《食品科学》：甘肃农业大学张卫兵教授等：温度对黄粉虫凝乳酶凝乳特性的影响

凝乳酶是干酪生产中重要的酶制剂，它可以水解αs-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白中的特定肽键，特别是对κ-酪蛋白中Phe105-Met106肽键具有高特异性的裂解作用，使酪蛋白胶束失稳，最终聚集形成凝乳。动物源凝乳酶具有良好的凝乳性能、可接受性高、提取方便，是奶酪生产的最佳选择，但是有限的动物资源限制了凝乳酶的产量，因此，寻找凝乳酶替代物是该领域的研究热点，为了满足凝乳酶的市场需求，以食用昆虫为资源开发新型凝乳酶具有良好的前景。

黄粉虫幼虫含有丰富的蛋白质、酶类及生物活性物质，是一种优质的可食性昆虫资源，但是黄粉虫幼虫体内含有微量的苯醌毒物，加工中必须严格清杂排毒保证食用的安全性。目前，关于黄粉虫凝乳酶（TMR）的研究鲜有报道。甘肃农业大学食品科学与工程学院的宋朝阳、张卫兵*、张忠明*等以实验室自制TMR为研究对象，探究凝乳温度对其凝乳行为、水解特性及凝乳结构的影响，旨在为新型昆虫凝乳酶的开发及在乳品工业中的应用提供理论依据和数据支持。

1、温度对凝乳持水力和乳清OD值的影响

如图1A所示，TMR凝乳的持水力随温度的升高呈增大趋势，当温度由40 ℃升高至55 ℃时，TMR凝乳的持水力由82.51%增加到86.69%；CR凝乳的持水力在35～45 ℃显著增大（P＜0.05），45～60 ℃差异不显著（P＞0.05）；而且在不同温度条件下，TMR凝乳的持水力均显著大于CR凝乳。这可能是因为较低的凝乳温度下，维持酪蛋白胶体状态的疏水相互作用减弱，更多的疏水基团暴露，导致持水力较低；同时，由于TMR对温度比较敏感，因而随着温度的升高，疏水作用力逐渐增强，持水力显著增大。

如图1B所示，TMR的乳清OD值随温度的升高显著减小（P＜0.05），而CR的乳清OD值则随温度的升高变化不显著（P＞0.05）。当温度由35 ℃升高至45 ℃时，TMR的乳清OD值迅速下降到0.253，继续升高温度，乳清OD值基本稳定。当温度升高至45 ℃后，2种凝乳酶的乳清OD值差异较小，凝乳性能相近。

2、温度对凝乳粒径的影响

如图2所示，2种酶凝乳的粒径分布随温度的升高均趋于正态分布。这与Brishti等的研究结果一致，可能的原因是随凝乳温度的升高，酪蛋白胶束聚集形成稳定的蛋白结构，粒径增大；当温度高于45 ℃，TMR逐渐失活，蛋白水解活性增强，酪蛋白聚集形成松散的凝乳结构，蛋白粒径减小。

从表1可以看出，随温度的升高，2种酶凝乳的粒径均先增大后减小（P＜0.05），45～55 ℃ TMR凝乳的平均粒径差异不显著（P＞0.05）；且TMR凝乳在45 ℃的粒径值显著大于CR凝乳的粒径值，凝乳性能较好。

3、凝乳温度对流变学特性的影响

凝乳温度对表观黏度的影响

由图3可知，凝乳的表观黏度均随着剪切速率的增加逐渐降低，表现出剪切变稀的假塑性，符合非牛顿流体特性；同一剪切速率下，不同温度对凝乳表观黏度的影响存在差异。而且随温度的升高，TMR凝乳的表观黏度先增大后减小，45 ℃达到最大值0.51（图3a）；CR凝乳的表观黏度则随温度的升高不断增大（图3b）。

凝乳温度对储能模量（G’）的影响

如图4所示，随温度升高，2种酶凝乳过程中的G’均先增大后减小；TMR凝乳和CR凝乳G’分别在50 ℃和40 ℃达到最大值，而且CR凝乳过程中G’显著大于TMR。可能的原因是TMR酪蛋白的最大水解发生在pH 6.2～6.4之间，与脱脂牛乳的pH值接近；而且黄粉虫中含有大量纤溶性蛋白酶，对于凝血块及凝乳具有较大的溶解性。

4、凝乳温度对酶解CGMP含量和水解度的影响

由图5A可知，在35～45 ℃，TMR酶解产生的CGMP含量和水解度显著增加（P＜0.05），在45～55 ℃温度范围内，两者均变化不显著（P＞0.05）。由图5B可知，随温度升高，CR酶解产生的CGMP含量显著降低，水解度显著增大（P＜0.05）。这是因为随温度升高，κ-酪蛋白的水解程度逐渐达到80%，Ca2+与酪蛋白胶束间形成了稳定的化学键，使部分CGMP不能测定出来，因而CGMP含量增加缓慢，水解度下降，这与赵存朝等的研究结果一致。

5、温度对凝乳中蛋白质二级结构的影响

如图6所示，在酰胺III带1 330～1 220 cm-1之间，TMR凝乳有2个峰，分别对应üCH3弯曲振动和—NO2对称伸缩；CR凝乳有一个峰，归属为—NO2对称伸缩。因此选择酰胺III带进行拟合，计算二级结构的相对含量如表2所示。

由表2可知，随温度升高，TMR凝乳中α-螺旋/β-折叠的比值和β-转角相对含量均呈先减小后增大的趋势，CR凝乳中的α-螺旋/β-折叠的比值和β-转角相对含量随温度的升高呈先增大后减小的趋势。与CR凝乳相比，TMR凝乳在45 ℃时的α-螺旋/β-折叠数值和β-转角最小，无规卷曲含量达到最大值，说明TMR在45 ℃形成不规则的柔韧性和稳定性良好的凝乳结构，且凝乳的柔韧性优于CR凝乳。

6、凝乳温度对凝乳微观结构的影响

如图7a所示，随凝乳温度的增加，TMR凝乳中的蛋白间隙呈先减少后增多趋势；45 ℃ TMR凝乳中的酪蛋白胶束聚集形成密集的网状结构；由图7b可知，CR凝乳中的蛋白间隙随温度的升高不断增大，凝乳结构逐渐疏松；35 ℃凝乳中的蛋白分布均匀，蛋白骨架也更饱满，凝乳性能良好。这是因为在凝乳过程中，温度的升高使酪蛋白胶束间的疏水作用增强。TMR凝乳的水解度在35～45 ℃逐渐增大，酪蛋白胶束被破坏，酪蛋白分子在疏水基团的作用下聚集，形成稳定的凝乳结构，与范金波等的研究结果一致。当温度高于45 ℃时，酪蛋白过度水解，导致凝乳中的蛋白间隙变大甚至发生断裂，出现疏松的絮状结构。

结 论

为了开发具有良好凝乳性能的新型凝乳酶，本实验以实验室自制TMR为研究对象，探究不同凝乳温度对TMR凝乳行为、水解特性及凝乳结构的影响。结果表明，随凝乳温度的升高，TMR的蛋白水解活性被抑制，TMR的凝乳性能逐渐改善；当温度超过45 ℃时，凝乳酶活性降低，凝乳结构变得疏松；与CR凝乳相比，TMR凝乳的持水力和乳清OD值在45 ℃趋于稳定，粒径显著大于CR凝乳的粒径，凝乳性能较好；同时，TMR凝乳在45 ℃形成了连续不规则且较为致密的网状结构，有利于在干酪中应用。因此，TMR可作为小牛凝乳酶的替代品应用于干酪生产中。

本文《温度对黄粉虫凝乳酶凝乳特性的影响》来源于《食品科学》2022年43卷8期81-88页，作者：宋朝阳，汪月，杨晓丽，张炎，文鹏程，乔海军，张卫兵，张忠明。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210512-137。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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