木瓜蛋白酶制剂的开发及助消化功能研究

作     者：杜月红 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王稳航

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：胃肠道疾病 木瓜蛋白酶 海藻酸钠 纳米甲壳素 体外消化 

摘      要：随着我国人口老龄化速度加快和社会生活压力的增加,胃肠道疾病患者数量急剧增加,这对食品和医药行业提出了新的要求和挑战。补充外源食品水解酶,促进消化吸收对改善胃肠道障碍人群的营养健康和身体机能具有重要意义。为此,分别制备了三种天然含蛋白酶食品,再利用壳聚糖和纳米甲壳素增强的藻酸盐微球包埋木瓜蛋白酶,并研究了它们的助消化功能,旨在为推动食品消化酶新兴产业的发展提供参考。首先,选取木瓜,菠萝和生姜这三种天然含酶食品作为原料,分别通过阴离子交换树脂吸附菠萝中的酸,乙醇处理去除生姜中的姜辣素来改善其口感,再利用冷冻干燥技术在尽可能减少酶活力损失的前提下制备木瓜粉,菠萝粉和生姜粉三种固体饮料。实验结果表明两种处理方式改善了菠萝和生姜饮料的口感,但是对其中的酶活力也造成了损失,经过处理后菠萝粉和生姜粉的酶活分别降低了5%和44%左右。感官评定结果表明,木瓜粉和菠萝粉的感官评分高于口感较差的生姜粉。由于酶极易受到外界条件的影响而降低活性,为了减少食品水解酶在胃酸环境中的失活和被胃蛋白酶水解,通过乳化交联法制备海藻酸盐微球包埋木瓜蛋白酶(PAM),并利用纳米甲壳素包覆微球(PAM-Ch NC),与传统的壳聚糖包覆藻酸盐微球(PAMCh)进行性能比较。根据微球形态,溶胀率和包封效率等确定了制备藻酸盐微球的最适条件;扫描电镜结果表明,Ch NC能在海藻酸盐微球表面形成致密结构。p H为1.2时,PAM-Ch NC的溶胀率低于PAM-Ch。胃肠道稳定性实验结果表明PAM-Ch NC中木瓜蛋白酶在胃中的释放率较低,对木瓜蛋白酶的保护作用更强。最后,通过模拟体外消化实验探究游离木瓜蛋白酶(PA)、固定化木瓜蛋白酶(PAM-Ch NC)和木瓜粉(PP)对肌原纤维蛋白凝胶(MP)消化的影响。结果表明,三种酶制剂均能促进MP的水解。与PAM-Ch NC相比,PA和PP在胃中开始促进蛋白水解,而PAM-Ch NC在胃中释放较少,在肠道中释放后促进蛋白消化,且最终效果强于游离木瓜蛋白酶,这是因为游离木瓜蛋白酶在胃酸中有更多损失且更易发生自溶现象。电泳和尺寸排阻色谱结果表明,与MP相比,外源酶制剂的加入促进了大分子蛋白质的水解,在肠道消化过程中,PAM-Ch NC水解MP产生了更多小分子的肽。综上所述,通过对木瓜蛋白酶制剂的开发及其助消化作用的研究,证明了PAMCh NC可以提高木瓜蛋白酶在胃酸环境中的稳定性,加入三种外源酶制剂均提高了蛋白质的消化率,而PAM-Ch NC的助消化功能更为明显,有望成为助消化食品水解酶的口服缓释系统。这些实验结果为提高蛋白质的消化吸收利用有着重要意义,对助消化功能性食品的产品开发和市场拓展有一定指导意义。