简介

蛋白酶是众多酶的其中之一,在人体中扮演多种功能。蛋白酶的其中一个主要作用是当做消化酶加工处理蛋白质。身体没有这种酶,就难以消化食物中的蛋白质。其它类型的蛋白酶参与调节凝血等细胞活动。这些酶也叫做蛋白水解酶。

蛋白质是由肽键绑定在一起的长链氨基酸。小片段蛋白质称为肽,大片段蛋白质叫做多肽。分解肽的酶叫做肽酶。

蛋白酶是加速降解的蛋白质类型。外肽酶劈开末端氨基酸并蚕食蛋白质。它们分解肽键释放氨基酸。另一方面,内肽酶作用于蛋白质内部,也是劈开肽键,并产生多肽。

蛋白酶有多种类型,这取决于反应发生所在的氨基酸类型,以及活动需要的额外分子。例如,许多蛋白质需要一个金属原子活动。它们就是所谓的金属蛋白。其它蛋白酶在活性站有一个叫做丝氨酸的氨基酸,并被称为丝氨酸蛋白酶。

人体生理学针对蛋白酶的早期研究,观察了解它们在肠胃系统的消化中扮演的角色。酶消化的目标是将大分子分解为小分子。一些蛋白酶与肽酶一起将食物中的蛋白质分解为小肽和氨基酸。这些小分子能被小肠细胞吸收,并当做燃料或构建新蛋白质分子。

这些消化酶的一个共同点是,它们被合成为更大的不活跃形式,防止包含它们的组织遭受酶损害。这些前驱形式也叫做酵素原。尽管劈开蛋白质的部分各有不同,但它们具有的另一个共同点是都是内肽酶。这种酶作用物的特征是基于特定氨基酸目标蛋白质的位置。

胃包含叫做胃蛋白酶的消化蛋白酶,是由胃酸盐刺激作用。胃蛋白酶将蛋白质分解为在肠道移动的多肽。在这里,它们被额外的消化蛋白酶胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶分解为小碎片。这些酶都是丝氨酸蛋白酶。

其它类型的蛋白酶负责调节其它蛋白质的活性。通过劈开蛋白质的特定部位,打开或关闭它们。这可以是发出生理变化信号的机制之一。蛋白酶的另一个作用是帮助加工淀粉体前体蛋白等蛋白质。其它蛋白酶分解细胞功能不再需要的蛋白质。1

牛乳中的蛋白酶

牛乳含有丰富的蛋白质(3%),必需氨基酸和易溶性脂肪酸,并含有丰富的钙和维生素,而且胆固醇含量低等营养成份的特点使它对多种疾病有着辅助治疗的作用。活性肽是当今国际食品界最热门的研究课题和极具发展前途的功能因子之一。如具有促进钙吸收的酪蛋白磷酸肽;抗微生物肽,以及来自乳酪蛋白的具有降低血压的肽等。牛乳蛋白水解物(主要成份为乳肽),提供了许多很重要的生物活性肽,具有调节免疫功能、抗过敏、抗凝血、降血压降低胆固醇等生理功能。此外乳肽具有易消化,易吸收和生物效价高的特点,使身体处在一些特殊条件下仍然能有效利用、维持和改善蛋白营养状态。已从乳蛋白酶解产物中检测到了具有阿片活性、免疫调节活性。抗高血压活性、金属离子生物转化活性、抗凝血的舒张血管活性及抗细菌活性等多种生物活性肽。为开发利用乳蛋白水解物,进行了牛乳蛋白酶水解特性的研究,并对酶水解条件进行了系统实验。2

蛋白酶在乳制品行业中的应用

1、凝乳酶

干酪是以奶与奶制品为原料,加入一定量的乳酸菌和凝乳酶使奶中蛋白质凝固后,排除乳清,再经一定时间的成熟而制成的一种发酵奶制品。在干酪的生产和成熟期间,酶对其组织结构、风味和营养价值的提高起了非常重要的作用。这些酶中,按其来源可分为三类:添加到奶中的酶;奶中固有的酶;发酵剂产生的酶。
  干酪生产中所添加的酶为凝乳酶,作用就是促进乳蛋白的凝固,提高产品的得率。动物凝乳酶是干酪生产中应用最早的一类酶,用它生产的干酪在风味、质地和产量等方面都优于其他酶类。传统干酪生产中应用的小牛皱胃酶含75~95%的纯凝乳酶和5~25%的胃蛋白酶。由于纯凝乳酶比胃蛋白酶有较高的凝乳特性,在干酪成熟期间蛋白质分解较弱,不会因蛋白质过度分解产生苦味,因此,干酪生产商都喜欢选择使用含纯凝乳酶较高的皱胃酶。
  微生物蛋白酶是最有开发潜力的一种凝乳酶,全世界干酪生产所使用酶中微生物蛋白酶占20%左右。由于微生物繁殖速度、周期短,可大量工业化生产,这类酶越来越受到人们的重视。
  一些研究表明,微生物蛋白酶对pH值的敏感性比小牛皱胃酶小,并且酸化速度快凝乳时间短,但是此酶蛋白水解特性较差,使干酪产量降低,并且成熟过程中易产生苦味,这也许是一些欧洲国家限制使用微生物凝乳酶的原因之一。
  奶中固有的蛋白酶主要有碱性蛋白酶和酸性蛋白酶,其中尤其是碱性蛋白酶在干酪成熟过程中起着非常重要的作用,它的最适pH值为7.8~8.0,并且在凝乳中和干酪成熟期间仍有活性。而酸性蛋白酶和凝血酶(Thrombin)也对干酪成熟有作用。

2、碱性蛋白酶

酪蛋白是牛乳的一种重要成分,它的必需氨基酸组成较为合理。例如它含有丰富的赖氨酸,是一种很好的动物蛋白质,但酪蛋白被消化吸收时也有不尽人意之处,主要是由于它在胃中易形成大凝块,影响人体特别是婴、幼儿对它的吸收利用。利用碱性蛋白酶水解牛乳蛋白后发现其溶解指数明显增加,说明牛乳蛋白(特别是酪蛋白)水解生成一些低肽分子,改变了牛乳蛋白的性质,这将有利于人类对酪蛋白的消化吸收。并且近来还发现酪蛋白水解物中的一些肽分子还具某种功能作用。已有人对酪蛋白的酶促降解做了系统研究,确定出了酶促反应的温度、时间和酶-底物浓度比等参数。

用固定化碱性蛋白酶酶解酪蛋白可生产CPP(酪蛋白磷酸肽)。国内外的大量研究表明,CPP可以促进钙的吸收,不需要维生素D的参与,阻止钙盐结晶,从而提高钙离子在小肠下段的浓度,提高钙的吸收率,因此,CPP解决了钙吸收率低这一补钙难题。1996年我国有了国产的CPP产品。 还可以用蛋白酶降解乳清蛋白,改变蛋白质的功能性质。水解的乳清蛋白热稳定性、乳化力和气泡性都得到了显著的提高,而凝胶形成能力、乳化稳定性和泡沫稳定性会下降。利用部分水解乳清蛋白的完全可溶性,可用于强化乳酸饮料或果汁的蛋白。3