大豆酶解制油蛋白酶的篩選及工藝條件的研究

顏敏茹，于國(guó)萍，張巖春，顏凡龍

（1.黑龍江龍丹乳業(yè)科技股份有限公司，哈爾濱 150086；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030；

3.湖南澳優(yōu)食品與營(yíng)養(yǎng)研究院，長(zhǎng)沙 410005；4.哈爾濱金星乳業(yè)有限責(zé)任公司，哈爾濱 150051）

大豆是十分重要的油料作物之一，傳統(tǒng)油脂加工方法所需達(dá)到的較高溫度對(duì)于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全方面的消極影響較大[1]。目前用酶處理油脂提高出油率這一新技術(shù)在國(guó)外已被成功地應(yīng)用到提取大豆油的工業(yè)化生產(chǎn)中，并取得了良好效果，所以將酶制劑應(yīng)用于大豆油的油脂提取是十分有意義的[4]。

酶處理的作用方式是通過(guò)破壞植物細(xì)胞壁，使其中內(nèi)容物充分游離出來(lái)而達(dá)到提取植物細(xì)胞的內(nèi)含物之目的[5]。大豆的細(xì)胞壁含有各種蛋白質(zhì)，其中多數(shù)為糖蛋白，這些蛋白質(zhì)鑲嵌在植物細(xì)胞壁中。應(yīng)用蛋白酶水解細(xì)胞壁中的蛋白成分，使得脂蛋白復(fù)合體中的油脂得以釋放，提高大豆油提取率[2]。

本實(shí)驗(yàn)以大豆乳液作為水解原料，分別以風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、復(fù)合蛋白酶做單一蛋白酶水解效果對(duì)比試驗(yàn)，篩選出最佳蛋白酶，并確定了此酶的最佳水解條件。用正己烷提取的大豆油較安全[5]，所以此實(shí)驗(yàn)選用正已烷進(jìn)行大豆油酶解后的提取。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 主要材料 大豆（東農(nóng)37）：購(gòu)于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所；蛋白酶（20萬(wàn)酶活風(fēng)味蛋白酶、25萬(wàn)酶活木瓜蛋白酶、30萬(wàn)酶活復(fù)合蛋白酶）：丹麥諾維信公司；試劑（氫氧化鈉、鹽酸、正己烷）：分析純。

1.1.2 主要設(shè)備 PHS-3C型精密pH計(jì)，HHS21-4電熱恒溫水浴鍋，LD4-2離心機(jī)，JJ-1型電動(dòng)攪拌器，電子分析天平，F(xiàn)W100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，索氏提取器，LNK-872多功能快速消化器，SHB-3循環(huán)水多用真空泵。

1.2 方法

1.2.1 水相酶解有機(jī)溶劑萃取提油工藝

大豆→粉碎篩理（一定目數(shù)）→加水（加水比經(jīng)試驗(yàn)確定）→攪拌混合調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膒H、溫度（依酶而定）→加酶→反應(yīng)一定時(shí)間（加HCl、NaOH調(diào)節(jié)酸堿維持pH）→調(diào)節(jié)pH=4.3→150mL正己烷→離心（4000r/min，15min）→取油相→蒸餾→大豆油脂（計(jì)算得率）

1.2.2 測(cè)定方法

（1）脂肪含量的測(cè)定參照GB5009.6-2003。

（2）油脂提取率的測(cè)定（減壓蒸餾減量稱(chēng)重法）：將減壓蒸餾裝置的油脂收集瓶稱(chēng)量空瓶重，油相蒸去溶劑后放置24h以上，待正己烷揮發(fā)凈后稱(chēng)量油與瓶的總重，總重減去空瓶重就是所得的油脂的量，用提取油脂的量除以原料中油脂的含量就得到油脂的提取率。

油脂提取率=（減壓蒸餾所得的油脂量/原料中含油量）×100%

1.2.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）空白實(shí)驗(yàn)：取質(zhì)量為50g、粒度為40目的大豆粉，加水250mL，調(diào)節(jié)pH=4.5，50℃恒溫?cái)嚢?h，作用完后加150mL正己烷，然后在打漿機(jī)中混合攪拌30s，最后離心取油層，減壓蒸餾驅(qū)除正己烷后測(cè)油得率。

（2）蛋白酶的選擇實(shí)驗(yàn)：分別采用風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、復(fù)合蛋白酶對(duì)大豆乳液進(jìn)行水解，與空白試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照，比較得油率，從中選取最佳的蛋白酶。大豆乳液水解的溫度、酸堿度均為酶產(chǎn)品介紹的最適條件，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 不同蛋白酶的水解條件

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按表1的水解條件以大豆乳液做風(fēng)味蛋白酶、復(fù)合蛋白酶、木瓜蛋白酶單一酶水解試驗(yàn)及空白試驗(yàn)，測(cè)定其得油率，得出空白實(shí)驗(yàn)得油率僅為11.45%。以酶的添加量為橫坐標(biāo)，得油率為縱坐標(biāo)繪制單酶水解效果圖，并根據(jù)圖選出各選定酶的添加量范圍，然后選出水解能力強(qiáng)的酶。其結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1中可以看出，當(dāng)酶的濃度在0.4%左右時(shí)大豆油得率突然增長(zhǎng)到比較高的水平，再增加酶的濃度大豆油的得率提高不大，當(dāng)濃度增加到1.8%時(shí)，提高酶的濃度反而使油得率下降，因此風(fēng)味蛋白酶的濃度應(yīng)選在0.7%～1.4%之間。

由圖2可以看出，復(fù)合蛋白酶的水解情況與風(fēng)味蛋白酶的基本相同，就提油率來(lái)講，都是先高后低。

由木瓜蛋白酶水解效果曲線圖（見(jiàn)圖3）可以看出，木瓜蛋白酶水解大豆乳液的能力不強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與空白實(shí)驗(yàn)的得油率11.4%對(duì)比，風(fēng)味蛋白酶、復(fù)合蛋白酶、木瓜蛋白酶均可提高大豆油的得率，其中風(fēng)味蛋白酶及復(fù)合蛋白酶提油率均可達(dá)到60%以上，而木瓜蛋白酶提油率在50%以下，考慮到風(fēng)味蛋白酶及復(fù)合蛋白酶水解條件的差異性，最終選擇風(fēng)味蛋白酶為最佳蛋白酶。

2.2 風(fēng)味蛋白酶的最佳水解條件確定

風(fēng)味蛋白酶最佳水解的溫度、酸堿度試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

表2 風(fēng)味蛋白酶水解的酸堿條件

從表2和表3可以看出，當(dāng)pH為7.0時(shí)得油率為最大，即72.56%；溫度為55℃時(shí)得油率最大，為71.68%。因此得出，pH為7.0、溫度為55℃為風(fēng)味蛋白酶的最佳水解條件。

3 結(jié)論

通過(guò)以上的研究，得出以下結(jié)論：風(fēng)味蛋白酶為最佳蛋白酶，其添加量在0.7%～1.4%的范圍內(nèi)時(shí)酶的作用效果較好；風(fēng)味蛋白酶最佳水解工藝條件為pH 7.0、溫度55℃，此時(shí)得油率最大。

表3 風(fēng)味蛋白酶水解的溫度條件

［1］于國(guó)萍,遲玉杰.酶及其在食品中的應(yīng)用[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2000.

［2］顏季瓊.高等植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和功能[J].生物學(xué)通報(bào),1999,37(1):6-7.

［3］周伯川,劉世鵬.先進(jìn)科學(xué)的溶劑法浸出食用植物油精煉后可放心食用[J].中國(guó)油脂,2002,27(1):4-6.

［4］H.Dominguez,M.J.Nunez and J.M.Lema.Enzymatic Pretreatment to enhance oil Extraction from Fruits and Oilseeds：A Review[J].Food Chemistry,1994,49:271-286.

［5］Melinda Semon,Molly Patterson.Soybean oil,web page:Oil extraction web page overvie.