結論

比較分析了超聲波處理、超聲波輔助酶法處理對米糠蛋白溶解度的影響。發現這兩種方法均能提高米糠蛋白的溶解度，其中超聲波輔助酶法要優于超聲波處理法。經超聲波輔助酶法處理后的米糠蛋白擁有高達74.83%的溶解度，可廣泛用于食品加工領域。因此研究結果對拓寬米糠蛋白資源的應用領域和范圍具有積極的意義。