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關鍵詞:木瓜蛋白酶;黃粉蟲;水解;蛋白質
中圖分類號:Q517文獻標識碼:A文章編號:1672-979X(2007)08-0005-03
黃粉蟲又稱大黃粉蟲、黃粉甲,俗稱面包蟲,屬昆蟲綱,鞘翅目,擬步行蟲科,粉蟲屬,廣泛分布于我國的黑龍江、遼寧、甘肅、四川、山東、湖北等省。黃粉蟲具有豐富的營養成分,味道鮮美,是值得開發利用的一種昆蟲。但由于對其缺乏系統的研究,開發利用較少,相當一部分作為飼料,使大量的營養資源浪費。
以蛋白質為原料水解制取氨基酸的方法有酸水解法、堿水解法、酶水解法3種。酸水解法水解雖徹底,但條件劇烈,色氨酸全被破壞,絲氨酸、酪氨酸和蘇氨酸被部分破壞;水解液需經過中和及脫鹽處理,工藝路線長,能耗高,設備腐蝕大,營養成分損失多。堿水解只能得到消旋化的氨基酸,羥基氨基酸、巰基氨基酸全被破壞;且造價高,設備腐蝕嚴重,營養成分損失也大。隨著我國酶工業的迅速發展,蛋白酶生產成本大幅下降,用酶水解蛋白質制取氨基酸有可行性。酶水解法反應條件溫和,操作簡單,能保留更多的營養成分,且水解過程易控制,不會造成大的環境污染。
本實驗研究了木瓜蛋白酶水解黃粉蟲蛋白的工藝條件,為生產營養豐富、氨基酸種類齊全的天然保健氨基酸口服液打下工藝基礎。
1材料與方法
1.1材料
黃粉蟲幼蟲(山東農業大學植物保護學院昆蟲實驗室提供);木瓜蛋白酶(美國Sigma公司);甲醛、氫氧化鈉、鹽酸均為國產分析純試劑。
1.2主要儀器
PB203-N電子精密天平,DECTA 320 pH計(梅特勒-托利多儀器公司);HH-6數顯恒溫水浴鍋(國華電器公司);SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵(鄭州長城儀器廠);80-2B臺式離心機(上海安亭科學儀器廠);WD850CMG-5578MTW微波爐(樂金電子有限公司);88-1型定時恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器廠)。
1.3檢驗方法
氨基氮含量:甲醛滴定法;粗蛋白含量:凱氏定氮法[1]
1.4實驗方法
鮮黃粉蟲――挑選――洗滌――微波烘烤――磨粉――酶解――滅酶――粗濾――離心――氨基氮測定。
2水解工藝的優化
2.1木瓜蛋白酶最佳水解工藝參數的確定
本實驗每次取黃粉蟲質量均為10 g。
2.1.1酶用量對酶解反應的影響酶解條件:固液比1:3,pH值6.5,水解溫度55 ℃,水解時間5 h。酶用量分別為1.5%,2.0%,2.5%,3.0%,3.5% 5個水平處理,結果見圖1。
由圖1可見,酶用量在2.5%以前氨基氮增長比較顯著,在2.5 %以后增長緩慢。從經濟角度看,選擇2.5%的酶用量較為適宜。
2.1.2固液比對酶解反應的影響酶解條件:酶用量2.5%,pH值6.5,水解溫度55 ℃,水解時間5 h。分別選取固液比1:2,1:3,1:4,1:5,1:65個水平處理,結果見圖2、圖3。
由圖2可見,氨基氮含量隨固液比減小而減少,固液比1:2時氨基氮含量最高,但氨基氮的總量少,表明水量少不利于水解,水解率低。由圖3可見,固液比1:3時,水解液中氨基酸總量最高。綜合圖2、圖3我們選擇固液比為1:3作為水解最佳固液比條件。
2.1.3酶解時間對酶解反應的影響酶解條件:酶用量2.5%,固液比1:3,pH值6.5,水解溫度55 ℃。水解時間分別為4,5,6,7,8 h。結果見圖4。
從圖4可見,隨著水解時間增加,氨基氮含量增加,6 h時氨基氮含量最高,繼續延長酶解時間,氨基氮含量又呈降低趨勢,具體原因不詳[2],有待進一步研究。根據以上分析確定6 h為最佳作用時間。
2.1.4酶解溫度對酶解反應的影響酶解條件:酶用量2.5%,固液比1:3,pH值6.5,水解時間6 h。木瓜蛋白酶的最適反應溫度為45~60 ℃,因此分別選取溫度為45,50,55,60,65 ℃ 5個水平進行處理,結果見圖5。
由圖5可見,溫度由40 ℃升至50 ℃,氨基氮溶出增加明顯。溫度進一步升高時,增加不明顯并隨溫度增加有下降的趨勢。這是因為適當加熱,使蛋白質結構疏松,暴露出更多的酶作用位點,同時酶活性也達到了最佳作用狀態,隨著溫度繼續升高酶活性逐漸降低,導致氨基氮含量亦降低。因此,我們選擇50 ℃為水解的最佳作用溫度。
2.1.5酶解pH對酶解反應的影響水解條件:酶用量2.5%,固液比1:3,時間6 h,水解溫度50 ℃。據有關資料得知,木瓜蛋白酶的最適pH值在6.7左右,因此,選取了6.25,6.5,6.75,7,7.255個水平。結果見圖6。
由圖6可見,水解液中氨基氮含量在6.25~6.75時逐漸增大,過了6.75后逐漸呈降低趨勢。pH值在6.75時氨基氮含量最高,因此,選用最適的酶解pH值為6.75。
2.2提高蛋白質水解率方法的探討
黃粉蟲粉碎后經脫脂處理,內部的蛋白質不再受脂肪包裹,減少了脂肪的束縛,易被酶作用從而提高蛋白質水解率[3]。黃粉蟲粉經浸泡后,由于水的作用,維系黃粉蟲蛋白質結構的較弱的鹽鍵、氫鍵及疏水作用被破壞,蛋白質分子結構舒張開,肽鍵部位暴露,所以易受酶的作用[3]。蛋白水解前采用浸提預處理不僅能提高氨基氮溶出率,而且使水解液中的離子強度增大,能起到一定的防腐作用[4,5]。由于酶的專一性,采用單酶水解時它只能從幾個固定的氨基酸殘基進行水解,所以水解率不高,雙酶水解或者酶-酸水解則能提高其水解率。因為蛋白質先經酶解后,生成的肽片斷已大大減小,削弱了其側鏈集團對肽的屏蔽保護作用,減小了它們之間的空間阻擋效應。再用另一種酶或者稀酸水解就能使水解較為徹底[3, 6]。
4結果與分析
本實驗選用木瓜蛋白酶水解黃粉蟲。實驗表明,最佳水解條件為酶用量2.5%,固液比1:3,水解時間 6 h,水解溫度50 ℃,水解最佳pH值6.75。酶解后的黃粉蟲蛋白液具有特殊的香氣。水解液中存有的異味可加適量蜂蜜掩蓋、β-環糊精包埋或發酵劑發酵等方法處理[4]。進一步加工可制成具有保健功能的復合氨基酸口服液,開發前景非常廣闊。
參考文獻
[1]大連輕工業學院,華南理工大學等合編[M]. 食品分析,北京:中國輕工業出版社,1999:214-216.
[2]崔蕊靜,林學岷,周麗艷. 黃粉蟲蛹水解蛋白發酵營養液的研制[J]. 食品科學,1999,(1):42-44.
[3]周愛梅,彭凱文,張桂珍,等. 酶解蠶蛹蛋白及其應用研究[J]. 廣州食品工業科技,1995,(2):11-14.
[4]林學岷,崔蕊靜,徐金祥,等. 黃粉蟲氨基酸水解液的研制[J]. 河北農業技術師范學院學報,1997,(3):16-20.
關鍵詞:酸漿(Physalis alkekengi)宿萼;可溶性膳食纖維;提取工藝;酶用量
中圖分類號:S641.4;Q-31 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)05-1142-03
酸漿(Physalis alkekengi)俗名紅姑娘、燈籠草等,為茄科植物,具有耐寒、抗病等特點,是一種野生性極強的植物,具有獨特的藥用價值和豐富的營養價值[1]。
膳食纖維是一種復雜混合物,主要包括纖維素、半纖維素、果膠及親水膠體物質,還包括木質素、抗性淀粉、抗性糊精、改性纖維素、黏質、寡糖以及少量蠟質、角質和軟木脂等[2]。膳食纖維分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維兩大類,其中水溶性膳食纖維主要由一些膠類等親水膠體物質和部分半纖維素組成。水溶性膳食纖維的主要功能是減少血液中的膽固醇,調節血糖,從而降低心臟病的發生機率,改善并治療糖尿病以及肥胖癥等[2]。目前,水溶性膳食纖維的應用越來越受到重視,被廣泛運用于食品行業。有關酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取報道的較少,趙成萍等[1]利用堿法提取了酸漿宿萼中可溶性膳食纖維,堿法操作簡單,成本較低,但腐蝕性大,不利于保護環境。而周靜峰等[3]對滸苔中可溶性膳食纖維進行提取,發現酶法較化學法提取的可溶性膳食纖維產出量高,且產物的持水力、膨脹力都優于堿法。進一步研究發現,酶法提取的滸苔可溶性膳食纖維可作為高品質膳食纖維及理想的食品添加劑[4]。目前,有關酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的研究鮮見報道,本研究利用酶法提取酸漿宿萼中的可溶性膳食纖維,采用正交試驗優化提取工藝,以期為酸漿中可溶性膳食纖維的推廣應用提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與儀器
酸漿宿萼購自山東省煙臺市萬民陽光藥店;α-淀粉酶(10×103 U/g)、纖維素酶(5×104 U/g)、木瓜蛋白酶(8×105 U/g)、脂肪酶(2×104 U/g)均購自江蘇銳陽生物科技有限公司;95%乙醇(分析純)購自大連寶生物工程有限公司。
HH-4型數顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司)、DGL-2004型電熱鼓風干燥箱(煙臺先科儀器有限公司)、5810R型高速冷凍離心機(Eppendorf公司)、微型電動粉碎機、AL104型電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)、LMQ-2360B型滅菌器(山東新華醫療器械股份有限公司)。
1.2 方法
干燥酸漿宿萼樣品經清洗、烘干、粉碎后稱取1 g,加入去離子水浸泡(37 ℃恒溫),將溶液pH調至6.5,按一定比例加入纖維素酶、α-淀粉酶和木瓜蛋白酶,升溫至50 ℃酶解12 h,100 ℃條件下滅活酶活性30 min,3 000 r/min離心5 min,取上清液,過濾,加入4倍體積95%乙醇醇沉30 min后,3 000 r/min離心5 min,保留濾渣,60 ℃烘干得到可溶性膳食纖維。
提取率=(提取的可溶性膳食纖維質量/原料質量)×100%
1.3 單因素試驗
按以下比例分別在原料中添加不同種類的酶,研究其對酸漿宿萼可溶性膳食纖維提取率的影響。①脂肪酶添加量:0.6×102、1.2×103、1.8×103、2.4×103、3.0×103、3.6×103 U/g,纖維素酶添加量為4×104 U/g,α-淀粉酶為5×102 U/g,木瓜蛋白酶為1.2×103 U/g;②纖維素酶添加量:0、1×104、2×104、3×104、4×104、5×104、6×104 U/g,脂肪酶添加量參照優化后結果設定,α-淀粉酶添加量為5×102 U/g,木瓜蛋白酶為1.2×103 U/g;③α-淀粉酶添加量:0、1×102、2×102、3×102、4×102、5×102、6×102 U/g,脂肪酶和纖維素酶添加量參照優化后的結果設定,木瓜蛋白酶添加量為1.2×103 U/g;④木瓜蛋白酶添加量:0、1.2×103、2.4×103、3.6×103、4.8×103、6.0×103、7.2×103 U/g,其他酶添加量參照優化后的結果設定。
1.4 正交試驗
在單因素試驗的基礎上,采用纖維素酶、α-淀粉酶、木瓜蛋白酶3個因素進行正交試驗L9(33)優化提取工藝,每個因素3個水平。正交試驗因素和水平見表1。
2 結果與分析
2.1 單因素試驗結果
2.1.1 脂肪酶添加量對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 試驗結果表明,脂肪酶添加量對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率無明顯影響,隨著脂肪酶添加量的增加,可溶性膳食纖維的提取率變化不大(提取率均在5.3%左右)。
2.1.2 纖維素酶添加量對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 由圖1可知,隨纖維素酶添加量的增加,酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率逐漸增加,在添加量為5×104 U/g時,提取率達到最大,為6.70%,之后隨著纖維素添加量的增加,提取率反而下降。因此,選擇纖維素酶添加量5×104 U/g為宜。
2.1.3 α-淀粉酶量添加量對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 在一定范圍內,α-淀粉酶的添加量與酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率呈正相關,當添加量為5×102 U/g時,提取率最高,為6.70%;之后隨著α-淀粉酶添加量的增加,提取率反而降低(圖2)。因此,選擇α-淀粉酶的最佳添加量為5×102 U/g。
2.1.4 木瓜蛋白酶添加量對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 木瓜蛋白酶的添加量對酸漿宿萼中可溶性纖維素提取率的影響如圖3所示。當木瓜蛋白酶的添加量為0時,可溶性纖維素提取率較高,之后隨木瓜蛋白酶添加量的增加,提取率呈下降趨勢。當木瓜蛋白酶加入量為2.4×103 U/g時,提取率達到最低,繼續添加酶提取率變化不大。考慮到提取物的純度,木瓜蛋白酶的添加量選擇1.2×103、2.4×103、3.6×103 U/g 3個水平較為合適。
2.2 正交試驗結果
從表2的方差分析可知,3個因素對酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率影響大小依次為纖維素酶(A)、木瓜蛋白酶(C)、α-淀粉酶(B),最佳提取工藝組合應為A2B2C1。在此最佳工藝條件下進行驗證試驗,得到的酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率為6.5%。
3 小結與討論
本試驗中纖維素酶的添加量在一定范圍內與提取率成正比,但當添加量超過一定量后,提取率反而下降。幸宏偉等[5]對酶法提取紅薯渣中可溶性膳食纖維的研究也發現纖維素的過量添加會導致提取率下降,認為纖維素酶在適量時可以將不溶性膳食纖維水解生成可溶性膳食纖維。李應彪等[6]認為在膳食纖維提取中,淀粉酶的添加量要適中,淀粉酶過多地加入會導致半纖維素等活性物質溶出,造成提取率降低。而本研究中α-淀粉酶的過多加入也使可溶性膳食纖維提取率降低,可能因為可溶性纖維中有關活性物質的析出,造成提取率下降。
單因素試驗結果顯示,木瓜蛋白酶添加的量為0時,酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率相對較高,可能此時產物中存在一定的雜質,在控制成本的情況下,適度的增加木瓜蛋白酶,可提高可溶性膳食纖維產物的純度。
酶法提取可溶性膳食纖維時往往需要脂肪酶,本試驗結果表明,脂肪酶的添加與否對可溶性膳食纖維的提取率無明顯影響,可能是酸漿宿萼中脂肪含量較低。張輝[7]對酸漿干燥宿萼成分的研究中發現,其脂肪含量很少,僅為1.8%左右。因此,酶法提取酸漿干燥宿萼中可溶性膳食纖維時,可以不加脂肪酶,以優化生產工藝,節省成本。
本試驗結果表明,在綜合考慮產物提取率、純度和成本的前提下,酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的最佳工藝為在酶解溫度50 ℃、反應體系pH 6.5,酶解12 h條件下,原料中添加纖維素酶5×104 U/g,α-淀粉酶5×102 U/g,木瓜蛋白酶1.2×103 U/g。
參考文獻:
[1] 趙成萍,張曉娟,王曉聞,等.紅姑娘宿萼中可溶性膳食纖維的提取工藝[J].貴州農業科學,2012,40(4):170-181.
[2] 李逸鶴.膳食纖維研究現狀及發展趨勢[J].現代農業科技,2010(6):349-351.
[3] 周靜峰,何 雄,張煜炯,等.不同方法提取滸苔膳食纖維的效果比較[J].食品工業科技,2010,31(5):274-276.
[4] 周靜峰,何 雄,師邱毅.酶法提取高品質滸苔膳食纖維工藝[J].食品開發與研究,2011,32(3):148-152.
[5] 幸宏偉,程 琳.酶法提高紅薯渣可溶性膳食纖維得率的研究[J].食品科技,2011,36(10):153-156.
事實上,木瓜能夠豐胸純屬謠傳。
有的人說木瓜能夠豐胸,是因為木瓜中含有木瓜蛋白酶和可以在體內轉化成維生素A的類胡蘿卜素,在體內可以起到刺激雌激素分泌的作用,幫助豐胸。而且還說木瓜蛋白酶可以分解蛋白質,能夠促進身體對蛋白質的吸收利用,也就是幫助減肥。
但是,我們吃到嘴里的木瓜會被嚼碎,然后經過食管到達胃部。而胃中含有大量的胃蛋白酶。進入胃部的木瓜蛋白酶就會被分解,活性自然就會降低,根本達不到豐胸的效果。如果將木瓜熬成湯之后再食用,烹飪的溫度就會令木瓜蛋白酶受熱失去活性。豐胸之效更無從談起了。
究竟吃什么可以豐胸呢?
食物吃到肚里其實只能改變我們胸部的脂肪組織,但改變不了腺體組織或肌肉組織。胸部脂肪堆積雖然可以增加胸圍,但是并不會使挺拔增大。也就是,變胖了,但不能變美。
因此,單純依靠吃某種食物或保健品來豐胸,實現增加高度和體積的目的,是不可能的。除非這些食品中人工添加了激素。
在這里建議廣大女同胞,自然美才是真的美,沒有必要后天玩命去折騰自己。平常多吃一些優質蛋白――魚、禽、肉、蛋、豆類食物,比如新鮮的海鮮、品種豐富的蔬菜水果,多攝取一些維生素,可以促進蛋白|的合成,從而起到美白肌膚、抵抗衰老的作用。
雖然木瓜不能豐胸,但必須承認木瓜確實是一種營養價值很高的水果。在成熟的木瓜中,每100克含維生素C30毫克,和大多數人愛吃的橙子差不多;每100克當中含胡蘿卜素870微克,和柑橘差不多。木瓜的果肉厚實細致,容易消化。
成熟的木瓜可以和銀耳、南瓜等一起做甜品。而未熟的青木瓜,烹調的方法就更多了:涼拌、漬酸菜、炒肉片、煲湯等都是不錯的選擇。
在這里向大家介紹一道美食――排骨木瓜湯。
主料:排骨、木瓜、山藥。
配料:姜、鹽、枸杞、紅棗。
木瓜的營養功效:
1、木瓜富含17種以上蛋白質及氨基酸:如糖分、齊墩果、有機酸、蘋果酸、酒石酸、枸櫞酸、皂甙、黃酮類、氧化氫酶、脂肪酶。
2、木瓜還含有木瓜蛋白酶、番木瓜堿、膳食纖維以及多種維生素及鈣、鐵等。木瓜中維生素C的含量是蘋果的48倍,半個中等大小的木瓜足夠供成人整天所需的維生素C。
3、木瓜有健脾消食的作用,木瓜中的木瓜蛋白酶,可將脂肪分解為脂肪酸。木瓜中含有一種酵素,能消化蛋白質,有利于人體對食物進行消化和吸收。
瓜鯇魚尾湯。用料:番木瓜1個,鯇魚尾100克。制法:木瓜削皮切塊,鯇魚尾入油鑊煎片刻,加木瓜及生姜片少許,放適量水,共煮1小時左右。功用:滋養、消食。對食積不化、胸腹脹滿有輔助療效。食物功效:番木瓜的木瓜蛋白酶,有助于食物的消化吸收,對消化不良、痢疾、胃痛、胃潰瘍、十二指腸潰瘍等均有療效。番木瓜的脂肪酶,可分解脂肪成脂肪酸,有利于對食物中的脂肪消化吸收。木瓜蛋白酶還能夠促進和調節胰液的分泌,對胰腺功能不全引起的消化不良有治療作用。
淮山蜂蜜煎。用料:淮山30克,雞內金9克,蜂蜜15克。制法:淮山、雞內金水煎取汁,調入蜂蜜,攪勻。日1劑,分兩次溫服。功用:健脾消食。用于脾胃虛弱,運化不健之食積不化、食欲不振等。食物功效:淮山能健脾補肺,固腎益精。用于消化不良,小兒厭食癥。淮山所含消化酶,能促進蛋白質和淀粉的分解,故有增進食欲的作用。蜂蜜能補中益氣,潤腸通便,對創面有收斂、營養和促進愈合作用。
桑椹三明治。用料:切片面包若干(無味或咸味)、桑椹罐頭1瓶。制法:1、將桑椹罐頭打開,舀出3~4粒桑椹粒放在面包上。2、再舀幾勺桑椹汁,均勻地澆在面包片上,將面包片對折即可。功效:不僅養胃,還具有明目、清肝及健腦的作用。
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