CN101861909B - 一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，包括：边搅拌边将大米蛋白或米谷蛋白加入盛有磷酸盐缓冲溶液的恒温酶反应器内，形成一定底物浓度的蛋白质分散溶液；加入蛋白质谷氨酰胺酶获得一定酶与底物比例的体系，酶解反应温度为36℃-38℃，反应时间0.1小时-48小时，酶解pH值恒定在pH7.0；透析液为0.10mol/L的醋酸溶液，透析时间约8小时；采用真空冷冻干燥方法，获得产品。它能使大米蛋白或米谷蛋白溶解度得到提高，并且其乳化性、起泡性和凝胶性等功能性质均有所改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白或米谷蛋白改性的方法。
背景技术
大米中的蛋白质含量为8％-13％，研究发现大米蛋白是谷物蛋白中营养价值较高的一种，具有无色、味道温和、必需氨基酸含量丰富、低过敏性及低胆固醇等特点。但是，蛋白质中高含量的谷氨酰胺及天冬酰胺之间通过氢键等结合使蛋白质聚集沉淀，导致其溶解度较低，限制了其在液态食品及饮料中的应用；低溶解度也会影响到蛋白的其他功能性质例如起泡性、乳化性及凝胶性等。
食品工业的发展需要功能性质突出的蛋白质配料，解决此问题的途径有两种：开发蛋白质资源和对现有蛋白质进行修饰。对大米蛋白改性修饰方法主要是酸法改性和利用一些蛋白酶改性，已有研究发现酸法脱酰胺能显著改善小麦面筋蛋白、玉米醇溶蛋白等的溶解性；酸法对大米蛋白脱酰胺也显著改善了其溶解度，但是高温下的酸处理过程中，蛋白质肽链的水解和其他氨基酸残基的降解不可避免。相比酸处理，酶法脱酰胺的反应条件温和且具有较高的专一性，已有研究报道谷氨酰胺转移酶、蛋白酶以及肽谷氨酰胺酶可以应用于蛋白质的脱酰胺，但是谷氨酰胺转移酶和蛋白酶可能引起肽链的水解或交联，产生不良的风味，以及氨基酸的消旋等，而肽谷氨酰胺酶作用的底物仅限于短肽。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，该方法将蛋白质谷氨酰胺酶(PG酶)应用于大米蛋白或米谷蛋白的改性，使所得的大米蛋白或米谷蛋白溶解度得到提高，并且其乳化性、起泡性和凝胶性等功能性质均有所改善。
本发明的技术解决方案是，所述蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法包括以下步骤：
(1)配制蛋白溶液：边搅拌边将大米蛋白或米谷蛋白加入盛有磷酸盐缓冲溶液的恒温酶反应器内，形成底物重量比浓度为0.3％-2％的蛋白质分散溶液；磷酸盐缓冲溶液的pH＝7.0，浓度为50mmol/L-200mmol/L，即每升溶液含磷酸盐50mmol-200mmol；所述底物是指大米蛋白或米谷蛋白；
(2)酶反应：所述蛋白质分散溶液中加入蛋白质谷氨酰胺酶获得一定酶与底物比例的体系，酶解反应温度为36℃-38℃，反应时间0.1小时-48小时，酶解pH值恒定在pH7.0；所述一定酶与底物比例的体系中，蛋白质谷氨酰胺酶(E)与底物(S)的重量比为1∶4-8(即E∶S＝1∶4-8)
(3)透析：透析液为0.10mol/L的醋酸溶液(pH＝3.0)，透析时间为7.5小时-8.5小时，每隔一个小时换一次透析液；
(4)干燥：采用真空冷冻干燥方法，获得产品。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明方法的工艺步骤包括配制一定浓度的大米蛋白溶液、酶反应、透析、干燥，其中酶反应可采用纯化自Chryseobacterium proteolyticum中的蛋白质谷氨酰胺酶(PG酶)，该PG酶仅作用于蛋白质或肽的谷氨酰胺基团，而对天冬酰胺残基或游离谷氨酰胺没有影响，同时不会导致蛋白质肽链的交联和水解。
本发明方法的特点有：
(1)现有技术对大米蛋白的改性仅限于酸法改性和某些蛋白酶的改性，而本发明的酶改性方法克服了酸改性时因高温而造成的肽键水解和蛋白质部分变性的问题，同时克服了蛋白酶酶解产生的肽链交联、不良风味以及氨基酸消旋的问题；
(2)常用的沸水灭酶法会造成蛋白质的变性，本发明采用酸抑制酶活法，在室温条件下用pH值为3的0.10mol/L的醋酸溶液透析酶解反应液，既起到抑制酶活的作用，同时又起到筛分盐分子作用；
(3)该生产工艺反应条件温和，酶解温度在37℃，透析在室温下进行，并采用冷冻干燥，蛋白质变性程度最低化，功能保持最大化；
(4)整个过程操作简单，易于掌握。
由以上可知，本发明为一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，该方法将蛋白质谷氨酰胺酶(PG酶)应用于大米蛋白或米谷蛋白的改性，使所得的大米蛋白或米谷蛋白溶解度得到提高，并且其乳化性、起泡性和凝胶性等功能性质均有所改善。
具体实施方式
采用现有技术方法，或下述方法提取大米蛋白和米谷蛋白：
a.大米蛋白的提取：大米粉→正己烷脱脂→室温下自然干燥24h→0.05mmol/L的NaOH溶液浸提(料液比1∶5)→离心→上清液用2mol/L的HCI溶液调节pH值至4.1-4.8→离心→蛋白质凝乳的水洗→透析→冷冻干燥→产品。
b.米谷蛋白的提取：大米粉→正己烷脱脂→室温下自然干燥24h→蒸馏水提取清蛋白(料液比1∶10)→离心→5％的氯化钠盐溶液提取球蛋白(料液比1∶10)→离心→70％的乙醇溶液提取出醇溶蛋白(料液比1∶5)→离心→沉淀水洗→0.05mol/L氢氧化钠溶液(料液比1∶10)→离心→上清液用12％的三氯乙酸溶液调节pH值至等电点4.8→离心→透析→冷冻干燥→产品
实施例1：称取一定量大米蛋白，边搅拌边将该加入盛有磷酸盐缓冲溶液(浓度200mmol/L，pH7.0)的恒温酶反应器内，形成底物(重量比)浓度1％的分散悬浮液；搅拌30min后加入一定量的蛋白质谷氨酰胺酶(E∶S＝1∶7)进行酶解反应，酶解反应温度37℃，反应时间0.1-48h；反应结束后用0.1mol/L的醋酸溶液透析、真空冷冻干燥得到蛋白质谷氨酰胺酶改性的大米蛋白。
真空冷冻干燥条件：温度-55℃，真空度15Pa，干燥时间24小时。
随着酶解时间的延长，大米蛋白的脱酰胺度逐渐增大，反应时间达到48h，脱酰胺度值达到31.05％，在pH7.0时溶解度显著增加(达到70.12％)。
实施例2：称取一定量米谷蛋白，边搅拌边加入盛有磷酸盐缓冲溶液(浓度50mmol/L，pH7.0)的恒温酶反应器内，形成底物重量比浓度0.5％的分散悬浮液；搅拌30min后加入一定量的蛋白质谷氨酰胺酶(E∶S＝1∶5)进行酶解反应，酶解反应温度37℃，反应时间0.1-48h；反应结束后用0.1mol/L的醋酸溶液透析，真空冷冻干燥得到蛋白质谷氨酰胺酶改性的大米蛋白。
真空冷冻干燥条件：温度-55℃，真空度15Pa，干燥时间24小时。
本实施例中得到的米谷蛋白纯度较高，蛋白含量(干基)达到92.56％，酶解反应中避免了淀粉以及大米中存在的其他蛋白的影响，反应时间为48h时，脱酰胺度达到52.29％，在pH7.0时溶解度达到96.99％。
Claims (4)
1.一种蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，包括以下步骤：
(1)配制蛋白溶液：边搅拌边将大米蛋白或米谷蛋白加入盛有磷酸盐缓冲溶液的恒温酶反应器内，形成底物重量比浓度为0.3％-2％的蛋白质分散溶液；
磷酸盐缓冲溶液的pH＝7.0，每升溶液含磷酸盐50mmol-200mmol；所述底物是指大米蛋白或米谷蛋白；
(2)酶反应：所述蛋白质分散溶液中加入蛋白质谷氨酰胺酶获得一定酶与底物比例的体系，酶解反应温度为36℃-38℃，反应时间0.1小时-48小时，酶解pH值恒定在pH7.0；
所述一定酶与底物比例的体系是，蛋白质谷氨酰胺酶与底物的重量比为1∶4-8；
(3)透析：透析液为0.10mol/L的醋酸溶液，透析时间为7.5小时-8.5小时，每隔一个小时换一次透析液；
(4)干燥：采用真空冷冻干燥方法，获得产品。
2.根据权利要求1所述蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，包括以下步骤：
(1)配制蛋白溶液：边搅拌边将大米蛋白加入盛有磷酸盐缓冲溶液的恒温酶反应器内，形成底物重量比浓度为1％的蛋白质分散溶液；底物是指大米蛋白；
磷酸盐缓冲溶液的pH＝7.0，每升溶液含磷酸盐200mmol；
(2)酶反应：所述蛋白质分散溶液中加入蛋白质谷氨酰胺酶获得一定酶与底物比例的体系，酶解反应温度为37℃，反应时间0.1小时-48小时，酶解pH值恒定在pH7.0；
所述一定酶与底物比例的体系是，蛋白质谷氨酰胺酶与底物的重量比为1∶7；
(3)透析：透析液为0.10mol/L的醋酸溶液，透析时间为8小时，每隔一个小时换一次透析液；
(4)干燥：采用真空冷冻干燥方法，获得产品。
3.根据权利要求1所述蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，包括以下步骤：
(1)配制蛋白溶液：边搅拌边将米谷蛋白加入盛有磷酸盐缓冲溶液的恒温酶反应器内，形成底物重量比浓度为0.5％的蛋白质分散溶液；
磷酸盐缓冲溶液的pH＝7.0，每升溶液含磷酸盐50mmol；所述底物是指米谷蛋白；
(2)酶反应：所述蛋白质分散溶液中加入蛋白质谷氨酰胺酶获得一定酶与底物比例的体系，酶解反应温度为37℃，反应时间0.1小时-48小时，酶解pH值恒定在pH7.0；
所述一定酶与底物比例的体系是，蛋白质谷氨酰胺酶与底物的重量比为1∶5；
(3)透析：透析液为0.10mol/L的醋酸溶液，透析时间为8小时，每隔一个小时换一次透析液；
(4)干燥：采用真空冷冻干燥方法，获得产品。
4.根据权利要求1或2或3所述蛋白质谷氨酰胺酶对大米蛋白和米谷蛋白改性的方法，其特征是，真空冷冻干燥的条件是，温度-55℃，真空度15Pa，干燥时间24小时。
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