一种基于超声波混响场制备玉米蛋白降血压肽的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物工程领域及玉米深加工领域，特指在固-液超声波混响场中利用扫频超声波预处理玉米蛋白原料，再利用酶解方法制备玉米蛋白ACE抑制肽的一种技术。
技术背景
[0002]玉米是世界三大粮食作物之一，也是我国传统的农作物，在我国种植历史悠久，我国玉米产量居世界第二位，年产量约占世界的25%。玉米蛋白粉含有丰富的蛋白质，还含有15种无机盐以及玉米独有的黄色素，但由于其所含的蛋白质缺少赖氨酸，色氨酸等人体必需氨基酸，且成品具有特殊的味道和色泽，因此国内主要将其用于粗饲料制备，制作营养食品添加剂，或者直接处理排放，极大地浪费了资源。近年来，有关蛋白质水解成活性肽的研宄较多，其中有关玉米蛋白经蛋白酶水解制备玉米生物活性肽的报道也很多。目前，从玉米蛋白的酶解产物中发现了大量的ACE抑制肽，通常也被称为降血压肽，试验表明这些ACE抑制肽对自发性高血压患者能够表现出很好的降压作用，而对血压正常者则无降压作用。
[0003]但是玉米蛋白含有大量的疏水基团，溶解性较差，在酶解过程中会出现蛋白酶不易接近酶切位点，水解速度缓慢，酶解效率及产物的转化率低，产品质量不稳定等问题。蛋白质的功能性质主要由其结构决定，超声波会使媒质的状态、组成、结构和功能等发生变化，更多酶切位点暴露出来，增加底物和酶的接触频率，以增强酶解效果。然而，超声混响场及超声工作模式直接影响到蛋白结构的变化程度，这种变化与其酶解特性的改善和生物活性的提高密切相关。所谓混响场就是对于频率为20 kHz-50 kHz的超声波，在水溶液一类的液体媒质中的吸收小，它在声化学反应器中要经历在容器内壁、液面的多次反射，这些频率虽然相同但相位无规变化的声波在空间某点相遇迭加的合成声场，其总的声强等于各列声波强度之和，即它们之间不发生干涉，这种声场称为混响场。它可能是声化学反应器内声场的主要形式。
[0004]现有的文献报道中，绝大多数的研宄都是采用单频且是固定频率的超声设备对蛋白质进行处理，不能满足原料变化的需求，即超声波不能与原料的固有频率产生最大程度的共振，不能充分发挥超声波应有的作用效果，并且目前国内外鲜有对不同模式超声波预处理对玉米醇溶蛋白理化性质、结构特征、酶解特性影响的研宄报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是采用扫频超声波混响场预处理玉米蛋白，旨在提高酶解产物的活性，改善酶解效果，降低能耗。
[0006]本发明上述目的是通过以下技术手段实现的:
先设计超声波混响场，再对玉米蛋白溶液进行超声预处理，最后进行酶解反应。具体技术方案是，一种基于超声波混响场制备玉米蛋白降血压肽的方法:按照下述步骤进行:
Cl)设计混响场:混响场即对于频率为20 kHz~50kHz的超声波，在水溶液一类的液体媒质中的吸收小，它在声化学反应器中要经历在容器内壁、液面的多次反射，这些频率虽然相同但相位无规变化的声波在空间某点相遇迭加的合成声场，其总的声强等于各列声波强度之和，即它们之间不发生干涉。根据定义得知，不同界面存在时，会发生反射，并形成混响场。
[0007]本发明分别设计固-液、液-液、气-液三种界面，形成不同形态的超声混响场，固_液界面用不工作的超声平板和水体来形成，液_液界面用植物油和水体来形成，气_液界面用空气和水体来形成。
[0008](2)称取蛋白原料，按照原料浓度4.5%配成水溶液，进行固-液扫频超声预处理，处理条件为:初始温度18°C、脉冲超声的工作时间10 s和间歇时间3 S、超声扫频周期500ms、超声处理时间30 min、单位体积超声功率120 W/L。扫频频率为22±2 kHz、28±2 kHz、33±2 kHz、40±2 kHz、68±2 kHz。
[0009](3)预处理后碱性蛋白酶酶解:反应条件为:底物浓度4.5%，加酶量5616U/g、酶解时间60 min、酶解温度50°C、酶解pH 9.0。酶解结束后，使用0.2 mo I/L HCL调节pH至7.0，并在沸水浴中灭酶lOmin，冷却后于12000 rpm离心lOmin，收集上清液，即可得到蛋白降血压肽的提取液。
[0010]本发明所具有的优点是
本发明采用固-液扫频超声波混响场预处理玉米蛋白粉悬浮液，对超声作用后酶解产物的ACE抑制活性进行了研宄，酶解液的ACE抑制率活性提高了 44.9%，DH提高了 37.6%。与其他类别的超声波预处理方式相比，提高了酶解产物的活性，发现在液-液界面形成的超声混响场中，极易发生显著的乳化现象，所以在试验及实际生产中不可以形成此类界面，这对于仪器装备设计及工业生产有一定价值。
[0011]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0012]图1为超声波反应液-液透射介质；
图2为超声波反应气-液透射介质；
图3为超声波反应固-液透射介质。
【具体实施方式】
[0013]本发明中以水解度(DH)来衡量整个反应的反应效率，水解度(DH)的测定采用pH-stat法。同时人体中过多的血管紧张素转化酶(ACE)是引起血压升高的重要原因之一，因此本发明以酶解产物对ACE的抑制率评价其降血压活性。酶解产物ACE抑制活性的测定按照文献“刘志国，吴琼，吕玲肖等。酶解米糠蛋白分离提取ACE抑制肽及其结构研宄[J].食品科学，2007，28 (3):223?227.”的方法进行，以N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰甘氨酰甘氨酸(FAPGG)作为ACE催化的底物，研宄其吸光度的变化，利用酶标定量仪测定。
[0014]本发明设计混响场:混响场即对于频率为20 kHz~50kHz的超声波，在水溶液一类的液体媒质中的吸收小，它在声化学反应器中要经历在容器内壁、液面的多次反射，这些频率虽然相同但相位无规变化的声波在空间某点相遇迭加的合成声场，其总的声强等于各列声波强度之和，即它们之间不发生干涉。根据定义得知，不同界面存在时，会发生反射，并形成混响场。
[0015]本发明分别设计固-液、液-液、气-液三种界面，形成不同形态的超声混响场，固_液界面用不工作的超声平板和水体来形成，液_液界面用植物油和水体来形成，气_液界面用空气和水体来形成。
[0016]图1为本发明中使用的液-液透射介质超声波混响场。I为超声反应池，2为油相(由植物油形成)，4为水相(由蒸馏水形成)，在2与4的接触面形成液-液透射介面。5为超声波发生板，能发出 22±2 kHz、28±2 kHz、33±2 kHz、40±2 kHz、68±2 kHz 频率的超声波，超声波模式为扫频超声，功率为600 W。3为样品袋，置于2与4的中间区域，在液-液超声波混响场中进行超声波预处理。
[0017]图2为本发明中使用的气-液透射介质超声波混响场。I为超声反应池，2为气相(由空气形成)，4为水相(由蒸馏水形成)，在2与4的接触面形成气-液透射介面。5为超声波发生板，能发出 22±2 kHz、28±2 kHz、33±2 kHz、40±2 kHz、68±2 kHz 频率的超声波，超声波模式为扫频超声，功率为600 W。3为样品袋，置于2与4的中间区域，在气-液超声波混响场中进行超声波预处理。
[0018]图3为本发明中