張 禹 黃靜雅

(遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所，遼寧鳳城 118100)

天然蛋白質(zhì)通常具有一定的加工特性，如膠凝作用、溶解性、泡沫性和乳化性，以及感官特性等[1]，但容易受環(huán)境影響而導(dǎo)致某些功能性質(zhì)減弱或者喪失，影響其在食品、保健品、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用。科學(xué)研究表明，酶水解法不僅溫和安全，而且對蛋白質(zhì)的加工特性改善明顯[2-4]。柞蠶蛹多肽是蛋白酶酶解柞蠶蛹蛋白的產(chǎn)物，其體系內(nèi)含有多肽、小肽和小分子氨基酸等物質(zhì)；水解度不同的產(chǎn)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，加工性能也不一樣。本文主要研究不同水解程度對所得柞蠶蛹多肽的色澤與加工性能的影響，為柞蠶蛹多肽的深度開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

柞蠶蛹脫脂蛋白粉(實(shí)驗(yàn)室自制)；SZ-93自動雙重純水蒸餾器(上海亞榮生化儀器廠)

PHS-3C雷磁pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司)；JA1003型電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)；HJ-6A多頭磁力攪拌器(江蘇科析儀器有限公司)；FW80型高速萬能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司)；ThermoFisherST16R高速冷凍離心機(jī)(賽默飛世爾科技有限公司)；2100FOSS半自動凱氏定氮儀[福斯(中國)有限公司]；PRO200 Bio-Gen Series組織勻漿機(jī)( 美國PRO Scientific公司)；722s分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；NR200型3nh電腦色差儀(深圳市三恩時科技有限公司)； ABSON Vorter Mixer漩渦震蕩器(合肥艾本森科學(xué)儀器有限公司)；

BZF-50真空干燥箱(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；FY-1.5C-N真空泵(浙江飛越機(jī)電有限公司)

2 試驗(yàn)方法

2.1 蠶蛹多肽的制備

柞蠶蛹脫脂蛋白粉按照水料比10∶1加入雙蒸水，加入蛋白粉質(zhì)量1%的中性蛋白酶和1%的復(fù)合蛋白酶，調(diào)節(jié)反應(yīng)初始pH為6.8，置恒溫磁力攪拌器上50 ℃恒溫分別酶解1 h、2 h、6 h和10 h后，煮沸5 min滅酶，5 000 r/min離心10 min后取上清液，即為柞蠶蛹多肽液，真空干燥箱中60 ℃干燥后磨細(xì)過80目篩，制得4個不同水解度的柞蠶蛹多肽粉于干燥器中保存待測。

試驗(yàn)所用柞蠶蛹多肽水解度DH1= 14.22%、DH2=17.77%、DH3=25.33%、DH4=35.07%，未經(jīng)水解的柞蠶蛹脫脂蛋白粉記為DH0[5]，水解度的計(jì)算方法如下[6]：

氨基態(tài)含量測定：甲醛電位滴定法

樣品中總氮量測定：凱氏定氮法

2.2 色澤測定[5]

將不同水解度的柞蠶蛹多肽液各自攪拌均勻，分別倒入色差計(jì)的測色石英比色皿中，啟動色差計(jì)在室溫下分別測定不同水解度的多肽液的L、a、b值，每個多肽樣測定10次取平均值。

2.3 溶解性測定[7]

準(zhǔn)確稱量0.1 g柞蠶蛹多肽粉，加入25 mL雙蒸水混勻，用1 mol/L的HCl和1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH分別至7.0，加雙蒸水補(bǔ)至30 mL充分混合，在20 ℃條件下4 000 r/min離心20 min，取上清液測定蛋白含量，根據(jù)下式計(jì)算溶解性：

式中：可溶性氮的質(zhì)量測定方法采用凱式定氮法

2.4 持水性與持油性測定[2]

準(zhǔn)確稱量0.1 g多肽粉樣品加入帶刻度的具塞比色管中，加入5.0 mL去離子水或大豆油，充分混合記錄體積V1，室溫下靜置30 min后于離心機(jī)中4 000 r/min離心20 min，測定上清液的體積為V2，體積的減少量即為多肽粉的吸水或吸油量，持水性或持油性的計(jì)算方法如下式：

式中：m為樣品克數(shù)

2.5 起泡性和泡沫穩(wěn)定性測定[8]

配置1.0%(w/v)的多肽溶液15 mL，采用1 mol/L的HCl和1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，記錄此時溶液體積V0，采用均質(zhì)機(jī)1 200 r/min均質(zhì)2 min，測定溶液和泡沫總體積記為V1，室溫下靜置10 min后再次測定溶液和泡沫總體體積記為V2。柞蠶蛹多肽的起泡性和泡沫穩(wěn)定性計(jì)算如下式：

2.6 乳化性和乳化穩(wěn)定性測定

參考Chelulei[9]的方法并略作改動。配置pH為7的0.2%(W/V)柞蠶蛹多肽溶液，取10 mL樣品溶液加入4 mL大豆油，使用超高速均質(zhì)機(jī)20 000 r/min條件下均質(zhì)1 min，迅速從乳化液底部吸取0.5 mL乳狀液加入0.1%(W/V)的十二烷基硫酸鈉溶液稀釋至25 mL的容量瓶中定容，在500 nm波長處測定吸光值，記作A0，乳化液于室溫下靜置10 min后立即從乳化液底部再次吸取0.5 mL乳狀液，同樣用0.1%的十二烷基硫酸鈉稀釋并定容至25mL，在500 nm波長下的吸光值記為A10，以0.1%的十二烷基硫酸鈉溶液作空白，乳化性和乳化穩(wěn)定性的計(jì)算式如下：

式中：C-乳化前蛋白質(zhì)的濃度(g/mL)；DF-稀釋倍數(shù)；10 000指10 000 cm2；0.2857為乳化劑中油的含量

式中：A0為0 min時吸光值；A10為10 min時的吸光值；Δt為時間差

3 結(jié)果與分析

3.1 水解度對色澤的影響

由圖1可知，酶解降低了柞蠶蛹蛋白的L值，色差儀的L值通常表示明度，L值的降低表明隨著水解度得增大，酶解液偏暗，明度降低，這與反應(yīng)過程中有色物質(zhì)的產(chǎn)生有關(guān)。由圖2知，隨著水解的反應(yīng)的進(jìn)行，DH2多肽樣品具有最低的a值，這表明DH2與其他樣品相比綠度最高，a表示紅綠值。由圖3可知，未經(jīng)水解的柞蠶蛹蛋白b值較高，b表明黃藍(lán)值，這說明柞蠶蛹蛋白黃度最高，不同水解度柞蠶蛹多肽的黃度均有不同程度的降低。柞蠶蛹脫脂蛋白粉為乳白色至微黃色，通過蛋白酶的酶解作用蛋白質(zhì)大分子被切割成小分子肽和氨基酸等，生成的有色物質(zhì)會使酶解液顏色變深、亮度降低，色差儀檢測結(jié)果與肉眼所見一致。

圖1 水解度對柞蠶蛹多肽L值的影響

圖2 水解度對柞蠶蛹多肽a值的影響

圖3 水解度對柞蠶蛹多肽b值的影響

3.2 水解度對溶解性的影響

蛋白質(zhì)的溶解性即為蛋白質(zhì)(氮)在水中的分散指數(shù)，它取決于蛋白質(zhì)和水之間的相互作用。如圖4所示，酶解能顯著提高柞蠶蛹蛋白的溶解性。在pH7.0條件下，隨著水解度的增大，柞蠶蛹多肽的溶解性先升高后降低。未經(jīng)水解的柞蠶蛹蛋白溶解性為6.4%，蛋白酶的作用下可將其溶解性提高到DH3的22.8%。這表明酶解改變了柞蠶蛹蛋白的組成，肽鏈從內(nèi)部的斷裂降低了分子量，增加了極性基團(tuán)的數(shù)目，蠶蛹多肽的親水性增強(qiáng)，溶解性提高。

圖4 水解度對柞蠶蛹多肽溶解性的影響

3.3 水解度對持水性和持油性的影響

蛋白質(zhì)的持水性是指蛋白質(zhì)將水截留在其組織結(jié)構(gòu)中的能力，被截留的水包括吸附水、物理截留水、流體動力學(xué)水[10]；其對食品的品質(zhì)影響非常重要，可以影響食品的嫩度、柔軟度、多汁性等。由圖5可知，柞蠶蛹蛋白具有良好的持水力，酶解可進(jìn)一步提高柞蠶蛹蛋白的持水性，水解度越大持水力越強(qiáng)，良好的持水力使得柞蠶蛹多肽可添加于黏性食品中發(fā)揮重要作用。

圖5 水解度對柞蠶蛹多肽持水性的影響

持油性是蛋白質(zhì)的非極性側(cè)鏈對油脂的結(jié)合，用來衡量蛋白質(zhì)吸附油脂的能力；酶解雖然可通過改變蛋白質(zhì)的疏水性，間接影響其吸附脂肪的能力，但持油性還受氨基酸的組成、蛋白構(gòu)象、表面極性和疏水性比值等的影響，因此柞蠶蛹多肽和柞蠶蛹蛋白持油性差別不大，由圖6可知，DH2多肽樣品吸油力最高，但各不同水解度的多肽樣品間持油水平差別不大。

圖6 水解度對柞蠶蛹多肽持油性的影響

3.4 水解度對起泡性和起泡穩(wěn)定性的影響

試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同水解度的柞蠶蛹多肽起泡能力和起泡穩(wěn)定性不同，而pH值對其影響較大。由圖7可知，在蛋白酶的作用下柞蠶蛹多肽起泡性隨著水解度的提高先增大后減小，這可能是由于水解改變了蛋白質(zhì)分子構(gòu)象，使得適當(dāng)?shù)乃饽軌蚩焖俳档捅砻鎻埩?，使起泡性增?qiáng)而過度的水解減弱了分子間的相互作用，起泡性有所下降。圖8表明，具有良好起泡性的樣品泡沫穩(wěn)定性較低，pH值越大，起泡穩(wěn)定性越低，可能是堿性條件下使分子間相互作用形成的黏性膜易破，表示多肽樣品沒有足夠的黏度維持泡沫并防止破裂和聚結(jié)，影響了泡沫的穩(wěn)定性。

圖7 水解度對柞蠶蛹多肽起泡性的影響

圖8 水解度對柞蠶蛹多肽起泡穩(wěn)定性的影響

3.5 水解度對乳化性和乳化穩(wěn)定性的影響

乳化體系被定義為分散互不相溶的兩個液態(tài)相，常見的為水相與脂肪相，由于兩相的極性不同，在界面章形成的界面張力很大，因此乳化體系通常是不穩(wěn)定的分散系[10]。由圖9可知，酶解提高了柞蠶蛹蛋白的乳化性，即可溶性蛋白的吸附層所構(gòu)成的“膜”穩(wěn)定脂肪球的能力有所提升；如圖10，隨著水解度的增大，乳化能力先升高后降低，在DH3水解度乳化性達(dá)到最高。蛋白酶的作用使柞蠶蛹蛋白乳化穩(wěn)定性有著不同程度的提高，DH4多肽樣品的乳化穩(wěn)定性最高。蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)是其重要的功能性之一，代表蛋白質(zhì)與脂類的相互作用，酶解可提高柞蠶蛹蛋白的乳化性質(zhì)，可根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用于加工生產(chǎn)中。

圖9 水解度對柞蠶蛹多肽乳化性的影響

圖10 水解度對柞蠶蛹多肽乳化穩(wěn)定性的影響

4 結(jié) 論

隨著酶解反應(yīng)進(jìn)行的加深，柞蠶蛹多肽的水解度逐漸提高。柞蠶蛹多肽的L值隨水解度增大而降低，其a、b值均是先下降后升高；酶解使多肽的溶解性明顯提高，但過度水解后微有下降；酶解對柞蠶蛹多肽持水性和持油性的提高不明顯；水解度為25.33%的柞蠶蛹多肽具有較好的起泡性和乳化性，水解度為17.77%的多肽具有良好的泡沫穩(wěn)定性，而水解度為35.07%的多肽乳化穩(wěn)定性較好。在食品工業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的需求選擇適宜水解度的柞蠶蛹多肽。