不同酶解条件对蛋清蛋白液功能性质的影响

周玲，周萍

（西南大学荣昌校区动物科学系，重庆402460）

鸡蛋蛋清蛋白中蛋白质含量高达13%～15%，富含种类较多的对人体有益的蛋白质，以白蛋白、粘蛋白、球蛋白为主，约占95%。蛋清蛋白质所含人体必需氨基酸种类多，且配比平衡性好，是生物利用效率最高的一类蛋白质[1]。但是由于鸡蛋蛋白本身具有起泡性和致敏性等缺点，以及蛋清蛋白粉制备过程中容易造成部分功能性质下降，限制了其在食品中的应用。此外，蛋清中还含有一定量的抗生素蛋白质及蛋白酶抑制剂，在功能食品中直接加入蛋清蛋白会影响蛋白质的消化和吸收，从而造成蛋白质资源的浪费[2]。有研究表明，蛋白质经适当热变性处理并经蛋白酶适度水解，能有效降低其起泡性能，显著增强其乳化性能，还能灭活有害因子及蛋白酶抑制剂并获得具有生物活性的多肽，有利于机体消化吸收[3－4]。本文以鸡蛋蛋清蛋白液为实验对象，主要研究了酶种类、酶用量、底物浓度、酶解温度和时间对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响，以期为酶解蛋清蛋白的实际应用提供参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 主要原料

新鲜鸡蛋购于重庆荣昌老百姓超市，符合GB 2748－2003《鲜蛋卫生标准》要求：气室正常，无异味，外形指数好，蛋壳完整无裂横，蛋品质合格正常的鸡蛋。

胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶：广西南宁庞博生物工程有限公司。

1.2 主要仪器与设备

DZF－6021真空干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司；ESJ120－4型电子天平：沈阳龙腾电子设备有限公司；2XZ－1真空泵：浙江黄业黎明实业有限公司；LD5－2A离心机：北京京立离心机有限公司；T18－2型高速分散机：廊坊盛通电子仪器有限公司。

1.3 蛋清蛋白液的酶解工艺流程

选蛋→洗蛋→消毒→清水淋洗→吹干打蛋→蛋清蛋黄分离→蛋清液配制→蛋清液酶解→起泡性和乳化性测定。

1.4 方法

1.4.1 酶种类对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制3%的蛋清蛋白液（以干物质计，下同）5份，分别加入干物质量的2%的胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶，在各种酶最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，确定较适的酶种类。

1.4.2 酶用量对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制浓度为3%的蛋清蛋白液6份，分别加入1%、2%、3%、4%、5%、6%最适蛋白酶，在其最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，确定较适的酶用量范围。

1.4.3 底物浓度对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制1%、2%、3%、4%、5%、6%的蛋清蛋白液6份，加入2%确定的蛋白酶，在其最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，确定较适的底物浓度范围。

1.4.4 酶解时间对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制3%的蛋清蛋白6份，加入2%确定的蛋白酶，在其最适酶解温度和pH下分别酶解3、4、5、6、7、8 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，确定较适的酶解时间范围。

1.5 测定方法

1.5.1 起泡性[5]

在室温下，将一定浓度的蛋白液置于匀浆机中，在一定的匀浆时间和匀浆速度下匀浆后，分别在0、5、30 min时测定其泡沫体积V1、V2、V3。计算公式如下：

式中：V为0 min时总分散系的体积，mL；V′为匀浆前蛋清蛋白液的体积，mL；V1为泡沫的最大体积，即0 min时泡沫的体积，mL；C为蛋白质溶液的质量浓度，%。

1.5.2 泡沫稳定性[6]

式中：V3为酶解蛋清蛋白溶液放置30 min时的体积，mL。

1.5.3 乳化容量[7]

配制1%的酶解蛋清蛋白溶液，加入50 mL大豆色拉油，均质（2 000 r/min）1 min，放入离心机中离心（1 300 r/min）5 min，取出离心管，观察乳化情况，记下乳化层高度及管中液体总高度。计算公式如下：

式中：h1为离心管中乳化层高度，cm；h2为离心管中液体总高度，cm。

1.5.4 乳化稳定性[1，8]

准确称取样品0.01 g，用不同pH及含有不同浓度NaCl的柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲液溶解并定溶至10 mL，取蛋白质溶液3 mL于直径为10.5 mm的塑料离心管中，加入1 mL花生油。将混合液进行高速乳化（以13 500 r/min离心1 min）。乳化后立即从离心管底部吸取乳浊液0.1 mL，加入质量分数为0.1%的SDS（十二烷基硫酸钠）溶液将其稀释100倍，装入直径1 cm的比色皿中，在500 nm条件下测定其吸光值。30 min后，再次从离心管底部吸取0.1 mL乳浊液，测定吸光值。乳化稳定性（ES）计算公式如下：

式中：T为两次测定时间间隔，min；A0为第1次测定乳化性吸光值；At为第2次测定乳化性吸光值。

1.5.5 乳化活性指数[7]

用0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液（pH 7.5）配制1%的蛋白样品，取1 mL色拉油与3 mL待测溶液于均质机中均质1 min（2 000 r/min），分别于0 min和10 min时从底部取 50 μL用0.1%SDS 25 mL稀释后测OD500。乳化活性指数（EAI）计算公式如下：

式中：EAI为每克蛋白质的乳化面积，（m2/g）；Φ为油相所占的分数，本实验中油相占1/4；C为蛋白质浓度，本测试中蛋白质浓度为1%；L为比色池光径，10mm。

1.5.6 乳状液稳定指数[1，8]

乳状液稳定指数的测试方法同上，计算公式如下：

式中：OD500为500 nm处的吸光值；Δt为两次测定的间隔时间；ΔOD500为Δt-内吸光值之差。

2 结果与分析

2.1 酶种类对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制3%的蛋清蛋白液5份，分别加入占干物质量2%的胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶，在各种酶最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，结果见表1和表2。

表1 酶种类对蛋清蛋白酶解液起泡性能的影响Table 1 Influence of hydrolysis of the foaming properties on egg white protein

起泡性是指蛋白质在搅拌等操作下产生的气体在连续液相或半固相中分散形成分散体系的能力，起泡性能越强，在食品制作过程中形成的泡沫就越多，不利于食品加工操作[9]。由表1可知，利用碱性蛋白酶水解蛋清蛋白后得到的酶解液起泡性、发泡能力较小，泡沫稳定性较差。

表2 酶种类对蛋清蛋白酶解液乳化性能的影响Table 2 Influence of hydrolysis of the emulsifying properties on egg white protein

乳化性是指蛋白质溶液从油包水变成水包油的形成稳定乳化液的能力，乳化性越强，形成的乳化液越稳定，不易形成沉淀，有利于食品加工[10]。从表2可知，利用碱性蛋白酶水解蛋清蛋白后得到的酶解液乳化容量较小，乳化稳定性较高，乳化活性指数和乳状液稳定指数较大。

2.2 酶用量对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制浓度为3%的蛋清蛋白液6份，分别加入1%、2%、3%、4%、5%、6%碱性蛋白酶，在其最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，结果见表3和表4。

由表3可知，随着酶用量的增加，蛋清蛋白酶解液的起泡性逐渐降低。这是由于在底物量一定的条件下，酶添加量越多，蛋白质水解越完全，故起泡性能降低。从表3还可看出，当酶用量超过4%后，蛋清蛋白酶解液的起泡性变化不大。

表3 酶用量对蛋清蛋白酶解液起泡性能的影响Table 3 Influence of the amount of enzyme of the foaming properties on egg white protein

表4 酶用量对蛋清蛋白酶解液乳化性能的影响Table 4 Influence of the amount of enzyme of the emulsifying properties on egg white protein

从表4可看出，随着酶用量的增加，蛋清蛋白酶解液的乳化容量、乳化稳定性、乳化活性指数和乳状液稳定指数也逐渐增加；当酶用量超过4%后，各乳化性能指标变化不大。

2.3 底物浓度对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制1%、2%、3%、4%、5%、6%的蛋清蛋白液6份，加入2%的碱性蛋白酶，在其最适酶解温度和pH下酶解6 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，结果见表5和表6。

表5 底物浓度对蛋清蛋白酶解液起泡性能的影响Table 5 Influence of substrate concentration of the foaming properties on egg white protein

由表5可知，随着底物浓度的增加，蛋清蛋白酶解液的起泡性逐渐增强。这是由于在酶用量一定的情况下，底物浓度越大，蛋白质水解度越低，故起泡性增强。从表5还可看出，当底物浓度超过5%后，蛋清蛋白酶解液的起泡性增强趋势变缓。

表6 底物浓度对蛋清蛋白酶解液乳化性能的影响Table 6 Influence of substrate concentration of the emulsifying properties on egg white protein

从表6可看出，随着底物浓度的增大，蛋清蛋白酶解液的乳化容量、乳化稳定性、乳化活性指数和乳状液稳定指数逐渐减小；当底物浓度超过5%后，各乳化性能指标变化减缓。

2.4 酶解时间对蛋清蛋白液起泡性能和乳化性能的影响

配制3%的蛋清蛋白6份，加入2%的碱性蛋白酶，在其最适酶解温度和 pH 下分别酶解 3、4、5、6、7、8 h，测定酶解液的起泡性能和乳化性能，平行测定3次，取平均值，结果见表7和表8。

表7 酶解时间对蛋清蛋白酶解液起泡性能的影响Table 7 Influence of hydrolysis time of the foaming properties on egg white protein

由表7可知，随着酶解时间的延长，蛋清蛋白酶解液的起泡性下降。这是由于酶解时间越长，蛋白质水解越完全，故起泡性降低。从表7还可看出，当酶解时间超过6 h后，各起泡性能指标变化趋缓。

从表8可看出，随着酶解时间的延长，蛋清蛋白酶解液的乳化容量、乳化稳定性、乳化活性指数和乳状液稳定指数逐渐增大；当酶解时间超过6 h后，各乳化性能指标变化减缓。

表8 酶解时间对蛋清蛋白酶解液乳化性能的影响Table 8 Influence of hydrolysis time of the emulsifying properties on egg white protein

3 结论

1）碱性蛋白酶是蛋清蛋白水解的最适酶，酶解对蛋清蛋白液的起泡性能和乳化性能均有一定影响。在酶解温度45℃～50℃，pH6～8.5的条件下，其较适酶解条件为酶用量4%，底物浓度5%，酶解时间6 h。

2）酶解可降低蛋清蛋白液的起泡性，增加其乳化性能，有利于食品加工。

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