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蠶絲蛋白水解液怎樣制備?越詳細越好,非常謝謝!

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原輔材料

蠶絲、葛根、枳枸子、烏梅均購於徐州市場。蔗糖、中性蛋白酶(130000 u/g)、胰蛋白酶(4000 u/g)由實驗室提供,木瓜蛋白酶(650000 u/g)由廣西海發生物酶制品廠提供。

1.1.2 主要試劑

甲醛試劑、濃硫酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、無水硫酸鈉、無水氯化鈣、氯水、鄰二甲酸氫鉀、甲基紅、硫酸銅、硼酸、牛肉膏、蛋白腖、瓊脂、食鹽、731及723陰陽離子交換樹脂和混合提示劑:1體積的亞甲基藍和 2體積的甲基紅指示劑的混合物。

1.1.3 主要設備

電熱恒溫幹燥箱、電熱恒溫培養箱、多功能粉碎機、低速大量離心機、架盤天平、磁力攪拌器、精密pH計、電子天平、數顯恒溫水浴鍋、手提式壓力蒸汽滅菌鍋、電磁爐。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

(1)采用酸解液調配飲料的工藝流程

蠶絲脫膠→酸解→陽離子交換樹脂脫酸→絲素氨基酸

中草藥→清洗→浸提→粗濾→離心 調配→

香精、VC、蔗糖等

灌裝→封口→殺菌→冷卻→感官鑒評及衛生檢測→成品

(2)采用酶解液調配飲料的工藝流程

蠶絲脫膠→CaCl2溶解絲素→酶解→滅酶→去CaCl2→絲素氨基酸

中草藥→清洗→浸提→粗濾→離心→調配→灌裝

香精、VC、蔗糖等

→封口→殺菌→冷卻→感官鑒評及衛生檢測→成品

1.2.2 蠶絲脫膠的方法

將洗凈烘幹後的蠶絲在Na2CO3溶液(0.4%,0.5%,0.6%)煮沸處理(20min,30min,40min),確定最佳脫膠條件。

1.2.3 絲素酸解的方法

將脫膠後的絲素烘幹做單因素實驗。先選酸度為3M,固液比1∶50,111℃下酸解15h,測定每小時的氨基酸含量,可得到酸解時間的適宜範圍;再選定固液比1∶50,酸解時間在以上確定範圍內,110℃下采取1.0M、1.5M、2.0M、2.5M、3.0M、3.5M、4.0M、4.5M、5.0M等不同濃度酸解,可選出適宜的酸濃度範圍;最後選定酸濃度與時間在適宜範圍內,通過選定不同固液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80,確定最適宜固液比範圍。將得到的酸濃度、固液比、酸解時間分別在適範圍內選3個水平做3因素3水平的正交實驗,由此來找出最佳酸解條件。

1.2.4 絲素在CaCl2中的溶解

配制不同濃度(30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、)的CaCl2溶液,測定絲素在其中的溶解效果,找出溶解絲素的CaCl2最佳濃度。

1.2.5 酶解工藝的研究方法 (1)最佳水解酶選擇。使蠶絲蛋白液在3種蛋白酶的最適加酶量、酶解溫度、酶解pH值及相同酶解時間下進行酶解,比較3種酶的酶解效果,根據氨基酸得率選出水解效果最好的酶。(2)酶解條件確定。根據以上實驗所確定的最佳絲素蛋白酶,分別對底物濃度,pH值、溫度確定3個水平做正交實驗,以此來確定酶解最佳條件。底物濃度分別為4%、5%、6%,pH值分別為5.0,5.5、6.0,酶解溫度分別為50℃、55℃、60℃。

1.2.6 酸解液脫酸

采用732型強酸型陽離子交換樹脂對酸解液進行脫酸,待流出液使茚三酮呈紫色反應時,停止上柱,用去離子水洗滌離子交換柱,至流出液近中性,再用0.5M氨水洗脫氨基酸,至不使茚三酮顯紫色為止。

1.2.7 中草藥汁的提取

將洗凈的中草藥與純凈水按1∶10的比例在90℃水浴鍋中浸提1h,得到慮液,再在殘渣中加入8倍量的純凈水於90℃水浴中浸提0.5h,把濾液與殘渣液合並後經低速大容量離心機離心後備用。

1.2.8 飲料的調配

設計1個3因素3水平的正交試驗來選擇飲料的配方。為了對飲料進行評分,需按制品的色澤、香氣、滋味和組織狀態確定壹個評分標準。

1.2.9 飲料殺菌及衛生檢測

飲料殺菌:將成品分別在90℃下殺菌15min、20min、25min,然後置於37℃恒溫水浴培養箱中觀察其穩定性,選擇最佳殺菌時間。細菌總數的測定采用平板菌落計數法。

1.3 檢測項目及方法

蠶絲中粗蛋白的測定用微量凱氏定氮法。氨基氮含量的測定用甲醛電位法。

1.3.1 絲素酶解液脫酸效果的檢驗

采用732型強酸型陽離子交換樹脂,放入高40cm,Φ15的樹脂柱中,待流出液使茚三酮呈紫色,說明樹脂已飽和,氨基酸液流出,此時停止上柱,用去離子水洗滌離子交換柱,至流出液近中性,再用0.5M氨水洗脫氨基酸,至不使茚三酮呈色反應,說明氨基酸已脫盡。

1.3.2 陰陽離子交換樹脂去離子效果的檢測

將用CaCl2溶液溶解後的絲素蛋白液選經過柱高40cm,Φ15的陽離子交換樹脂柱去Ca2+,用NaOH溶液檢測流出液中有無Ca2+,當無白色沈澱出現時,再經過柱高40cm,Φ15的陰離子交換樹脂去除Cl-,用AgNO3檢測流出液中有無Cl-,當無白色沈澱出現時停止上柱。

2 結果與討論

2.1 蠶絲脫膠條件的確定

蠶絲中次要成分主要分布在絲膠蛋白中,為保證絲素氨基酸的質量,必須進行脫膠。絲素不溶於水,而絲膠是水溶性的。盡管絲膠有親水性,但要在水介質中將它與絲素分離開來需很長時間,且要高溫處理,為此采用Na2CO3作分離介質。其中絲膠蛋白脫去率(%)=絲膠液中蛋白質含量(g)×100%絲膠蛋白總量(g)。試驗結果如表1。

表1 Na2CO3解脫絲素蛋白正交實驗設計方案及結果

處理 時間(min) 濃度(%) 絲膠脫去率(%)

1 1(20) 1(0.4) 48.5

2 1 2(0.5) 35.7

3 1 3(0.6) 59.8

4 2(30) 1 60.3

5 2 2 100

6 2 3 100

7 3(40) 1 73.9

8 3 2 100

9 3 3 100

由表1可以看出,在0.5%NaCO3溶液中中煮沸30min脫膠效好最好。在煮沸時為防止水分蒸分,影響NaCO3濃度,需在容器上加蓋子。蠶絲脫膠後即為絲素蛋白,絲膠蛋白存在於水介質中。

2.2 酸解單因子實驗

用1g絲素在3M H2SO4,固液比1∶60,110℃下水解。從實驗中發現絲素在H2SO4中3h才能完全溶解。測定4~15h的水解情況可知,氨基酸在8~10h含量較高,10h後變化很小,甚至開始減小。

用絲素在固液比1∶60,110℃下酸解8h,比較不同H2SO4濃度與氨基氮含量的關系,結果酸解濃度太低或太高都會影響氨基酸含量,控制在3M~4M較好。

用絲素在3M H2SO4,110℃下酸解8h,測固液比對酸解的影響,由於絲素至少1∶20的固液比才能浸泡,以此為最小固液比。結果固液比在1∶50~1∶70時水解效果最好。

2.3 酸解正交試驗

從酸解單因素實驗中得知影響酸解的因素主要是酸濃度、固液比、時間,由此選定各因素的3個水平,實驗結果如表2。

表2 酸解正交試驗結果與分析

所在列 A B C

因素 時間(h) 酸渡度(M) 固液化 氨基酸得率(%)

實驗1 1(8) 1(3) 1(1∶50) 69.1

實驗2 2(9) 2(3.5) 2(1∶60) 73.2

實驗3 3(10) 3(4) 3(1∶70) 71.9

實驗4 2 1 2 87.2

實驗5 2 2 3 89.1

實驗6 2 3 1 86.5

實驗7 3 1 3 78.4

實驗8 3 2 1 80.3

實驗9 3 3 2 79.6

均值1 71.400 78.233 78.633

均值2 87.600 80.867 80.000

均值3 79.433 79.333 79.800

極差 16.200 2.634 1.367

由表2得酸解得率最高組合為A2B2C3,但從表4中得理想組合為A2B2C2,所以再做A2B2C2對照,結果測得絲素氨基酸得率為89.8%,比A2B2C3稍好,所以確定酸解最佳條件為酸濃度為3.5M,固液比1∶60,110℃下酸解9h。

2.4 CaCl2溶解絲素結果

絲素在CaCl2溶液中的溶解特性較為特別,濃度低於35%或高55%時幾乎不溶解,如表3,以40%為最佳。

表3 CaCl2濃度與絲素溶解關系

1 2 3 4 5 6 7 8

CaCl2濃度 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65%

絲素溶解度 0 14.5% 100% 32.5% 15.5% 0 0 0

2.5 最佳水解酶確定

木瓜蛋白酶pH控制在6.0,溫度為50℃,E/S=10%,底物濃度即絲素蛋白濃度為4%,進行酶 解。實驗表明:前1h酶解速度增加很快,3h達到0.07mg/ml,以後增加緩慢。胰蛋白酶在pH8.0,溫度40℃,E/S=2%,絲素蛋白濃度為4%下進行酶解。7h達到最大值0.053mg/ml。中性蛋白酶在pH7.0,溫度50℃,E/S=2%,絲素蛋白濃度為4%下酶解,3h達到0.065mg/ml。由此可知,木瓜蛋白酶水解效果最好。

2.6 木瓜蛋白酶水解絲素蛋白正交實驗

做正交試驗確定木瓜蛋白酶水解絲素蛋白的最佳條件組合。木瓜蛋白酶最佳酶解條件為pH5.5,溫度55℃,底物濃度為5%,加酶量為10%。最終1.001g絲素蛋白可得0.184g氨基酸。從絲素的酸解、酶解比較得出,酸解明顯比酶解好。

2.7 飲料調配

飲料的制作應註意風味的調整,影響本飲品風味的主要因素為氨基酸濃度、中草藥濃度、糖濃度,因此設計1個3因素3水平的正交試驗來優選飲料的配方。如表4。

表4 飲料調配結果與分析

所在列 A B C

因素 氨基酸 中草藥 糖濃度(%) 實驗結果

濃度(%) 濃度(%)

實驗1 1(0.3) 1(2) 1(8) 7.8

實驗2 1 2(3) 2(9) 7.4

實驗3 1 3(4) 3(10) 7.2

實驗4 2(0.4) 1 2 9

實驗5 2 2 3 8.5

實驗6 2 3 1 8

實驗7 3(0.5) 1 3 7.6

實驗8 3 2 1 7

實驗9 3 3 2 7.5

均值1 7.467 8.133 7.600

均值2 8.500 7.633 7.967

均值3 7.367 7.567 7.767

極差 1.133 0.566 0.367

由表4可得飲品的最佳調配配方:氨基酸濃度為0.4%,中草藥汁濃度為2%,糖濃度為9%,再加少量水蜜桃香精及VC即得成品。

2.8 飲品的貯藏穩定性試驗

本試驗在裝罐前、後都進行殺菌,且對中草藥汁進行離心,故得到的飲品澄清透明。在裝罐後通過不同殺菌時間,觀察其穩定性。分別在90℃條件下殺菌15min、20min、25min,冷卻後置於37℃恒溫培養箱內觀察。9d後均無變化,仍是澄清透明的黃褐色溶液。

為了確定最佳殺菌時間,將保藏9d後的成品做細菌檢測實驗,結果是90℃殺菌25min細菌總數為56個/ml,滿足國標要求。

3 產品質量標準

3.1 感官指標

色澤:黃褐色,均勻壹致。風味:酸甜可口,有輕微的絲素氨基酸和中草藥的苦澀味,無異味。組織形狀:汁液透明,無雜質,久置後也無沈澱出現。

3.2 理化指標

酸度:pH3.5~4.0,總菌數≤100個/ml,大腸菌數≤3個/ml,致病菌不得檢出。

4 結論

絲素酸解比酶解的氨基酸得率高,酸解得率達89.1%,而酶解只有18.1%。由於酸解比酶解操作簡便且水解液色澤、氣味均較好,所以在制作飲料時采用酸解液。確定的最佳脫膠條件為0.5%的Na2CO3煮沸處理30min,在此條件下絲膠全部脫除且絲素沒有損失。脫膠後絲素經洗滌烘幹處理後進行酸解,得到酸解最佳工藝條件為3.5MH2SO4,固液比1∶60,110℃下水解9h,氨基酸得率高達89.8%。將陽離子交換樹脂脫酸的氨基酸溶液與中草藥進行調配,得到飲料的最佳調配方案為絲素氨基酸濃度0.4%,中草藥濃度2%,糖濃度9%,VC濃度0.2%。由此制得澄清透澈、酸甜可口的黃褐色飲品。

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