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新饲料NEWFEED技术小麦是我国主要的粮食作物，产量和种植面积仅低于水稻。小麦富含淀粉、蛋白质、脂肪、矿物质、钙、铁、硫胺素、核黄素、烟酸及维生素A等。种子含淀粉53%～70%，蛋白质约11%，糖类2%～7%，糊精2%～10%，脂肪约1.6%，粗纤维约2%。小麦蛋白是小麦淀粉生产的副产物，蛋白质含量高，主要由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成，其中清蛋白占3%～5%、球蛋白占6%～10%、醇溶蛋白占40%～50%，谷蛋白占30%～40%。但因小麦蛋白分子疏水性强，溶解度低，限制了其应用范围。为提高和拓展小麦蛋白的功能特性，采用水解技术手段对小麦蛋白的结构加以改造，获得多肽组分。蛋白质经水解后，主要产物是各种氨基酸和多肽，能促进机体快速和多途径的吸收，具有许多特殊的生理功能，其在食品加工中以及新产品的开发中的应用也十分广泛。小麦蛋白的水解产物在饲料及饲料添加剂中的应用在最近几年得到了长足的发展。1小麦蛋白的水解方式1.1弱酸水解在小麦蛋白质分子结构中，由于α-氨基、α-羧基大多结合成肽键，其中谷氨酰胺和天冬酰胺占氨基酸总量的1/3，对蛋白质的性质起着重要作用。而天冬酰胺和谷氨酰胺能在较温和的条件下(如弱酸、弱碱作用下)，发生去酰胺作用，生成天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)。有资料表明，即使微弱的去酰胺作用(2%～6%)也能够使蛋白质的功能显著提高。Batt等发现，在酸性条件下，去酰胺反应是直接水解蛋白质酰胺键中的氨，脱氨形成羧酸进行的。Woodar和Short试验在1.0mol/LHCL溶液中，75℃下处理30min得到的去酰胺小麦蛋白具有很好的溶解性和乳化性以及起泡小麦水解蛋白的生产及应用现状文/湖北海宜生物科技有限公司王立戈蕾摘要小麦水解蛋白是以小麦种提取的蛋白质为原料，采用多种酶制剂，通过定向酶切、特定的小肽分离技术，经喷雾干燥获得。小麦水解蛋白含丰富的谷氨酰胺及小肽，是一种优质安全的新型蛋白质原料，目前在各个行业中应用广泛，文章就小麦水解蛋白的原料、成分、工艺、研究应用等方面作一概述。关键词水解；原料；成分；工艺；应用47新饲料NEWFEED性。国内致力于这方面的研究起步较晚，史新慧等对用酸改性小麦蛋白进行了初步的探索，在盐酸浓度为0.3mol/L，70℃作用30min，溶解度从3.0%上升到54.8%，乳化度从8.0%上升到60.4%，结果较为满意。孔祥珍等进一步研究并确定了酸法去酰胺小麦蛋白制取的最佳工艺参数为：盐酸浓度0.3mol/L，小麦蛋白的物料比12.5g/100mL，反应时间5h，反应温度65℃。小麦蛋白有明显的去酰胺作用，其溶解性及乳化性都大大提高。早在1976年，Wu报道这种温和的酸改性提高溶解度部分归功于肽键的水解和高温加热。经弱酸处理的蛋白质，结构上最明显的变化：随着去酰胺程度的增加，蛋白质表面疏水基团数量明显增高，也正是由于表面疏水基团的增加，加强了蛋白质分子和其他分子的相互作用，从而导致了改性蛋白质一系列性质的改善。1.2碱法水解碱法改性仅我国台湾有报道，以0.08mol/LNaOH作用于小麦蛋白，加热进行去酰胺作用，可使面筋的亲水性、功能性增加而提高应用性。经碱变性的小麦蛋白，当pH大于11时，分子展开于碱液中，并发生去酰胺反应和双硫键断裂，有助于蛋白质在水中的分散性与溶解性的提高。小麦蛋白经碱处理后，其乳化性、乳化稳定性、吸水力等皆有增加。乳化性随温度升高有所增加，但以25℃时为最佳，这可能由于此温度下亲水基与疏水基比例较恰当所致。虽然这种方法速度快，但是容易使氨基酸发生消旋作用，吸收对应体减少，导致消化率降低，而且对赖氨酸有破坏作用，形成赖氨酸丙氨酸，毒理学研究表明对小鼠肾脏具有毒害作用。1.3酶法水解蛋白质分子在酶的催化下有控制地水解，将蛋白质分子中肽键打开，一般不会导致营养方面的损失，也不会产生毒理上的问题。此外，蛋白质的酶法改性还具有水解时间短、容易控制产物分子量大小、在低酶浓度下即产生显著效果等优点。常用于水解蛋白质的酶有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、风味蛋白酶、嗜热蛋白酶、胰酶、胃蛋白酶等。1.3.1酶解的原理通常情况下，采用水解度(DH)这个参数来描述控制蛋白酶催化水解的原理和方法。DH=h(被裂开的肽键数)/h总(蛋白质的总肽键数)，随着蛋白酶的催化水解，蛋白质中的肽键不断地被打开，反应体系的pH不断地下降。若在反应体系中不断加入碱溶液，就能使体系pH维持恒定。同样，通过计算加入碱液的消耗量就可计算出蛋白质的水解度。当反应体系中蛋白质的水解度达到预期值时，设法使反应体系中的蛋白酶失活，从而达到有效控制水解程度的目的，这种技术被称为pH-stat技术。1.3.2蛋白酶法水解改性现状选用木瓜蛋白酶，反应pH控制在6～7，反应温度65℃，当控制水解度为3%时，可得溶解度接近100%的酶法改性小麦蛋白。影响酶促反应的因素，除温度、pH外，还有底物浓度、反应时间等。酶法改性蛋白质不仅提高了一般pH下蛋白质的溶解度，而且大大改善了等电点时蛋白质的溶解度，进一步扩大了蛋白质的使用范围。有资料表明，用胰蛋白酶在pH7下处理小麦蛋白，水解度达到9.8%时，溶解度从7%增加到50%。赵冬艳等利用碱性蛋白酶(Alcalase)来改善小麦蛋白的功能性，研究了小麦蛋白浓度、酶浓度、pH、加热时间、温度对小麦蛋白乳化性的影响，并在此基础上通过正交试验，探索碱性蛋白酶提高小麦蛋白功能性的最佳条件。测得改性前小麦蛋白溶解度为7.67%，在改性的最佳条件下其溶解度则为20.76%，由此可见，小麦蛋白的溶解度经Alcalase酶解后得到极大提高。在小麦蛋白改性得到最佳乳化效果时，其水解度为3.2%。齐军茹等研究控制酶解小麦蛋白表明，控制性酶解大大提高了小麦蛋白的功能特性，黄继红等采用酶法水解小麦蛋白生产生物活性肽进行了探索性的研究，认为酶法水解是提高小麦蛋白食品功能的有效途径，可以将蛋白质改性到所期望的功能特性。而且通过合理地控制水解反应程度，制备生物活性肽。酶法改性由于其可控性强、条件适中、耗能少、专一性强及副产物少等优点，易于实现工业化生产而广受重视。采用蛋白酶对蛋白质进行轻微水解，不仅可显著提高蛋白质溶解性能，改善表面、界面性质，水解使蛋白质柔性增大，易于在表面吸附，增48新饲料NEWFEED技术强乳化性及起泡能力，还能满足食品工业中多种功能的需要，为中高档食品生产提供了系列化的改性植物蛋白。2生产工艺本工艺采用多种酶制剂协同水解、多种水解工艺联合处理的方法工业化生产饲用小麦水解蛋白的新工艺，由以下步骤制得。①加水到反应釜中，加热至50～65℃，称取小麦面筋蛋白粉，按20～40U/g小麦面筋蛋白粉的比例向反应釜中加入碱性蛋白酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入小麦面筋蛋白粉，小麦面筋蛋白粉和水重量比1∶5～10，同时向反应体系中加碱，调节体系的pH9～10，反应15～20min后停止加碱。②当体系的pH在8.5～9.0时，向体系中加入胰蛋白酶，其加入量为35～60U/g小麦面筋蛋白粉，在温度40～65℃，水解40～60min。③调节pH7.5～8.0，向体系中加入小麦面筋蛋白粉重量计0.08%～0.5%复合酶制剂，在温度25～60℃，水解pH3～5。④水解后对酶解液进行灭酶，灭酶条件为90～100℃，保持5～10min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后过滤，最后将滤液进行喷雾干燥。所述的复合酶制剂为木瓜蛋白酶、大豆多肽水解酶、风味蛋白酶和酶稳定剂以1∶1.5～3，0.05～0.24和0.01～0.03的重量比复配而成。碱性蛋白酶的酶活为2.4AU/g，胰蛋白酶的酶活为1.6AU/g，复合酶制剂的酶活为1.8～2.6AU/g。此工艺采用多种酶制剂协同水解、多种水解工艺联合处理的方法，充分结合小麦面筋蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、动物营养吸收等特点，开发出了一种新型的功能性小麦蛋白水解产品。3小麦水解蛋白的功能作用3.1饲料行业小麦水解蛋白是非常好的蛋白源，但由于成本较高，主要用于幼龄动物，比如乳猪和犊牛代乳粉、乳仔猪教槽料和保育料、高档水产饲料、雏鸡料以及高档宠物饲料。我国蛋白原料严重匮乏，特别是针对幼龄动物的优质蛋白原料。经过十几年的应用实践，小麦水解蛋白在幼龄动物中的应用效果已逐渐被行业认同，在乳仔猪料的应用也越来越多。3.2发酵氮源小麦水解蛋白用于发酵氮源具有以下优势：溶解度高，有利于发酵产品提纯和精制、能够提高产品纯度和质量；发酵效价高，主要成分为低分子肽和氨基酸，可利用性好；低发酵残留、低环境污染等特点，代替蛋白胨、酵母膏用于微生物培养，在国外被广泛用于乳酸链球菌素、黄霉素、阿维菌素、金霉素、麦迪霉素等抗生素发酵领域。3.3小牛代乳粉在传统饲养模式下，每头犊牛从初生到断奶需要消耗约400kg牛奶，随着社会的不断发展，人们对牛奶的需求量逐年增加，从而使牛奶的价格不断攀升，培育犊牛的成本也随之增加，这使得犊牛饲养方式发生根本性地改变。随着对犊牛的消化代谢生理及营养需求了解的加深，世界各国展开了对犊牛代乳粉的广泛研究，用代乳粉饲喂犊牛已成现实。犊牛代乳粉中通常含20%～27%的粗蛋白，过去其成分主要是以奶制品为基础，但由于奶产品的价格较高，导致人们积极寻找价格低廉的植物性蛋白，如用大豆蛋白、小麦水解蛋白等替代乳清粉，既能保证正常生产性能，又能降低生产成本、提高经济效益。3.4食品行业国家新资源食品中的小麦水解蛋白称为小麦低聚肽，应用领域主要有营养制品(含乳饮料、冰淇淋、酸奶、牛奶代替品、奶粉、营养米粉)、调味品及酱油、烘焙行业等，食品行业对小麦水解蛋白的要求较高，比如灰分低，后味不苦等。3.5化妆品行业化妆品行业部分产品使用小麦水解蛋白，但需要对小麦水解蛋白进一步进行季铵化处理。4小结小麦水解蛋白含丰富的谷氨酰胺及小肽，是一种优质安全的新型蛋白质原料。可用在乳猪料中代替部分血浆蛋白粉，缓解断奶仔猪的应激，减少腹泻，并对修复小肠黏膜、增强肠道细胞活性、改善肠道免疫功能有很好的效果。同时，小麦水解蛋白是一种植物源性蛋白原料，无激素、病毒残留等生物安全性问题，近几年来饲料行业，尤其是教槽料中的用量在逐步增加，其他断奶仔猪料和哺乳母猪料也使用一部分。目前正处在逐步推广的过程，市场潜力较大。■(参考文献略)49