罗非鱼副产物酶解工艺优化及壳聚糖埃洛石微球固定化木瓜蛋白酶的研究

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罗非鱼是比较常见的鱼品种,在水产加工方面主要用于鱼片的生产,副产物一般作饲料及肥料,利用率很低,而罗非鱼副产物中富含大量营养物质,包括蛋白质、活性多肽、脂肪、微量元素等,利用生物酶解技术,从罗非鱼副产物提取抗氧化活性多肽有很强的应用价值。但是生物酶成本高,重复使用率低,寻找合适的方法使酶的重复使用率变高是亟待解决的问题。(一)罗非鱼副产物的最佳酶解条件以罗非鱼副产物为原料,通过控制酶解条件制备活性多肽,利用响应面优化酶解条件。以水解度和多肽得率为指标,选取弹性蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K、胰蛋白酶对罗非鱼副产物分别进行酶解,优选出酶解的最佳条件。在酶浓度20.56U/g,料液比1:5,自然pH(7.6),温度38.28℃下水解3.19 h,弹性蛋白酶对罗非鱼副产物的水解度达19.89%,多肽得率为0.98 mg/mL;在酶浓度50.63 U/g,pH5.14,料液比1:5,温度38.28℃条件下水解2 h,木瓜蛋白酶对罗非鱼副产物的水解度达9.99%,多肽得率为0.65 mg/mL;在酶浓度31.37 U/g,pH7.06,室温(22℃),料液比1:5条件下水解2.87 h,蛋白酶K对罗非鱼副产物的水解度达16.83%,多肽得率为0.55 mg/m;在酶浓度52.37 U/g,pH6.92,料液比1:5,室温(22℃)条件下水解2.26 h,胰蛋白酶对罗非鱼副产物的水解度为12.62%,多肽得率为0.42mg/mL。故罗非鱼副产物的最佳水解酶为弹性蛋白酶。(二)罗非鱼副产物酶解物的抗氧化分析选取弹性蛋白酶及木瓜蛋白酶的最优条件制备罗非鱼副产物酶解物,分别采用真空干燥法、冷冻干燥法、常温干燥法、喷雾干燥法等不同干燥方法进行干燥,制备多肽粉。通过邻苯三酚自氧化法、DPPH法、普鲁兰士法、磷钼络合物法等方法,比较不同干燥方法对多肽粉抗氧化活性的影响。结果表明由弹性蛋白酶酶、木瓜蛋白酶解罗非鱼副产物制成的多肽粉有较强的抗氧化活性。两种多肽粉都具有较强的还原能力,由木瓜蛋白酶制备的多肽粉对清除羟自由基、DPPH·、超氧阴离子自由基的清除能力优于由弹性蛋白酶制备的多肽粉,由弹性蛋白酶制成的多肽粉的总抗氧化活性和脂质抗氧化活性优于由木瓜蛋白酶制备的多肽粉,且不同的干燥方法对多肽粉的抗氧化活性有较大影响,可根据抗氧化活性的要求,选择合适的酶及干燥方法制备多肽。整体而言,木瓜蛋白酶所制备的多肽粉具有更强的抗氧化活性。通过氨基酸自动分析仪及质谱分析,弹性蛋白酶酶解制成的多肽粉分子质量分布范围在400~1500 kD以内,木瓜蛋白酶酶解制成的多肽粉分子质量分布范围在500~1700 kD,由这两种酶对罗非鱼副产物的酶解效果较好,酶解产物以多肽为主氨基酸组成分析表明,多肽粉氨基酸含量丰富,可作为氨基酸营养补充剂应用到食品中去。(三)壳聚糖埃洛石复合微球固定化木瓜蛋白酶运用交联-吸附法成功制备出了壳聚糖埃洛石(CS/HNTs)复合微球,用于固定木瓜蛋白酶,通过红外、电镜、荧光标记等方法,证实了木瓜蛋白酶已通过交联吸附的方法被固定在CS/HNT复合微球上。CS与HNTs比例为2:1时,制球效果最好,固定率最高,达1.76mg/g;木瓜蛋白酶的浓度为1 mg/mL时,固定化木瓜蛋白酶的相对活性最高。固定化木瓜蛋白酶的相对活性先随着固定化时间的增加而增加,但在10 h后维持平衡趋势;木瓜蛋白酶在pH为6.8的时候有最大的相对活性,游离酶在pH为7.2时有最大的相对活性,这与固定化木瓜蛋白酶的载体结构有关;固定化酶的最适反应温度为60℃,游离酶的最适反应温度为50℃。在储存30天之后其相对活性仍然持有62%左右,而游离酶的相对活性降至10%左右。固定化酶随着使用次数的增加相对活性逐渐降低,在使用4次后,酶相对活性剩下26.26%。运用生物酶解方法可提高罗非鱼副产物的利用价值,酶解制备的多肽具有抗氧化性,可作为食品、化妆品等的添加剂;CS/HNTs固定化木瓜蛋白酶耐储存,且操作稳定性强,可大大提高木瓜蛋白酶的利用价值。
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