蛋白质水解物在动物营养中的作用
水解动物蛋白在食品加工中的用途

用于乳品工业中替代乳蛋白
HAP应用于乳品工业中,是一种很好的乳蛋白质替代物。
HAP分子量较低,蛋白质含量高,婴幼儿容易吸收利用,可以利用它开发出低乳蛋白的婴幼儿乳粉(参考用量5%-8%)。
HAP用于果奶饮料,像椰奶、花生杏仁露和各种乳酸饮品中(参考用量为0.2%-1.0%)。
其乳化能力强,且可保持果汁等原有营养风味不变,稳定性好,不易沉淀。
用于调整食品的结构和口感
在火腿肠、香肠等肉制品中添加HAP(用量为0.5%-2%),能提高制品营养价值,并且可调整食品结构,使产品细腻,增强食品风味,使之易包装成型,延长保质期。
用在汉堡包、烧卖等食品中(使用量为0.2%-1.0%),增强产品营养,而且有使口感醇厚、细腻的效果,有效改善产品风味。
用于生产高级调味品
日本等发达国家很重视新型高级调味品的开发,而使用天然风味调味品能更好地体现食品的自然风味。
由HAP、核苷酸增鲜剂及酵母提取物等复合制成的天然调味料,将成为调味食品工业的主要支柱。
近二十年来,在发达国家,高档调味品和汤料均使用了HAP,从而使其呈现出强烈的肉汁风味,增加了鲜度。
添加HAP的天然氨基酸型调味料如酱料、鸡精,广泛用于各种加工食品和烹调。
如与化学调味剂并用,则可形成各种独特风味。
它可作为味精的填充底料,用量为10%-70%。
饲料学第9章

加工方法
– – – – 焙炒 干式挤压(干法膨化) 湿式挤压法(湿法膨化) 其它(爆裂法、微波处理等)
江苏省动物营养与饲料科学重点学科
饲用价值
– 大豆是畜禽日粮中常用的蛋白质原料。因生大 豆含多种抗营养物质,因此饲料中一般不宜直 接使用生大豆。 – 大豆经焙炒、膨化等处理可提高消化性,是鸡 猪良好的蛋白质源。 – 牛饲料中生大豆起用量不宜超过50%,且不宜 与尿素一起使用。热处理后大豆具有较高的过 瘤胃蛋白质,有利于蛋白质的有效利用。 – 全脂大豆是鱼饲料的良好蛋白质源,且提供大 量的不饱和脂肪酸,有利于鱼生长。
– – –
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饲用价值:
– 经加热处理(适当)的大豆饼粕是畜禽最好的蛋白 质原料。使用中配合添加蛋氨酸等氨基酸使用效 果更佳。 – 大豆饼 粕是奶牛肉牛优质的蛋白质原料。 – 为草食性与杂食性鱼类饲料主要的蛋白质原料。
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大豆饼粕品质评定:
评定内容:
– 粗蛋白质含量:凯氏定氮法。 – 脲酶活性测定:酚红法,pH增值法; – PS(蛋白质溶解度) – NSI(水溶性氮指数,水溶性氮/总氮) – 感观评定
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尿.2(pH增值法)(美国 大豆粕标准),一般在0.05-0.5为合格。
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菜籽粕饼(rapeseed meal) 营养价值:
– 粗蛋白:饼35%左右,粕38%左右。蛋氨酸含 量高0.7%,仅次于芝麻饼。赖氨酸含量为 2.0%-2.5%,次于大豆。精氨酸低(最低) 2.3%,赖:精=100:100。 – 粗纤维高,12%,有效能低,代谢能为8MJ/kg 左右。 – 矿物质:硒含量高,富含铁、锰等微量元素, 钙磷含量高,多为植酸磷,利用率低。 – 胆碱、叶酸、烟酸、B1、B2丰富。
发酵玉米蛋白粉饲料及其在动物生产中的应用

酵母世界Yeast World亠五洲科峰C ofine浙江科蜂生杨技术有限公司电话:************* 传真:*************网址:发酵玉采蛋自粉饲料及其在动杨生产中的应用■:匚..、:.y(黑龙江八一农垦大学动物科技学院/黑龙江省寒区饲料资源高效利用与营养调控重点实验室.黑龙江大庆163319)摘 要:玉米蛋白粉是一种优质的植物性蛋白质饲料,但其含有较多的不可溶性蛋白和抗营养因子,且氨基酸含量不平衡,动物不易吸收、微生物发酵可以改善玉米蛋白粉的营养价值,经过发酵可以降解玉米蛋白粉内的 抗营养因子,提高氨基酸和可溶性蛋白的含量。
文章综述了玉米蛋白粉发酵过程中的菌种选择、发酵工艺、发酵后的营养价值及其在动物生产中的应用。
以期为发酵玉米蛋白粉在动物生产中的应用提供参考。
关键词:发酵玉米蛋白粉;菌种选择;发酵工艺;营养价值;动物生产应用中图分类号:S816.6 文献标志码:A 文章编号:1001-0084(2021)02-0028-04Fermented Corn Gluten Meal Feed and Its Application in Animal ProductionXU Chao, ZHANG Xinyu, ZHENG Xiqun, JIANG Ning, LI Muyang, ZHANG Aizhong **收稿日期:2021-01-10基金项目:黑龙江省“百千万”T.程科技重大专项(2020ZX06B01)作者简介:徐超(1994—),男.贵州绥阳人,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养。
*通讯作者:张爱忠(1964-),男,河北故城人,教授.博上,博士生导师,研究方向为反刍动物营养、饲料资源开发与利用.aizh-**************.cn(Key Laboratory of High-efficiency Utilization and Nutrition Control of Feed Resources in Heilonjgiang Province.College of Animal Science and Technology. Heilongjiang Bayi Agricultural University. Daqing 163319. Heilongjiang China)Abstract : Corn gluten meal is a high-quality plant-based protein feed, but it contains more insoluble protein and anti-nutritional factors, and the amino acid content is unbalanced, which makes difficult for animals to absorb.Microbial fermentation can in 1 p rove the nutritional value of corn gluten powder. After fermentation, it can degrade the anti-nutritional factors in corn gluten powder and increase the content of amino acids and soluble protein. Theselection of strains, fermentation technology, nutritional value after fermentation and its application in animalproduction during the fermentation of corn gluten meal were reviewed in this article. It will provide a reference forthe application of fermented com gluten meal in animal production.Key words : fermented corn gluten meal: strains selection; fermentation process; nutritional value; animal pro duction applications玉米是我国的主要粮食作物之一,具有适应 环境能力强、产量高、营养价值高等特点,是食品加工、饲料生产的主要原料来源。
动物营养与饲料学-题库

动物营养与饲料学-题库1、粗纤维答案:粗纤维:是植物细胞壁的主要组成成分,包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等成分。
常规饲料分析方法测定的粗纤维,是将饲料样品经1.25%稀酸、稀碱各煮沸30分钟后,所剩余的不溶解碳水化合物。
2、有效能答案:有效能:能量是饲料的重要组成部分,饲料中可被动物利用的能量称为有效能。
3、美拉德反应:答案:美拉德反应:动物营养中碳水化合物与蛋白质或氨基酸可发生美拉德反应。
此反应起始于还原性糖的羰基与蛋白质或肽游离的氨基之间的缩合反应,产生褐色,生成动物自身分泌的消化酶不能降解的氨基-糖复合物,影响氨基酸的吸收利用,降低饲料营养价值。
4、褐色脂肪:答案:褐色脂肪:初生的哺乳动物(猪除外)如初生羔羊、犊牛、人类婴儿等颈部、肩部、腹部有一种特殊的脂肪组织,称为褐色脂肪,是颤抖生热的能量来源,这种脂肪含有大量线粒体,线粒体含有大量红褐色细胞色素,只能形成热能,由血液输送到机体的其他部位起维持体温的作用。
5、常量矿物元素:答案:常量矿物元素:一般指在动物体内含量高于0.01%的元素,主要包括钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫等七种。
6、正常情况下,动物粪便主要包括哪些能够产生能量的物质?答案:正常情况下,动物粪便主要包括以下能够产生能量的物质:(1)未被消化吸收的饲料养分(2)消化道微生物及其代谢产物(3)消化道分泌物和经消化道排泄的代谢产物。
(4)消化道粘膜脱落细胞7、试述纤维的负面作用有哪些?答案:纤维的负面作用有:①饲粮纤维水平增高,会加快食糜在消化道中的流通速度,从而降低动物对淀粉、蛋白质、脂肪和矿物质的回肠表观消化率;②纤维不仅本身消化率低,而且影响其他营养物质的吸收,降低饲粮可利用能值;③饲粮纤维水平增高,将增加动物消化道内源蛋白质、脂肪和矿物质的损失等。
8、脂类与动物营养密切相关的特性包括哪些?答案:(1)脂类的水解特性(2)脂类氧化酸败(3)脂肪酸氢化9、蛋白质的分类有哪些?答案:(1)纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。
水解蛋白作用

水解蛋白作用水解蛋白是一种将蛋白质分解为更小的分子的过程。
它是通过酶的作用,将蛋白质中的肽键水解为氨基酸的过程。
水解蛋白具有多种生物活性和应用价值,被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
水解蛋白具有良好的消化性能。
一般来说,蛋白质是人体生长发育和维持正常机能所必需的营养素,但对于某些人来说,摄入蛋白质后可能会产生不适反应,如过敏。
这主要是因为蛋白质的结构复杂,人体消化酶无法完全降解其肽键,从而导致过敏反应的发生。
而水解蛋白则具有更好的消化性能,其分子量较小,容易被人体吸收和利用,减少了过敏的可能性。
水解蛋白还具有良好的生物利用度。
水解蛋白能够快速被肠道吸收,进入血液循环,提供身体所需要的氨基酸,促进新陈代谢和细胞修复。
尤其对于运动员和健身爱好者来说,水解蛋白是快速补充氨基酸和促进肌肉恢复的理想选择。
水解蛋白还具有较好的抗氧化性。
水解蛋白中含有丰富的氨基酸和多肽物质,具有很高的抗氧化活性。
许多研究表明,水解蛋白可以中和自由基,减轻氧化应激对身体的损害,起到抗衰老和防癌的作用。
此外,水解蛋白还具有美容功效。
水解蛋白中含有丰富的胶原蛋白和弹力蛋白,能够刺激胶原蛋白的合成,增强肌肤的弹性和紧致度。
同时,水解蛋白还能提供各种氨基酸和营养物质,促进皮肤的新陈代谢和修复,改善皮肤质量。
水解蛋白在食品工业中也有广泛的应用。
它可以用来增强食品的营养价值和口感,提高食品加工过程的稳定性和品质。
例如,在肉制品中加入水解蛋白,能够改善肉质的嫩度和口感;在面制品中加入水解蛋白,能够增加面团的弹性和延展性;在调味品中加入水解蛋白,能够增强口感和增加食欲。
总而言之,水解蛋白具有良好的消化性能、生物利用度、抗氧化性和美容功效,被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
它的出现为人们提供了一种新的蛋白质来源,带来了许多新的应用和领域,对人们的健康和生活带来了积极的影响。
未来,随着科学技术的不断发展,水解蛋白的应用前景将更加广阔。
蛋白质的营养1

(二)单胃动物对饲料蛋白质品质的要求
氨基酸的种类 2、非必需氨基酸 从饲料供应角度讲,氨基酸有必需与 非必需之分.但从营养角度考虑,二者 都是动物合成体蛋白和产品蛋白所 必需的营养,且它们之间关系密切。。
(二)单胃动物对饲料蛋白质品质的要求
氨基酸的种类 2、非必需氨基酸 某些必需氨基酸是合成某些非必需 氨基酸的前体,如果饲粮中某些非 必需氨基酸不足时,则会动用必需 氨基酸来转化代替。这点,在饲养 实践中不可忽视。
(二)氨基酸的营养生理作用
(一)蛋白质的营养生理作用
蛋白质是构建机体组织细胞的基本物
质 动物体表的被毛、角、蹄都是角蛋白 和胶质蛋白构成的。动物的皮肤、肌 肉、神经、结缔组织、卵子、精子及 各种内脏器官均以蛋白质为基本成分。
(一)蛋白质的营养生理作用
蛋白质是体液、酶、激素与抗体的
主要成份。 这些物质都是动物生命活动所必须 的调节因子。蛋白质是体液的重要 成分。酶本身就是具有特殊催化作 用的蛋白质可促进细胞内生化反应 的顺利进行。
三 单胃动物蛋白质营养特点
单胃动物蛋白质的消化代谢特点
单胃动物对饲料蛋白质品质的要求
理想蛋白质与饲粮氨基酸的平衡
提高饲料蛋白质转化效率的措施
(一)单胃动物蛋白质的消化代谢特点
消化吸收 单胃动物对饲料蛋白质的消化,主要是通 过消化道分泌的各种蛋白酶对蛋白质的水 解作用而实现的。
(一) 蛋白质的消化代谢特点
(一)单胃动物蛋白质的消化代谢特点
消化吸收
氨基酸吸收主要在小肠上2/3的部位 进行。小肠蛋白质吸收的主要功能 单位即其粘膜表面分布的许多绒毛。
(一)单胃动物蛋白质的消化 不同,大量的氨基酸是在十二指肠 被吸收的,随着食糜沿肠道进一步 移动,氨基酸的吸收程度亦随之降 低。 被吸收的氨基酸主要是经门脉到肝脏。
《动物营养与饲料加工学》考试经典核心要点

《动物营养与饲料加工学》考试经典核心要点来源:魏攀鹏基本概念:饲料报酬、饲料、动物营养、消化率、碳水化合物、寡糖、粗脂肪、必需脂肪酸、吸附水、必需氨基酸、蛋白质的生物学价值、限制性氨基酸、粗蛋白、氨基酸平衡、理想蛋白质、必需脂肪酸、常量元素、微量元素、维生素、消化能、代谢能、净能、饲养标准、营养需要、NND、维持、能量饲料、蛋白质饲料、饲料添加剂、日粮、饲粮、饲料配方理论要点:1.目前畜禽的生产水平。
2.饲料的消化方式及养分的吸收方式。
3.饲料的六大营养成分和六大概略养分。
4.水的来源与排泄方式有哪几种?5.蛋白质、碳水化合物单胃动物和反刍动物消化异同。
6.反刍动物利用尿素的原理及应该注意哪些问题?7.必需脂肪酸有哪几种?8.能量在动物体内的转化过程。
9.蛋白质的元素组成及比例和组成的基本单位。
10.脂肪的营养作用。
11.蛋白质的营养作用。
12.碳水化合物的营养作用。
13.水的营养作用。
14.常量元素与微量元素的种类。
15.脂溶性维生素和水溶性维生素的区别。
16.脂溶性维生素及水溶性维生素的种类。
17.维生素A的作用与缺乏症。
18.维生素D的作用与缺乏症。
19.如何才能达到氨基酸的平衡。
20.钙磷的营养作用及缺乏症。
21.国际饲料分类和国内饲料分类。
22.玉米的营养特点。
23.豆粕的营养特点。
24.各种饼粕的有毒有害成分。
25.补钙的饲料及补磷和钙的饲料有哪些?26.各种动物采用什么能量体系?27.动物组织的生长发育顺序是什么?28.饲料加工过程主要包括那几道工序?营养与饲料复习一、名词解释1. 饲料报酬:饲料报酬是畜牧业生产中表示饲料效率的指标,它表示每生产单位重量的产品所耗用饲料的数量。
2. 饲料:在正常情况下,凡能被动物采食,消化吸收,无毒无害,且能提供营养的所有物质均可称为饲料。
3. 动物营养:指动物摄取,消化,吸收和利用饲料中营养物质的全过程,是一系列物理,化学及生理变化过程的总称。
4. 消化率:指饲料中可消化营养物质占食入营养物质的百分率。
-动物营养学

第一章六大类概略养分1.干物质:M:动物第一需要水分和干物质。
其比例。
2.无机物质:粗灰分:所有矿物元素(550℃烧)3.粗蛋白质:含N物质的总称:包括真蛋白和NPN。
4.粗脂肪类:脂溶性物质,包括:真脂、类脂、脂溶性物质。
5.碳水化合物:——C、H、O组成的分子结构Cn(H2O)n结构的化合物。
根据对动物的吸收性能不同,可分为:溶性碳水化合物:——能溶于水,且对动物消化利用率很高的碳水化合物。
粗纤维:——难溶于水,对动物消化利用率很低的碳水化合物。
主要包括:纤维素、半纤维素、果胶、木质素等。
除六大成分外,其他所有物质均溶于其中:如:能量:包含在三大物质中。
维生素:脂溶性,含于粗脂肪中;水溶性,有含氮物质,糖类等。
酶、激素:均包含在粗蛋白质中。
2动物和植物性食物的区别:植物中有粗纤维,动物中不含。
植物中NPN含量高,动物中不含。
植物中碳水化合物含量高(淀粉),动物中很低(糖元)。
碳水化合物是植物的能量贮备,而动物贮备形式是脂肪。
彼此间化合物或元素含量差别大。
3影响动物体成分的因素:1.动物年龄:如脂肪:年龄越大,含量越高。
2. 生理阶段:如妊娠期沉积脂肪能力提高。
3. 物种:如瘦肉率:兔> 牛、羊> 禽> 猪。
4. 环境:如冬季脂肪增加。
第二章三、消化过程:口腔消化;胃内消化;小肠内消化;大肠消化;瘤胃消化1动物消化方式:(1)物理性消化(2)化学性消化(3)微生物消化2胆汁(1)由肝细胞合成,胆囊贮存、浓缩,由胆管排入十二指肠。
(2)作用;A、激活胰脂肪酶。
B、胆盐、类酯可乳化脂肪,形成脂肪小球。
C、胆盐与甘油一酯、FFA形成复合物,促进脂肪吸收。
D、间接促进脂溶性维生素的吸收。
E、胆固醇排泄途径之一,防止动脉硬化。
胆盐作用:胰脂粉酶的辅酶;降低脂肪滴的表面张力,易乳化;与FFA结合成复合物;刺激小肠蠕动。
3消化:饲料中的养分变成能被动物吸收的形式的过程。
营养物质消化程度的表示方法:(1)可消化营养物质含量:可消化营养物质(DNM)=营养物质采食量-粪排出量。
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蛋白质水解物在动物营养中的作用蛋白质是一种大分子物质,通常由二十种不同的氨基酸通过肽键连接组成。
蛋白质是动物组织(如骨骼肌、乳腺、肝脏和小肠)和畜产品(如肉、牛奶、鸡蛋和羊毛)的重要组成成分。
例如,生长期肉牛和育肥猪骨骼肌中的蛋白质含量约占干物质总量的70%(Wu等,2016)。
因此,摄入充足的蛋白质对家畜、家禽和鱼类发挥最大生长、生产性能和饲料效率都是必不可少的。
Wu(2013)报道,饲料中的蛋白质(如血粉、肉、骨粉、肠黏膜粉、豆粕、花生粕、棉籽粕)在小肠中蛋白酶的作用下被水解成小肽(二肽、三肽)和游离氨基酸。
水解生成小肽的类型与动物生理状况和日粮组成密切相关。
动物和植物性蛋白质饲料在被采食前通过化学处理、酶或者微生物发酵,可改善其营养品质、降低抗营养因子的含量并产生肽类(Dieterich等,2014;Pasupuleki 等,2010)。
此外,酶解和微生物发酵可以提高动物和植物性蛋白质饲料中小肽的溶解度、黏度、乳化性和凝胶化程度。
不同来源(细菌、植物和酵母)的蛋白酶均可用来酶解动物和植物性蛋白质饲料,多种微生物通过发酵,将动物或植物性蛋白质饲料水解生成肽类。
目前,蛋白质水解物已广泛应用于医学、营养(包括动物营养)和生物技术领域(Pasupuleki等,2010)。
本文主要对通过酶解技术和微生物发酵技术生成蛋白质水解物的相关研究进行综述,并对其在动物饲养中营养及生理学功能进行探讨。
1氨基酸、肽和蛋白质的定义氨基酸是含有氨基和酸基基团的有机物。
除甘氨酸外,所有蛋白源氨基酸均有一个α-氨基,并可在动物体内和饲料中形成L-异构体。
肽被定义为由2个或2个以上氨基酸残基通过肽键连接成的有机分子(Wu,2013),每形成一个肽键脱去一分子水。
寡肽由2~20个氨基酸残基组成。
含有小于或等于10个氨基酸残基的寡肽称作小寡肽(或简单的小肽),而含有10~20个氨基酸残基的寡肽称为大寡肽。
Kyte(2006)认为,超过20个氨基酸残基组成的肽被称为多肽。
蛋白质是一种高分子量的多肽,通过肽键将相邻氨基酸分子的α-氨基和α-羧基连接。
通过分子质量大小可区分多肽和蛋白质。
Kyte(2006)认为,分子质量大于或等于8000Da的多肽(即≥72个氨基酸)被称为蛋白质。
例如,泛素(含72个氨基酸的单链)和酪蛋白α-S1(含200个氨基酸)称为蛋白质,而胰高血糖素(含有29个氨基酸)和催产素(9个氨基酸)称为肽。
然而通过分子质量大小区分多肽和蛋白质的方法并不是绝对的。
例如,胰岛素[51个氨基酸(A链含20个氨基酸和B链含31个氨基酸)]具有典型的蛋白质3级结构,因此被公认为一种蛋白质。
而从猪小肠黏膜中分离得到的PEC-60(含60个氨基酸的单链)(Agerberth 等,1989)和dopuin(含62个氨基酸的单链)(Chen等,1997)被称为多肽。
三氯乙酸(TCA,终浓度5%)或高氯酸(PCA,终浓度0.2M)可完全沉淀动物组织、细胞、血浆和其他体液(例如,瘤胃、尿囊、羊膜、肠腔液和食糜)(Rajalingam等,2009)中的蛋白质。
同样,乙醇(终浓度为80%)也可以有效地沉淀水溶液中的蛋白质和核酸(Wilcockson1975)。
这种方法可以有效去除蛋白质水解物中的水溶性无机化合物(如铝盐化合物)。
2蛋白质水解物蛋白质在酶、微生物、酸、碱作用下可产生蛋白质水解产物。
工业上生成蛋白质水解物常用的蛋白源包括动物性蛋白质(如酪蛋白、乳清蛋白、肉类)和植物性蛋白(如小麦、水稻、大豆、豌豆和棉籽等)(Dieterich等,2014;Pasupuleki等,2010;Pasupuleki等,2010)。
蛋白质水解的方法不同,水解时间也从1~100h不等。
酶或微生物水解过程中添加抑菌或杀菌防腐剂(如苯甲酸)可延长其水解时间,通过加热可使酶失活从而终止水解反应。
水解结束后,可通过离心、过滤或微过滤系统分离蛋白质水解物中的不溶性物质。
多次过滤后可获得预期的透明清晰的水解溶液。
必要时可通过炭粉进行脱色并除去溶液中的混浊物质。
若需要除去水解产物中的盐,可将滤液进一步通过交换色谱,除去水解物中多余的盐。
蛋白质水解产物中的微生物可以通过热处理(巴氏杀菌)的方法消除。
最后,将蛋白质水解物进行干燥、包装,形成产品。
蛋白质水解产物包括游离氨基酸、小肽和大肽,且其比例随着蛋白质来源,水解过程中的水份含量、蛋白酶类型和微生物种类的不同而不同。
水解度,即蛋白质被水解的程度,可通过裂解的肽键数目除以蛋白质中的总肽键数目,并乘以100计算的得到。
肽键裂解数等于游离氨基酸的摩尔数加上PCA或TCA可溶性多肽的摩尔数。
蛋白质水解产生的肽缺乏统一的标准样,因此定量动物、植物、微生物来源的多肽具有很大的技术挑战性。
游离或肽键结合形式氨基酸的百分比含量计算方法如下:游离氨基酸百分比/%=游离氨基酸含量/蛋白总氨基酸含量×100;多肽氨基酸百分比/%=多肽氨基酸含量/蛋白总氨基酸含量×100;由于氨基酸的分解程度有限(如酶解),因此多肽的百分比含量/%=(蛋白质总氨基酸含量-自由氨基酸含量)/蛋白质总氨基酸含量×100。
高效液相色谱法被广泛应用于测定游离氨基酸含量。
高效液相色谱法和其他分析技术(如核磁共振、质谱、飞行时间质谱、肽图谱和离子交换色谱法)常被用来测定蛋白质水解物中多肽的含量(Sapan等,2015;McGrath等,1972)。
2.1 蛋白质的酸水解1920年法国化学家Braconnot首先报道了在高温下进行蛋白质(明胶)酸水解的方法。
在110℃条件下,6mol/LHCl作用24h可将蛋白质完全水解(Dai等,2014)。
相同温度条件下用盐酸作用2~6h可将蛋白质水解成多肽。
酸水解后将产物蒸发、巴氏杀菌并喷雾干燥。
大部分蛋白质酸水解产物用作增味剂(例如,水解植物蛋白调味剂),且蛋白质的酸水解成本低。
然而,蛋白质在酸水解过程中色氨酸结构被完全破坏,部分蛋氨酸受到损失,同时将谷氨酰胺和天冬酰胺分别转化为谷氨酸和天冬氨酸(Pasupuleki等,2010)。
2.2 蛋白质的碱水解强碱,如4M氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾等碱水解剂在高温下(如105℃)反应20h可将蛋白质完全水解(Dai等,2014;McGrath,1972)。
食品工业生产中常用低温(例如,27~55℃)和短时间(如4~8h)水解蛋白质产生多肽。
碱水解产物经蒸发、巴氏杀菌并喷雾干燥,最后形成产品。
与酸水解一样,蛋白质碱水解的成本也很低,并且不破坏色氨酸。
然而,碱水解可破坏大多数氨基酸的结构。
因此,碱性水解法通常用于生产发泡剂(如鸡蛋蛋白质的替代物)和泡沫灭火器,而很少应用于食品工业中。
2.3 蛋白酶水解许多不同种类的蛋白酶均可将肽键裂解,根据反应类型的不同可将蛋白酶分为外肽酶(在蛋白质末端水解肽键)和内肽酶(在蛋白质内部水解肽键)。
一些蛋白酶(二肽酶)可水解二肽,而其他的蛋白酶则将蛋白质末端(取代、环化或异肽键相连的)氨基酸残基移除(即肽键以外的αα-氨基-羧基;如ω-肽酶)。
当蛋白酶对特定氨基酸肽键有明显的偏好性时,可以以其偏好的氨基酸对酶进行命名(如亮氨酸氨基肽酶、脯氨酸外肽酶)。
相反,一些酶具有非常广泛的特异性,可用字母数字命名(例如,肽基二肽酶A,肽基二肽酶B,二肽酶I和二肽酶II)。
一部分蛋白酶同时含有外肽酶和内肽酶的性质(例如,组织蛋白酶B和H)。
酶法水解蛋白质需要的条件相对温和(例如,pH6~8,30~60℃),可最大限度地减少水解过程中对蛋白质、氨基酸的破坏等副作用。
大部分用于生产水解蛋白质产物的酶来源于动物、植物和微生物(表1)。
动物源酶(特别是猪源酶)包括胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰酶、羧基肽酶和氨肽酶;植物源酶包括木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶;不同细菌和真菌来源的酶其反应温度、pH和离子浓度条件差异大,具有较广泛的选择范围(Kunst,2003;Dixon,1979)。
商业化的酶可以是粗产品,或是经过半纯化、纯化的酶。
单一酶(例如,胰蛋白酶)或多种酶混合(例如,链霉蛋白酶、胃蛋白酶和脯氨酸肽酶的混合物)均可水解蛋白质。
酶的选择取决于蛋白质的种类和需要的水解程度。
例如,水解含有较多疏水性氨基酸的蛋白质,需优先选择可裂解氨基酸肽键的酶。
通常将蛋白质水解产物中特定的肽分离出来或除去意外的肽。
某些蛋白质的水解(如木瓜蛋白酶水解大豆蛋白与酪蛋白18h)可以生成疏水性肽和苦味氨基酸(Kim等,2003)。
蛋白水解过程中添加匀浆的猪肾皮质或活性炭可以减少苦味肽产生。
与酸或碱水解蛋白过程相比,酶水解的主要优点是:(1)水解条件(如温度和pH值)温和,不会造成任何氨基酸的损失;(2)蛋白酶能特定并精确控制肽键水解的程度;(3)水解后可加热使酶失活(例如,85℃,3min),便于蛋白质水解产物的分离。
2.4 微生物发酵微生物产生的蛋白酶可将细胞外蛋白质水解为大肽、小肽和游离氨基酸。
小肽可进一步被微生物摄取并在细胞内水解,产生游离的氨基酸。
微生物也可产生能同时分解碳水化合物和脂类的酶(Smid等,2013)。
蛋白质发酵可分为液态发酵和固态发酵。
液态发酵在高水分条件下进行,而固体发酵在低水分条件下进行,并可减少蛋白质水解物的干燥时间。
酱油是最早的微生物发酵产品。
用于生产酱油的原料为煮熟的黄豆、烘烤过的谷物、盐和米曲霉或曲霉(一种真菌属)。
在Koji发酵法,等量的大豆和小麦与曲霉、酱油曲霉、酿酒酵母和细菌(芽孢杆菌和乳酸杆菌)共培养用于发酵生产酱油。
在过去的二十年中,许多微生物已被用于水解植物源蛋白质,如乳杆菌BGT10和乳酸杆菌LMG17315用于水解豌豆蛋白质;纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌以及真菌、米曲霉或曲霉用于水解大豆蛋白质(Bah等,2016;Li-Chan,2015;López-Barrios等,2014)。
乳酸菌(如乳杆菌和乳球菌)通常用于发酵乳制品。
发酵的主要优点在于微生物不仅可以将蛋白质分解为多肽和游离氨基酸,还能去除超过敏或抗营养因子(如胰蛋白酶抑制剂、大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、植酸、寡糖棉子糖和水苏糖、皂甙大豆)。
3蛋白质水解产生的生物活性肽生物活性肽是蛋白质中除具有一定营养价值外还具有生物学功能的氨基酸片段(López-Barrios等,2014)。
其有抗菌、抗氧化、抗高血压和免疫调节作用。
这些生物活性肽通常为2~20个氨基酸,但有些可能含有20个以上的氨基酸。
许多生物活性肽具有共同的结构特性,如氨基酸含量少,疏水性氨基酸含量多,含精氨酸、赖氨酸和脯氨酸残基。
在动物中,内源性肽发挥重要的生理或调节功能。
例如,PEC-60能激活小肠和其他组织中的Na/KATP酶。
此外,小肠中的潘氏细胞能够分泌多种具有抗菌作用活性肽(Bevins等,2011)。