芸豆

芸豆学名菜豆,是普通菜豆(如小黑芸豆、小白芸豆等)和多花菜豆(如圆奶华芸豆H、N、D、X等)之总称,属豆科菜豆属的小宗杂粮作物。

芸豆具有极高的营养和药用价值：

蛋白含量20.29%～27.73%

脂肪含量1.02%～2.03%

维生素C含量1.88～1.96mg/g

维生素B1含量3.52mg/g

维生素B2含量2.87mg/g

Ca、Fe含量分别是鸡肉的7倍和4倍

可填标题

目前,胶原肽、大豆肽、鹰嘴豆肽等生物活性肽已经成为食品科学和营养学的研究热点,但还未见芸豆活性肽的相关报道。本研究拟采用单因素实验和正交实验设计优化芸豆蛋白的酶解工艺,为芸豆蛋白的深加工和规模利用提供新思路。

1.材料

泾川白芸豆蛋白质含量22.47%,脂肪含量2.56%

碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶

2.芸豆蛋白的提取：酸沉碱提

3.芸豆抗氧化肽的酶解工艺路线

芸豆蛋白→加水配制一定蛋白浓度→预处理(90℃,10min)→用1.0mol/LNaOH或HCl调节pH→水浴调温→加一定量蛋白酶恒温酶解一段时间→灭酶(90℃,10min)→调pH至4.4→r/min离心15min→上清液→真空浓缩→冷冻干燥→芸豆多肽以水解度和DPPH.

2结果与讨论

在6种蛋白酶中,碱性蛋白酶水解芸豆蛋白的能力最强,酶解产物的DPPH.清除率最高;

但2指标值之间没有直接的线性关系。

2.1时间对水解度和抗氧化活性的影响

由图1可知,反应前6h内,水解度和DPPH.清除率均随时间的延长而稳步上升;之后水解度增幅趋于平缓,但DPPH.清除率反而下降,原因可能是因为6h以后具有抗氧化活性的肽片段被继续作用分解,从而导致抗氧化活性下降,所以本实验确定酶解时间为6h为宜。

2.2pH对水解度和抗氧化活性的影响

pH通过影响酶蛋白的构象和酶分子及底物分子的解离状态,从而影响酶的稳定性、酶与底物的结合以及酶催化底物转变为产物,进而影响酶的催化效果。

由图2可知,在pH7.0～9.0范围,水解度随pH上升而增加,但超过pH9.0后趋于平缓甚至下降;这可能是因为碱性蛋白酶本身也是蛋白质,在极性条件下自身酶活力受到影响。此外,不同的反应条件对酶解产物的结构和性质影响有差异,导致出现不同的DPPH.清除率。

2.3温度对水解度和抗氧化活性的影响

温度对酶催化反应的影响是多方面的,温度提高会影响酶的稳定性和产物生成的速率,在一定范围内,提高温度有利于水解度的升高。

由图3可知,55℃时水解度最大,但60℃以后水解度反而下降,这可能是因为温度升高使蛋白酶结构发生改变,造成酶活力降低。由图3还可知,温度对酶解产物活性有显著影响,在50℃表现出最强的DPPH.清除能力,因此温度范围暂定在55℃附近。

2.4底物浓度对水解度和抗氧化活性的影响

由图4可见,随着底物浓度增加,水解度表现为先增大后减小。当浓度较低时,酶与底物结合几率小,酶解程度较弱;随着浓度增加,酶与底物碰撞几率增大,水解度上升,当浓度达5.0%时水解度最大,说明适当增加底物浓度有利于酶解反应。若浓度继续增加水解度反而下降,因为浓度的增加导致溶液黏度加大,流动性差,限制了酶的催化作用。由图4还可看出,底物浓度为6%时DPPH.清除率达到最大值,故暂定底物浓度为5.0%。

2.5加酶量对水解度和抗氧化活性的影响

随着加酶量的增加,水解度逐渐增加;当加酶量达到u.g-1后,酶分子与底物的结合趋向饱和,曲线上升缓慢,此时继续加酶对反应速率贡献不大。

由图5还可知,酶解产物清除DPPH.能力并不与水解度呈线性关系,当加酶量为u.g-1时,酶解产物表现出较强的DPPH.清除能力。这可能是由于pH-Stat法是根据pH变化来计算水解度,pH不变造成水解度恒定的假象,而实质上多肽片段随加酶量增加继续裂解。故选择加酶量为u.g-1附近。

结论

以水解度和DPPH.清除率为指标,筛选碱性蛋白酶为最适用酶;

采用正交实验设计优化酶解工艺,得到最佳条件为温度55℃、pH9.0、底物浓度4%、加酶量为u.g-1,时间为6h,该条件下水解度和DPPH.清除率分别为16.16%和74.10%,比优化前的结果分别提高4.95%和7.63%。

本文作者是王永刚、任海伟等。

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长按







































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