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        芝麻餅殘油量對其蛋白質(zhì)降解的影響

        2016-10-14 10:08:20楊文蛟周海燕吳永堯
        化學與生物工程 2016年9期
        關(guān)鍵詞:殘油芝麻發(fā)酵液

        程 益,田 云,楊文蛟,李 童,周海燕,吳永堯

        (湖南農(nóng)業(yè)大學生物科學技術(shù)學院,湖南 長沙 410128)

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        芝麻餅殘油量對其蛋白質(zhì)降解的影響

        程益,田云,楊文蛟,李童,周海燕,吳永堯

        (湖南農(nóng)業(yè)大學生物科學技術(shù)學院,湖南 長沙 410128)

        用實驗室前期篩選得到的一株能降解芝麻餅粗蛋白的菌株LQ對不同殘油量的芝麻餅進行發(fā)酵實驗,分析了芝麻餅殘油量對其粗蛋白降解的影響。結(jié)果表明:菌株LQ對殘油量最低的芝麻餅5的降解效果最好,其蛋白酶活約為567.93 U·mL-1,蛋白質(zhì)降解率約為51.89%,氨基酸轉(zhuǎn)化率為13.27%,有機酸轉(zhuǎn)化率為0.11%。隨著芝麻餅中殘油量的降低,粗蛋白含量提高,同時蛋白酶的活性也相應(yīng)提高,粗蛋白的降解效果更好。

        芝麻餅;殘油量;粗蛋白降解

        芝麻香油深受人們的喜愛,隨著生活水平的提高,人們更加注重油脂來源的綠色、健康、環(huán)保。浸出法提取芝麻油工藝較成熟,出油率高,便于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn),但存在步驟繁多、設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)安全性低和環(huán)境污染等缺點[1]。所以人們更傾向于選擇傳統(tǒng)的壓濾法。壓濾法制油是利用液體靜壓力傳遞原理,通過液體傳遞施加給油料壓力,在靜壓條件下使油料受到擠壓,把油從油料中壓榨出來[2]。壓濾法取油后的副產(chǎn)物是芝麻餅[3]。壓濾法的工藝特點是油品的風味濃郁,沒有煙熏味,口感較好,但是芝麻餅的殘油量較高(8%左右),自動化程度低。芝麻餅富含蛋白質(zhì),其蛋白質(zhì)平均含量約35%,同時還含有大量的必需氨基酸,如精氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸等,我國芝麻油生產(chǎn)后的副產(chǎn)物的年產(chǎn)量高達42萬t以上[4]。目前,對油料蛋白的利用研究主要集中在豆粕、油菜籽粕[5]、棉籽粕、芝麻粕[6]等粕類物質(zhì),而對芝麻餅蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)降解的研究較少。

        作者用實驗室前期篩選得到的高效蛋白質(zhì)降解菌LQ對不同殘油量的芝麻餅進行發(fā)酵,研究芝麻餅殘油量對其蛋白質(zhì)降解的影響,為不同品種和不同生產(chǎn)工藝的芝麻餅中的粗蛋白和粗脂肪的充分利用提供理論和實驗依據(jù)。

        1 實驗

        1.1材料、培養(yǎng)基與試劑

        從榨油廠選取不同壓榨程度的5種芝麻餅。

        菌種:實驗室前期篩選的能高效降解芝麻蛋白質(zhì)的芽孢桿菌LQ。

        試管斜面培養(yǎng)基:牛肉膏0.5%,蛋白胨1%,NaCl0.2%,瓊脂1.7%,酵母膏0.2%,pH值7.0。

        搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基[7]:可溶性淀粉1%,芝麻餅10%,磷酸二氫鉀0.1%,氯化鈣0.1%,氯化鎂0.05%。

        茚三酮試劑; 4mol·L-1醋酸緩沖液;0.1%Vc; 混合指示劑(0.1g甲基紅和0.5g溴甲酚綠指示劑溶于100mL95%乙醇,調(diào)節(jié)pH=4.5); 2%硼酸溶液; 0.01mol·L-1氫氧化鈉標準溶液; 1%酚酞溶液;60%濃硫酸溶液; 60%高氯酸溶液;40%氫氧化鈉溶液;0.01mol·L-1鹽酸標準溶液。

        1.2發(fā)酵方法

        在試管斜面培養(yǎng)基中活化菌種。將芝麻餅粉碎,過40目篩,稱取10g于100mL發(fā)酵培養(yǎng)基中,接種量5%,在37 ℃、200r·min-1、pH值自然條件下發(fā)酵48h[7],分別測定發(fā)酵液中粗蛋白質(zhì)、游離氨基酸、有機酸含量和中性蛋白酶酶活。

        1.3測試方法

        芝麻餅中粗蛋白質(zhì)含量的測定采用凱氏定氮法[8]。

        芝麻餅中粗脂肪含量的測定采用索氏抽提法[9]。

        發(fā)酵液中中性蛋白酶酶活的測定采用福林酚法[10]。

        發(fā)酵液中游離氨基酸含量的測定采用茚三酮法[11]。

        發(fā)酵液中有機酸含量的測定:發(fā)酵液于4 000 r·min-1下離心15 min,取上清液稀釋25倍,過濾,取濾液50 mL,用0.01 mol·L-1的NaOH標準溶液滴定,計算有機酸含量。

        菌株生物量的測定:菌株生物量采用平板菌落計數(shù)法測定[12]。將發(fā)酵液稀釋后涂布平板培養(yǎng)基,置于35 ℃下培養(yǎng)1 d,計數(shù)菌落數(shù)(以每平皿30~300個為宜)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1芝麻餅中粗蛋白和粗脂肪的含量(表1)

        由表1可知,5種芝麻餅的粗蛋白含量在33.42%~36.07%之間,平均粗蛋白含量35%左右,粗脂肪含量在7.76%~10.43%之間,平均粗脂肪含量8.71%。

        表1 芝麻餅中粗蛋白和粗脂肪的含量/%Tab.1 Contents of crude protein and crude fat of sesame crackers/%

        芝麻餅中粗蛋白含量越高,其粗脂肪含量越低。

        2.2芝麻餅發(fā)酵液中中性蛋白酶酶活(圖1)

        圖1 芝麻餅發(fā)酵液中的中性蛋白酶酶活比較

        由圖1可知,以5種芝麻餅為底物時發(fā)酵所產(chǎn)中性蛋白酶酶活在184.26~567.93 U·mL-1之間。芝麻餅5所產(chǎn)中性蛋白酶酶活最高,明顯高于芝麻餅1,表明相同條件下,芝麻餅中殘油量越低,菌株LQ所產(chǎn)中性蛋白酶酶活越高。

        2.3芝麻餅發(fā)酵液中菌株生物量(圖2)

        圖2 芝麻餅發(fā)酵液中菌株生物量

        由圖2可知,芝麻餅中殘油量越低,發(fā)酵后所產(chǎn)生物量越高;芝麻餅5發(fā)酵48 h后,所產(chǎn)生物量最高,約為(172±12.436)×107個·mL-1。這是因為,芝麻餅中殘油量增加,則其粗蛋白含量相對減少,菌株生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)相對減少,因而所產(chǎn)生物量、中性蛋白酶酶活降低。

        2.4芝麻餅降解前后的粗蛋白含量和降解率(圖3)

        圖3 芝麻餅降解前后的粗蛋白含量(a)和降解率(b)

        由圖3a可知,5種芝麻餅降解前后粗蛋白含量有明顯差異,降解后芝麻餅中粗蛋白的含量明顯降低,說明芝麻餅中粗蛋白能被高效降解。

        由圖3b可知,粗蛋白降解率從芝麻餅1到芝麻餅5逐漸升高,芝麻餅5降解率最高,達51.89%。表明,芝麻餅中的殘油量越低,粗蛋白含量越高,發(fā)酵所產(chǎn)生物量越高,中性蛋白酶酶活也越高,粗蛋白的降解率也越高。

        2.5芝麻餅降解前后的游離氨基酸含量和轉(zhuǎn)化率(圖4)

        圖4 芝麻餅降解前后游離氨基酸含量(a)和轉(zhuǎn)化率(b)

        由圖4a可知,5種芝麻餅的游離氨基酸含量降解前后差別明顯,降解后游離氨基酸含量明顯增加,其中芝麻餅5降解后游離氨基酸含量最高,表明芝麻餅的粗蛋白能被菌株LQ降解。

        由圖4b可知,5種芝麻餅的游離氨基酸的轉(zhuǎn)化率隨殘油量的降低呈上升趨勢,芝麻餅中粗蛋白大部分降解為氨基酸,其中降解效果越好,游離氨基酸的含量越多,氨基酸的轉(zhuǎn)化率就越高。餅肥是含氮較高的有機肥料,其中80%以上的氮素都是以有機氮的形式存在[13]。而芝麻餅5的游離氨基酸含量最高,可以作為有機肥料。

        2.6芝麻餅降解前后的有機酸含量和轉(zhuǎn)化率(圖5)

        由圖5a可知,降解后5種芝麻餅的有機酸含量都略有增加,表明菌株LQ不僅具有降解蛋白質(zhì)的能力,還有一定的油脂降解能力。

        由圖5b可知,芝麻餅降解后有機酸的轉(zhuǎn)化率無明顯差別且很低,說明菌株LQ對油脂的降解能力較低。

        2.7討論

        對5種不同殘油量的芝麻餅進行成分分析,芝麻餅5的殘油量最低,粗脂肪含量7.76%,粗蛋白含量最高,為36.07%。高效蛋白質(zhì)降解菌株LQ對芝麻餅5的降解效果最好。芝麻餅殘油量越低,粗蛋白質(zhì)含量相對越高,可能越有利于菌株的生長、蛋白酶的合成及粗蛋白的降解,這與顏焱娜[14]對不同餅粕粗蛋白的降解實驗結(jié)論相似。與婁立起[7]對芝麻粕發(fā)酵的研究相比,粗蛋白的降解率要低。這與芝麻餅與芝麻粕

        圖5 芝麻餅降解前后有機酸含量(a)和轉(zhuǎn)化率(b)

        的營養(yǎng)成分含量不同有關(guān)。發(fā)酵后,有機酸含量均有增加,說明菌株LQ不僅具有降解蛋白質(zhì)的能力,還有一定的油脂降解能力??蔀橹ヂ轱灥鞍踪|(zhì)降解和脂肪降解提供參考,并為蛋白質(zhì)和脂肪降解菌的復(fù)合菌發(fā)酵提供參考。

        3 結(jié)論

        用實驗室前期篩選得到的高效蛋白質(zhì)降解菌株LQ對不同殘油量的芝麻餅進行發(fā)酵實驗,分析了殘油量對芝麻餅粗蛋白降解的影響。結(jié)果表明,殘油量最低的芝麻餅5的粗蛋白降解效果最好,發(fā)酵所產(chǎn)中性蛋白酶酶活約為567.93 U·mL-1,蛋白質(zhì)降解率約為51.89%,氨基酸轉(zhuǎn)化率為13.27%,有機酸轉(zhuǎn)化率為0.11%。5種芝麻餅的殘油量不同,發(fā)酵所產(chǎn)蛋白酶酶活以及粗蛋白的降解效果也有差異。芝麻餅殘油量越低,所產(chǎn)中性蛋白酶酶活越高,粗蛋白降解效果越好。

        [1]劉玉蘭.油脂制取與加工工藝學[M].北京:科學出版社,2009.

        [2]陳劉楊.不同品種和生產(chǎn)工藝對芝麻油和芝麻蛋白影響的研究[D].鄭州:河南工業(yè)大學,2010.

        [3]楊紅武.煙用肥源餅粕微生物發(fā)酵研究[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學,2009.

        [4]唐章暉.芝麻餅粕的綜合利用研究[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學,2013.

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        Effect of Residual Oil Content on Protein Degradation of Sesame Crackers

        CHENG Yi,TIAN Yun,YANG Wen-jiao,LI Tong,ZHOU Hai-yan,WU Yong-yao

        (CollegeofBioscienceandBiotechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)

        AfermentationexperimentofsesamecrackerswithdifferentresidualoilcontentswascarriedoutwithapreliminarilyscreenedcrudeproteindegradingstrainLQ.Theeffectofresidualoilcontentonthedegradationofcrudeproteinofsesamecrackerswasanalyzed.TheresultsshowedthatthestrainLQhadthebestdegradationeffectonsesamecracker5withthelowestresidualoilcontent,inwhichtheproteaseactivitywasabout567.93U·mL-1,proteindegradationratewasabout51.89%,aminoacidconversionratewas13.27%,organicacidconversionratewas0.11%.Withthedecreasingofresidualoilcontentofsesamecrackers,thecrudeproteincontentincreased,theproteaseactivitywascorrespondinglyimproved,andthedegradationeffectofcrudeproteinswasbetter.

        sesamecrackers;residualoilcontent;crudeproteindegradation

        2016-04-28

        程益(1991-),男,湖南慈利人,碩士研究生,研究方向:生物技術(shù)與工程,E-mail:eshown172@163.com;通訊作者:周海燕,副教授,E-mail:petrelshirley@163.com;吳永堯,教授,E-mail:sws001@163.com。

        10.3969/j.issn.1672-5425.2016.09.014

        TQ 920.9

        A

        1672-5425(2016)09-0058-04

        程益,田云,楊文蛟,等.芝麻餅殘油量對其蛋白質(zhì)降解的影響[J].化學與生物工程,2016,33(9):58-61.

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