H.E.L 蛋白的提取回收研究 — PolyBlock 自动化学平行合成仪

“从食品中提取回收蛋白”是指在食品加工副产物（如酒糟、黄浆、粕饼、废乳清等）或低值原料中，通过物理、化学或生物技术，把原本可能被丢弃的蛋白质分离、纯化并再利用的过程。常用手段包括等电点沉淀、膜过滤、超声/微波辅助提取、深共晶溶剂提取等。

2050年全球蛋白需求量将比2005年增长50%，传统动物蛋白供给模式面临土地、水和碳排放瓶颈。全球每年约有1/3食品被损失或浪费，其中含有大量优质蛋白；仅玉米淀粉副产黄浆就导致约8万吨玉米蛋白随废液排走。

将低值副产物升级为高值蛋白配料，可创造新的利润中心，降低主产品成本。玉米酒精糟回收蛋白饲料成套设备已在产业化推广，显著提高了酒精企业的整体收益。回收蛋白可扩充人类和动物的蛋白供应池，缓解“与人争粮”的饲料用粮压力；同时对减少黄曲霉毒素、重金属等因废弃蛋白腐败带来的食品安全风险有积极作用。

因此，蛋白的提取回收研究具有巨大的科研、经济及环保效益，促进社会的良性发展。

案例：利用食品级蛋白酶从米糠中回收具有鲜味的蛋白质-肽混合物

Bagnasco, L., Pappalardo, V. M., Meregaglia, A., Kaewmanee, T., Ubiali, D., Speranza, G., & Cosulich, M. E. (2013). Use of food-grade proteases to recover umami protein–peptide mixtures from rice middlings. Food Research International, 50, 420–427. 

背景: 鲜味（umami）作为第五种基本味觉，能够显著提升食物的美味程度。鲜味主要由谷氨酸单钠（MSG）和某些核苷酸（如肌苷酸5''-单磷酸盐IMP和鸟苷酸5''-单磷酸盐GMP）赋予。近年来，鲜味肽作为MSG的替代品，因其天然来源和健康属性而受到关注。米糠是稻米加工过程中的副产品，含有丰富的蛋白质、纤维、维生素和矿物质。米糠中的蛋白质富含谷氨酸和天冬氨酸等氨基酸，使其成为潜在的食品风味增强剂来源。然而，目前米糠的利用相对有限，开发高效提取和利用米糠蛋白质的方法具有重要意义。

研究方法：本文研究研究如何利用食品级蛋白酶（特别是Umamizyme和Flavourzyme）从米糠中回收具有鲜味的蛋白质-肽混合物，并评估这些混合物的感官特性和功能特性。

l酶解过程：使用Umamizyme和Flavourzyme两种食品级蛋白酶/肽酶复合物对米糠进行酶解。这些酶在特定的pH和温度条件下表现出最佳活性。酶解过程在含有米糠的100 mM碳酸氢铵缓冲液中进行，酶/底物比例为5% w/w，反应温度和pH值根据酶的特性进行调整。

l样品制备：米糠经过脱脂处理，以去除可能影响酶解效果的脂肪。脱脂后的米糠在不同时间点（1、5、11、24小时）进行酶解，然后通过添加甲酸至pH 3.5来终止反应。

l分析方法：

üSDS-PAGE电泳：用于监测酶解过程中蛋白质的降解情况，通过比较不同时间点的蛋白质条带变化来评估酶解效果。

ü感官分析：由经过训练的小组对酶解产物的五种基本味觉（甜、苦、酸、咸、鲜）进行评估。

ü功能特性评估：包括乳化活性指数（EAI）和乳化稳定性指数（ESI），以及起泡能力（FC）和起泡稳定性（FS）。

实验及结果：

lSDS-PAGE分析：结果显示，Umamizyme和Flavourzyme都能有效降解米糠中的蛋白质。Umamizyme在1小时内就显示出显著的蛋白质降解效果，而Flavourzyme则需要更长时间。经过24小时酶解，Umamizyme的蛋白质降解率达到67.04±0.55%，而Flavourzyme为24.84±1.28%。

l感官分析：酶解产物的鲜味最为突出，与MSG参考样本相比没有显著差异。苦味较轻，甜味和酸味也存在，但不影响整体的鲜味感受。咸味在酶解产物中几乎可以忽略不计，表明鲜味增强并非由于咸味。

l功能特性：

ü乳化特性：酶解产物的EAI和ESI值显示出pH依赖性。在pH 9时，所有样品的EAI值最高。与Flavourzyme相比，Umamizyme处理的样品显示出更好的乳化活性。

ü起泡特性：酶解对FC影响不大，但显著降低了FS。特别是Flavourzyme处理的样品，泡沫稳定性极差，泡沫在不到30分钟内就消失。

结论：

l酶解效率：Umamizyme比Flavourzyme具有更高的酶解效率，能够在较短时间内实现更彻底的蛋白质降解。

l感官特性：酶解产物具有显著的鲜味，且苦味较轻，表明该酶解方法能够有效从米糠中提取出具有鲜味特性的蛋白质-肽混合物。

l功能特性：酶解产物具有良好的乳化和起泡特性，尤其是Umamizyme处理的样品，显示出与未处理样品相似的乳化活性，但起泡稳定性有所下降。这些特性使得酶解产物在食品工业中具有潜在的应用价值。

提取回收蛋白实验：

l实验设备：

ü使用PolyBLOCK四反应器系统（PolyBLOCK, H.e.l, UK），通过WinISO软件（H.e.l, Borehamwood, UK）与PC连接进行控制。

l样品准备：

ü称取3克脱脂米糠（相当于540毫克蛋白质），悬浮在100 mM碳酸氢铵缓冲液中，调整pH至酶的最佳活性值（Umamizyme为pH 7，Flavourzyme为pH 8）。

l预孵育：

ü将悬浮液在设定温度下预孵育25分钟（Umamizyme为45℃，Flavourzyme为50℃）。

l酶添加：

ü向反应混合物中加入特定酶，使最终酶/底物比例（E/S）达到5% w/w。

l反应进行：

ü在反应过程中，以400 rpm的速度搅拌混合物。

ü在1、5、11和24小时的时间点终止反应，通过添加甲酸至pH 3.5来灭活酶。

l样品处理：

ü酶解后的米糠悬浮液在水浴中超声处理。

ü通过离心（3000 rpm，20℃，30分钟）回收溶解的蛋白质和肽。

l对照实验：

ü通过重复上述步骤但不添加酶来制备对照样品。

Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年，总部设在英国伦敦，在中国、美国、德国、意大利、印度拥有分公司。全资的赫伊尔商贸（北京）有限公司于 2020年在北京设立。

H.E.L产品及服务包含:过程安全评估系列、电池安全性及性能测试系列、平行结晶筛选及中试生产与在线监测系列、全自动化学反应及合成系列、高压/常压生物反应器及流动化学催化条件筛选系列。

在化学反应安全评估与新能源电池安全测试领域，H.E.L凭借其卓越的技术实力与市场领先地位，已成为全球客户的首选合作伙伴。我们的BTC系列产品以卓越的性能和可靠性，赢得了市场的广泛认可，市场占有率稳居行业第一。无论是新能源电池行业（动力电池、储能电池）还是化学工艺安全评估领域，H.E.L都以其专业的技术与服务，为客户提供精准、高效的解决方案。

赫伊尔商贸（北京）有限公司 

电话：400 0880 826 、+86 10 82101033  

邮箱：infochina@helgroup.com 

网址：www.helgroup.cn

    关注Hel Group微信公众号平台，获取最新行业动态与技术资讯。