（发酵工程专业论文）酶解玉米蛋白制备高可吸收短肽的应用研究.pdf

天津商学院硕士学位论文 酶解玉米蛋白 粉制备高可吸收短肤的应用研究 摘要 玉米蛋白 ( c o rn g l u t e n m e a l ) 水溶性差，组成复杂，口 感粗糙， 严重影响了 其 在食品中的应用。不仅如此，玉米蛋白就氨基酸组成而一言，赖氨酸和色氨酸含量 较低，为其限制性氨基酸，根据衡量氨基酸组成的木桶平衡理论，玉米蛋白 是一 种非全营养蛋白。因此作为人类的营养成分，玉米蛋白的利用受到限制;又加之 玉米蛋白原料丰富，价格低廉，玉米淀粉的副产物很多未经利用即自 然排放，这 不仅是对可利用粮食资源的极大浪费，而且对环境造成一定程度的污染。 随着人类对蛋白资源的重视和对生物活性短肤的科学研究的不断深入，掌握 酶解天然蛋白资源制备生物活性肤的基本理论和技术方法，对玉米蛋白 可实现有 限的酶解过程，能生产出高营养且易于吸收的、高附加值的具生物学功能特性的 生物产品。 玉米蛋白水溶性差是利用微生物蛋白酶酶解玉米蛋白其水解度进一步提高的 瓶颈，针对玉米蛋白的特点本课题开展了以下研究: 1 、 不同变性方式对玉米蛋白 水解度的影响， 研究证实筛选出的变性剂a能显著提 高a l c a l as e a f 2 .4 1, 在时间和水解度上的酶解水平，水解度在 l h 内达到了3 1 . 1 %0 2 , a l c a l as e a f 2 . 4 酶解玉米蛋白 动力学研究，表明a l c a l as e a f 2 .4 l是一种典型 的米氏 酶， k m 0 .6 0 3 9 9 ( m o l/ l ) , v m a x -0.6 0 4 2 ( m o l/ l -h ) o 3 、不同酶制剂组合对玉米蛋白水解度的影响，筛选出 a l c a l as e a f 2 .4 1,与 f l a v o u r z y m e 组 合能 有效 的 水 解玉 米蛋白 和降 低 肤 混 合 物的 苦 味。 4 、 利 用正 交分析 法对a l c a l as e a f 2 .4 l 和f l a v o u r z y m e 组合水解玉米蛋白 条 件进行 了 优化，得出最适酶解条件: a lc a las e a f 2 a l : 固 液比 = 1 : 1 4 , e / s (w m )= 4 % , p h - 9 , t = 5 5 c ， 玉 米 蛋白 粉: 变性剂a量= 5 0 : 2 .4 ; f la v o u r z y m e : e / s (rw m )= 4 % , p h = 7 , t = 6 0 0 c ; 在此条件下酶解玉米蛋白， t c a - n s i 可达9 4 . 1 %. 5 、 结合酶解玉米蛋白 技术工艺路线的特点。 设计生物反应器而实现了i o o k g 玉米 蛋白 中试的高效二次酶解，不仅使肤混合物的得率在 5 3 %以 上， 而且操作简单， 成本低廉。 6 、研制开发了高可吸收蛋白肤粉. 通过本课题以上研究有益于积极地推动玉米蛋白资源的深加工和产业化进 程，促进农业经济的发展。 关 键词: 玉 米蛋白短 肤酶 解a lc a las e a f 2 .4 l f la v o u r z y m e 天津商学院 硕士学位论文ab s t r a 以 p r a c t i c a b l e s t u d y o n t h e p r e p a r a t i on o f h i g h l y - a b s o r b e d o l i g o p e p t i d e s w i t h e n z y m o l y s i s o f c o r n g l u t e n me a l a b s t r a c t c o rn g l u t e n m e a l ( c g m ) i s d i f f i c u l t t o d i s s o l v e i n w a t e r . b e c a u s e o f i t s c o m p l i c a t e d c o m p o s i t i o n a n d c o a r s e m o u t h f e e l , it s a p p l i c a t i o n i n f o o d i s a ff e c t e d s e r i o u s ly . mo r e o v e r , a s f a r a s a m i n o a c i d c o m p o s it i o n o f c g m c o n c e rn e d , t h e c o n t e n t o f l y s i n e a n d t r y p t o p h a n n a m e d r e s t r i c t e d a m i n o a c i d i s r e l a t iv e l y l o w . a c c o r d i n g t o t h e b a l a n c e d t h e o ry o f w o o d e n b a r r e l o f w e i g h i n g a m i n o a c i d c o m p o s i t io n , c g m p r o t e i n i s a k i n d o f n o n - t h e - w h o l e n u t r i t i o n a l b u m e n , s o t h e u s e o f c g m i s l i m i t e d . f u r t h e r m o r e , c g m r a w m a t e r i a l s a r e a b u n d a n t a n d c h e a p , l o t s o f b y - p r o d u c t s o f t h e p r o c e s s o f d r a w i n g s t a r c h f r o m c g m a r e d i s c h a r g e d w a s t e f u l ly , n o t o n l y w a s t i n g g r e a t l y u s a b l e g r a i n r e s o u r c e s , b u t a l s o b r i n g i n g a b o u t c e r t a i n d e g r e e p o l lu t i o n t o t h e e n v i r o n m e n t . wi t h m a n k i n d s a tt e n t io n t o a l b u m e n r e s o u r c e s in c r e a s i n g g r a d u a l ly a n d s c i e n t i f i c r e s e a r c h o n b i o l o g i c a l a c t i v e p e p t i d e s i m p r o v i n g c o n s t a n t l y , t h r o u g h t h e b a s i c t h e o r i e s o f p re p a r i n g t h e b i o l o g ic a l a c t i v e p e p t i d e s w it h e n z y m o ly s i s , g g m h y d r o l y a t e s w i t h f u l l n u t r it i o n , e a s y a b s o r p t i o n a n d h i g h a d d e d v a l u e w e r e p r o d u c e d b y t h e p r o c e s s o f l i m i t e d e n z y m o l y s i s o f c g m. t h e i n fl u e n c e o f d i ff e r e n t d a n a t u r a t i o n w a y s a n d d i ff e re n t e n z y m e a s s o c i a t i o n o n d e g r e e o f h y d r o l y s i s w e r e i n v e s t i g a t e d , t h e e n z y m o l y s i s c o n d it i o n o f c g m w as a l s o o p t i m i z e d , a n d a h i g h p e r f o r m a n c e b i o r e a c t o r w a s d e s i g n e d i n t h i s p a p e r . t h e r e s u l t s w e r e a s f o l l o w s : 1 . t h e r e s e a r c h s h o w e d d e n a t u r a t i o n a g e n t a c o u l d i m p r o v e d e g r e e o f h y d r o ly s i s , w h i c h w a s u p t o 3 1 . 1 % i n l h , a n d s a v e e n z y m o l y s i s t i m e . 1 1 . a l c a l a s e a f 2 .4 l d y n a m i c s r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t a l c a l a s e a f 2 .4 l w a s o n e t y p i c a l m e c h a e l i s e n z y m e w it h k m 0 .6 0 3 9 ( m o l / l ) , v m . 0 .6 0 4 2 ( m o l / l -h ) . i i i . a l c a l a s e a f 2 .4 l a n d f l a v o u r z y m e w h i c h c o u l d i m p r o v e d h a n d r e d u c e b i tt e r b a d s m e l l o f p e p t i d e m i x t u r e w e r e s c r e e n e d s u c c e s s f u l l y . i v t h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e b e s t p a r a m e t e r s f o r a l c a l a s e a f 2 .4 l w a s 5 5 0c , r a t i o o f s u b s t r a t e t o w a t e r 1 : 1 0 , e / s ( , 1m )4 % , p h 9 .0 , a n d r a t i o o f d e n a t u r a t i o n a g e n t a t o s u b s t r a t e 2 .4 : 5 0 . f o r f l a v o u r z y m e:6 0 夭津商学陇硕士学位论文 c , e i s ( v m )4%， p h 7 .0 . u n d e r t h i s c o n d it i o n , t c a - n s i w as u p t o 9 4 . 1 %. v a b i o r e a c t o r t h a t p r o c e s s e d 1 0 0 k g c g m b y e n z y m o l y s i s f o r t w o t i m e s w a s d e s i g n e d -t h e b i o r e a c t o r h a d t h e a d v a n t a g e s o f l o w c o s t ， g o o d o p e r a t i o n p e r f o r m a n c e a n d o l i g o p e p t id e y i e l d o f 5 3 % . v i . h i g h l y - a b s o r b e d p e p t i d e p o w d e r w a s d e v e l o p e d . t h i s r e s e a r c h m a y c o n t r i b u t e t o p r o m o t e c g m d e e p p r o c e s s i n g a n d i n d u s t r i a l i z a t i o n p r o c e s s a s w e l l a s t h e d e v e lo p m e n t o f a g r i c u lt u r a l e c o n o my . k e y w o r d s : c o m g l u t e n m e a l o l i g o p e p t i d e s e n z y m o l y s i s a l c a l a s e a f 2 . 4 l f l a v o u r z y m e 天津商学院硕士学 位论文 前言 第一章前言 1 . 1引言 1 9 0 2 年， 生理学家b a y l i s s 和s t a r l i n g 在动物的胃 肠发现了促胰腺素， 这 是人类第一次发现活性多肤物质。至 1 9 2 7 年， 科学家在人体胃肠道上已发现3 5 种生物活性肤，并且对肤的结构与作用的研究越来越深入。然而，二十世纪 4 0 年代之前， 科学界特别是动物营养的研究领域， 形成了一种固有的概念即蛋白 质 在人体内只有降解为游离氨基酸后， 才可以被人体所吸收。 但到2 0 世纪5 0 年代， 人们研究发现蛋白质的多肤片段要比氨基酸更易为人体所吸收， 它们可以直接通 过小肠壁进入血液。 这使得人们对蛋白质来源的多肤特别是其对生物体产生的生 理功能产生了极大的兴趣， 并引发了世界范围内的 研究热潮 ， 。 截止到现在， 人 们已 发现和分离出一百多种存在于人体的具有重要生理活性的多肤， 使学术界和 企业界对于肤的研究和利用产生了极大的关注， 特别是关系人类健康的保健品其 研发的前景将会产生不可估量的未来。 生物活性肤是贮藏于蛋白质中2 0 个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成 的从短肤到多肤的线形、 环形结构的不同肤类的总称， 是源于蛋白质的能表现多 功能最复杂的化合物。 活性肤具有人体代谢和生理调节功能， 易消化吸收， 有促 进免疫、 激素、 酶抑制剂、 抗菌、 抗病毒、 降血脂等作用， 食用安全性高， 是当 前国际保健品和食品界最热门的 研究课题和极具发展前景的功能因子。 活性肤的分类可按原料来源和保健功能来划分。 ( 1 ) 按原料划分的 肤类有: 乳肤:主要由动物乳中酪蛋白与乳清蛋白酶解制得，比原蛋白更易溶解 于水和人体消化吸收，耐酸、耐热、渗透压底，是活性肤中需求量最大、应 用最广的保健功能素材。 大豆肤:由大豆蛋白 酶解制得。具有低抗原性、抑制胆固醉、促进脂质 代谢及发酵等功能。用于食品能快速补充蛋白 质源，消除疲劳和做双歧增殖 因子。 玉米肤:由玉米蛋白酶解制得。具有抗疲劳，改善肝、肾、肠胃疾病患 者营养的功能，并可促进酒精代谢，用做醒酒食品。 豌豆肚:酶解豌豆蛋白 制得。口 味温和，价廉，可用于婴儿配方乳粉。 卵蛋白肤:酶解卵蛋白 制得。具有易消化吸收、抵抗原、耐热等特点， 可用于流动食品、营养食品或糕点中。 天津商学院硕士学 位论文 前言 第一章前言 1 . 1引言 1 9 0 2 年， 生理学家b a y l i s s 和s t a r l i n g 在动物的胃 肠发现了促胰腺素， 这 是人类第一次发现活性多肤物质。至 1 9 2 7 年， 科学家在人体胃肠道上已发现3 5 种生物活性肤，并且对肤的结构与作用的研究越来越深入。然而，二十世纪 4 0 年代之前， 科学界特别是动物营养的研究领域， 形成了一种固有的概念即蛋白 质 在人体内只有降解为游离氨基酸后， 才可以被人体所吸收。 但到2 0 世纪5 0 年代， 人们研究发现蛋白质的多肤片段要比氨基酸更易为人体所吸收， 它们可以直接通 过小肠壁进入血液。 这使得人们对蛋白质来源的多肤特别是其对生物体产生的生 理功能产生了极大的兴趣， 并引发了世界范围内的 研究热潮 ， 。 截止到现在， 人 们已 发现和分离出一百多种存在于人体的具有重要生理活性的多肤， 使学术界和 企业界对于肤的研究和利用产生了极大的关注， 特别是关系人类健康的保健品其 研发的前景将会产生不可估量的未来。 生物活性肤是贮藏于蛋白质中2 0 个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成 的从短肤到多肤的线形、 环形结构的不同肤类的总称， 是源于蛋白质的能表现多 功能最复杂的化合物。 活性肤具有人体代谢和生理调节功能， 易消化吸收， 有促 进免疫、 激素、 酶抑制剂、 抗菌、 抗病毒、 降血脂等作用， 食用安全性高， 是当 前国际保健品和食品界最热门的 研究课题和极具发展前景的功能因子。 活性肤的分类可按原料来源和保健功能来划分。 ( 1 ) 按原料划分的 肤类有: 乳肤:主要由动物乳中酪蛋白与乳清蛋白酶解制得，比原蛋白更易溶解 于水和人体消化吸收，耐酸、耐热、渗透压底，是活性肤中需求量最大、应 用最广的保健功能素材。 大豆肤:由大豆蛋白 酶解制得。具有低抗原性、抑制胆固醉、促进脂质 代谢及发酵等功能。用于食品能快速补充蛋白 质源，消除疲劳和做双歧增殖 因子。 玉米肤:由玉米蛋白酶解制得。具有抗疲劳，改善肝、肾、肠胃疾病患 者营养的功能，并可促进酒精代谢，用做醒酒食品。 豌豆肚:酶解豌豆蛋白 制得。口 味温和，价廉，可用于婴儿配方乳粉。 卵蛋白肤:酶解卵蛋白 制得。具有易消化吸收、抵抗原、耐热等特点， 可用于流动食品、营养食品或糕点中。 天津商学院硕士学位论文 前言 畜产肤:牲畜肌肉、内脏、血液中的蛋白经酶解而制得不同的畜产肤。 如脱脂牛肉酶解制得牛肉 肚，含较高支链氨基酸和肉毒碱，是低热量蛋白 质 补充剂; 新鲜猪肝经酶解、 脱色、 脱臭、 超滤精制得肝肤， 可做促铁吸收剂， 用于婴儿食品、饮料、糕点等;猪血经酶解制得血球蛋白 肤，可用于各类食 品。 水产肚:各种鱼肉蛋白 酶解制得的肤，如沙丁鱼肤，是血管紧张素转换 酶抑制肤，不含苦味，可用于防止高血压的保健食品或制剂。 丝蛋白 肚:蚕茧丝蛋白 经酶解制得的低肤，具有促进酒精代谢、降胆固 醇、预防痴呆等多种功能，可用于醒酒食品和特种保健食品。 复合肤: 动植物、 水产、 畜产等多种蛋白 质混合物经酶解制得的复合肚， 具有改善脂制代谢等功能，可用于各类保健食品。 ( z ) 按活性肤功能分类有: 易消化吸收肤:主要是二肤、 三肤等低肤，比氨基酸消化吸收快， 吸收 率高，并具有抵抗原性、低渗透压、不会引起过敏、腹泻等不良 反应，适用 于胃功能低下、消化道疾病患者术后恢复、耐久力运动员、婴幼儿及老人的 滋补食品。 抗菌 肚2 : 又称 抗 微生 物 肤， 广 泛分 布于自 然 界， 在 原 核 生 物 和 真核生 物都存在。 如植物、 微生物、昆虫和脊椎动物在微生物感染时迅速合成而得， 也可以用基因克隆技术生产。 如乳球菌肤 ( n i s i n ) 即具有很强杀菌作用。 抗 菌肤主要用于食品防腐保鲜。 吗 啡片肤.1 4 源于动物乳中 酪蛋白 、 乳清蛋白、 乳球蛋白 分 离 和血红蛋 白、 植物蛋白酶解制而得， 是最早的食品蛋白 肤， 具有镇痛、 调节人体情绪、 呼吸、脉搏、体温、消化系统及内分泌等功能。 类吗啡拮抗肚: 有牛乳k - 酪蛋白经胰蛋白酶作用分离而得， 与类吗啡肤 相拮抗，具有抑制血管紧张素转换酶与平滑肌收缩活性等功用。 血管紧张素转换醉抑制 肤 ( 简称a c e i 肚) s 1 : 从天 然蛇毒中 分离 和细菌 胶原酶降解胶原蛋白或牛乳酪蛋白、大豆、玉米、沙丁鱼、磷虾蛋白 等酶解 而制得的a c e i 肤， 是血管紧张素转换酶抑制剂， 具有降血压的显著功效。 其 低肤易消化吸收，具有促进细胞增殖、提高毛细血管通透性等作用，可用做 降压功能食品基料。 抑制胆固醉作用肤:大豆等植物蛋白 经胃蛋白 酶或胰酶作用而制得，具 有高疏水性，能刺激甲状腺素的分泌.促进胆固醉的胆汁酸化、 增加胆固醇 排泄，用于降胆固醇的保健食品。 天津商学院硕士学位论文前言 促 进 矿物质 吸收 肤e : 主 要 是 动 物 乳 中 酩 蛋白 经胰蛋白 酶作 用 后 制 得的 酪蛋白 磷酸肤 ( c p p )，具有促进钙、 铁吸收的功能，可用于幼儿、老年食品 和耐乳糖过敏的酸奶等产品。 机体防御功能肤7 s 1 : 如谷肤甘肤 ( g s h )， 系 用微生物细 胞或酶生 物合 成，也可用大肠杆菌重组生产，具有多种重要生理功能。 苦味肚:是蛋白质酶解液中的苦味物质，由某些疏水基团和疏水性氨基 酸构成，可用活性炭吸附或用某些端肤酶、乳酸菌、酿酒酵母等微生物进一 步水解，脱出或减轻苦味后，其必需氨基酸含量比酶解液中更高，营养价值 更大，可用做食品营养强化剂。 肝性脑病防治肤:如f 值寡肤，系由动物或植物蛋白 酶解制得， 用于防 治肝性脑病药品，和护肝保健食品或抗疲劳食品。 其他活性肤:如促进免疫作用肤、成熟肤、促进巨噬细胞作用肤、抑制 血小板凝集因子肤、降血压肤。 近年来， 国外己经有大量的生物活性肚通过蛋白酶水解营养或贮藏蛋白 释放 和 辨别出 来卜 幻 ， 并对其结构， 生物活性机理以 及功能 性质和 应用领域进 行了 广 泛的研究，取得了一批有价值的研究成果。例如: ( 1 )乳肤( 13 17 1 国际上在乳肤食品的开发研究和生产方面以日 本森用永乳业公司为代表。 早 在2 0 世纪5 0 年代， 该公司即以 乳酪蛋白 酶解制取了第一代的酪蛋白 肤和氨基酸 混合物，含5 -8 个氨基酸组成的肤和7 0 %以上的游离氨基酸，用于抵抗原性防 过敏牛奶粉，在市场上行销4 0 多年; 6 0 .7 0 年代，开发出第二代的高度水解乳 清蛋白 肤混合物，含 1 0 2 0 个氨基酸组成的肤和4 0 % - 6 0 % 的游离氨基酸。以 上两代产品的 游离氨基酸含量过高，影响了 产品的风味和生物效价; 9 0年代， 推出了 低度水解乳清蛋白 肚混合物， 含1 0 -1 5 个氨墓酸组成的肤和2 0 % 以 下的 游离氨基酸， 产品风味明显改善， 生物效价高。目 前国际市场上以有该公司多种 孚 l 肤产品畅销。 1 9 9 2 年， h a q u e .z .u和m o z ff a r .z 研究了 胰蛋白 酶、 凝 乳蛋白 酶 等 酶的 固 定 化反应器制取乳肤的工艺. 可以通过调节流速来控制反应程度， 并通过重复使用 酶来降 低成本。 1 9 8 9 年， m a u b o i s .7 .d ， 和l e o n i l j .研究了 带超滤膜的 酶反 应器， 在 反应器内 加入钙和磷酸根离子， 用于制备酪蛋白 磷酸肤和去磷酸化酪蛋白酶。 国 外有关乳肚功能性研究报道更多，以m a u b o i s . n i l 和关谷宗一郎等最为 突出。 ( 2 ) 大豆肤 ，3 ， ， 大豆蛋白 质的 氨基酸组成完全，具有良 好的乳化性、发泡性和粘结性， 是理 想的食用蛋白质和食品工业的重要原料。 大豆肤是大豆蛋白质经酸法或酶法水解 天津商牛院 硕士学位论文 前言 或分离、 精制而得到的多肤混合物，以3 - 6 个氨基酸组成的小分子肤为主，还 含有少量大分子太、游离氨基酸、糖类和无机盐等成分。 2 0 世纪7 0 年代初， 美国首先研制出大豆肤， d . s 公司建成了年产5 0 0 0 吨食 用大豆肤装置;日本于8 0 年代开始研制大豆肤，不二制油公司首先采用酶法规 模化生产出3 种大豆肤，雪印和森永等乳业公司应用大豆肤生产食品。 ( 2 ) 高f 值寡肚w 在蛋白 质研究中， 将支链氨基酸简称为b c a a ， 将芳香族氨基酸简称为a a a , 将氨基酸混合物中支链与芳香族氨基酸的 摩尔比 简称为f 值。 高f 值寡肚即是由 动、 植物蛋白酶解后制得的具有高支链、 低芳香族氮基酸组成的寡肤， 以 低苯丙 氨酸寡肤为代表， 具有独特的生理功能。 具有消除或减轻肝性脑症状、 改善肝功 能和改善多种病人蛋白 质营养失常状态及抗疲劳等功能， 除可制作治疗肝疾药品 外， 还可广泛用于保肝、 护肝功能食品， 烧伤、 外科手术、 脓毒血症等高付出病 人及消化酶缺乏患者的蛋白 营养品和肠道营养剂， 高强度劳动者和运动员食品营 养强化剂等。 1 9 7 6 年， y a m a s h i t a 等人首次 利用胃 蛋白 酶和链酶蛋白 酶从鱼蛋白 和大 豆 分离蛋白 酶解中制得含低苯丙氨酸的寡肤混合物，产率分别为6 9 - 3 % 和6 0 . 9 % , 苯丙氨酸含量分别为0 . 0 5 % 和0 . 2 3 % , 1 9 8 2 年， n a k h o s t 等人用 。 一 胰凝乳蛋白 酶和梭肤酶a 酶解大豆蛋白， 也制得相似的 产物。1 9 8 6 年， s o i c h i 等人进行了 以胃蛋白 酶、 链酶蛋白 酶、木瓜蛋白 酶和q 一 胰凝乳蛋白 酶酶解乳清蛋白 制取低 苯丙氨酸寡肚的多种工艺、方法试验，结果以胃蛋白酶一 链霉蛋白酶两步水解法 为佳， 产品得率为8 1 % , 苯丙氨酸含量为0 . 3 0 % , 1 9 9 1 年， s h i n y a 等人用嗜碱蛋 白 酶水解玉米醇溶蛋白， 制取了无苦味高f 值肤， 产率为5 6 . 0 % , f 值为2 0 . 0 0 , a a a 含量为1 . 8 6 % 1 9 9 6 年西班牙b a u t i s a 等人用肌动蛋白 酶和k e r a s e 中性蛋 白 酶酶解葵花浓缩蛋白， 制取高f 值寡肤， 产率为2 4 . 8 % , f 值为2 0 . 4 7 , a a a 含量为1 . 0 1 % 0 我国水解蛋白制备生物活性多肤的研究相对滞后。直至9 0年代刁 有一些研 究报道。 据初步调查， 国内虽然有多家单位进行了 不同蛋白来源 如酪蛋白、 乳 清蛋白、 大豆蛋白 等) 的生物活性肤的研究， 但成功生产的蛋白水解物或生物活 性肚产品很少， 而研究开发出具特征功能以 及有良 好功能配伍性的产品更是寥寥 无几， 最显著的问题是还没有形成一套完整适合于产业化的生产活性肤的生产技 术体系。 总之， 对动植物蛋白的有效利用。 开发生物活性短肤具有巨大的 产业化 价值和市场潜力，必将会产生显著的社会效益和经济效益。 我国对乳肤的研究不多，主要是进行蛋白酶的筛选和酶解工艺的优化。如 1 9 9 1 年，肖 安乐等人对胰蛋白 酶、 胰酶、胃蛋白 酶、木瓜蛋白 酶、无花果蛋白 天潭商学院硕士学 位论文前言 酶等多种酶进行水解热变性乳清蛋白 质的 试验， 筛选出 胰蛋白 酶和胰酶是水解变 性乳清蛋白 质的最佳酶种;1 9 9 4年，王凤翼等人对胰蛋白酶控制水解 a - m蛋白 的 最佳条件进 行了 优选: 底 物浓度5 % , 酶浓度为3 0 m g / g 蛋白、 p h 8 , 温度4 5 c , 水解时间控制在3 0 m i n以内; 张和平等人采用胰蛋白酶水解热敏性乳清蛋白， 获 得热稳定好、 易溶解的多肤， 并以次开发出稳定性良 好的乳清饮料: 张亚非等人 在基础饲料、 低钙饲料和奶粉中添加酪蛋白 磷酸肤 ( c p p ) 进行促钙吸收性能对 比 试验，结果差别显著，尤以奶粉的钙吸收利于率最高;1 9 9 5年，于江虹也从 牛乳酪蛋白中分离提纯获得酪蛋白磷酸肤. 证实了其在小肠中可与钙、 铁等矿物 质形成可溶性络合物， 促进人体对钙、 铁的吸收; 广州市轻工研究所生产的酪蛋 白 磷酸肤c p p含量达8 5 %以上，易溶于水，加工性能稳定，己 在我国市场上推 出: 最近， 我国生物工作者开发了 采用微生物发酵控制、 蛋白 转化率高的乳肤产 品，其中氨太氮占2 0 % 左右、肤太氨占8 0 %左右，产品无不良气味，已获专利; 湖北工学院吴思方等人进行了固定化胰蛋白 酶生产酪蛋白磷酸肚的研究， c p p 得率为2 1 .3 %，产品中c p p总含量为 1 5 %。此工艺中酶可重复多次使用，既降 低了成本， 又有利于产品分离和生产自 动化。 天津商学院庞广昌、陈庆森等人自 1 9 %年以来， 对up s 的生产工艺和测定方法进行了较为系统的研究， 并于1 9 9 7 年在青岛进行了添加c p p s 豆奶的生产， 取得了 较好的经济效益。同时，为了降 低成本， 提高c p p s 产品的技术含量， 1 9 9 9 年在国家科技部生物工程中心正式作 为重点攻关项目 专题立项， 开展了 下列三个方面的研究: 1 、 固定化4 种酶以上生 产up s 的研究2 、利用廉价的2 7 0 9 碱性蛋白酶生产up s 的研究3 , c p p s 测定 方法的研究。4 、利用树脂进一步纯化c p p s 的研究。5 , up s 的中试研究。 在乳肤的分离和分析研究方面，1 9 9 1年，上海生化所屠红将毛细血管电泳 ( c e ) 用于蛋白的和肤的分离分析;1 9 9 2 年，该所夏其昌又用毛细血管电 泳法 研究胰蛋白酶酶解肌红蛋白产物的 c e肤谱;1 9 9 3年，杨代新等人改进了 s d s - p a g e 方法， 分离分子质量在2 5 0 0 - 1 7 0 0 0 d的多肤， 重现性好、 分离时间短。 我国 近几年也开展了大豆肚的生产和应用研究。 江苏省科学院高科技中心李 雄辉等人采用a s 1 3 8 9 中性蛋白 酶和木瓜蛋白 酶双酶水解生产大豆肤， 并 应用盐 沉淀、 无离子水洗脱、 氢氧化钠中和、 活性炭吸附、 超滤膜分离纯化、 阴、阳离 子交换去除钠、 氧等离子和真空浓缩、 高压均质、 喷雾千燥、 过筛等一些列精致 技术， 大豆肤生成率为6 2 .9 %, 肤态氮含量大于8 5 %， 游离氨基酸含量小于8 0/ a . 平均肤键长度 5 -8 ，分子质量2 0 0 0 d左右。双酶水解工艺既缩短了酶解时间、 提高了 蛋白 质水解度， 又减轻了产品苦味。 华南理工大学黄惠华等人用木瓜蛋白 天津商学院硕士学位论文 前言 酶对大豆分离蛋白 进行水解试验，测得木瓜蛋白 酶的动力学常数k值为0 .3 4 %: 最 适宜p h 值为7 . 5 ， 当p h值为9 .0 时， 酶活力下降 慢， 呈 现较强 耐碱性， 而对酸 性敏感;酶活性最高的反应温度为 6 0 1c ，较耐热;大豆蛋白 酶解后，小部分蛋 白质被水解成氨基酸，大部分蛋白质被降解为小分子肤或蛋白质。 另外， 无锡轻 工大学的葛文光对大豆肤的生理功能及作用效果进行了研究; 郭敏亮采用豆粕生 产出大豆肤饮料等。 玉米是三大粮食作物之一，目 前我国的玉米总产量居世界第二位，占世界总 产量的2 0 % ，占 我国 粮食总产量的2 5 % 。玉米不仅在农业中占 重要的地位， 在工 业生产中也是生产淀粉， 酒精的主要原料， 玉米湿法生产淀粉的副产物 玉 米面筋粉 ( c o r n g l u t e n m e a l缩写c g m ，俗称玉米渣) ，大约含6 0 % 的蛋白质， 主要是由玉米醇溶蛋白 ( 6 8 % ) ， 谷蛋白 ( 2 2 % )和球蛋白 ( 1 . 2 % ) 组成。 然而玉 米蛋白 水溶性差， 组成复杂，口感粗糙， 严重影响了其在食品中的应用。 不仅如 此，玉米蛋白 就氨基酸组成而言 ( 见表 1 ) ，赖氨酸和色氨酸含量较低，为其限 制性氨基酸， 根据衡量氨基酸组成的木桶平衡理论， 玉米蛋白是一种非全营养蛋 白。 因此作为人类的营养成分， 玉米蛋白的利用受到限制; 又加之玉米蛋白 原料 丰富， 价格低廉， 玉米淀粉的副产物很多未经利用即自 然排放， 这不仅是对可利 用粮食资源的极大浪费， 而且对环境造成一定程度的污染。 据有关统计， 我国每 年随 废 液排走的玉米蛋白 高 达8 万吨以 上【2 u ， 其余主要用作蛋白 饲料， 也就是说 玉米蛋白 质的利用率极低。 但是随着人类对蛋白资源的重视和对生物活性短肤的 科学研究的不断深入， 掌握了酶解天然蛋白资源制备生物活性肤的基本理论和技 术方法， 对玉米蛋白可实现有限的酶解过程， 能生产出高营养且易于吸收的、 高 附加值的具生物学功能特性的生物制品，因此必将促进农业经济的发展。 表 1玉米蛋白氨基酸组成 氨基酸g l l 0 0 g 黄粉 a s p ( a s n )天冬氨酸 4 . 4 6 t h r苏氨酸2 . 5 1 s e r丝氨酸3 . 8 8 g l u ( g l n )谷氨酸 1 8 . 0 3 g l y甘氨酸 1 . 7 5 a l a 丙氨酸 6 . 2 5 c y s半肤氨酸 1 . 1 6 v a l缘氨酸3 . 2 3 m e t蛋氨酸1 . 5 8 i l e 异亮氨酸 3 . 0 0 l e u 亮氨酸 1 2 . 5 3 t y r酪氨酸 3 . 5 7 p h e苯丙氨酸 4 . 3 0 天津商学院硕士学位论文 前言 l y s赖氨酸 1 . 1 3 h i s组氨酸1 . 2 7 a r g精氨酸2 . 0 4 p r o 脯氨酸 6 . 5 5 1 . 2玉米蛋白绘合利用的研究方法现状 活性肤的生产方法很多，归纳起来，主要有以下几种: 天然活性肚的分离提取: 存在于细菌、 真菌、 动植物等生物体内的激素、 酶 抑制剂等天然活性肤，经分离提取而得。 食品蛋白质水解制取活性肤: 一般采用酸水解，工艺简单、 成本低， 但因氨 基酸受损严重，水解难控制而较少应用。 化学合成活性肤: 采用液相或固相化学合成法可制取任意需要的活性肤， 但 因成本高、副反应物及残留化合物多等因素而制约其发展。 基因重组法制取活性肤: 采用d n a 重组技术制取活性肤的试验研究尚 在进行 中。 酶法生产活性肚: 产品安全性高， 生产条件温和， 可通过酶的选择和条件的 控制生产特定的肤，成本低，已成为活性肤最主要的生产方法。 进一步 检索国内 外的文献表明 【 22 24 1 ， 在 研究开发利用玉米蛋白 资 源 通常采取 的技术方法是 酸碱降解法 ( 化学降解法) 严重的损害了玉米蛋白的营养特性， 而且降解条件及产物的控制难度大， 会产生象l y s - a l a 这样的有毒二肤， 因此使 用受到限制。 采用微生物发酵法生产多肤是近年来正逐渐发展起来的很具前景 的技术。该技术直接利用微生物发酵过程中产生的蛋白酶 ( 复合)降解蛋白质， 可达到较高的水解度， 从而相对地降低酶法生产活性肤的成本。 但是利用微生物 发酵法生产活性肚的技术存在着对菌种的依赖性较大，如果没有优良的发酵菌 种， 那么降低生产成本而实现工业化生产必然存在困难; 另外存在菌种安全评价 和相关产物分析等问 题。目 前国内 外已 有了 一些报道， 着重在筛选、 培育出 优良 的发酵微生物， 为降低生产成本实现生物转化玉米蛋白制备高可吸收活性肤进行 探索性的研究， 取得一些研究进展25 1酶降 解法是通过食品级生物酶制剂对玉 米蛋白 进行有限的水解 z v 7 。生 物酶制剂能 通过较容易地控制条件实 现定位水 解， 产生特定的活性肤。 因此利用酶降解法便于控制水解进程， 能较好地满足特 定肤生产的需要。 所以可根据玉米蛋白 其特定的氨基酸组成选择适当的食品级生 物酶制剂对其进行有限水解， 使其逐步释放出生物活性肤， 从而提高玉米蛋白的 利用率， 显著增加其营养价值和保健功能. 对玉米蛋白原料的附加值实现较大的 提升。 目 前生物活性多肤的研究开发主要采用微生物蛋白酶的方法【l x :iu ) ， 特别是国 天津商学院硕士学位论文 前言 l y s赖氨酸 1 . 1 3 h i s组氨酸1 . 2 7 a r g精氨酸2 . 0 4 p r o 脯氨酸 6 . 5 5 1 . 2玉米蛋白绘合利用的研究方法现状 活性肤的生产方法很多，归纳起来，主要有以下几种: 天然活性肚的分离提取: 存在于细菌、 真菌、 动植物等生物体内的激素、 酶 抑制剂等天然活性肤，经分离提取而得。 食品蛋白质水解制取活性肤: 一般采用酸水解，工艺简单、 成本低， 但因氨 基酸受损严重，水解难控制而较少应用。 化学合成活性肤: 采用液相或固相化学合成法可制取任意需要的活性肤， 但 因成本高、副反应物及残留化合物多等因素而制约其发展。 基因重组法制取活性肤: 采用d n a 重组技术制取活性肤的试验研究尚 在进行 中。 酶法生产活性肚: 产品安全性高， 生产条件温和， 可通过酶的选择和条件的 控制生产特定的肤，成本低，已成为活性肤最主要的生产方法。 进一步 检索国内 外的文献表明 【 22 24 1 ， 在 研究开发利用玉米蛋白 资 源 通常采取 的技术方法是 酸碱降解法 ( 化学降解法) 严重的损害了玉米蛋白的营养特性， 而且降解条件及产物的控制难度大， 会产生象l y s - a l a 这样的有毒二肤， 因此使 用受到限制。 采用微生物发酵法生产多肤是近年来正逐渐发展起来的很具前景 的技术。该技术直接利用微生物发酵过程中产生的蛋白酶 ( 复合)降解蛋白质， 可达到较高的水解度， 从而相对地降低酶法生产活性肤的成本。 但是利用微生物 发酵法生产活性肚的技术存在着对菌种的依赖性较大，如果没有优良的发酵菌 种， 那么降低生产成本而实现工业化生产必然存在困难; 另外存在菌种安全评价 和相关产物分析等问 题。目 前国内 外已 有了 一些报道， 着重在筛选、 培育出 优良 的发酵微生物， 为降低生产成本实现生物转化玉米蛋白制备高可吸收活性肤进行 探索性的研究， 取得一些研究进展25 1酶降 解法是通过食品级生物酶制剂对玉 米蛋白 进行有限的水解 z v 7 。生 物酶制剂能 通过较容易地控制条件实 现定位水 解， 产生特定的活性肤。 因此利用酶降解法便于控制水解进程， 能较好地满足特 定肤生产的需要。 所以可根据玉米蛋白 其特定的氨基酸组成选择适当的食品级生 物酶制剂对其进行有限水解， 使其逐步释放出生物活性肤， 从而提高玉米蛋白的 利用率， 显著增加其营养价值和保健功能. 对玉米蛋白原料的附加值实现较大的 提升。 目 前生物活性多肤的研究开发主要采用微生物蛋白酶的方法【l x :iu ) ， 特别是国 天津商学院硕士学位论文 前言 内外在植物蛋白和动物蛋白的开发研究中所利用的微生物蛋白 酶已 有很好的研 究基础，均具有溶解性好， 活力高， 专一性强，来源充足和使用方便等特点。目 前文献报道的用于蛋白降解的酶制剂主要是诺维信公司生产的碱性蛋白 酶、 复合 蛋白 酶、 风味蛋白酶; 无锡星达生物工程有限公司的酸性蛋白 酶、 碱性蛋白酶和 中 性蛋白 酶等等， 所以利用微生物蛋白酶是该领域今后研发的主要方向。 然而蛋 白酶的选择，以及真正实现酶解蛋白肤类的专一性的释放， 酶解蛋白产业化的连 续有效的控制和酶解反应器的设计等是蛋白资源利用的攻关方向， 本课题对相关 方面的内容进行了实质性探索，获得的研究成果展现出了较好的产业化前景。 1 . 3 醉解玉米蛋白制备生物活性多肚的动态及趋势 从酶解玉米蛋白制备生物活性多肤的研究结果统计可知， 可释放出具生物活 性的多肤主要有: ( 1 ) 玉米降压肚: 降血压肤通过抑制人体中血管紧张素转换酶( a g i o t e n s i n i - c o n v e r t i n g e n z y m e , e c . 3 . 4 . 1 5 . 1 ， 缩写为a c e ) 活性而达到降血压的作用。 a c e 的抑制肤最早发现于蛇毒中。人们于9 0 年代发现许多天然蛋白 水解可以得到具 有a c e 抑制活性的多肤， 这些寡肤的共同特征是c 一 末端为p r o 或芳香族氨基酸， 而n 一 末端往往是疏水性氨基酸。玉米蛋白 含有高比例的v a l , i l e , l e u , p r o 和 g l n 等， 很少含有l y s 等碱性氨基酸， 这种独特的氨基酸组成使玉米醇溶蛋白的 水溶性差， 营养价值不高， 而这种不平衡的氨基酸组成使玉米蛋白 成为多种生理 活性肤，特别是降血压肚的来源。a 一 玉米醇溶蛋白， y 一 玉米醉溶蛋白的酶解产 物就具有较为显著的抗高血压的作用。降解a 一 玉米醇溶蛋白时所得到的血管紧 张素抑制剂大多数为三肤 ( 详见表2 )， 其c 一 末端一般具有四种不同的氨基酸: p r o , t y r , a l a , g l u 表2酶解a 一 玉米醉溶蛋白制备具有抗高血压作用的活性肤 肤序列 ( a m i n o a c i d s e q u e n c e o f t h e p e p t i d e s) 来源 (s o u r c e o f t h e p e p t i d e s ) l 的a 一 玉米醉溶蛋白( 。 - z i n e ) v s p a 一 玉米醉溶蛋白( a - z i n e ) l a y a 一 玉米醉溶蛋白( a - z i n e ) v a y a 一 玉米醇溶蛋白( a - z i n e ) ( 2 ) 高f 值寡肤:早在 1 9 7 0 年，f i s h e r 等人发现肝病病人血液中的氨基酸 组