鸭血球短肽的优化制备及其特性研究

鸭血球短肽的优化制备及其特性研究

摘要：本试验旨在筛选水解效率高且脱色效果好的商业蛋白酶，建立血球短肽的优化工艺，比较其在酶解前后营养特性的变化，研究其功能特性与体外抗氧化能力，以研发功能性血球 短肽产品，为家禽血液资源高值化的转化利用与深度挖掘提供理论依据与技术借鉴。比较酶 种类、酶浓度、温度、pH、水解时间等因素对蛋白酶水解度 (DH)、脱色程度、水解物产量的影响，采用正交试验设计优化血球短肽的最佳工艺，对血球短肽进行营养价值、功能特性及抗氧化性能评价。确定酸性蛋白酶为最佳水解酶，其水解鸭血球蛋白制备短肽的最优工艺参数为：酶用量6000U/g，温度50℃，pH3.5，水解时间7.0h。在此条件下，水解度为(25.10±0.65)％，水解物产量为(60.09±1.77)％。通过高效液相色谱分析水解产物分子质量分布。结果表明，酶解对血球蛋白有明显的降解作用 ，酶解产物主要以3ku以下的短肽为主，其中1ku以下占大部分(62.82％)。血球短肽粉呈乳白色，氨基酸种类齐全，必需氨基酸含量丰富(53.3l％)，鸭血球蛋白酶解后的溶解性大大提高(>60％)，且具有良好的乳化稳定性。血球短肽清除自由基能力较强，随血球蛋白浓度的提升，清除1，1-二苯基-2-苦基肼自由基 (DPPH·)与超氧阴离子能力随之愈强，原力也逐渐增加。由此可见，酸性蛋白酶可有效水解鸭血球蛋白获得氨基酸含量丰富、溶解性好且具有抗氧化活性的乳白色血球短肽，可以作为功能性原料应用于食品与饲料中。

关键词：血球短肽；酸性蛋白酶；功能特性；抗氧化活性

血液是家禽肉类加工的副产物，占体重的6％～8％，其营养价值丰富，蛋白质含量高 (17％~22％)，脂肪含量低 (0.15％～0.20％)，素有“液态肉”的美誉^[ 1-2]。中国是畜禽养殖大国，2013年家禽出栏数为119亿羽，血液产量高达119万t，除部分被加工成血豆腐、血粉等低附加值的产品及用于生化制药生产血红素、超氧化物歧化酶、蛋白胨外,开发的产品较单调，深加工程度低，浪费了宝贵的蛋白质资源。血球蛋白是血液中最主要的蛋白质，约占总蛋白质的2/3，由于其色泽猩红、金属味重、难贮藏以及消化利用率低，而难以开发利用。利用酶工程水解蛋白质目前已成为血球蛋白高效利用的重要方向，它可以将难以消化利用的大分子蛋白质水解成肽及L-氨基酸，水解后获得的血球短肽还具有血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)抑制^【3-4】、阿片样活性^【5-6】、刺激细菌生长^【7】、止痛^【9】、抗菌^【9-10】加及抗氧化^【11-12】等生理活性，大大提高其营养价值和功能特性。综上可见，优化建立血球酶解工艺，研发高功能性短肽产品，探讨其营养特性、功能性质与抗氧化性能，对家禽血液的高值化利用与推广具有重要的理论与实际意义。由于酶法具有反应条件温和、水解过程易于控制、产物营养价值高等特点，大量研究学者采用蛋白酶水解不同蛋白质以制备高附加值产物。邓佳等副采用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶对猪血红蛋白进行复合水解以及条件优化，水解10h后得到水解度19.1％的酶解液；Guo等^[14]证实，胰酶 (pancreatin)和复合风味蛋白酶 (flavourzyme)组合酶水解猪血红蛋白，总氮得率高达97.69％，水解液的分子质量 散乱分布在> 15ku与 <1ku，短肽含量有待进一步提高；Sun等^【15】采用不同蛋白酶水解猪血红蛋白，碱性蛋白酶(alcalase)水解效果最好，胃蛋白酶 (pepsin)次之，说明酸碱条件有助于提高蛋白质水解效果，且水解液中含有抗氧化活性的肽段；于美娟等^【1】研究了中性蛋白酶与木瓜蛋白酶复合水解猪血红蛋白，水解度 (DH)达24.5％，总氮得率为74.64％；In等^[16] 刮研究表明，98％左右的亚铁血红素存在于低pH(3～5)、高水解度 (>20％)的蛋白质沉淀物中，说明酸性条件下高度水解有助于去除血红素铁以改善水解液色泽。目前的研究目标大多集中于血球蛋白潜在的生理活性探讨，而因其含有亚铁血红素而导致的“色泽差、适口性差、消化性差”等问题仍未得到妥善解决。如何利用酶解反应获得更多颜色浅、无异味、高水解度的短肽，已成为生产工艺中亟待解决的技术难题。此外，关于酶解鸭血球蛋白制备短肽并探讨其功能性质与抗氧化能力的研究还是有限的。本研究以鸭血球蛋白为原料，通过考察酶种类、酶用量、pH、酶解温度、时间对水解度和水解物产量的影响，采用正交试验设计优化鸭血球蛋白酶解的最佳工艺，以期获得色泽佳、无异味、易吸收、氨基酸平衡性好的血球短肽，并考察该产品的功能特性与抗氧化活性，为血球短肽的产业化提供理论依据和技术支持。

 结 论

①采用水解度和水解物产量双指标衡量正交试验结果，优化确定了酸性蛋白酶水解鸭血球 蛋白制备短肽的工艺条件为：酶用量 6000U/g，温度50℃，pH3.5，水解时间7h。在此条件下，蛋白水解度为 (25.10±0.65)％，水解物产量为(60.09~1.77)％

②与血球蛋白粉相比，鸭血球短肽粉呈乳白色且无异味，L*值与WI值较高，且其小分子肽含量高，3 ku以下的占81.89％，1ku以下的占62.82％，有利于动物的消化吸收。

③血球短肽氨基酸种类齐全,必需氨基酸含量丰富，约占总氨基酸的53.31％，异亮氨酸、蛋氨酸等血球限制性氨基酸含量均有不同幅度的增加，且赖氨酸含量高，可作为一种很好的谷 物蛋白质互补物。

④经酸性蛋白酶改性的鸭血球蛋白具有良好的溶解性(>60％)、乳化稳定性及清除自由基、还原力等抗氧化活性，功能特性良好，可作为功能性原料应用于饲料与食品行业中。