柞蚕蛹多肽的水解度对其功能特性的影响

张 禹 黄静雅

(辽宁省蚕业科学研究所，辽宁凤城 118100)

天然蛋白质通常具有一定的加工特性，如胶凝作用、溶解性、泡沫性和乳化性，以及感官特性等[1]，但容易受环境影响而导致某些功能性质减弱或者丧失，影响其在食品、保健品、化妆品等领域的应用。科学研究表明，酶水解法不仅温和安全，而且对蛋白质的加工特性改善明显[2-4]。柞蚕蛹多肽是蛋白酶酶解柞蚕蛹蛋白的产物，其体系内含有多肽、小肽和小分子氨基酸等物质；水解度不同的产物内部结构不同，加工性能也不一样。本文主要研究不同水解程度对所得柞蚕蛹多肽的色泽与加工性能的影响，为柞蚕蛹多肽的深度开发提供依据。

1 材料与设备

柞蚕蛹脱脂蛋白粉(实验室自制)；SZ-93自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂)

PHS-3C雷磁pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)；HH-4数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)；JA1003型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司)；HJ-6A多头磁力搅拌器(江苏科析仪器有限公司)；FW80型高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)；ThermoFisherST16R高速冷冻离心机(赛默飞世尔科技有限公司)；2100FOSS半自动凯氏定氮仪[福斯(中国)有限公司]；PRO200 Bio-Gen Series组织匀浆机( 美国PRO Scientific公司)；722s分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；NR200型3nh电脑色差仪(深圳市三恩时科技有限公司)； ABSON Vorter Mixer漩涡震荡器(合肥艾本森科学仪器有限公司)；

BZF-50真空干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)；FY-1.5C-N真空泵(浙江飞越机电有限公司)

2 试验方法

2.1 蚕蛹多肽的制备

柞蚕蛹脱脂蛋白粉按照水料比10∶1加入双蒸水，加入蛋白粉质量1%的中性蛋白酶和1%的复合蛋白酶，调节反应初始pH为6.8，置恒温磁力搅拌器上50 ℃恒温分别酶解1 h、2 h、6 h和10 h后，煮沸5 min灭酶，5 000 r/min离心10 min后取上清液，即为柞蚕蛹多肽液，真空干燥箱中60 ℃干燥后磨细过80目筛，制得4个不同水解度的柞蚕蛹多肽粉于干燥器中保存待测。

试验所用柞蚕蛹多肽水解度DH1= 14.22%、DH2=17.77%、DH3=25.33%、DH4=35.07%，未经水解的柞蚕蛹脱脂蛋白粉记为DH0[5]，水解度的计算方法如下[6]：

氨基态含量测定：甲醛电位滴定法

样品中总氮量测定：凯氏定氮法

2.2 色泽测定[5]

将不同水解度的柞蚕蛹多肽液各自搅拌均匀，分别倒入色差计的测色石英比色皿中，启动色差计在室温下分别测定不同水解度的多肽液的L、a、b值，每个多肽样测定10次取平均值。

2.3 溶解性测定[7]

准确称量0.1 g柞蚕蛹多肽粉，加入25 mL双蒸水混匀，用1 mol/L的HCl和1 mol/L的NaOH溶液调节pH分别至7.0，加双蒸水补至30 mL充分混合，在20 ℃条件下4 000 r/min离心20 min，取上清液测定蛋白含量，根据下式计算溶解性：

式中：可溶性氮的质量测定方法采用凯式定氮法

2.4 持水性与持油性测定[2]

准确称量0.1 g多肽粉样品加入带刻度的具塞比色管中，加入5.0 mL去离子水或大豆油，充分混合记录体积V1，室温下静置30 min后于离心机中4 000 r/min离心20 min，测定上清液的体积为V2，体积的减少量即为多肽粉的吸水或吸油量，持水性或持油性的计算方法如下式：

式中：m为样品克数

2.5 起泡性和泡沫稳定性测定[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溶液调节pH为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，记录此时溶液体积V0，采用均质机1 200 r/min均质2 min，测定溶液和泡沫总体积记为V1，室温下静置10 min后再次测定溶液和泡沫总体体积记为V2。柞蚕蛹多肽的起泡性和泡沫稳定性计算如下式：

2.6 乳化性和乳化稳定性测定

参考Chelulei[9]的方法并略作改动。配置pH为7的0.2%(W/V)柞蚕蛹多肽溶液，取10 mL样品溶液加入4 mL大豆油，使用超高速均质机20 000 r/min条件下均质1 min，迅速从乳化液底部吸取0.5 mL乳状液加入0.1%(W/V)的十二烷基硫酸钠溶液稀释至25 mL的容量瓶中定容，在500 nm波长处测定吸光值，记作A0，乳化液于室温下静置10 min后立即从乳化液底部再次吸取0.5 mL乳状液，同样用0.1%的十二烷基硫酸钠稀释并定容至25mL，在500 nm波长下的吸光值记为A10，以0.1%的十二烷基硫酸钠溶液作空白，乳化性和乳化稳定性的计算式如下：

式中：C-乳化前蛋白质的浓度(g/mL)；DF-稀释倍数；10 000指10 000 cm2；0.2857为乳化剂中油的含量

式中：A0为0 min时吸光值；A10为10 min时的吸光值；Δt为时间差

3 结果与分析

3.1 水解度对色泽的影响

由图1可知，酶解降低了柞蚕蛹蛋白的L值，色差仪的L值通常表示明度，L值的降低表明随着水解度得增大，酶解液偏暗，明度降低，这与反应过程中有色物质的产生有关。由图2知，随着水解的反应的进行，DH2多肽样品具有最低的a值，这表明DH2与其他样品相比绿度最高，a表示红绿值。由图3可知，未经水解的柞蚕蛹蛋白b值较高，b表明黄蓝值，这说明柞蚕蛹蛋白黄度最高，不同水解度柞蚕蛹多肽的黄度均有不同程度的降低。柞蚕蛹脱脂蛋白粉为乳白色至微黄色，通过蛋白酶的酶解作用蛋白质大分子被切割成小分子肽和氨基酸等，生成的有色物质会使酶解液颜色变深、亮度降低，色差仪检测结果与肉眼所见一致。

图1 水解度对柞蚕蛹多肽L值的影响

图2 水解度对柞蚕蛹多肽a值的影响

图3 水解度对柞蚕蛹多肽b值的影响

3.2 水解度对溶解性的影响

蛋白质的溶解性即为蛋白质(氮)在水中的分散指数，它取决于蛋白质和水之间的相互作用。如图4所示，酶解能显著提高柞蚕蛹蛋白的溶解性。在pH7.0条件下，随着水解度的增大，柞蚕蛹多肽的溶解性先升高后降低。未经水解的柞蚕蛹蛋白溶解性为6.4%，蛋白酶的作用下可将其溶解性提高到DH3的22.8%。这表明酶解改变了柞蚕蛹蛋白的组成，肽链从内部的断裂降低了分子量，增加了极性基团的数目，蚕蛹多肽的亲水性增强，溶解性提高。

图4 水解度对柞蚕蛹多肽溶解性的影响

3.3 水解度对持水性和持油性的影响

蛋白质的持水性是指蛋白质将水截留在其组织结构中的能力，被截留的水包括吸附水、物理截留水、流体动力学水[10]；其对食品的品质影响非常重要，可以影响食品的嫩度、柔软度、多汁性等。由图5可知，柞蚕蛹蛋白具有良好的持水力，酶解可进一步提高柞蚕蛹蛋白的持水性，水解度越大持水力越强，良好的持水力使得柞蚕蛹多肽可添加于黏性食品中发挥重要作用。

图5 水解度对柞蚕蛹多肽持水性的影响

持油性是蛋白质的非极性侧链对油脂的结合，用来衡量蛋白质吸附油脂的能力；酶解虽然可通过改变蛋白质的疏水性，间接影响其吸附脂肪的能力，但持油性还受氨基酸的组成、蛋白构象、表面极性和疏水性比值等的影响，因此柞蚕蛹多肽和柞蚕蛹蛋白持油性差别不大，由图6可知，DH2多肽样品吸油力最高，但各不同水解度的多肽样品间持油水平差别不大。

图6 水解度对柞蚕蛹多肽持油性的影响

3.4 水解度对起泡性和起泡稳定性的影响

试验结果显示，不同水解度的柞蚕蛹多肽起泡能力和起泡稳定性不同，而pH值对其影响较大。由图7可知，在蛋白酶的作用下柞蚕蛹多肽起泡性随着水解度的提高先增大后减小，这可能是由于水解改变了蛋白质分子构象，使得适当的水解能够快速降低表面张力，使起泡性增强而过度的水解减弱了分子间的相互作用，起泡性有所下降。图8表明，具有良好起泡性的样品泡沫稳定性较低，pH值越大，起泡稳定性越低，可能是碱性条件下使分子间相互作用形成的黏性膜易破，表示多肽样品没有足够的黏度维持泡沫并防止破裂和聚结，影响了泡沫的稳定性。

图7 水解度对柞蚕蛹多肽起泡性的影响

图8 水解度对柞蚕蛹多肽起泡稳定性的影响

3.5 水解度对乳化性和乳化稳定性的影响

乳化体系被定义为分散互不相溶的两个液态相，常见的为水相与脂肪相，由于两相的极性不同，在界面章形成的界面张力很大，因此乳化体系通常是不稳定的分散系[10]。由图9可知，酶解提高了柞蚕蛹蛋白的乳化性，即可溶性蛋白的吸附层所构成的“膜”稳定脂肪球的能力有所提升；如图10，随着水解度的增大，乳化能力先升高后降低，在DH3水解度乳化性达到最高。蛋白酶的作用使柞蚕蛹蛋白乳化稳定性有着不同程度的提高，DH4多肽样品的乳化稳定性最高。蛋白质的乳化性质是其重要的功能性之一，代表蛋白质与脂类的相互作用，酶解可提高柞蚕蛹蛋白的乳化性质，可根据实际需要应用于加工生产中。

图9 水解度对柞蚕蛹多肽乳化性的影响

图10 水解度对柞蚕蛹多肽乳化稳定性的影响

4 结 论

随着酶解反应进行的加深，柞蚕蛹多肽的水解度逐渐提高。柞蚕蛹多肽的L值随水解度增大而降低，其a、b值均是先下降后升高；酶解使多肽的溶解性明显提高，但过度水解后微有下降；酶解对柞蚕蛹多肽持水性和持油性的提高不明显；水解度为25.33%的柞蚕蛹多肽具有较好的起泡性和乳化性，水解度为17.77%的多肽具有良好的泡沫稳定性，而水解度为35.07%的多肽乳化稳定性较好。在食品工业生产中，可根据目标产品的需求选择适宜水解度的柞蚕蛹多肽。