原料乳中蜡样芽孢杆菌蛋白酶的特性及对乳品质的影响

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蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)是液态乳中检出率较高的食源性致病菌之一,除了自身具有耐热性强和产毒素等特点外,其代谢酶也能够对液态乳的品质安全产生不良影响。尤其是耐热的蛋白酶,常常会引起液态乳发生胶凝和变苦等不良现象,这缩短了液态乳的货架期,造成了严重的经济损失。因此研究蜡样芽孢杆菌蛋白酶的酶学性质及其对液态乳品质的影响尤为重要。本研究以筛选出的B.cereus C58分泌的耐热蛋白酶为研究对象,将B.cereus C58蛋白酶提纯并鉴定其纯度和分子量,同时解析了该蛋白酶的酶学性质;探究B.cereus C58在液态乳中产蛋白酶的规律;明确在不同储存条件(28℃24 h和10℃6 d)下,蛋白酶对液态乳蛋白质水解规律,物理稳定性和风味变化的影响。通过上述研究得到以下结果:(1)蜡样芽孢杆菌产蛋白酶能力较强,且其蛋白酶具有一定程度的耐热性。55株蜡样芽孢杆菌中23株兼具产蛋白酶和脂肪酶能力,产酶活力分别集中在10~29.20 U/m L和1~4.40U/m L之间(37℃48 h)。整体上蜡样芽孢杆菌蛋白酶耐热性比脂肪酶更强,其中B.cereus C58产生的蛋白酶耐热性最强,在70℃30 min和100℃10 min的热处理条件下相对酶活力分别为81.97%和40.98%,对液态乳的品质存在严重威胁。(2)明确了B.cereus C58蛋白酶的酶学性质。经硫酸铵沉淀、DEAE-Sepharose F.F离子交换层析及Sephadex G-100凝胶过滤层析得到2.74 mg蛋白酶,其纯化倍数为78.81,蛋白酶回收率为11.63%;SDS-PAGE和质谱鉴定该蛋白酶为Protease Hho A,分子量为43.907 k Da,且具有丝氨酸内肽酶活性。酶学性质研究表明,该蛋白酶的最适p H为9,最适温度60℃,含有二硫键,是金属依赖性的碱性丝氨酸蛋白酶,Ca2+和Fe2+对蛋白酶活性具有激活作用,Mg2+无影响,Cu2+具有抑制作用。热失活动力学研究表明该蛋白酶在110~130℃热处理温度的D值为195.13~677.23 s,t1/2为58.74~203.87 s。(3)B.cereus C58产蛋白酶活力随菌体的增殖呈上升趋势,且其产酶活力在对数生长期快速增加。在28℃和10℃培养条件下,蛋白酶活力在生长延滞期增长缓慢(0~2 U/m L和0~0.40 U/m L),在对数生长期迅速上升(2~29.70 U/m L和0.40~14.40 U/m L),而在稳定期及衰退初期增长速度降低(28℃,29.70~40.09 U/m L)。(4)探究了B.cereus C58蛋白酶对液态乳品质的影响。通过液态乳水解试验(28℃24h和10℃6 d)表明,蛋白酶对酪蛋白的水解顺序为κ-酪蛋白>β-酪蛋白>αS-酪蛋白,而对β-乳球蛋白和α-乳白蛋白无水解作用;且液态乳蛋白水解度升高、黏度升高、粒径变大、分散系稳定性降低,形成凝胶。同时上下层蛋白质含量及脂肪含量差异变大,28℃时乳脂肪球表现为先沉降后上浮的趋势,10℃时乳脂肪球表现为沉降趋势;不同水解条件的液态乳以苦味及氮氧化物、甲基类物质、硫化物、醇类和醛酮类物质的挥发性气味为主要风味特征。
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