大豆蛋白酶解制备肽的工艺研究
大豆蛋白酶解制备肽的工艺研究[20200408175421]
摘 要
豆粕是一种植物性蛋白原料，一般作为饲料用于动物饲养。由于抗营养因子的存在，减少了动物膳食营养素的吸收和利用。本文选用两种中性蛋白酶和两种碱性蛋白酶来水解豆粕。在不同温度、底物浓度、酶添加量、pH值、时间条件下，对豆粕中蛋白质水解度进行测定。综合以上五种单因素实验结果可以得出：碱性蛋白酶水解豆粕蛋白效果较中性蛋白酶水解效果好。通过正交实验进行直观分析和方差分析，最终确定碱性蛋白酶（无锡杰能科）酶解豆粕的最佳条件为：温度为55℃、pH为8.5、底物浓度为7%、酶添加量（E/S）为1.5%。在以上条件下，最终得到的豆粕蛋白水解度为48.93%。
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关键字:豆粕中性蛋白酶碱性蛋白酶
目录
1．引言 1
1.1大豆的基本组成和功能特性 1
1.2大豆蛋白质的分类和生理功能 1
1.3大豆蛋白肽的生物活性和制备方法 1
1.4蛋白酶 2
1.4.1蛋白酶的来源 2
1.4.2蛋白酶的分类 2
1.4.3蛋白酶的性质 2
1.5研究目的和意义 3
1.6研究内容 3
2.材料与方法 4
2.1实验材料与仪器 4
2.1.1实验材料 4
2.1.2实验仪器 4
2.2实验方法 4
2.2.1豆粕蛋白质含量的测定 4
2.2.2水解度的测定方法 4
2.2.3温度对水解度的影响 5
2.2.4底物浓度对水解度的影响 5
2.2.5酶量对水解度的影响 5
2.2.6 pH对水解度的影响 5
2.2.7时间对水解度的影响 5
2.3方法设计 5
3.结果与分析 6
3.1中性蛋白酶单因素实验结果 6
3.1.1温度对水解度的影响 6
3.1.2底物浓度对水解度的影响 7
3.1.3酶量对水解度的影响 7
3.1.4pH对水解度的影响 8
3.1.5时间对水解度的影响 9
3.2碱性蛋白酶单因素实验结果 9
3.2.1温度对水解度的影响 9
3.2.2底物浓度对水解度的影响 10
3.2.3酶量对水解度的影响 10
3.2.4pH对水解度的影响 11
3.2.5时间对水解度的影响 11
3.3正交实验确定碱性蛋白酶（无锡杰能科）的最佳酶解条件 12
结论 14
参考文献 15
致谢 16
1．引言
1.1大豆的基本组成和功能特性
我国是世界上最早种植大豆和利用大豆加工食品的的国家。豆腐在我国历史悠久，深受大人小孩的喜爱。西方最早利用大豆加工，是将其制成全脂豆粉和粗豆粉。大豆富含蛋白质，脂肪以及少量的水分，纤维和灰分。大豆蛋白质质量优越，效价高。大豆中蛋白质含量高于谷类作物。其蛋白质的氨基酸含量比例符合人体所需相应的氨基酸含量比例。大豆的营养功效主要有：预防心血管疾病、促进人体激素分泌、延迟衰老、增强记忆力等[1]。
1.2大豆蛋白质的分类和生理功能
大豆蛋白主要是一些水溶性蛋白质。不同的大豆蛋白质的生理功能也不相同，因而其又可以分为储藏蛋白和生物活性蛋白。储藏蛋白是主体，没有生物活性，主要有11S球蛋白和7S球蛋白[2]。大豆蛋白质具有四级结构。大豆蛋白质的氨基酸数量多，其中主要是谷氨酸和天冬氨酸这两种氨基酸，并且含有多种人体所需必需氨基酸[1]。大豆蛋白质氨基酸与谷类蛋白质氨基酸相比较，可以发现大豆蛋白质含有较高的赖氨酸，而蛋氨酸和半胱氨酸含量较低[3-4]。大豆蛋白的生理功能主要有:具有所有蛋白质的功能特性（调节人体内的新陈代谢，防止骨质疏松等）和降低血清胆固醇[5]、防止血管末梢收缩抗高血压[6]、降低中性脂肪、缓解更年期不适症、保护肾功能等[7-8]功能。大豆分离蛋白的功能特性有：高溶解度的溶解特性、热敏性强的热变性、乳化性、吸油性、吸水性和保水性、黏度、凝胶性、起泡性、调色性、成模性等[9-10]。
1.3大豆蛋白肽的生物活性和制备方法
大豆肽的制备主要是，使用现代科学和技术（微生物发酵，水解技术）将大豆球蛋白降解为具有不同链长的小分子肽。大豆肽的生理活性较好，功能较强。大豆肽在体内消化吸收效果高于一般游离的氨基酸，其氨基酸组成与大豆蛋白质相似，并且必需氨基酸比例均衡，含量丰富[11]。由于肽键的断裂，大豆蛋白肽链缩短，相对分子质量降低，NH3+和COO－等亲水基团增多，静电荷数增加，内部疏水基团暴露，从而使大豆蛋白肽具有以下理化性质。其主要为：溶解性、低粘度、吸湿性与保湿性、凝胶软化性能、促进发酵性、改善蛋白质的起泡性、提高蛋白质的乳化能力 [12-13]等。大豆蛋白肽的生物活性主要有：营养丰富，吸收速度快和吸收率高，较低的抗原性，调整血糖浓度，降低血压和抑制胆固醇，促进脂肪的代谢，促进矿物质吸收，抗氧化性抗血栓抗癌和抗衰老，调节免疫功能，镇静安神补脑作用。同时还具有防止色素沉着、保护肝脏、防止肝硬化、糖尿病的预防和治疗、痴呆和胆囊结石的预防作用等一系列功能[14]。现在，蛋白肽的制备方法主要有以下几种：第一种就是用化学法或酶法水解蛋白质；第二种就是利用现在先进技术合成蛋白肽；第三种就是分离和提取生物体内的天然活性蛋白肽。大豆蛋白肽的制备主要采取水解法。目前主要是通过酶法来制备大豆肽。酶法水解过程易控制，在比较温和的条件下进行，没有多少副产物，并且能很好地保存原蛋白质的营养价值[15]。
1.4蛋白酶
1.4.1蛋白酶的来源
蛋白酶主要来自高等植物的种子，动物内脏，微生物发酵。植物来源的蛋白酶有菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、和生姜蛋白酶等。动物来源的蛋白酶有胰蛋白酶和胃蛋白酶等。微生物来源的蛋白酶，是商品化酶的主体[16]，主要是酸性、中性和碱性这三类蛋白酶。
1.4.2蛋白酶的分类
常用的蛋白酶可以由不同原料生产，因而可以分为：植物蛋白酶，动物蛋白酶，微生物蛋白酶。根据蛋白酶水解作用产生多肽的不同，一般将蛋白酶分为内肽酶和外肽酶。内肽酶主要作用于蛋白质或多肽的内部肽键，从而将去水解断开生成不同分子量大小的多肽。外肽酶主要作用于蛋白质或多肽的游离氨基或羧基末端，从而游离出氨基酸。微生物蛋白酶的活性中心性质一般大不相同，从而可以将其分为酸性蛋白酶、金属蛋白酶、巯基蛋白酶、和丝氨酸蛋白酶 [17-18]。微生物蛋白酶的作用最适pH也不相同，能够将其分为酸性、中性和碱性的蛋白酶。
1.4.3蛋白酶的性质
丝氨酸是丝氨酸蛋白酶的活性中心，其最适反应pH8～10。该类酶大多数为内肽酶，包括弹性蛋白酶、胰蛋白酶和枯草杆菌碱性蛋白酶等。巯基蛋白酶的活性中心含有巯基，最适反应pH在中性附近，包括木瓜蛋白酶和微生物中性蛋白酶等。金属蛋白酶活性中心含Ca2+，Zn2+等金属离子，加入金属螯合剂能使酶失活，再加入金属酶活性恢复。微生物中性蛋白酶和胰羧肽酶A属于该类酶。羧基蛋白酶的活性中心含有两个羧基，最适反应pH2～4,主要是一些酸性蛋白酶。霉菌，酵母和真菌是生产酸性蛋白酶菌株。酸性蛋白酶的最适反应pH3～4,等电点低（pI3～4）。酸性蛋白酶主要是一种羧基蛋白酶，活性中心含有两个天冬氨酸残基。酸性蛋白酶可以通过内切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。中性蛋白酶的生产菌种主要是枯草杆菌、灰色链球菌、寄生曲菌和栖土菌等。微生物中性蛋白酶主要是金属酶，热稳定性较差，较早用于工业生产，一般还会发生自溶现象。钙离子可以提高中性蛋白酶的稳定性并减少其发生自溶[19-20]。中性蛋白酶一般作用于由亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和其他疏水大分子氨基酸提供氨基的肽键。碱性蛋白酶大多是胞外酶，最适反应pH7.0～11.0。碱性蛋白酶是一种丝氨酸蛋白酶，活性中心含有丝氨酸，可以通过自身的羟基与底物多肽中的羧基结合，发生酰化反应使底物水解，水解能力较大,还具有酯酶活力。碱性蛋白酶起作用的肽键的羧基端一般为芳香族氨基酸或疏水性氨基酸。碱性蛋白酶起作用的底物特异性高，一般只能作用于蛋白肽链[21]。蛋白酶的专一性是针对某些肽键的特异性，本质上是由形成肽键的两个氨基酸的性质不同来决定的。大豆蛋白质经蛋白酶酶解后，小肽数量增加，会释放一些特征风味，同时也会因暴露某些疏水性氨基酸而产生苦肽味。
摘 要
豆粕是一种植物性蛋白原料，一般作为饲料用于动物饲养。由于抗营养因子的存在，减少了动物膳食营养素的吸收和利用。本文选用两种中性蛋白酶和两种碱性蛋白酶来水解豆粕。在不同温度、底物浓度、酶添加量、pH值、时间条件下，对豆粕中蛋白质水解度进行测定。综合以上五种单因素实验结果可以得出：碱性蛋白酶水解豆粕蛋白效果较中性蛋白酶水解效果好。通过正交实验进行直观分析和方差分析，最终确定碱性蛋白酶（无锡杰能科）酶解豆粕的最佳条件为：温度为55℃、pH为8.5、底物浓度为7%、酶添加量（E/S）为1.5%。在以上条件下，最终得到的豆粕蛋白水解度为48.93%。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:豆粕中性蛋白酶碱性蛋白酶
目录
1．引言 1
1.1大豆的基本组成和功能特性 1
1.2大豆蛋白质的分类和生理功能 1
1.3大豆蛋白肽的生物活性和制备方法 1
1.4蛋白酶 2
1.4.1蛋白酶的来源 2
1.4.2蛋白酶的分类 2
1.4.3蛋白酶的性质 2
1.5研究目的和意义 3
1.6研究内容 3
2.材料与方法 4
2.1实验材料与仪器 4
2.1.1实验材料 4
2.1.2实验仪器 4
2.2实验方法 4
2.2.1豆粕蛋白质含量的测定 4
2.2.2水解度的测定方法 4
2.2.3温度对水解度的影响 5
2.2.4底物浓度对水解度的影响 5
2.2.5酶量对水解度的影响 5
2.2.6 pH对水解度的影响 5
2.2.7时间对水解度的影响 5
2.3方法设计 5
3.结果与分析 6
3.1中性蛋白酶单因素实验结果 6
3.1.1温度对水解度的影响 6
3.1.2底物浓度对水解度的影响 7
3.1.3酶量对水解度的影响 7
3.1.4pH对水解度的影响 8
3.1.5时间对水解度的影响 9
3.2碱性蛋白酶单因素实验结果 9
3.2.1温度对水解度的影响 9
3.2.2底物浓度对水解度的影响 10
3.2.3酶量对水解度的影响 10
3.2.4pH对水解度的影响 11
3.2.5时间对水解度的影响 11
3.3正交实验确定碱性蛋白酶（无锡杰能科）的最佳酶解条件 12
结论 14
参考文献 15
致谢 16
1．引言
1.1大豆的基本组成和功能特性
我国是世界上最早种植大豆和利用大豆加工食品的的国家。豆腐在我国历史悠久，深受大人小孩的喜爱。西方最早利用大豆加工，是将其制成全脂豆粉和粗豆粉。大豆富含蛋白质，脂肪以及少量的水分，纤维和灰分。大豆蛋白质质量优越，效价高。大豆中蛋白质含量高于谷类作物。其蛋白质的氨基酸含量比例符合人体所需相应的氨基酸含量比例。大豆的营养功效主要有：预防心血管疾病、促进人体激素分泌、延迟衰老、增强记忆力等[1]。
1.2大豆蛋白质的分类和生理功能
大豆蛋白主要是一些水溶性蛋白质。不同的大豆蛋白质的生理功能也不相同，因而其又可以分为储藏蛋白和生物活性蛋白。储藏蛋白是主体，没有生物活性，主要有11S球蛋白和7S球蛋白[2]。大豆蛋白质具有四级结构。大豆蛋白质的氨基酸数量多，其中主要是谷氨酸和天冬氨酸这两种氨基酸，并且含有多种人体所需必需氨基酸[1]。大豆蛋白质氨基酸与谷类蛋白质氨基酸相比较，可以发现大豆蛋白质含有较高的赖氨酸，而蛋氨酸和半胱氨酸含量较低[3-4]。大豆蛋白的生理功能主要有:具有所有蛋白质的功能特性（调节人体内的新陈代谢，防止骨质疏松等）和降低血清胆固醇[5]、防止血管末梢收缩抗高血压[6]、降低中性脂肪、缓解更年期不适症、保护肾功能等[7-8]功能。大豆分离蛋白的功能特性有：高溶解度的溶解特性、热敏性强的热变性、乳化性、吸油性、吸水性和保水性、黏度、凝胶性、起泡性、调色性、成模性等[9-10]。
1.3大豆蛋白肽的生物活性和制备方法
大豆肽的制备主要是，使用现代科学和技术（微生物发酵，水解技术）将大豆球蛋白降解为具有不同链长的小分子肽。大豆肽的生理活性较好，功能较强。大豆肽在体内消化吸收效果高于一般游离的氨基酸，其氨基酸组成与大豆蛋白质相似，并且必需氨基酸比例均衡，含量丰富[11]。由于肽键的断裂，大豆蛋白肽链缩短，相对分子质量降低，NH3+和COO－等亲水基团增多，静电荷数增加，内部疏水基团暴露，从而使大豆蛋白肽具有以下理化性质。其主要为：溶解性、低粘度、吸湿性与保湿性、凝胶软化性能、促进发酵性、改善蛋白质的起泡性、提高蛋白质的乳化能力 [12-13]等。大豆蛋白肽的生物活性主要有：营养丰富，吸收速度快和吸收率高，较低的抗原性，调整血糖浓度，降低血压和抑制胆固醇，促进脂肪的代谢，促进矿物质吸收，抗氧化性抗血栓抗癌和抗衰老，调节免疫功能，镇静安神补脑作用。同时还具有防止色素沉着、保护肝脏、防止肝硬化、糖尿病的预防和治疗、痴呆和胆囊结石的预防作用等一系列功能[14]。现在，蛋白肽的制备方法主要有以下几种：第一种就是用化学法或酶法水解蛋白质；第二种就是利用现在先进技术合成蛋白肽；第三种就是分离和提取生物体内的天然活性蛋白肽。大豆蛋白肽的制备主要采取水解法。目前主要是通过酶法来制备大豆肽。酶法水解过程易控制，在比较温和的条件下进行，没有多少副产物，并且能很好地保存原蛋白质的营养价值[15]。
1.4蛋白酶
1.4.1蛋白酶的来源
蛋白酶主要来自高等植物的种子，动物内脏，微生物发酵。植物来源的蛋白酶有菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、和生姜蛋白酶等。动物来源的蛋白酶有胰蛋白酶和胃蛋白酶等。微生物来源的蛋白酶，是商品化酶的主体[16]，主要是酸性、中性和碱性这三类蛋白酶。
1.4.2蛋白酶的分类
常用的蛋白酶可以由不同原料生产，因而可以分为：植物蛋白酶，动物蛋白酶，微生物蛋白酶。根据蛋白酶水解作用产生多肽的不同，一般将蛋白酶分为内肽酶和外肽酶。内肽酶主要作用于蛋白质或多肽的内部肽键，从而将去水解断开生成不同分子量大小的多肽。外肽酶主要作用于蛋白质或多肽的游离氨基或羧基末端，从而游离出氨基酸。微生物蛋白酶的活性中心性质一般大不相同，从而可以将其分为酸性蛋白酶、金属蛋白酶、巯基蛋白酶、和丝氨酸蛋白酶 [17-18]。微生物蛋白酶的作用最适pH也不相同，能够将其分为酸性、中性和碱性的蛋白酶。
1.4.3蛋白酶的性质
丝氨酸是丝氨酸蛋白酶的活性中心，其最适反应pH8～10。该类酶大多数为内肽酶，包括弹性蛋白酶、胰蛋白酶和枯草杆菌碱性蛋白酶等。巯基蛋白酶的活性中心含有巯基，最适反应pH在中性附近，包括木瓜蛋白酶和微生物中性蛋白酶等。金属蛋白酶活性中心含Ca2+，Zn2+等金属离子，加入金属螯合剂能使酶失活，再加入金属酶活性恢复。微生物中性蛋白酶和胰羧肽酶A属于该类酶。羧基蛋白酶的活性中心含有两个羧基，最适反应pH2～4,主要是一些酸性蛋白酶。霉菌，酵母和真菌是生产酸性蛋白酶菌株。酸性蛋白酶的最适反应pH3～4,等电点低（pI3～4）。酸性蛋白酶主要是一种羧基蛋白酶，活性中心含有两个天冬氨酸残基。酸性蛋白酶可以通过内切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。中性蛋白酶的生产菌种主要是枯草杆菌、灰色链球菌、寄生曲菌和栖土菌等。微生物中性蛋白酶主要是金属酶，热稳定性较差，较早用于工业生产，一般还会发生自溶现象。钙离子可以提高中性蛋白酶的稳定性并减少其发生自溶[19-20]。中性蛋白酶一般作用于由亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和其他疏水大分子氨基酸提供氨基的肽键。碱性蛋白酶大多是胞外酶，最适反应pH7.0～11.0。碱性蛋白酶是一种丝氨酸蛋白酶，活性中心含有丝氨酸，可以通过自身的羟基与底物多肽中的羧基结合，发生酰化反应使底物水解，水解能力较大,还具有酯酶活力。碱性蛋白酶起作用的肽键的羧基端一般为芳香族氨基酸或疏水性氨基酸。碱性蛋白酶起作用的底物特异性高，一般只能作用于蛋白肽链[21]。蛋白酶的专一性是针对某些肽键的特异性，本质上是由形成肽键的两个氨基酸的性质不同来决定的。大豆蛋白质经蛋白酶酶解后，小肽数量增加，会释放一些特征风味，同时也会因暴露某些疏水性氨基酸而产生苦肽味。
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