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超声波对鸡骨蛋白酶解产物的影响及机理研究

来源:时间:2025-04-22 02:35:17

 

雞骨架是超声产物雞肉類加工過程中的副產品,是波对所有畜禽骨肉中蛋白質含量最高的原料,蛋白質質量分數可達16.3%,鸡骨机理與等量雞胸肉相似。蛋白的影鮮雞骨架質量占整雞質量的酶解比例約為20%~22%,大致由71%的响及雞骨,22%的研究雞骨肉及6%的雞皮構成。新鮮雞骨中含有豐富的超声产物營養素,尤其是波对蛋白質和礦物質,此外鮮骨內含有大量骨髓,鸡骨机理主要由水分,蛋白的影粗蛋白質、酶解粗脂肪和微量元素等物質構成"。响及目前,研究工業生產上對雞骨架的超声产物利用還存在利用途徑少、產品價值低等問題,其主要經過粉碎烘幹後作為寵物飼料.甚至直接丟棄。

隨著科學技術的進步,食晶加工、設備製造等技術的發展給骨類食品的產業化發展帶來了新的機遇,鮮骨加工產業的原料利用率和產品附加值有所提高,研究表明,骨蛋白酶解後釋放的氨基酸及多肽具有如下特點:加工性能提高,表現在酶解產物的溶解性、吸水性、保水性、乳化性.起泡性及持油性等方麵鬥;功能性顯著,膠原多肽具有降血壓氣抗氧化”、促進皮膚膠原代謝等生物活性與功能";風味增強,骨蛋白經酶解後,具有肉的特殊鮮味與香味,可作為肉味香精的前體,通過後期的美拉德反應可製備出各種風味的香精調味料9。因此,探究雞骨架的深加工技術和應用,提高其產品附加值,對於充分利用低值蛋白資源具有重要意義。

近年來,有不少研究探討和報道了低值畜骨的綜合利用,其主要是利用蛋白酶酶解低值蛋白,實現低值蛋白源的高值化。為了提高其酶解速率,一些研究者探索將部分新技術引人其中。超聲波屬於-種彈性機械波叫,其頻率範圍在2x10*-2x10*Hz之間,在介質中傳播時,可能產生熱效應、機械效應和空化效應等,其中空化作用被認為是影響超聲波在液體介質中反應速度和產率的主要原因。空化作用可引起多種次級效應,如湍動效應、微擾效應、聚能效應等",這些效應能夠改變蛋白質的構象和特性,強化提取過程、加速反應進程。超聲波在反應過程中產生的氣泡經過擠壓破裂,能在瞬間產生較強的機械剪切力,對液體介質中的大分子產生機械性斷鍵作用,從而促使更多親水基團的暴露,有利於底物與酶的結合,提高蛋白質的水解程度0214。

作者以雞骨架為原料,采用Alealase堿性蛋白酶和Flavourzyme風味蛋白酶水解雞骨蛋白,以水解度、多肽含量等作為測試指標,研究超聲波處理應用於雙酶分步酶解雞骨蛋白.探討不同超聲條件對雞骨蛋白的酶解效果的影響,並針對其結果進行機理初探。

材料與方法

1.1材料與試劑.

原料:雞骨架,超市購買,冷凍貯藏保存備用。Alealse蛋白酶,Flavourzyme蛋白酶;諾維信公司產品;甲醛溶液、三氯乙酸、氫氧化鈉、硫酸銅、牛白蛋白、溴化鉀等試劑均購置於國藥集團化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

2-16PK型高速冷凍離心機:Sigma公司產品:JY98--3D超聲波細胞粉碎機:寧波新芝生物科技股份有限公司產品:UV2600型紫外分光光度計:Techomap公司產品;FA1004型電子分析天平:上海舜寧恒科學儀器有限公司產品;實驗室pH計Starter3100:奧豪斯儀器(上海)有限公司產品;8S-1型磁,力攪拌器:江蘇省金壇市金城國勝實驗儀器廠產品:SSW-420-2S型電熱恒溫水槽:上海博迅實業有限公司醫療設備廠產品;真空冷凍幹燥機:作者所在實驗室設計組裝。

1.3試驗方法

1.3.1雞骨蛋白酶解液的製備方法

將雞骨架解凍後清洗除去多餘的血漬,去除雞皮及油脂,用粉碎機粉碎成雞骨泥,將雞骨泥與去離子水以1:2的質量比混合,充分攪拌後,經過110ºC30min高溫高壓預處理,調節溫度和pH值,酶解總時間為3h,酶解完畢後沸水浴滅酶10min,4500r/min下離心15min,過濾除去懸浮物與碎骨渣,即得酶解液。薛解過程中采用超聲波鋪助酶解的處理方式,即酶解:雞骨蛋白的同時進行超聲處理.超聲功率分別為200.400.600,800.1000W,超聲工作時間/間歇時間2s/2s,超聲總時間分別設置為20.40.60、80min。雙酶分步酶解的具體操作過程為:先用NaOH溶液和稀鹽酸調節雞骨泥勻漿的pH,首先調節pH值至8.5,向其中添加質量分數為0.2%的堿性蛋白酶,攪勻,55ºC下恒溫酶解1.5h後;再將pH值調節至7.向其中添加質量分數為0.2%的風味蛋白酶,攪勻,50ºC下恒溫酶解1.5h,製得酶解液。

1.3.2水解度的測定

采用中性甲醛滴定法,即甲醛滴定出氨基氮質量分數(具體參見國標GB/T5009.39--2003中所述方法),凱氏定氮法測定出總氮質量分數(具體參見國標CB5009.5--2010中所述方法),兩者的百分比記為水解度。

1.3.3多肽質量濃度的測定

采用雙縮脈法測定多肽含量,以牛白蛋白(BSA)作為標樣,分別配置成0.5.1.2.3.4mg/mL的溶液,取2mLBSA溶液與3mL雙縮脲試劑均勻混合,靜置30min後,於540nm下,測定標樣的吸光度值,並繪製標準曲線。樣品中多肽質量濃度測定時,取2mL的多肽酶解液,加人等體積的體積分數10%三氣乙酸,均勻混合後於4ºC、4000r/min高速冷凍離心20min得到上清液,取上清液,按照標準曲線測定方法,測定出相應的吸光度值,按以下公式計算多肽質量濃度

1.3.4電子舌分析

取酶解液70ml,分別倒入電子舌專用測試杯中,使液麵低於刻度線0.5-1.0mm,機器自動測試4次,分析時取後3組實驗的平均值,並轉化為各味覺的響應值數值再輸出。響應值差異越大表明差異越大,正值表明該味覺比對照組強,負值則相反。1.3.5.氨基酸組成測定用10g/dL.三氯乙酸等體積稀釋,放置1h,保證溶液體係中TCA終質量分數為5%。雙層德紙過濾後,取1mL澄清濾液於15mL.離心管內,10000r/min下離心15min,後取400μL上清液於液相樣品瓶內,置於氨基酸分析儀上測定。1.3.6傅裏葉變換紅外光譜(FT-IR)分析采用溴化鉀(KBr)壓片法製片後置於配有DTCS檢測器的IS10型傳裏葉紅外光譜儀上進行檢測。將酶解液凍幹後磨粉,再放人瑪瑙研缽中磨為細粉,加入適量的KBr攪磨均勻,然後壓片待測。

2結果與分析

2.1超聲作用對酶解產物水解度及多肽含量的影響

由圖2可知,隨著超聲功率的增加,雞骨蛋白酶解液的DH及其多肽含量均呈現先上升後下降的變化趨勢。超聲波功率為200-600W時,雞骨蛋白的DH有顯著提高(P<0.05),且在600W時達到最大值,為1799%,當超聲波功率超過600W時,雞骨蛋白的DH開始下降,1000W時下降至14.13%;而超聲功率為200-800W時,雞骨蛋白酣輝液的多肽質量濃度呈上升趨勢,且在800w時達到最大值291mg/mL,1000w時酶解液的多肽質量濃度下降至.2.73mg/ml。這可能是因為,雞骨蛋白的空間結構在適當功率的超聲波作用下會發生改變,蛋白質內部的活性部位暴露出來,與酶更好的結合,此外,超聲波的振蕩作用可以使酶與底物的碰撞幾率增大,促進二者的結合.從而提高酶解產物的DH。但當超聲波功率過大時,蛋白分子的活性部位、蛋白酶的分子構象均會被損傷,導致酶解產物DH的下降"。

圖3表示的是超聲處理時間對雞骨蛋白酶解產物特性的影響。隨著超聲時間的延長,雞骨蛋白酶解液的DH及多肽含量同樣呈現先上升後下降的變化趨勢.這與超聲功率所述規律一致。當超聲時間為30min時,DH達到24%,多肽質量濃度達到2.14mg/mlL,此後,延長時間DH及多肽質量濃度反而下降。這可能是因為超聲時間適宜時,超聲改變了蛋白質結構,加大了酶與底物的結合速率和產物的釋放速率嗎,從而促進了酶解過程的進行。然麵隨著超聲時間的延長。超聲的空化作用和擾動作用有可能使已遊離的蛋白質分子重新聚合,形成大分子物質,底物分子構象的改變進而使其對酶解的促進作用減弱。

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