酶制剂在小麦水解蛋白制备工艺中的应用

小麦是我国最主要的粮食作物之一,产量和种植面积仅低于水稻。小麦蛋白(也称谷朊粉)是小麦淀粉生产过程中的主要副产物,其营养丰富,物美价廉的纯天然植物性蛋白源。


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由于小麦蛋白具有独特的氨基酸组成,含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸,分子内疏水作用区域较大,这种特殊的结构造成其水溶性低、黏性大,因而限制了其应用。


近年来,生物酶解技术快速发展,小麦蛋白在酶解后可使肽键断裂,电荷密度增加,蛋白结构发生变化,使疏水性氨基酸残基暴露,使表面疏水性增加,且伴随带电荷极性基团出现,使蛋白质具有两亲性,溶解度增加,大幅提升了应用的便利性及综合利用价值。


选择合适的酶制剂,提升小麦蛋白酶解后产品的功能特性,如可溶性、消化率等,在饲料领域应用中显得尤为重要。


在酶的作用下,蛋白分子发生水解,其分子量减小、空间结构改变,生成多肽分子或更小分子的氨基酸,从而改善其功能性。常用的水解蛋白质的酶有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、风味蛋白酶、嗜热蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等。


目前应用于饲料领域的小麦水解蛋白生产用酶主要有碱性蛋白酶、中性蛋白酶和胃蛋白酶,其中碱性蛋白酶在综合水解效果和成本等因素后具有明显优势。


碱性蛋白酶是一种内切酶,具有水解效率高,对酰胺基团水解作用弱的特点,利用其水解小麦面筋蛋白可获得优质谷氨酰胺肽产品。研究表明通过碱性蛋白酶单酶水解实验,酶解效果显著,产品中短肽含量高,三氯乙酸氮溶指数(TCA-NSI)为77.86%,有效谷氨酰胺含量高,达到17.65%;虽然双酶或多酶水解系统中,小麦面筋蛋白被两种或两种以上的酶联合水解,其水解效率或有效谷氨酰胺含量会再次提升,但就碱性蛋白酶特点而言,与其他非动物性蛋白酶相比其水解效率非常高,其他酶的引入效果并不明显,反而会增加成本。


利用蛋白酶处理小麦蛋白,除可以生成小肽和氨基酸改善功能和消化率外,对产品的溶解性和应用便利性也有明显改善。酶解过程中,随着小分子肽类物质的增多,网状结构被破坏,膨胀性降低;由于蛋白多聚体的解聚和离子基团的增加,使蛋白质分子的有序性增加,蛋白质的表观体积减少,而使黏度下降,且在酸性或中性条件下,酶解物溶液的流动性无极大差异。同时,小麦蛋白酶解物在高浓度时具有低黏度的特性,特别适用于需要高蛋白质含量而又无法添加小麦蛋白的流体食品,既可作为食品中氮源的良好补充,又不会影响食品的流体性质,这同样有助于其在饲料领域的应用。


 小麦水解蛋白在饲料领域中的应用前景

通过酶解工艺制备而来的小麦水解蛋白提高了原料的可溶性,并且含有多种活性小肽,相对于未水解的小麦蛋白原料及其他各种动植物原料具有其独特的功能特性,推动了其在饲料工业中的应用。


我国小麦蛋白资源丰富,通过酶解工艺的优化生产优质的水解蛋白,有助于实现已有蛋白质资源高效利用,减少我国养猪业对进口大豆的依存度,促进养猪业的可持续发展。在其他各类动物饲料应用领域,目前也正处在逐步推广的过程,市场潜力较大。

 


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