背景及概述^[1]

微生物中性蛋白酶是一類(lèi)在中性pH條件下作用于蛋白質(zhì)肽鍵的一類(lèi)蛋白酶，可將蛋白質(zhì)水解成氨基酸、多肽以及游離氨基酸。二十一世紀(jì)初期，開(kāi)始利用基因手段研究中性蛋白酶的性能和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。微生物中性蛋白酶可應(yīng)用于洗滌劑、飼料、釀酒釀造以及制革和醫(yī)藥等行業(yè)。

作用機(jī)理^[1]

蛋白酶根據(jù)作用pH的不同可以分為酸性蛋白酶（Acid proteases）、中性蛋白酶（Neutral proteases）和堿性蛋白酶（Alkaline proteases）。中性蛋白酶最適pH在7.0左右，并在pH 6.0~9.0之間保持穩(wěn)定，一般分子量在35~40 kDa之間，活性中心為金屬離子。中性蛋白酶主要生產(chǎn)菌株有枯草芽孢桿菌（B. sultilis）、米曲霉（Asp. oryzae）、毛霉（Mucor aceae）、棲土曲霉（Aspergillus terricola）熱介蛋白芽孢桿菌（B.thermoprotyolyticus）、厭色鏈霉菌（St. griseus）和蜂蜜曲霉（A. melleus）等。

蛋白酶的催化過(guò)程已研究的比較透徹，整個(gè)催化過(guò)程共分為3個(gè)步驟，見(jiàn)圖1：（1）底物進(jìn)入活性區(qū)域，1個(gè)水分子連接于鋅離子和Glu219之間被極化，其它水分子分布在整個(gè)蛋白分子中并穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu)；（2）活化后的水分子親核攻擊肽鍵的羰基，形成不穩(wěn)定的四面體結(jié)構(gòu)；（3）四面體崩潰，肽鍵斷裂，蛋白分子斷裂成小分子多肽。在食品工業(yè)中蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下水解成肽和氨基酸，通過(guò)水解可以提高和改善其溶解性、乳化性、起泡性、黏度和風(fēng)味等，從而可以避免酸水解、堿水解對(duì)氨基酸的破壞作用及變旋，保證蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不受影響。     

應(yīng)用^[1]

1　水解植物蛋白成功能多肽

蛋白酶能水解蛋白質(zhì)為蛋白胨、多肽和氨基酸等水解產(chǎn)物，統(tǒng)稱(chēng)為水解蛋白，。目前國(guó)內(nèi)對(duì)植物蛋白加工的研究主要集中在酶解條件優(yōu)化、復(fù)合酶制劑的水解效果等內(nèi)容。大豆含有大量的人體必需氨基酸、不飽和脂肪酸、維生素及微量元素。中性蛋白酶作用于大豆蛋白水解產(chǎn)生大豆多肽，大豆多肽具有高營(yíng)養(yǎng)性，降壓降脂，減少膽固醇的生理功效。中性蛋白酶還可以同氨肽酶等協(xié)同水解，大大縮短蛋白質(zhì)的酶解時(shí)間。大豆在中性蛋白酶的作用下水解得到的蛋白液在pH 4~5之間溶解之后，還可以用于改善果汁口感和風(fēng)味。

2　對(duì)動(dòng)物蛋白的水解作用

動(dòng)物蛋白相對(duì)與人類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較吻合，其種類(lèi)和結(jié)構(gòu)更加接近人體的蛋白結(jié)構(gòu)和數(shù)量，且一般都含有人體必需的8種氨基酸，所以動(dòng)物蛋白質(zhì)比植物

蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。動(dòng)物蛋白水解產(chǎn)物應(yīng)用到食品和保健品行業(yè)是目前熱門(mén)研究方向。昆蟲(chóng)蛋白富含各種氨基酸，尤其是含人體不能合成的賴(lài)氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，且極易被人體吸收。目前已經(jīng)確定了中性蛋白酶水解制備蛋清蛋白肽的工藝條件，用中性蛋白酶將雞全蛋清蛋白適度水解生產(chǎn)活性多肽，可以開(kāi)發(fā)成功能食品以及醫(yī)藥保健品。

3　在肉類(lèi)嫩化上的應(yīng)用

中性蛋白酶還能用于肉類(lèi)嫩化，主要是中性蛋白酶能將肌原纖維與彈性蛋白溶解從而變成無(wú)規(guī)則的結(jié)構(gòu)，使肉質(zhì)得到了嫩化，而肉的嫩度是消費(fèi)者最重視的感官特征，是反應(yīng)肉類(lèi)質(zhì)地的重要質(zhì)量指標(biāo)，所以肉類(lèi)嫩化及加工一直是食品加工領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。目前已用中性蛋白酶對(duì)文蛤肉、牛肉等進(jìn)行水解，獲得嫩化的肉制品。研究發(fā)現(xiàn)中性蛋白酶混合果汁對(duì)原料牛肉進(jìn)行聯(lián)合處理，果汁能夠擴(kuò)大酶的嫩化效果，同時(shí)硬度、內(nèi)聚性和膠著性較小，原料牛肉色澤較佳。穆穩(wěn)建利用中性蛋白酶摻入腌制劑中腌制臘牛肉致使TVBN含量明顯增加，短期的腌制不足于引起肉品的腐敗，且蛋白質(zhì)降解所產(chǎn)生的復(fù)雜產(chǎn)物也賦予了臘牛肉獨(dú)特的風(fēng)味。目前，中性蛋白酶除了肉類(lèi)嫩化外還能用于水解羊骨生成抗菌肽用于抗生素的替代研究。

4　在釀造業(yè)上的應(yīng)用

啤酒發(fā)酵是經(jīng)麥芽、大米和酒花經(jīng)酶發(fā)酵而成，現(xiàn)加入外源酶代替麥芽中的內(nèi)源酶水解淀粉和蛋白質(zhì)，以便達(dá)到節(jié)省麥芽、提高輔料用量和降低成本的目的。中性蛋白酶使麥汁中含氮物質(zhì)在各種組分比例中更合理，有助于提高啤酒的品質(zhì)與穩(wěn)定性。中性蛋白酶應(yīng)用于啤酒釀造研究中，用生物技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸附分離去除非生物穩(wěn)定性因素，結(jié)果表明添加中性蛋白酶后，提高麥汁中總氮的含量，降低了高分子蛋白質(zhì)的含量，使蛋白質(zhì)分區(qū)更為合理，有效地提高了啤酒的非生物穩(wěn)定性。

主要參考資料

[1] 秦艷梅,劉春卯,鄭翔,吳芳彤,羅同陽(yáng),王云鵬.微生物中性蛋白酶在食品工業(yè)的最新進(jìn)展及應(yīng)用前景[J].食品工業(yè),2017,38(03):210-213.