芝麻饼残油量对其蛋白质降解的影响

程　益，田　云，杨文蛟，李　童，周海燕，吴永尧

(湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128)



芝麻饼残油量对其蛋白质降解的影响

程益，田云，杨文蛟，李童，周海燕，吴永尧

(湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128)

用实验室前期筛选得到的一株能降解芝麻饼粗蛋白的菌株LQ对不同残油量的芝麻饼进行发酵实验，分析了芝麻饼残油量对其粗蛋白降解的影响。结果表明：菌株LQ对残油量最低的芝麻饼5的降解效果最好，其蛋白酶活约为567.93 U·mL-1，蛋白质降解率约为51.89%，氨基酸转化率为13.27%，有机酸转化率为0.11%。随着芝麻饼中残油量的降低，粗蛋白含量提高，同时蛋白酶的活性也相应提高，粗蛋白的降解效果更好。

芝麻饼；残油量；粗蛋白降解

芝麻香油深受人们的喜爱，随着生活水平的提高，人们更加注重油脂来源的绿色、健康、环保。浸出法提取芝麻油工艺较成熟，出油率高，便于大规模连续化生产，但存在步骤繁多、设备复杂、生产安全性低和环境污染等缺点[1]。所以人们更倾向于选择传统的压滤法。压滤法制油是利用液体静压力传递原理，通过液体传递施加给油料压力，在静压条件下使油料受到挤压，把油从油料中压榨出来[2]。压滤法取油后的副产物是芝麻饼[3]。压滤法的工艺特点是油品的风味浓郁，没有烟熏味，口感较好，但是芝麻饼的残油量较高(8%左右)，自动化程度低。芝麻饼富含蛋白质,其蛋白质平均含量约35%，同时还含有大量的必需氨基酸，如精氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸等，我国芝麻油生产后的副产物的年产量高达42万t以上[4]。目前，对油料蛋白的利用研究主要集中在豆粕、油菜籽粕[5]、棉籽粕、芝麻粕[6]等粕类物质，而对芝麻饼蛋白质、脂类物质降解的研究较少。

作者用实验室前期筛选得到的高效蛋白质降解菌LQ对不同残油量的芝麻饼进行发酵，研究芝麻饼残油量对其蛋白质降解的影响，为不同品种和不同生产工艺的芝麻饼中的粗蛋白和粗脂肪的充分利用提供理论和实验依据。

1　实验

1.1材料、培养基与试剂

从榨油厂选取不同压榨程度的5种芝麻饼。

菌种：实验室前期筛选的能高效降解芝麻蛋白质的芽孢杆菌LQ。

试管斜面培养基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl0.2%，琼脂1.7%，酵母膏0.2%，pH值7.0。

摇瓶发酵培养基[7]：可溶性淀粉1%，芝麻饼10%，磷酸二氢钾0.1%，氯化钙0.1%，氯化镁0.05%。

茚三酮试剂； 4mol·L-1醋酸缓冲液；0.1%Vc； 混合指示剂(0.1g甲基红和0.5g溴甲酚绿指示剂溶于100mL95%乙醇，调节pH=4.5)； 2%硼酸溶液； 0.01mol·L-1氢氧化钠标准溶液； 1%酚酞溶液；60%浓硫酸溶液； 60%高氯酸溶液；40%氢氧化钠溶液；0.01mol·L-1盐酸标准溶液。

1.2发酵方法

在试管斜面培养基中活化菌种。将芝麻饼粉碎，过40目筛，称取10g于100mL发酵培养基中，接种量5%，在37 ℃、200r·min-1、pH值自然条件下发酵48h[7]，分别测定发酵液中粗蛋白质、游离氨基酸、有机酸含量和中性蛋白酶酶活。

1.3测试方法

芝麻饼中粗蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法[8]。

芝麻饼中粗脂肪含量的测定采用索氏抽提法[9]。

发酵液中中性蛋白酶酶活的测定采用福林酚法[10]。

发酵液中游离氨基酸含量的测定采用茚三酮法[11]。

发酵液中有机酸含量的测定：发酵液于4 000 r·min-1下离心15 min，取上清液稀释25倍，过滤，取滤液50 mL，用0.01 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定，计算有机酸含量。

菌株生物量的测定：菌株生物量采用平板菌落计数法测定[12]。将发酵液稀释后涂布平板培养基，置于35 ℃下培养1 d，计数菌落数(以每平皿30～300个为宜)。

2　结果与讨论

2.1芝麻饼中粗蛋白和粗脂肪的含量(表1)

由表1可知，5种芝麻饼的粗蛋白含量在33.42%～36.07%之间，平均粗蛋白含量35%左右，粗脂肪含量在7.76%～10.43%之间，平均粗脂肪含量8.71%。

表1　芝麻饼中粗蛋白和粗脂肪的含量/%Tab.1　Contents of crude protein and crude fat of sesame crackers/%

芝麻饼中粗蛋白含量越高，其粗脂肪含量越低。

2.2芝麻饼发酵液中中性蛋白酶酶活(图1)

图1　芝麻饼发酵液中的中性蛋白酶酶活比较

由图1可知，以5种芝麻饼为底物时发酵所产中性蛋白酶酶活在184.26～567.93 U·mL-1之间。芝麻饼5所产中性蛋白酶酶活最高，明显高于芝麻饼1，表明相同条件下，芝麻饼中残油量越低，菌株LQ所产中性蛋白酶酶活越高。

2.3芝麻饼发酵液中菌株生物量(图2)

图2　芝麻饼发酵液中菌株生物量

由图2可知，芝麻饼中残油量越低，发酵后所产生物量越高；芝麻饼5发酵48 h后，所产生物量最高，约为(172±12.436)×107个·mL-1。这是因为，芝麻饼中残油量增加，则其粗蛋白含量相对减少，菌株生长所需的营养物质相对减少，因而所产生物量、中性蛋白酶酶活降低。

2.4芝麻饼降解前后的粗蛋白含量和降解率(图3)

图3　芝麻饼降解前后的粗蛋白含量(a)和降解率(b)

由图3a可知，5种芝麻饼降解前后粗蛋白含量有明显差异，降解后芝麻饼中粗蛋白的含量明显降低，说明芝麻饼中粗蛋白能被高效降解。

由图3b可知，粗蛋白降解率从芝麻饼1到芝麻饼5逐渐升高，芝麻饼5降解率最高，达51.89%。表明，芝麻饼中的残油量越低，粗蛋白含量越高，发酵所产生物量越高，中性蛋白酶酶活也越高，粗蛋白的降解率也越高。

2.5芝麻饼降解前后的游离氨基酸含量和转化率(图4)

图4　芝麻饼降解前后游离氨基酸含量(a)和转化率(b)

由图4a可知，5种芝麻饼的游离氨基酸含量降解前后差别明显，降解后游离氨基酸含量明显增加，其中芝麻饼5降解后游离氨基酸含量最高，表明芝麻饼的粗蛋白能被菌株LQ降解。

由图4b可知，5种芝麻饼的游离氨基酸的转化率随残油量的降低呈上升趋势，芝麻饼中粗蛋白大部分降解为氨基酸，其中降解效果越好，游离氨基酸的含量越多，氨基酸的转化率就越高。饼肥是含氮较高的有机肥料，其中80%以上的氮素都是以有机氮的形式存在[13]。而芝麻饼5的游离氨基酸含量最高，可以作为有机肥料。

2.6芝麻饼降解前后的有机酸含量和转化率(图5)

由图5a可知，降解后5种芝麻饼的有机酸含量都略有增加，表明菌株LQ不仅具有降解蛋白质的能力，还有一定的油脂降解能力。

由图5b可知，芝麻饼降解后有机酸的转化率无明显差别且很低，说明菌株LQ对油脂的降解能力较低。

2.7讨论

对5种不同残油量的芝麻饼进行成分分析，芝麻饼5的残油量最低，粗脂肪含量7.76%，粗蛋白含量最高,为36.07%。高效蛋白质降解菌株LQ对芝麻饼5的降解效果最好。芝麻饼残油量越低，粗蛋白质含量相对越高，可能越有利于菌株的生长、蛋白酶的合成及粗蛋白的降解，这与颜焱娜[14]对不同饼粕粗蛋白的降解实验结论相似。与娄立起[7]对芝麻粕发酵的研究相比，粗蛋白的降解率要低。这与芝麻饼与芝麻粕

图5　芝麻饼降解前后有机酸含量(a)和转化率(b)

的营养成分含量不同有关。发酵后，有机酸含量均有增加，说明菌株LQ不仅具有降解蛋白质的能力，还有一定的油脂降解能力。可为芝麻饼蛋白质降解和脂肪降解提供参考，并为蛋白质和脂肪降解菌的复合菌发酵提供参考。

3　结论

用实验室前期筛选得到的高效蛋白质降解菌株LQ对不同残油量的芝麻饼进行发酵实验，分析了残油量对芝麻饼粗蛋白降解的影响。结果表明，残油量最低的芝麻饼5的粗蛋白降解效果最好，发酵所产中性蛋白酶酶活约为567.93 U·mL-1，蛋白质降解率约为51.89%，氨基酸转化率为13.27%，有机酸转化率为0.11%。5种芝麻饼的残油量不同，发酵所产蛋白酶酶活以及粗蛋白的降解效果也有差异。芝麻饼残油量越低，所产中性蛋白酶酶活越高，粗蛋白降解效果越好。

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Effect of Residual Oil Content on Protein Degradation of Sesame Crackers

CHENG Yi，TIAN Yun，YANG Wen-jiao，LI Tong，ZHOU Hai-yan，WU Yong-yao

(CollegeofBioscienceandBiotechnology，HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China)

AfermentationexperimentofsesamecrackerswithdifferentresidualoilcontentswascarriedoutwithapreliminarilyscreenedcrudeproteindegradingstrainLQ.Theeffectofresidualoilcontentonthedegradationofcrudeproteinofsesamecrackerswasanalyzed.TheresultsshowedthatthestrainLQhadthebestdegradationeffectonsesamecracker5withthelowestresidualoilcontent，inwhichtheproteaseactivitywasabout567.93U·mL-1，proteindegradationratewasabout51.89%，aminoacidconversionratewas13.27%，organicacidconversionratewas0.11%.Withthedecreasingofresidualoilcontentofsesamecrackers，thecrudeproteincontentincreased，theproteaseactivitywascorrespondinglyimproved，andthedegradationeffectofcrudeproteinswasbetter.

sesamecrackers；residualoilcontent；crudeproteindegradation

2016-04-28

程益(1991-)，男，湖南慈利人，硕士研究生，研究方向：生物技术与工程，E-mail:eshown172@163.com；通讯作者：周海燕，副教授，E-mail:petrelshirley@163.com；吴永尧，教授，E-mail:sws001@163.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2016.09.014

TQ 920.9

A

1672-5425(2016)09-0058-04

程益，田云，杨文蛟，等.芝麻饼残油量对其蛋白质降解的影响[J].化学与生物工程，2016，33(9)：58-61.