背景及概述[1]
微生物中性蛋白酶是一類在中性pH條件下作用于蛋白質(zhì)肽鍵的一類蛋白酶，可將蛋白質(zhì)水解成氨基酸、多肽以及游離氨基酸。二十一世紀初期，開始利用基因手段研究中性蛋白酶的性能和工業(yè)應用價值。微生物中性蛋白酶可應用于洗滌劑、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。
蛋白酶的催化過程已研究的比較透徹，整個催化過程共分為3個步驟，見圖1：（1）底物進入活性區(qū)域，1個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，通過水解可以提高和改善其溶解性、乳化性、起泡性、黏度和風味等，從而可以避免酸水解、堿水解對氨基酸的破壞作用及變旋，保證蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值不受影響。
應用[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)稱為水解蛋白，。目前國內(nèi)對植物蛋白加工的研究主要集中在酶解條件優(yōu)化、復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味。
2 對動物蛋白的水解作用
動物蛋白相對與人類的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較吻合，其種類和結(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，所以動物蛋白質(zhì)比植物
蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高。動物蛋白水解產(chǎn)物應用到食品和保健品行業(yè)是目前熱門研究方向。昆蟲蛋白富含各種氨基酸，尤其是含人體不能合成的賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸等，營養(yǎng)價值極高，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，可以開發(fā)成功能食品以及醫(yī)藥保健品。
3 在肉類嫩化上的應用
中性蛋白酶還能用于肉類嫩化，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，而肉的嫩度是消費者最重視的感官特征，是反應肉類質(zhì)地的重要質(zhì)量指標，所以肉類嫩化及加工一直是食品加工領域的熱點之一。目前已用中性蛋白酶對文蛤肉、牛肉等進行水解，獲得嫩化的肉制品。研究發(fā)現(xiàn)中性蛋白酶混合果汁對原料牛肉進行聯(lián)合處理，果汁能夠擴大酶的嫩化效果，同時硬度、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)生的復雜產(chǎn)物也賦予了臘牛肉獨特的風味。目前，中性蛋白酶除了肉類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,王云鵬.微生物中性蛋白酶在食品工業(yè)的最新進展及應用前景[J].食品工業(yè),2017,38(03):210-213.