小麦是当今世界重要的粮食作物,小麦面筋蛋白是生产小麦粉时的主要副产品,因为小麦面筋蛋白的特殊组成,其在水中分散性极差,严重限制了其在食品和非食品领域的应用。通过酶法改性,可以显著改善蛋白质的各类功能特性和生产具有不同生理活性的多肽。高固形物酶解因其投资小、耗能少、成本低、设备利用率高、简化生产工艺、能够提高工厂生产效率等优势成为当今的一个研究热点。本文选用Alcalase碱性蛋白酶和PR23酸性蛋白酶酶解小麦面筋蛋白,系统地研究了不同固形物浓度对酶解面筋蛋白的影响,全面监控了酶解过程中的两种蛋白酶解体系的各项理化指标的变化,分析了两种蛋白酶体系在整个酶解过程中的酶解敏感性和酶解物的特征,建立了不同固形物浓度条件下酶解的动力学方程,分析了固形物浓度较高时可能产生的抑制因素对酶解反应的影响。意图为高固形物浓度应用在蛋白酶解提供理论依据和方法指导。监控了酶解过程中pH的变化,在碱性酶体系中,固形物浓度越高,pH下降越少,而在酸性酶体系中,固形物浓度越高,pH上升越多。在两种酶解体系中,在反应刚开始的6h内是pH变化最明显的区间。碱性酶和酸性酶酶解体系中的水分活度表现出相似的特征。随着固形物浓度的提升和酶解时间的延长水分活度有下降的趋势,固形物浓度越高,水分活度下降幅度越大,下降速度越快,酸性酶酶解物水分活度下降幅度大于碱性酶酶解物。碱性酶和酸性酶酶解物的色深物质均随着固形物浓度和酶解时间的提升而提升,碱性酶酶解物的色深物质含量更高。固形物浓度越高,红色和黄色指数变化幅度越大,酸性酶对酶解物的红、黄色指数影响更大。碱性酶和酸性酶酶解物的粘度和剪切应力均会随着固形物浓度的提升而提升,在酶解反应过程中,碱性酶酶解物的粘度和剪切应力会不断下降,而酸性酶酶解物则先升高后降低。研究了酶解反应过程中不同固形物浓度条件下小麦面筋蛋白的酶解敏感性。固形物浓度越高的样品的氨基酸态氮含量越高,且增加速度越快,酸性酶酶解物产生的氨基酸态氮含量更高。固形物浓度越高的样品的水解度越低,表明在高固形物酶解体系中存在一定的抑制作用。固形物浓度越低的样品的离心清液的总氮含量越高,清液质量越大,碱性酶酶解上清液的总氮含量低于酸性酶的酶解物,但是离心清液质量更高。固形物含量较低的样品有更高的蛋白质回收率。碱性酶酶解产物的蛋白质回收率优于酸性酶。固形物含量越高的样品总酸含量,总酸增加越多,酸性酶酶解物的总酸含量高于碱性酶。酶解物中小于1kDa的肽段占绝大多数,且随着反应的进行,这部分肽段的比例在相对下降,但其含量在不断上升,固形物含量越高的样品中10kDa的肽段所占比例越高,不同固形物浓度不同组分的分子量变化规律不同。酸性蛋白酶酶解物中更有利于保存谷氨酰胺,氨基酸的比率更合理,营养价值更高。固形物浓度越高的样品的肽得率越低,但固形物浓度越高的样品的肽得率的变化越明显,酸性酶的肽得率要优于碱性酶。增加固形物浓度能降低酶解产物平均长度。酸性酶酶解物的平均肽链长度更小,且在整个酶解反应过程中,变化幅度更小。根据不同固形物浓度条件下的小麦面筋蛋白在整个酶解过程中的水解度的变化,构建了酶解动力学模型,并得出动力学参数与固形物浓度间存在的二次函数的关系。在高固形物浓度酶解体系中有三个特征,粘度大,水分含量低和存在固体效应,他们是造成酶解效率低的重要原因。