中国毛虾酶解产物的功能性质研究

刘晓娟，杨 磊，杜 征，赵力超，周爱梅，刘 欣

(华南农业大学食品学院，广东广州510642)

中国毛虾酶解产物的功能性质研究

刘晓娟，杨 磊，杜 征，赵力超，周爱梅，刘 欣

(华南农业大学食品学院，广东广州510642)

研究了木瓜蛋白酶酶解中国毛虾产物的功能特性。对毛虾酶解产物的溶解性、乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性和粘度等功能性质进行了研究，并与虾粉的功能特性进行了对比。结果表明:毛虾酶解产物的蛋白质含量高达85.5%，比虾粉提高17.5%;酶解产物的溶解度、乳化性和起泡性明显高于虾粉;酶解产物的乳化稳定性、泡沫稳定性和粘度略低于虾粉。毛虾酶解产物作为一种潜在的功能性配料，在食品工业中具有一定的应用前景。

中国毛虾，酶解产物，功能性质

Abstract:The functional properties of papain hydrolysate of Acetes Chinensis were studied.Some major functional properties such as solubility，the emulsifying activity index(EAI)，emulsifying stability(ES)，foaming activity(FA)，foaming stability(FS)and viscosity of enzyme hydrolysate were determined，which were compared with those of shrimp protein.The results showed that the protein content of enzymatic hydrolysate was 85.5%，which increased by 17.5%than the shrimp power.Parameters of solubility，EAI，FA of enzymatic hydrolysate were evidently advanced while ES，FS and viscosity were slightly lower compared to those of shrimp protein.Enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis as a potential and functional ingredient had promising applications in food industry.

Key words:Acetes Chinensis;enzymatic hydrolysate;functional properties

中国毛虾又名虾米、海米，盛产于我国沿海浅海区，虾体小，皮薄，肉少，毛虾中富含蛋白质、钾、钙、镁、铁、磷、硒等矿物质及维生素B5和维生素E。在气温高时，鲜虾不易保存，易腐败，且渔获量大，除少数鲜售外，大多制成经济价值不高的虾皮、虾酱等，有相当一部分因未能得到及时有效的利用而腐败变质，造成很大的资源浪费。如何充分利用这一海洋生物资源是一个非常紧迫的课题［1］。国内外越来越多的研究者将蛋白酶解技术用于低值鱼虾及其下脚料，提高其附加值［2-5］。赵谋明等以低值鱼酶解液为原料，通过美拉德反应可制备各种不同香型的热反应香精，同时研究还发现复合蛋白酶深度酶解可提高低值鱼蛋白质利用率，并且低值鱼酶解液具有突出的鲜味［6］;Mizani等人以废弃的虾头为原料，添加12AU/kg碱性蛋白酶，在Na2SO3浓度为0.2mol/L的条件下酶解，酶解后蛋白的提取量可达到62%，蛋白中含有大量的必需氨基酸，调节pH为3.1，除去亚硫酸盐的影响，得到的蛋白粉可以制成适合喂养动物或水生生物的饲料［7］。水解蛋白的主要功能特性如溶解度、粘性、乳化性、泡沫性和持水性是完整蛋白常见的，但由于酶的改性，这些特性与完整蛋白又有所区别，有一些特性的改变有利于水解蛋白的应用，如酶解产物的溶解性即使在蛋白质等电点也大幅度提高、起泡性增加、粘性降低、不良风味和过敏成分去除等［8］;但也有一些特性的改变限制了水解蛋白的利用［9］。酶解产物相比母本蛋白，其功能性质有很大改变，必须对其进行系统研究才能更好的推广利用。目前关于虾类尤其是毛虾这类低值产品酶解产物的功能性质研究还很少。本文利用木瓜蛋白酶酶解中国毛虾，研究毛虾酶解产物的功能特性，不仅可以提高其附加值，而且对于有效利用低值水产资源具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中国毛虾 台山市下川岛;木瓜蛋白酶 5×105U/g，美伦生物制品有限公司;其他化学试剂 均为分析纯。

DK-8D型电热恒温水槽 上海森信实验仪器有限公司;PHS-3C精密pH计 上海虹益仪器厂;LG10-2.4A型高速离心机 北京医用离心机厂;NDJ-8型旋转粘度计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 毛虾酶解液制备方法 取虾粉，料液比1∶5、木瓜蛋白酶加酶量为600U/g、酶解温度55℃、酶解时间4h，酶解后的酶解液在沸水浴下灭酶10min，冷却20min后于4500r/min离心15min，取上清液保存待测。

1.2.2 毛虾与酶解液成分的测定 水分的测定:按GB/T 5009.3-2003 用直接干燥法［10］;灰分的测定:按GB/T 5009.4-2003用灼烧称量法［11］;蛋白质的测定:按 GB/T 5009.5-2003 用凯氏定氮法［12］;脂肪的测定:按 GB/T 5009.6-2003 用酸水解法［13］。

1.2.3 氮溶解指数的测定［14］准确称取0.4g酶解产物溶于20mL蒸馏水中配制成2%的溶液，调节pH，于室温(25℃)磁力搅拌 1h后，4000r/min离心20min，取5mL上清液，用微量凯氏定氮法测定其蛋白质的含量，计算氮溶解指数(NSI)。

1.2.4 乳化性和乳化稳定性的测定［15］准确称取一定量的样品溶于15mL蒸馏水中，室温(25℃)磁力搅拌1h后加入5mL植物油，在高速乳化剪切机中(10000r/min)均质2min制成乳状液，准确吸取底部乳状液0.1mL置于一小烧杯中，立即加入25mL体积分数为0.1%的SDS溶液，充分摇匀后，以体积分数为0.1%的SDS溶液做对照，在500nm处，测定吸光值(A)，并以EAI表示乳化性;25min后，再次测定吸光值(A1)。

式中:D为稀释分数;W为分散相(花生油)的体积分数;C是乳化形成前水相中单位体积水解物的蛋白质重量;A是吸光度;L是光路长度;104是换算系数;t为25。

1.2.5 起泡性和泡沫稳定性的测定［16］向搅拌机倒入40mL一定浓度的酶解产物溶液，室温下搅拌2min，迅速将泡沫及液体倒入100mL量筒中，记录泡沫层体积V。分别记录10、30、60、90min后的泡沫层体积。

式中:V1是搅拌停止时泡沫体积(mL);40是样品溶液体积(mL)。

1.2.6 粘度的测定 准确称取一定量的酶解产物配制成一定浓度的溶液，室温(25℃)磁力搅拌1h，参照说明书用NDJ-8型旋转黏度计测定样品溶液的黏度。

2 结果与讨论

2.1 毛虾酶解产物的成分分析

从表1中可以看出，毛虾的蛋白质含量高达68.0%，脂肪含量为2.36%，灰分含量为17.3%。灰分较多的原因是钙磷等元素在毛虾中含量丰富。由此可见，毛虾是一种高蛋白、低脂肪和富含呈味物质的虾类，适合利用酶解技术制备成调味料的基础原料。毛虾酶解后产物的蛋白质含量明显提升，含量达到85.5%，比毛虾蛋白含量提高了17.5%，适合做调味品的基础原料以及作为添加剂加入到食品中。

表1 毛虾酶解产物的成分分析(%)Table 1 The component analysis of shrimp enzymatic hydrolysate(%)

2.2 毛虾酶解产物的功能性质

2.2.1 毛虾酶解产物的溶解性 取水解度分别为17.50%、21.36%、25.08%、29.32%的毛虾酶解产物，将虾粉及不同水解度的毛虾酶解产物配制成2%浓度的溶液，测定其氮溶解指数，结果见图1。

图1 水解度对毛虾酶解产物氮溶解指数的影响Fig.1 Effect of the degree of hydrolysis on NSI of shrimp enzymatic hydrolysate

从图1可以看出，没有水解的毛虾的氮溶解指数为30.54%，所有水解度的酶解产物的氮溶解指数都超过90%，并且随着水解度的提高，氮溶解指数也越来越大。原因可能为:随着水解度的增加，可离解基团(-COO-、-NH+4)数目增加，导致了亲水性及净电荷数的增加，增大了可溶性;随着抗原性的降低，多肽链分子数减少，更小的分子数和新暴露的离子化氨基和羧基，提高了水解产物的亲水性;分子结构的改变导致内部疏水中心暴露于溶液中。

水解度越高，毛虾酶解产物的溶解性也就越好。溶解性是水解蛋白最重要的性质，是其他功能性质的基础，溶解性越好，其它性质也随之提升［17］。酶解后较未酶解氮溶解指数增长较大，因此酶解产物有较高的应用价值，选定水解度最高的酶解产物用于功能特性的研究，为开发利用奠定基础。

2.2.2 毛虾酶解产物的乳化性和乳化稳定性 分别取一定质量的毛虾和酶解产物配成浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的溶液，调pH为7.0，测定其乳化性和乳化稳定性，结果如图2、图3所示。从图2和图3可以看出，酶解产物的乳化性(EAI)明显高于虾粉的乳化性，在0.5%～3%的浓度范围内，酶解产物的EAI值均在80m2/g以上，虾粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化稳定性则是虾粉的稍微大些，如同样0.5%浓度的样品，酶解产物的乳化稳定性比虾粉小4.95，相比乳化性的变化不明显。乳化性的提高有助于酶解产物在有乳化体系的食品中应用。

图2 浓度对毛虾酶解产物乳化性的影响Fig.2 Effect of concentration on EAI of shrimp enzymatic hydrolysate

图3 浓度对毛虾酶解产物乳化稳定性的影响Fig.3 Effect of concentration on ES of shrimp enzymatic hydrolysate

随着酶解产物浓度的升高，乳化性和乳化稳定性都在提高。当酶解产物浓度达到2.0%时，其乳化能力增加趋势变缓，而乳化稳定性从1.5%后增加趋势升高。这是因为当油含量相同，在较低的浓度时，肽和蛋白质从水相向界面吸附，形成有一定厚度和强度的界面膜，因而乳化能力增大，直至呈溶解状态的肽和蛋白质与界面吸附的肽和蛋白质达到平衡;但当浓度超过某一值后，就有过剩的肽和蛋白质在溶液内部缔合成胶态聚集体，这些聚集体对乳化作用贡献很小，但能在已形成的乳化溶液中起到稳定乳化液的作用，因此当酶解产物达到一定浓度后乳化能力也就不再增加，乳化稳定性有一定升高［18］。

2.2.3 毛虾酶解产物的起泡性和泡沫稳定性 分别取一定质量的酶解产物配成浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，调 pH 为7.0，另取虾粉配制成浓度3.0%，同样调节pH为7.0，测定其起泡性和泡沫稳定性，结果见表2。

表2 浓度对毛虾酶解产物起泡性和泡沫稳定性的影响Table 2 Effect of concentration on FA and FS of shrimp enzymatic hydrolysate

从表2中可以看出，酶解产物的起泡性显著高于虾粉的起泡性，在浓度为3.0%时，酶解产物比虾粉的起泡性提高了1.15倍，说明酶解产物宜应用于泡沫型产品，而酶解产物的泡沫稳定性则略低于虾粉，但由于起泡性的差距过大，所以功能性质还是有所提升。随着酶解产物浓度的递增，蛋白质浓度随之升高，起泡性和泡沫稳定性都是增加的。如浓度3.0%的起泡性比浓度0.5%的起泡性提高了104.4%，酶解产物放置90min后，浓度3.0%的泡沫稳定性降低了25.1%，浓度0.5%的泡沫稳定性降低了30.1%。这是因为蛋白质浓度越高，泡沫越坚硬，粘度也越大，有利于在界面上形成多层的粘附性蛋白质膜，因此加大了蛋白质的起泡性和泡沫稳定性［19］。

2.2.4 粘度 分别取一定质量的酶解产物配成浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，调 pH 为7.0，测定其粘度，结果见图4。

图4 浓度对酶解产物粘度的影响Fig.4 Effect of concentration on viscosity of shrimp enzymatic hydrolysate

从图4中可以看出，酶解产物的粘度低于虾粉，酶解产物的粘度低于虾粉，当虾粉浓度在0.5%～3%的范围内，虾粉的粘度均在13.8mPa·s以上，且不断增加，浓度达到3%时粘度为24.7mPa·s，而酶解产物的浓度在0.5%～3%的范围内时，酶解产物的粘度明显要低于虾粉的粘度，当酶解产物浓度达到3%时，粘度为18.1%。酶解后粘度下降，可用于一些流体食品中。这是由于虾粉中的蛋白质溶解性差且分子量较大，而酶解后的小分子肽、氨基酸等使产物的粘度降低。酶解产物的粘度随浓度的增加而升高。并且当浓度达到1.5%之后，随粘度增大的幅度加大。这是因为随着水解产物浓度的升高，蛋白质充分溶胀，其亲水基团吸附蛋白质分子周围的水分子，此外，蛋白质分子数量增多，分子之间更加容易聚合，所形成的空间网络就更加牢固，分子流动阻力增加，因而粘度增大。

3 结论

3.1 酶解产物的蛋白质含量为85.5%，比虾粉的蛋白含量提高了17.5%。所有水解度的酶解产物的氮溶解指数都超过90%，并且随着水解度的提高，氮溶解指数也越来越大。

3.2 酶解产物的乳化性(EAI)明显高于虾粉的乳化性，在0.5%～3.0%的浓度范围内，酶解产物的EAI值均在80m2/g以上，虾粉的EAI值均在30m2/g以下。而乳化稳定性则是虾粉的稍微大些，相比乳化性的变化不明显，乳化性的提高有助于酶解产物在有乳化体系的食品中应用。

3.3 酶解产物的起泡性显著高于虾粉的起泡性，浓度为3.0%时，酶解产物比虾粉的起泡性提高了1.15倍，说明酶解产物宜应用于泡沫型产品，而酶解产物的泡沫稳定性则略低于虾粉，但由于起泡性的差距过大，所以功能性质还是有所提升。

3.4 在相同浓度情况下，酶解产物的粘度明显低于虾粉，在浓度为0.5%～3.0%的范围内，虾粉和酶解产物的的粘度都有明显的增加，酶解后粘度下降，可用于一些流体食品中。

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Study on functional properties of enzymatic hydrolysate of Acetes Chinensis

LIU Xiao-juan，YANG Lei，DU Zheng，ZHAO Li-chao，ZHOU Ai-mei，LIU Xin
(College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

TS254.1

A

1002-0306(2012)12-0136-04

2011-10-12

刘晓娟(1980-)，女，博士，讲师，研究方向:食品化学及功能性食品。

广东省自然科学基金(S2011040002327);广东省科技计划农业攻关(2008B021100011)。