酶法提取黄酒糟蛋白工艺研究

左楠楠，王晓伟，金海如

（浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华321004）

黄酒糟是黄酒酿造工业的主要副产物，是发酵酒醪经压榨、分离去酒液后留下的固形物，一般出糟率为20%～30%，我国有黄酒生产企业500多家，因此，黄酒糟的数量相当可观[1-2]。黄酒糟的热能比较低，含有不溶性物质多，难以直接利用，一般酒厂只对其进行简单的粗加工后作为普通的饲料低价出售，或作为发酵饲料甚至任其白白烂掉，利用率很低[3]，造成其中蛋白质资源的极大浪费。

近年来，随着世界人口增长和环境恶化的加剧，蛋白资源的缺乏已经成为人类共同面临的严峻问题。对现有蛋白质资源，特别是对我国大量低值蛋白资源的精深加工，是解决长期以来严重制约我国食品工业发展问题的必要途径[4-5]。植物蛋白具有较高的营养价值，是人们赖以生存的一类数量庞大的蛋白质资源[6]。蛋白质通过控制酶解技术可获得一系列高附加值产品，蛋白酶能将蛋白质水解为肽和氨基酸，可以提高和改善蛋白质的溶解性、乳化性、起泡性、黏度、风味等，避免酸碱水解对氨基酸的破坏作用，保证蛋白质营养价值不受影响[7]。植物蛋白经水解后，分子量降低，结构疏松，便于人体酶的作用，吸收率大大提高[8]。目前，已有很多研究证明，水解蛋白具有很好的抗氧化性[9-11]。黄酒糟蛋白质含量丰富、质量较高，脂肪含量低且多为不饱和脂肪酸，可将其用于生产调味品、提取植物性蛋白和开发低脂高蛋白高纤维保健食品[12]。

本试验研究黄酒糟蛋白的酶法提取工艺，旨在充分开发利用其中主要的水不溶性谷蛋白，可以极大地缓解我国蛋白资源匮乏的现状，并可有效发展循环经济，实现食品工业可持续发展。

1 材料和方法

1.1 材料

黄酒糟由浙江师范大学化学与生命科学学院微生物资源发掘与利用实验室自制，粗蛋白含量26.73%（干基），粉碎后过0.149 mm筛待用；碱性蛋白酶由丹麦诺维信公司提供。

1.2 主要仪器与设备

试验所用主要仪器与设备：LDHG-9053BS电热鼓风干燥箱，离心机，FA1004万分之一电子天平，SHA-2数显恒温振荡器，PB-10型pH计，KDN-A凯氏定氮仪。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺条件 黄酒糟（3.00 g）→加水→调制适当pH值和温度→酶解→灭酶（100℃，10 min）→离心（5 000 r/min，10 min）→收集上清液→测定其中氮含量。

1.3.2 总氮含量测定 总氮含量测定采用凯氏定氮法。

1.3.3 蛋白质提取率计算[13]水解蛋白提取率=水解液中蛋白质量/原料中蛋白质量×100%。

1.3.4 碱性蛋白酶提取的单因素试验 以加酶量、pH值、温度、时间及料液比作为单因素，研究各单因素对蛋白质提取率的影响。

1.3.5 碱性蛋白酶提取的正交试验 根据单因素试验，对加酶量、温度、pH值、料液比4个因素，设计4因素3水平的L9（34）正交试验，以蛋白质提取率为指标优化蛋白酶酶解的工艺。正交试验设计如表1所示。

表1 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 碱性蛋白酶酶解反应各单因素对蛋白质提取率的影响

2.1.1 加酶量对蛋白质提取率的影响

从图1可以看出，蛋白提取率随加酶量的增加而增大，加酶量从0.5%增至1.5%时，蛋白提取率增长迅速；加酶量大于1.5%时，蛋白提取率增长缓慢。说明加酶量的增大提高了酶对酒糟中蛋白的作用能力，但当全部底物均与蛋白酶结合时再继续增加酶量，单位时间内一部分酶不再与底物结合，酶解程度缓慢[14]，提取率就不再提高。

2.1.2 温度对蛋白质提取率的影响 由图2可知，在50～60℃时，酶的活性较低，蛋白质提取率增长较慢；高于60℃时，蛋白质提取率增长迅速；但高于65℃，由于酶变性，提取率反而下降。

2.1.3 pH值对蛋白质提取率的影响 由图3可知，pH值小于8.5时，蛋白质提取率随pH值的增大而上升；pH值在8.0～9.0的范围内，蛋白质提取率较高，在此范围内，碱性蛋白酶的活性较高，低于或高于此范围，酶活力都会有所下降。pH值为8.5时，蛋白质的提取率达到最大值，这可能是由于该蛋白酶的最适反应pH值为8.5左右。

2.1.4 固液比对蛋白质提取率的影响

从图4可以看出，在固液比低于1∶10时，随着加液量的增加，蛋白提取率有较大的提高；在固液比为1∶10时，蛋白质提取率达到最大值，此后继续加液，蛋白质提取率有所下降。原因是料液比过低时，反应体系较黏稠，难以搅拌混合，体系分散不均匀，酒糟不能很好地与蛋白酶结合，反应不能充分进行[15]；料液比过高时则降低了酶的相对浓度[16]，使其与底物碰撞的几率大大降低，提取率有所下降。

2.1.5 反应时间对蛋白质提取率的影响 从图5可以看出，在反应的前240 min，蛋白质的提取率随着反应的进行而增大；适当延长提取时间，蛋白质分子充分溶胀，有利于蛋白质的溶出[17]；在240 min之后，蛋白提取率增长缓慢。随着反应的进行，越来越多的蛋白质分解成氨基酸、多肽类物质，这些物质会对酶解反应有一定的抑制作用。因此，正交试验中反应时间定为240 min。

2.2 正交试验结果

试验结果（图6和表2，3）表明，在所选试验因素数值范围内，蛋白质提取率最高可达70.81%，其中，加酶量、温度、料液比对蛋白质提取率影响均达显著水平（P≤0.05）。

由单因素及正交试验（表2）结果可得出，表观最佳的因素水平组合为加酶量1.5%，pH值8.0，温度65℃，料液比1∶10，该组合的蛋白提取率为70.81%。由极差分析得出的最佳因素水平组合为加酶量2.0%，温度65℃，pH值8.5，固液比1∶10，在此条件下蛋白质的提取率为72.25%。因此，以极差分析所得组合作为优化水平设计，即碱性蛋白酶提取黄酒糟蛋白的优化工艺条件为加酶量2.0%，温度65℃，pH值8.5，固液比1∶10，水解时间240 min。

表2 正交试验结果

表3 正交试验结果的方差分析

3 结论

本试验结果表明，碱性蛋白酶提取黄酒糟蛋白的最佳因素水平组合为加酶量2.0%，温度65 ℃，pH 8.5，固液比 1∶10，水解时间 240 min，在此条件下蛋白质的提取率为72.25%。

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