中國毛蝦酶解產物的功能性質研究

劉曉娟，楊 磊，杜 征，趙力超，周愛梅，劉 欣

(華南農業大學食品學院，廣東廣州510642)

中國毛蝦酶解產物的功能性質研究

劉曉娟，楊 磊，杜 征，趙力超，周愛梅，劉 欣

(華南農業大學食品學院，廣東廣州510642)

研究了木瓜蛋白酶酶解中國毛蝦產物的功能特性。對毛蝦酶解產物的溶解性、乳化性、乳化穩定性、起泡性、泡沫穩定性和粘度等功能性質進行了研究，并與蝦粉的功能特性進行了對比。結果表明:毛蝦酶解產物的蛋白質含量高達85.5%，比蝦粉提高17.5%;酶解產物的溶解度、乳化性和起泡性明顯高于蝦粉;酶解產物的乳化穩定性、泡沫穩定性和粘度略低于蝦粉。毛蝦酶解產物作為一種潛在的功能性配料，在食品工業中具有一定的應用前景。

中國毛蝦，酶解產物，功能性質

Abstract:The functional properties of papain hydrolysate of Acetes Chinensis were studied.Some major functional properties such as solubility，the emulsifying activity index(EAI)，emulsifying stability(ES)，foaming activity(FA)，foaming stability(FS)and viscosity of enzyme hydrolysate were determined，which were compared with those of shrimp protein.The results showed that the protein content of enzymatic hydrolysate was 85.5%，which increased by 17.5%than the shrimp power.Parameters of solubility，EAI，FA of enzymatic hydrolysate were evidently advanced while ES，FS and viscosity were slightly lower compared to those of shrimp protein.Enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis as a potential and functional ingredient had promising applications in food industry.

Key words:Acetes Chinensis;enzymatic hydrolysate;functional properties

中國毛蝦又名蝦米、海米，盛產于我國沿海淺海區，蝦體小，皮薄，肉少，毛蝦中富含蛋白質、鉀、鈣、鎂、鐵、磷、硒等礦物質及維生素B5和維生素E。在氣溫高時，鮮蝦不易保存，易腐敗，且漁獲量大，除少數鮮售外，大多制成經濟價值不高的蝦皮、蝦醬等，有相當一部分因未能得到及時有效的利用而腐敗變質，造成很大的資源浪費。如何充分利用這一海洋生物資源是一個非常緊迫的課題［1］。國內外越來越多的研究者將蛋白酶解技術用于低值魚蝦及其下腳料，提高其附加值［2-5］。趙謀明等以低值魚酶解液為原料，通過美拉德反應可制備各種不同香型的熱反應香精，同時研究還發現復合蛋白酶深度酶解可提高低值魚蛋白質利用率，并且低值魚酶解液具有突出的鮮味［6］;Mizani等人以廢棄的蝦頭為原料，添加12AU/kg堿性蛋白酶，在Na2SO3濃度為0.2mol/L的條件下酶解，酶解后蛋白的提取量可達到62%，蛋白中含有大量的必需氨基酸，調節pH為3.1，除去亞硫酸鹽的影響，得到的蛋白粉可以制成適合喂養動物或水生生物的飼料［7］。水解蛋白的主要功能特性如溶解度、粘性、乳化性、泡沫性和持水性是完整蛋白常見的，但由于酶的改性，這些特性與完整蛋白又有所區別，有一些特性的改變有利于水解蛋白的應用，如酶解產物的溶解性即使在蛋白質等電點也大幅度提高、起泡性增加、粘性降低、不良風味和過敏成分去除等［8］;但也有一些特性的改變限制了水解蛋白的利用［9］。酶解產物相比母本蛋白，其功能性質有很大改變，必須對其進行系統研究才能更好的推廣利用。目前關于蝦類尤其是毛蝦這類低值產品酶解產物的功能性質研究還很少。本文利用木瓜蛋白酶酶解中國毛蝦，研究毛蝦酶解產物的功能特性，不僅可以提高其附加值，而且對于有效利用低值水產資源具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中國毛蝦 臺山市下川島;木瓜蛋白酶 5×105U/g，美倫生物制品有限公司;其他化學試劑 均為分析純。

DK-8D型電熱恒溫水槽 上海森信實驗儀器有限公司;PHS-3C精密pH計 上海虹益儀器廠;LG10-2.4A型高速離心機 北京醫用離心機廠;NDJ-8型旋轉粘度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 毛蝦酶解液制備方法 取蝦粉，料液比1∶5、木瓜蛋白酶加酶量為600U/g、酶解溫度55℃、酶解時間4h，酶解后的酶解液在沸水浴下滅酶10min，冷卻20min后于4500r/min離心15min，取上清液保存待測。

1.2.2 毛蝦與酶解液成分的測定 水分的測定:按GB/T 5009.3-2003 用直接干燥法［10］;灰分的測定:按GB/T 5009.4-2003用灼燒稱量法［11］;蛋白質的測定:按 GB/T 5009.5-2003 用凱氏定氮法［12］;脂肪的測定:按 GB/T 5009.6-2003 用酸水解法［13］。

1.2.3 氮溶解指數的測定［14］準確稱取0.4g酶解產物溶于20mL蒸餾水中配制成2%的溶液，調節pH，于室溫(25℃)磁力攪拌 1h后，4000r/min離心20min，取5mL上清液，用微量凱氏定氮法測定其蛋白質的含量，計算氮溶解指數(NSI)。

1.2.4 乳化性和乳化穩定性的測定［15］準確稱取一定量的樣品溶于15mL蒸餾水中，室溫(25℃)磁力攪拌1h后加入5mL植物油，在高速乳化剪切機中(10000r/min)均質2min制成乳狀液，準確吸取底部乳狀液0.1mL置于一小燒杯中，立即加入25mL體積分數為0.1%的SDS溶液，充分搖勻后，以體積分數為0.1%的SDS溶液做對照，在500nm處，測定吸光值(A)，并以EAI表示乳化性;25min后，再次測定吸光值(A1)。

式中:D為稀釋分數;W為分散相(花生油)的體積分數;C是乳化形成前水相中單位體積水解物的蛋白質重量;A是吸光度;L是光路長度;104是換算系數;t為25。

1.2.5 起泡性和泡沫穩定性的測定［16］向攪拌機倒入40mL一定濃度的酶解產物溶液，室溫下攪拌2min，迅速將泡沫及液體倒入100mL量筒中，記錄泡沫層體積V。分別記錄10、30、60、90min后的泡沫層體積。

式中:V1是攪拌停止時泡沫體積(mL);40是樣品溶液體積(mL)。

1.2.6 粘度的測定 準確稱取一定量的酶解產物配制成一定濃度的溶液，室溫(25℃)磁力攪拌1h，參照說明書用NDJ-8型旋轉黏度計測定樣品溶液的黏度。

2 結果與討論

2.1 毛蝦酶解產物的成分分析

從表1中可以看出，毛蝦的蛋白質含量高達68.0%，脂肪含量為2.36%，灰分含量為17.3%。灰分較多的原因是鈣磷等元素在毛蝦中含量豐富。由此可見，毛蝦是一種高蛋白、低脂肪和富含呈味物質的蝦類，適合利用酶解技術制備成調味料的基礎原料。毛蝦酶解后產物的蛋白質含量明顯提升，含量達到85.5%，比毛蝦蛋白含量提高了17.5%，適合做調味品的基礎原料以及作為添加劑加入到食品中。

表1 毛蝦酶解產物的成分分析(%)Table 1 The component analysis of shrimp enzymatic hydrolysate(%)

2.2 毛蝦酶解產物的功能性質

2.2.1 毛蝦酶解產物的溶解性 取水解度分別為17.50%、21.36%、25.08%、29.32%的毛蝦酶解產物，將蝦粉及不同水解度的毛蝦酶解產物配制成2%濃度的溶液，測定其氮溶解指數，結果見圖1。

圖1 水解度對毛蝦酶解產物氮溶解指數的影響Fig.1 Effect of the degree of hydrolysis on NSI of shrimp enzymatic hydrolysate

從圖1可以看出，沒有水解的毛蝦的氮溶解指數為30.54%，所有水解度的酶解產物的氮溶解指數都超過90%，并且隨著水解度的提高，氮溶解指數也越來越大。原因可能為:隨著水解度的增加，可離解基團(-COO-、-NH+4)數目增加，導致了親水性及凈電荷數的增加，增大了可溶性;隨著抗原性的降低，多肽鏈分子數減少，更小的分子數和新暴露的離子化氨基和羧基，提高了水解產物的親水性;分子結構的改變導致內部疏水中心暴露于溶液中。

水解度越高，毛蝦酶解產物的溶解性也就越好。溶解性是水解蛋白最重要的性質，是其他功能性質的基礎，溶解性越好，其它性質也隨之提升［17］。酶解后較未酶解氮溶解指數增長較大，因此酶解產物有較高的應用價值，選定水解度最高的酶解產物用于功能特性的研究，為開發利用奠定基礎。

2.2.2 毛蝦酶解產物的乳化性和乳化穩定性 分別取一定質量的毛蝦和酶解產物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的溶液，調pH為7.0，測定其乳化性和乳化穩定性，結果如圖2、圖3所示。從圖2和圖3可以看出，酶解產物的乳化性(EAI)明顯高于蝦粉的乳化性，在0.5%～3%的濃度范圍內，酶解產物的EAI值均在80m2/g以上，蝦粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化穩定性則是蝦粉的稍微大些，如同樣0.5%濃度的樣品，酶解產物的乳化穩定性比蝦粉小4.95，相比乳化性的變化不明顯。乳化性的提高有助于酶解產物在有乳化體系的食品中應用。

圖2 濃度對毛蝦酶解產物乳化性的影響Fig.2 Effect of concentration on EAI of shrimp enzymatic hydrolysate

圖3 濃度對毛蝦酶解產物乳化穩定性的影響Fig.3 Effect of concentration on ES of shrimp enzymatic hydrolysate

隨著酶解產物濃度的升高，乳化性和乳化穩定性都在提高。當酶解產物濃度達到2.0%時，其乳化能力增加趨勢變緩，而乳化穩定性從1.5%后增加趨勢升高。這是因為當油含量相同，在較低的濃度時，肽和蛋白質從水相向界面吸附，形成有一定厚度和強度的界面膜，因而乳化能力增大，直至呈溶解狀態的肽和蛋白質與界面吸附的肽和蛋白質達到平衡;但當濃度超過某一值后，就有過剩的肽和蛋白質在溶液內部締合成膠態聚集體，這些聚集體對乳化作用貢獻很小，但能在已形成的乳化溶液中起到穩定乳化液的作用，因此當酶解產物達到一定濃度后乳化能力也就不再增加，乳化穩定性有一定升高［18］。

2.2.3 毛蝦酶解產物的起泡性和泡沫穩定性 分別取一定質量的酶解產物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，調 pH 為7.0，另取蝦粉配制成濃度3.0%，同樣調節pH為7.0，測定其起泡性和泡沫穩定性，結果見表2。

表2 濃度對毛蝦酶解產物起泡性和泡沫穩定性的影響Table 2 Effect of concentration on FA and FS of shrimp enzymatic hydrolysate

從表2中可以看出，酶解產物的起泡性顯著高于蝦粉的起泡性，在濃度為3.0%時，酶解產物比蝦粉的起泡性提高了1.15倍，說明酶解產物宜應用于泡沫型產品，而酶解產物的泡沫穩定性則略低于蝦粉，但由于起泡性的差距過大，所以功能性質還是有所提升。隨著酶解產物濃度的遞增，蛋白質濃度隨之升高，起泡性和泡沫穩定性都是增加的。如濃度3.0%的起泡性比濃度0.5%的起泡性提高了104.4%，酶解產物放置90min后，濃度3.0%的泡沫穩定性降低了25.1%，濃度0.5%的泡沫穩定性降低了30.1%。這是因為蛋白質濃度越高，泡沫越堅硬，粘度也越大，有利于在界面上形成多層的粘附性蛋白質膜，因此加大了蛋白質的起泡性和泡沫穩定性［19］。

2.2.4 粘度 分別取一定質量的酶解產物配成濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，調 pH 為7.0，測定其粘度，結果見圖4。

圖4 濃度對酶解產物粘度的影響Fig.4 Effect of concentration on viscosity of shrimp enzymatic hydrolysate

從圖4中可以看出，酶解產物的粘度低于蝦粉，酶解產物的粘度低于蝦粉，當蝦粉濃度在0.5%～3%的范圍內，蝦粉的粘度均在13.8mPa·s以上，且不斷增加，濃度達到3%時粘度為24.7mPa·s，而酶解產物的濃度在0.5%～3%的范圍內時，酶解產物的粘度明顯要低于蝦粉的粘度，當酶解產物濃度達到3%時，粘度為18.1%。酶解后粘度下降，可用于一些流體食品中。這是由于蝦粉中的蛋白質溶解性差且分子量較大，而酶解后的小分子肽、氨基酸等使產物的粘度降低。酶解產物的粘度隨濃度的增加而升高。并且當濃度達到1.5%之后，隨粘度增大的幅度加大。這是因為隨著水解產物濃度的升高，蛋白質充分溶脹，其親水基團吸附蛋白質分子周圍的水分子，此外，蛋白質分子數量增多，分子之間更加容易聚合，所形成的空間網絡就更加牢固，分子流動阻力增加，因而粘度增大。

3 結論

3.1 酶解產物的蛋白質含量為85.5%，比蝦粉的蛋白含量提高了17.5%。所有水解度的酶解產物的氮溶解指數都超過90%，并且隨著水解度的提高，氮溶解指數也越來越大。

3.2 酶解產物的乳化性(EAI)明顯高于蝦粉的乳化性，在0.5%～3.0%的濃度范圍內，酶解產物的EAI值均在80m2/g以上，蝦粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化穩定性則是蝦粉的稍微大些，相比乳化性的變化不明顯，乳化性的提高有助于酶解產物在有乳化體系的食品中應用。

3.3 酶解產物的起泡性顯著高于蝦粉的起泡性，濃度為3.0%時，酶解產物比蝦粉的起泡性提高了1.15倍，說明酶解產物宜應用于泡沫型產品，而酶解產物的泡沫穩定性則略低于蝦粉，但由于起泡性的差距過大，所以功能性質還是有所提升。

3.4 在相同濃度情況下，酶解產物的粘度明顯低于蝦粉，在濃度為0.5%～3.0%的范圍內，蝦粉和酶解產物的的粘度都有明顯的增加，酶解后粘度下降，可用于一些流體食品中。

［1］曹文紅，章超樺，諶素華，等.中國毛蝦營養成分分析與評價［J］.福建水產，2001，16(1):8-14.

［2］王麗娟，胡志和，周汛，等.南美對白蝦蛋白質酶解產物過敏原消減效果研究［J］，食品科學，2010，31(17):263-265.

［3］曾少葵，藍海明，章超樺，等.羅非魚磷膠原蛋白的提取及其酶解產物的抗氧化性［J］.上海海洋大學學報，2009，18(5):599-602.

［4］Pena-Cortes H，Ramirez I，Simpson R，et al.Enzymatic hydrolysate from squid processing waste as an organic fertilizer［J］.Journal of Biotechnology，2010，44(9):219-220.

［5］湯丹劍，吳漢民，婁永江.酶法制備蝦頭調味品的研究［J］.浙江水產學院學報，1998，17(1):19-24.

［6］趙謀明，崔春.利用低值魚制備不同香型熱反應香精的研究［J］.食品科技，2006，11(9):148-151.

［7］Mizani M，Aminlari M，Khodabandeh M.An effective method for producing a nutritive protein extract powder from shrimp-head waste［J］.Food Science and Technology International，2005，11(1):49-54.

［8］Mahmoud M I.Physicochemical and functional properties of protein hydrolysates in nutritional products［J］.Food Technology，1994，48(10):89-113.

［9］YU J N.Peanut protein concentrate:produetion and funetional properties as affeeted by proeessing［J］.Food Chemistry，2007，103(l):121-129.

［10］GB/T 5009.3-2003食品中水分的測定［S］.北京:中國標準出版社.

［11］GB/T 5009.4-2003食品中灰分的測定［S］.北京:中國標準出版社.

［12］GB/T 5009.5-2003食品中蛋白質的測定［S］.北京:中國標準出版社.

［13］GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的測定［S］.北京:中國標準出版社.

［14］張琳靜，于國萍.木瓜蛋白酶水解大豆濃縮蛋白及糖基化修飾對水解產物的溶解性的影響［J］.食品科學，2011，32(16):1-4.

［15］張濤，江波，王璋.鷹嘴豆分離蛋白的乳化性及結構關系［J］.食品與發酵工業，2004，30(12):10-12.

［16］郭興鳳.豌豆蛋白的功能特性研究［J］.鄭州糧食學院學報，1996，17(1):69-74.

［17］寧芯.鰱酶解蛋白的脫鹽及其對功能特性的影響［D］.武昌:華中農業大學，2010.

［18］管斌，林洪，王廣策.食品蛋白質化學［M］.北京:化學工業出版社，2005:45-46.

［19］S Hettiarachchy N，R Ziegle G.Protein functionality in food system［M］.Washington DC:American Chemical Society，1994:231-233.

Study on functional properties of enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis

LIU Xiao-juan，YANG Lei，DU Zheng，ZHAO Li-chao，ZHOU Ai-mei，LIU Xin
(College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

TS254.1

A

1002-0306(2012)12-0136-04

2011-10-12

劉曉娟(1980-)，女，博士，講師，研究方向:食品化學及功能性食品。

廣東省自然科學基金(S2011040002327);廣東省科技計劃農業攻關(2008B021100011)。