一种借助超声波技术快速提高菜籽蛋白水解效率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于菜籽精深加工及其副产物综合利用的技术领域，涉及一种借助超声波 技术快速提高菜籽蛋白水解效率的方法，实现了扫频超声波处理后的菜籽蛋白溶液经碱性 蛋白酶在最优条件下酶解后，其水解度由19%提高到了 36. 1%。
【背景技术】
[0002] 我国是位居世界第一的油菜籽生产大国，油菜籽资源十分丰富。菜籽柏是油菜籽 榨油后副产物，每年近千万吨，其中含有35-40%的菜籽蛋白。菜籽蛋白是一种赖氨酸、蛋氨 酸含量极高的优质蛋白质，其氨基酸组成和含量符合FA0/WH0推荐模式。近年来，大量研宄 报道，菜籽多肽具有有提高免疫力、抗氧化、降血压、抗肿瘤等多种生物活性，故菜籽蛋白具 有较好的开发应用价值。
[0003]目前，菜籽多肽的制备主要以化学法、固态发酵和酶法水解三种方法为主。相比于 其他两种方法，酶法制备多肽，可以在短时间内获得大量可控分子量的多肽，且保持多肽纯 天然绿色属性，成本低，污染小，可应用于工业化扩大生产。然而，压榨过程不可避免引起了 菜籽蛋白变性，使得其蛋白溶解度降低，进而使得酶解菜籽蛋白的水解度较低，难以进一步 加工利用。因此，迫切需要寻找一种新的技术手段来提高菜籽蛋白的水解效率。
[0004] 超声波是一种具有频率尚、波长小、穿透力强等特性的，频率超过20kHz的纵波。 超声波与媒介质之间相互作用，产生空化效应，空化效应会产生高温、高压，同时产生激波， 并在局部微小的区域产生很大的压强，从而有可能破坏蛋白的空间结构，使大量氨基酸暴 露，酶切位点裸露，从而有利于后期酶解，进而提高酶解产物的水解度。毛淑云等研宄表明 在玉米醇溶蛋白进行碱性蛋白酶酶解前，对其加扫频超声波预处理，结果是相比于常规酶 解，玉米黄粉的水解度由12. 5%提高到了 45. 6% ;杜双奎等研宄利用超声波清洗机预处理鹰 嘴豆后，加入碱性蛋白酶酶进行酶解，可以使鹰嘴豆的水解度从20. 03%增加到25. 04% ;马 海乐工作组研宄探头式超声波预处理燕麦蛋白，结果表明，处理组燕麦蛋白的水解度比常 规酶解组高了 15. 8%。本发明从扫频超声波的扫频频率、扫频周期、脉冲间歇时间、脉冲工作 时间、超声处理时间、单位体积超声功率、超声处理初始温度等因素出发，全面对扫频超声 波的预处理条件进行优化，对碱性蛋白酶酶解菜籽蛋白的底物浓度、酶解时间、初始pH等 因素进行筛选，最终优选出水解度较高的工艺参数的研宄仅限于本研宄课题组的报告。
[0005] 本发明利用扫频超声波预处理菜籽蛋白，碱性蛋白酶酶解获得多肽上清液，该生 产工艺简单，其原料的水解效率高，污染小，可进行菜籽蛋白多肽的批量生产，实现菜籽蛋 白的工业化，从而大大提高了菜籽蛋白的经济效益及利用价值。
[0006]
【发明内容】
： 本发明的目的以水解度为酶解效果的衡量指标，通过单因素和响应面设计，优选出扫 频超声波预处理、碱性蛋白酶酶解菜籽蛋白的最佳工艺参数，使得扫频超声波处理后的菜 籽蛋白溶液经碱性蛋白酶在最优条件下酶解后，其水解度由19%提高到了 36. 1%。
[0007] 本发明上述目的是通过以下技术方案得以实现： 一种借助超声波技术快速提高菜籽蛋白水解效率的方法，能够实现经扫频超声波处理 后的菜籽蛋白溶液，在碱性蛋白酶的最优条件下酶解，在一个小时内，其水解度由19%提高 到 36. 1%。
[0008] -种借助超声波技术快速提高菜籽蛋白水解效率的方法，按照下述步骤进行： (1)将菜籽蛋白（蛋白含量53%)配成浓度为14. 13~42. 4g/L的水溶液，利用扫频超 声波进行处理，单位体积功率为50~100W/L，扫频周期为10~900ms，脉冲工作时间为 10~18s，脉冲间歇时间为3~6s，超声初始温度为17~35°C，超声处理时间为10~50 min〇
[0009] (2)超声波处理后的菜籽蛋白溶液中加入碱性蛋白酶，使碱性蛋白酶在菜籽蛋白 溶液中的浓度为〇. 39~1. 95g/L，在反应温度为40~60°C，pH为8~10条件下进行酶 解，用0. 5M的NaOH控制酶解体系的pH值变化在±0. 04内。
[0010] (3)酶解液置于95°C的水浴锅中加热灭酶15min，经测定得知相比于常规酶解，该 方法所得菜籽蛋白的水解度由19%提高到了 36. 1%。
[0011] 上述采用的是频率为24± 2~40 ± 2kHz的单频扫频模式； 菜籽蛋白酶解的碱性蛋白酶可以是液体酶或固体酶中的任意一种，要求酶活范围为 15-25 万u/g。
[0012] 本发明所取得的技术效果： 1.以水解度为水解效率衡量指标，通过单因素和响应面设计，优选出扫频超声波预处 理、碱性蛋白酶酶解菜籽蛋白的最佳工艺参数，使得扫频超声波处理后的菜籽蛋白溶液经 碱性蛋白酶在最优条件下酶解后，其水解度由19%提高到了 36. 1%。
[0013] 2.本技术方案所涉及的设备投资少、污染小，菜籽蛋白的水解度高，工业化推广可 行，为促进菜籽蛋白资源综合利用开发功能性多肽的研宄与其产业化推广提供一定的前期 技术基础。
[0014]
【附图说明】
[0015] 图1为(超声波处理组和对照组）菜籽蛋白圆二色谱图； 图2为(超声波处理组和对照组）菜籽蛋白荧光发射光谱图； 图3为(超声波处理组和对照组）菜籽蛋白傅立叶红外光谱图； 图4为本发明使用的脉冲扫频多频超声设备。
【具体实施方式】
[0016]图4为本发明使用的脉冲扫频多频超声设备，为江苏大学自主研制。超声发生器 8能发出等频和扫频两种模式的超声波，单台超声波发生器功率为600w。在超声池1中上 下对称放置超声波振板上板4和超声波下板5,通过超声波发生器8控制超声波振板上板4 和超声波下板5 ;电脑控制器7设定超声波各参数后，控制超声波发生器8,发出符合要求的 超声波；3为本发明中设备的恒温水浴池，通过温度计2实时监控温度，并根据工作需要调 节介质温度；将需要处理的液原料置于样品袋中置于处理液区域6中进行超声波处理。 [0017] 本发明所述借助超声波技术快速提高菜籽蛋白水解效率所涉及到的超声波预处 理菜籽蛋白后，菜籽蛋白的结构及水解性能等各项性能可采用以下指标进行检测： 菜籽蛋白圆二色谱分析：样品池光径为〇? 1cm，在190~250nm范围内扫描，分辨率 0. 1nm，扫描速率100nm/min，响应时间1s，累积次数3次。实验结果用⑶Pro软件进行