069 一种简单而经济的猕猴桃基制剂作为植物奶凝结剂:实验室规模的初步研究

文摘   科学   2023-04-08 00:00   陕西  
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文献解读 069



主题

猕猴桃副产品

题目

An Easy and Cheap Kiwi-Based Preparation as Vegetable Milk Coagulant: Preliminary Study at the Laboratory Scale

期刊

Foods

中科院分区2区影响因子5.561
第一作者
Fabrizio Domenico Nicosia
通讯作者

Cinzia Lucia Randazzo

单位

Department of Agricultural, Food and Environment, University of Catania

原文链接

https://doi.org/10.3390/foods11152255

01
研究背景

凝乳蛋白酶是奶酪制作中必不可少的酶,使用最为广泛的是从新生反刍动物的腹腔中提取的动物凝乳酶。全球奶酪产量的增加,小牛凝乳酶的供应减少和价格上涨,以及宗教与素食主义的影响,使得寻找适当的替代品十分重要。

如今,植物源凝乳酶是一种完全天然、已商业化并可以用作动物凝乳酶的有效替代品。在植物来源的酶中,猕猴桃提取物被发现极具凝乳特性,其含有大量肌动蛋白,在奶酪制作中显示出作为凝乳剂的巨大潜力。此外,猕猴桃提取物显示出最高的凝乳活性(MCA/蛋白水解活性(PA)比率,是小牛凝乳酶最有效的替代品。然而,猕猴桃提取物的纯化是一个复杂且耗时的过程,通常需要昂贵的设备。本研究开发了一种经济、快速、简便的猕猴桃水提制剂,并在实验室规模上用作凝乳酶。

02
实验方法

使用未成熟(9.5°Brix)和成熟(14°Brix)的海沃德猕猴桃。洗净,去皮,称重,打浆,过滤。将残留的果皮混匀,过滤以获得果皮水提取物。果肉、整果重复上述步骤获得相应水提取物。

03
实验结果


3.1 猕猴桃水提物制备

水性猕猴桃提取物制剂如表1所示。

1. 从成熟和未成熟猕猴桃组织中提取的水浸提物的产量,以获得的mL/kg猕猴桃和提取物的干物质(DM)的百分比表示



3.2 SDS-PAGE电泳谱
所有组织样品中均存在约20 kDa和23 kDa的两个主要条带。在猕猴桃水提取物的酶促作用下,κ-酪蛋白的水解电泳模式如图2所示。Sigma报道的分子量为19 kDa的κ-酪蛋白条带被成熟果肉的水提取物完全水解,未成熟提取物水解程度低。果皮水提液均未水解κ-酪蛋白,整果提取物部分水解κ-酪蛋白。
图1. 成熟和未成熟猕猴桃水提取物的SDS-PAGE电泳谱
A、H:分子标记;B:成熟果肉;C:成熟果皮;D:成熟整果;E:未成熟果肉;F:未成熟果皮;G:未成熟整果
图2. 在猕猴桃水提取物的酶促作用下κ-酪蛋白的水解电泳模式
A:κ-酪蛋白对照;B、C、G:分子标记;D:成熟果肉;E:成熟果皮;F:成熟整果;H:未成熟果肉;I:未成熟果皮;L:未成熟整果
图3显示了用猕猴桃水制剂处理的半脱脂牛奶的模式。在所有样品中,水解牛奶蛋白产生的肽的表观分子量在8到9.6 kDa之间。这些条带在用果皮提取物处理的牛奶中不太明显,表明牛奶发生了不同程度的水解。此外,在所有样品中均检测到一个分子量为16.9 kDa的条带。

3. 用猕猴桃水制剂处理的半脱脂牛奶的SDS-PAGE模式

A:半脱脂牛奶对照;BCL:分子标记;D:成熟果肉;E:成熟果皮;F:成熟整果;G:未成熟果肉;H:未成熟果皮;I:未成熟整果

箭头表示牛奶水解后形成的肽

3.3 温度和pH值对凝乳活性(MCA)的影响
选出成熟猕猴桃果肉的水提取物用于进一步的实验。如图4所示,最大MCA值(100%)为3.87 SU/mL,温度为40℃。当温度达到45℃时,MCA缓慢下降,55℃时急剧下降。如图5所示,pH 5.5时检测到MCA的最大值,pH 6.0及以上时降低。
4. 温度对成熟果肉水提取物MCA的影响

5. 不同pH值对成熟果肉水提取物MCA的影响

3.4 不同pH值对蛋白水解活性(PA)和MCA/PA比率的影响
40℃时,在不同的pH值(5.27.5)下测试蛋白水解活性(图6)。PApH 6.5时达到最大值(0.754 U/mL),酸碱条件下略有下降。pH 5.5时,PA值较低(0.596 U/mL),这表明该pH值可能是奶酪制作的最佳条件。

6. 不同pH值对成熟果肉水提取物PA的影响

2. pH值对40℃MCA/PA比值的影响,MCA单位为SU/mLPA单位为U


3.5 奶酪制作测试

使用不同量的成熟猕猴桃果肉水提取物进行了实验室规模的奶酪制作试验(表3)。数据显示,猕猴桃提取物的3%(v/v)和4%(v/v)的比例(20%)与凝乳酶和微生物凝固剂的产量相当。

3. 用凝乳酶、微生物凝结剂和成熟猕猴桃水提取物的不同等分试样获得的凝乳产量的比较

04
讨论

植物衍生酶在乳品技术中越来越受到关注。其中,肌动蛋白是一种来自猕猴桃的半胱氨酸蛋白酶,是凝乳酶极有前途的替代品。目前,其制备方法耗时且成本高昂。

本研究开发了一种快速且经济的猕猴桃水提取物制备方法。成熟果实的猕猴桃水提取物比未成熟果实的凝乳率更高,但猕猴桃中蛋白质的浓度与果实的生长期、品种类型和采后贮藏期间的处理有关。水果组织中肌动蛋白的数量在很大程度上取决于成熟度,研究还揭示了果皮样品中肌动蛋白的存在,但其无法水解κ-酪蛋白(对应于19 kDa的条带)。这可能是由于果皮中锕系素存在很少。用全猕猴桃提取物处理的κ-酪蛋白的水解模式较低,这可以通过猕猴桃皮中可能存在某些物质来解释。成熟果肉的水提取物显示MCA的最佳温度为40℃,表明该制剂可能与工业奶酪制作相容。升温MCA缓慢下降,可能是由于热处理后蛋白酶变性所致。肌动蛋白在5.0至5.5之间的酸性pH范围内表现出更好的性能。

寻找适量的凝结剂是奶酪制作中的一个关键点,过量的蛋白酶会影响二次蛋白水解(产生苦味等缺陷),而数量不足会导致奶酪稠度的损失。约3%(v/v)的接种物足以获得与使用凝乳酶(20.93%)和微生物混凝剂(20.06%)获得的产量相当的最大凝乳产量。

本研究中实现的高凝乳产量也可能与使用成熟的猕猴桃和提取方法有关,该方法基于一种快速而经济的程序,无添加且没有任何化学残留。

05
结论

本研究提出的猕猴桃水提取物的方法是一种快速、经济、无残留、环保的技术。不同成熟度的果实果肉和果皮提取物对κ-酪蛋白的水解作用不同,表明肌动蛋白浓度受果实成熟的影响。关于奶酪制作的进一步研究正在进行中,以开发具有理想感官的奶酪类型,用于工业规模的奶酪生产。


本文图表均来自本文献


END
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文献解读:王家琪

 编辑:王家琪

校稿:兰天

 审核:马婷婷

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