生物酶学与酶工程作业

开发活性多肽方面的酶工程技术

班级：2013级硕2班

姓名：唐大勇

课程名称：生物酶学与酶工程

指导教师：曹福祥教授

2014年6月

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开发活性多肽方面的酶工程技术

摘要 酶工程技术在开发生物活性肽方面，利用酶工程技术生产大豆多肽、玉米肽、酪蛋白磷酸肽。

关键词 酶工程技术生物活性肽大豆多肽玉米肽酪蛋白磷酸肽

酶工程技术是指在一定的生物反应器中,利用酶的催化作用,进行物质转化的生物技术。酶工程技术是现代生物技术的重要组成部分。酶作为生物催化剂,具有催化效率高、专一性强、反应条件温和及酶活性可以调控等特点。利用酶工程技术生产的制品蛋白质营养价值破坏小、无异味,因此被广泛应用于食品加工的许多领域。尤其是近年来,人们利用酶工程技术来开发功能性活性肽取得了很大的进展。

生物活性肽是蛋白质中20种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称,是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能,易消化吸收,有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用,且食用安全性极高。

生物活性肽主要是通过化学法或酶法降解蛋白质而制得。其中,酶法降解蛋白质生产活性多肽安全性极高,能在温和的条件下进行定位水解分裂产生特定的肽,且水解过程易控制,因而近几年报道的活性肽的制备方法皆为酶解法。目前已从酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、 2

玉米蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。本文就酶工程在开发生物活性肽的研究进展方面做一综述。

活性多肽的开发研究

大豆多肽

大豆多肽是大豆蛋白质经酸法或酶法水解后分离、精制而得到的多肽混合物,以3～6个氨基酸组成的小分子肽为主,还含有少量大分子肽、游离氨基酸、糖类和无机盐等成分。大豆肽的氨基酸组成与大豆蛋白质相同,且含量丰富,平衡良好,更易被人体吸收。大豆多肽具有降低胆固醇、降血压和促进脂肪代谢的生理功能以及无豆腥味、易溶于水、流动性好等良好的加工性能,可作为优良的保健食品素材。由于酶法生产安全性高、生产条件温和,因此已成为目前生产大豆蛋白肽的主要方法。

利用酶法生产大豆多肽的关键问题是酶的选择及苦味的控制,因为大豆蛋白质疏水性较强,水解食品工程过程中产生疏水性多肽的机会也较多,产物苦味明显。随着水解度的增加,疏水性氨基酸(如亮氨酸、蛋氨酸)暴露越多,苦味也就越强。而当水解度非常高时,苦味肽被继续水解成分子量很小的短肽或游离氨基酸,这时苦味又会减弱或消失。在大豆多肽的生产中,目前应用于研究和生产中的酶有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和复合酶等。文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解大豆蛋白,配合活性碳的吸附处理,可以消除由于疏水性肽带来的苦味。如李雄辉等人采用ASI389中性蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶水解生产大豆肽,使大豆肽生成率达到62.9%,肽态氮含量大 3

于总氧质量的85%,游离氨基酸含量小于总蛋白质量的平均肽键长度5～8,分子质量2000左右。双酶水解工艺既缩短了酶解时间、提高了蛋白质水解度又减轻了产品苦味。周利亘、陈新峰等采用双酶复合酶解、粉末活性炭脱色、超滤、真空浓缩和喷雾干燥等工艺,得到了基本无苦涩味的高品质大豆多肽。关键工艺条件为:①最佳复合酶解条件:中性蛋白酶与菠萝蛋白酶质量比例为3∶1、pH7.0、底物质量浓度4.0g/100mL、酶解时间9h;②最佳脱色处理条件:粉末活性炭用量为酶解液质量的、温度50℃、pH3.0、吸附时间3h;③超滤分离条件:NF21纳滤膜、截留分子量2000D、超滤压力1.0MPa。

目前国内虽然对大豆多肽研究的报道很多,但大豆多肽产品在国内市场仍属初级开发阶段,其生产工艺和酶解后的下游技术尚需进一步完善。

玉米多肽

玉米肽主要来自玉米蛋白的水解产物,是由分子量很小但活性很高的短肽分子组成。玉米多肽易消化、吸收,具有消除疲劳、抗高血压、抑制根系形成和醒酒的功能,可用于功能食品的开发。

制备玉米多肽通常采用的方法有酸碱降解法、微生物降解法和酶解法。由于酸碱法对蛋白质损害严重,故其应用受到限制;微生物降解法对于菌种的要求比较高,因此目前酶法水解玉米蛋白成为制取玉米多肽的主要方法。从酶解制取活性多肽的研究结果统计可知,通过选择不同的酶和控制不同酶解条件可释放出具有不同活性的多肽如玉米降压肽、谷氨酰胺活性肽、抗氧化肽等。酶解玉米蛋白对生产高营 4

养、易于吸收、高附加值的具有生物学功能特性的生物产品具有重要意义。

酶解玉米蛋白制取玉米活性肽通常直接以玉米蛋白粉作为酶解底物,有时为了产物纯净或序列特殊,也采用α-醇溶蛋白为底物。水解蛋白酶种类繁多,其中碱性蛋白酶使用较为频繁,如金英姿等采用碱性蛋白酶酶解玉米蛋白,研究了其水解玉米蛋白的最适作用条件,筛选出玉米蛋白酶解的最佳条件为:底物质量浓度5g/100mL,酶质量浓度水解时间1h,温度45℃水解度可达38.92%。刘萍等在制备降血压肽的试验中对单一酶和复合酶进行比较,得出碱性蛋白酶单一水解玉米蛋白获得的水解液抑制率比复合酶高。

目前酶解过程研究主要的目的在于确定酶解工艺的条件,如底物浓度、酶底质量比、温度、pH、时间等。因为底物、酶、酶解目的、实验条件的不同,所得产物也不同。酶解后需要通过不同方法将酶解液中的肽片断富集并逐步分离纯化。在层析色谱分析之前,用不同截留量的超滤膜分级分离可以达到较好的效果。

酪蛋白磷酸肽

牛乳中含有丰富的蛋白质,约占牛乳干物质质量的2.9%～3.7%,主要有酪蛋白、乳白蛋白、乳球蛋白等。其中酪蛋白含量最多,约占总蛋白质质量的83%,他的必需氨基酸组成较为合理,是一种很好的动物蛋白质。近年来的研究表明,牛乳中的某些多肽以及一些从牛乳蛋白水解而得到的多肽,具有某些生物活性,对于人体健康十分有益。 酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白为原料经蛋白酶水解,再经 5