基础研究 食品研究与开发 第３２０１１卷第９期 ０年９月 ７５ 不同的处理方法制取姜汁对生姜蛋白酶的影响 温东 。魏旋 ，徐保明 ・ （１．蒙牛乳业（集团）股份有限公司，河北唐山０６４０００；２．湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉４３００６８） 摘要：以新鲜的老生姜为原料，采用闪式提取法、重力压榨提取法和超声波辅助重力压榨提取法榨取姜汁，测定姜 汁中蛋白酶的活力，确定超声波辅助重力压榨提取法为最优方法。并确定超声波辅助处理时料液质量比为ｌ：３，超声 处理时间为１５ ａｒｉｎ，超声功率为２５０Ｗ。 关键词：生姜；生姜蛋白酶；酶活力 Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｇｉｎｇｅｒ Ｐｒｏｔｅａｓｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｗａｙｓ Ｅｘｔｒａｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ ｆｒｏｍ Ｇｉｎｇｅｒ ＷＥＮ Ｄｏｎｇ ，ＷＥＩ Ｘｕａｎ ，ＸＵ Ｂａｏ－ｍｉｎｇ （１．Ｍｅｎｇｎｉｕ Ｄａｉｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６４０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６８，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｌｄ ｆｒｅｓｈ ｇｉｎｇｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｕｓｉｎｇ ｆｌａｓｈ—ｔｙｐｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｇｒａｖｉｔｙ— ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｇｉｎｇｅｒ ｊｕｉｃｅ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｇｉｎｇｅｒ，Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｇｒａｖｉｔｙ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ—ａｓｓｉｓｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｗｅｉｇｈｔ ｒａｔｉｏ ｉｓ １：３，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ １５ ｍｉｎ，ｕｈｒａｓｏｎｉｃ ｐｏｗｅｒ ｉＳ ２５０Ｗ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｉｎｇｅｒ；ｇｉｎｇｅｒ ｐｒｏｔｅａｓｅ；ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ 姜是重要的药食两用物质，其中含有多种有用成 理方法制取姜汁对生姜蛋白酶活性的影响。 分，如生姜多糖、姜精油、姜油树脂、生姜蛋白酶等。生 姜撞奶又称生姜凝乳，是我国传统的乳制品之一，具有 １材料与方法 悠久的历史，起源于我国广东省南海县平洲和番禺县 １．１试剂与仪器 沙湾。张平平等『】１用姜汁、生姜蛋白酶粗提物和挥发油 生姜：购于市场；牛血清白蛋白：上海泊奥生物科 分别进行了凝乳试验，得到姜汁中起凝乳作用的物质 技有限公司；Ｌ一酪氨酸、酪蛋白：国药集团化学试剂有 是生姜蛋白酶。 限公司：盐酸：天津市德恩化学试剂有限公司；ＮａＣｈ中 生姜蛋白酶是从生姜根茎中提取的一种酶，它是 国尧舜进出口有限公司；考马思亮蓝Ｇ－２５０：上海化学试 蛋白水解酶之一，是一种巯基蛋白水解酶类，具有蛋白 剂采购供应站进口分装；三氯乙酸：天津巴斯夫化工有 酶和胶原蛋白酶双重性质［２１。有研究表明生姜蛋白酶 限公司；蒸馏水：自制。 的分子量大约３０ ０００ Ｕ左右，通过ＤＥＡＥ一纤维素层析 Ｓｐｅｃｔｒｕｍｌａｂ ７５５ｓ紫外可见分光光度计：上海棱光 柱对该酶进行纯化，证明该酶是由两个组分组成，最适 技术有限公司；ＦＡ—Ｎ／ＪＡ—Ｎ电子天平：上海民桥精密 ｐＨ为６．５～７．０，巯基化合物为激活剂，等电点分别为 科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅：城西晓阳电子仪 ７．０和８．０，并鉴定这两种酶均为糖蛋白，证实糖肽型均 器厂；ＪＨＢＥ一５０Ａ闪式提取器：北京金鼎科技发展有限 为非Ｏ一型，纯化酶的结晶为六面体［３１。提取生姜蛋白酶 公司；超声波药品处理机：济宁金百特电 有限责任 首先要得到姜汁，姜汁的制备方法对生姜蛋白酶的活 公司。 力和提取率有很大的影响。本试验旨在研究不同的处 １．２分析方法 作者简介：温东（１９７９一），男（汉），硕士，研究方向：食品加工工艺。 １．２．１考马思亮蓝Ｇ－２５０法测定生姜蛋白酶提取率［４１ 通信作者：徐保明（１９６６一），男，高级工程师，副教授。 以牛血清白蛋白为标准品，用０．１５ ｍｏｂＬ ＮａＣ１溶解 ７６ 第卷第期 ３１ ９ ０’食品研究与开发 瓦明耵＾司丌 基础研究 并配置不同浓度的牛血清白蛋白标准品溶液，分别加入 １ ｍＬ不同浓度的牛血清白蛋白标准品溶液和５ ｍＬ考 量，激活剂溶液１ ｍＬ，４０℃水浴预热１０ ｍｉｎ，加人已预 热至４０℃的酪蛋白溶液５ ｍＬ，摇匀，立即置入４０℃水 浴中，开始计时。恒温水浴中振荡反应后精密加人５５％ 马思亮蓝Ｇ－２５０溶液于比色管中。以加入１ ｍＬ １００￣ｇ／ｍＬ牛血清白蛋白溶液和５ｍＬ考马思亮蓝Ｇ一 ２５０溶液的比色管作为空白样。用紫外分光光度计于 ５９５ ｎｍ下测定各比色管内溶液的吸光度。以标准溶液浓 度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，结果见图１。 ＡｃＣ１，溶液５ ｍＬ终止反应，混匀，离心取上清液。以 ０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣ１溶液作为空白样，用紫外分光光度计于 ２７５ ａｍ下测定各溶液的吸光度。根据标曲将吸光度转 换为Ｌ一酪氨酸的浓度，再按式（２）计算生姜蛋白酶 活力： （ＡｘＮ）ｉｔ （２） 赵 牛血清蛋白浓度／（¨ｇ／ｍＬ） 图１蛋白质含量测定标准曲线 Ｆｉｇ．１ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ 取适量的不同方法制备得到的姜汁溶液和５ ｍＬ 考马思亮蓝Ｇ一２５０溶液于比色管中，用紫外分光光度 计于５９５ ｎｍ下测定吸光度，所得吸光度要保证在标准 曲线线性范围之内。根据标曲将吸光度转换为生姜蛋 白酶的量再按式（１）计算生姜蛋白酶在生姜中的含量： ｌ，＝（ＡｘＮｘＢ）／Ｃｘ１００％ （１） 式中：ｙ为生姜蛋白酶的提取率，％；Ａ为反应物 吸光度在酶含量标准曲线上对应的酶溶液浓度，（ ｛；／ ｍＬ）；Ｂ为姜汁总量，ｍＬ；Ｃ为所用生姜的重量，ｉ￣ｇ；Ｎ 为姜汁稀释倍数。 １．２．２酪蛋白消化法测定生姜蛋白酶活力［５１ 以Ｌ一酪氨酸为标准品，用０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣ１溶液溶解 并配置不同浓度的 酪氨酸标准品溶液，分别取１０ ｍＬ 不同浓度的Ｌ一酪氨酸标准品溶液，以０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣ１溶 液作为空白样，用紫外分光光度计于２７５ ｎｍ下测定各 溶液的吸光度。以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为 纵坐标绘制标准曲线，结果见图２。 Ｌ一酪氨酸浓度／（ ｇ／ｍＬ） 图２酶活力测定标准曲线 Ｆｉｇ．２ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ 分别精密量取不同方法制备得到的姜汁溶液适 式中： 为生姜蛋白酶活力；Ａ为根据标曲将吸光 度转换为Ｌ一酪氨酸的浓度，（ｐ￣ｇ／ｍＬ）；Ｊ７、，为姜汁稀释倍 数； 为反应时间，ｈ。 按式（３）计算生姜蛋白酶比酶活力Ｐ； Ｃ （３） 式中：Ｐ为姜蛋白酶比酶活力，（Ｕ／ ｇ）；Ｃ为蛋白酶质 量， ｇ。 １．３试验方法 取相同质量的新鲜老姜３份，洗净、切片，加入适 量纯水，分别采用闪式提取法、重力压榨提取法和超 声波辅助重力压榨提取法提取姜汁。改变超声波助提 取时的料液比（质量比）、超声时间和超声功率，进行单 因素试验，将不同方法得到的姜汁按１．２所述分析方 法进行测定。 ２结果与分析 ２．１不同提取方法对姜汁中蛋白酶的影响 闪式提取法、重力压榨提取法和超声波辅助重力 压榨提取法对姜汁中蛋白酶的影响见表１。 表１不同提取方法对姜汁中蛋白酶的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅ￣ｏｄｓ 根据表１可以看出闪式提取法的蛋白酶提取率 最高，其次为超声波辅助重力压榨提取法，但酶活力 最高的是重力压榨提取法，其次为超声波辅助重力压 榨提取法。这可能是因为闪式提取法可将细胞完全打 破，这样更利于生姜蛋白酶的提取，但生姜蛋白酶是 一种敏感性物质，温度过高、剪切力过大都可能造成 蛋白酶的失活，而闪式提取设备粉碎浆的高速旋转都 会造成温度过高、剪切力过大，从而造成蛋白酶的活 力降低。超声波辅助重力压榨提取法中超声波的独特 基础研究 食品研究与开发 第３２０１１卷第９期 ０年９月 的机械振动和空化作用伴随着强大的冲击波和微声 流，破坏细胞壁结构，使蛋白酶更易提出而不破坏生姜 蛋白酶的活力。综上所述，选用超声波辅助重力压榨 提取法有利于得到高活性的生姜蛋白酶，并提高了生 姜蛋白酶的提取率。 ２．２不同料液比对姜汁中蛋白酶的影响 采用超声波辅助重力压榨提取法，用不同的料液 比（质量比）进行试验，结果见表２。 表２不同料液比（质量比）对姜汁中蛋白酶的影响 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｌｉｄ— ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ（ｗｅｉｇｈｔ ｒａｔｉｏ） 根据表２可以看出料液比（质量比）对蛋白酶的 提取率有影响，随着加水量的增加提取率也随之增加， 对酶的活力影响不大。这可能是因为生姜蛋白酶的提 取过程是以扩散传质为基础，用适当的水将生姜中的 蛋白酶由固相转移至液相，得到含生姜蛋白酶的提取 液，是一个固液提取过程。水量增加，料液之间的浓度 差增大，有利于传质过程的进行，从而提高生姜蛋白酶 的提取率。但当加水量过大时，溶液中生姜蛋白酶的 浓度会过低，会造成后续浓缩工作的负担。 ２－３不同超声时间对姜汁中蛋白酶的影响 采用超声波辅助重力压榨提取法，用不同的超声 时间进行试验，结果见表３。 表３不同超声时间对姜汁中蛋白酶的影响 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｉｍｅ 根据表３可知，超声处理时间延长有利于生姜蛋 白酶的提取，但生姜蛋白酶的活力随超声处理时间的 延长先增加后下降。这可能是因为生姜蛋白酶是热敏 性物质，延长超声处理时间会造成局部温度过高，从而 破坏了生姜蛋白酶的活性。 ３．４不同超声功率对姜汁中蛋白酶的影响 采用超声波辅助重力压榨提取法，用不同的超 ７７＝＝＿＿ 声功率进行试验，结果见表４。 表４不同超声功率对姜汁中蛋白酶的影响 ＴａＭｅ ４ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｏｗｅ 根据表４可知超声功率增加有利于生姜蛋白酶 的提取，但随着超声功率的增加生姜蛋白酶的活力先 增加，当功率高于２５０ Ｗ后，蛋白酶的活力开始下降。 这可能是因为生姜蛋白酶对热敏感，超声功率过高会 造成局部温度过高，从而使生姜蛋白酶失活。 ４结论 １）温度和剪切力都会对生姜蛋白酶的活力产生影 响，选用超声波辅助重力压榨提取法有利于得到高活 性的生姜蛋白酶，并提高了生姜蛋白酶的提取率。提 取率为０．９３３％，活力为１９０ Ｕ。 ２）采用超声波辅助重力压榨提取法，料液比为 １：３时，有利于蛋白酶的提取，且不会对后续的浓缩工 作造成负担。提取率为０．９３５％，活力为１９０ Ｕｏ ３）采用超声波辅助重力压榨提取法，超声处理时 间为１５ ｍｉｎ时，有利于生姜蛋白酶的提取，且不会破 坏蛋白酶的活性。提取率为０．８９７％，活力为１９０ Ｕ。 ４）采用超声波辅助重力压榨提取法，超声功率为 ２５０ Ｗ时，有利于生姜蛋白酶的提取，且不会因局部温 度过高而影响蛋白酶的活力。提取率为０．９１１％，活力 为１９２ Ｕ。 参考文献： ［１】张平平，黄雪松，刘宪华．姜汁凝乳的研究【Ｊ】．中国乳品工业，１９９９， ２７ｆ５１：１７－１９ ［２］ 曾剑超．姜汁凝乳机理的探讨［Ｄ】．西华大学，２００８ ４：８－９ ［３］代景泉．生姜蛋白酶的分离纯化及其部分特性的研究［Ｄ］．山东农 业大学，２００２（５）：５—７ ［４］韩雅珊．食品化学实验指导［Ｍ】．北京：中国农业大学出版社，１９９２： ５７－６２ 【５］周惠，鲁治斌，齐杰，等．蛋白水解酶活力测定新方法［Ｊ】＿生物化学 杂志，１９９４，１０（５）：６３０—６３２ 收稿日期：２０１０—０２—０ｌ
