乳清蛋白酶解條件的研究

溫祿云，張立娟，張斌，任亞妮，王麒琳，王玥瑋

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

乳清蛋白酶解條件的研究

溫祿云，張立娟，張斌，任亞妮，王麒琳，王玥瑋

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

研究了中性蛋白酶、胃蛋白酶、堿性蛋白酶、復(fù)合風(fēng)味蛋白酶4種水解乳清蛋白的酶，以水解度作為測(cè)定指標(biāo)，考察不同酶酶解溫度、時(shí)間、pH值、加酶量對(duì)水解條件的影響。結(jié)果為：確定堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶，復(fù)配酶最佳酶解條件為：酶解溫度55℃；酶解時(shí)間4 h；每千克蛋白質(zhì)中加酶量為6 g；堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶的質(zhì)量比為1∶2。

乳清；酶解；復(fù)配酶

以乳清為原料，采用復(fù)合風(fēng)味酶，堿性蛋白酶組成復(fù)合酶[1]，對(duì)其水解的工藝條件進(jìn)行研究，生產(chǎn)出低分子量的小肽，提高蛋白利用率及生物價(jià)，避免β-乳球蛋白易引起嬰兒的過敏反應(yīng)等。通過對(duì)最佳酶解條件的探討[2]，找出了苦味值小，且滿足酶解要求的復(fù)合風(fēng)味酶。本項(xiàng)目產(chǎn)品應(yīng)用于到嬰兒奶粉中，旨在為乳清蛋白的綜合開發(fā)利用提供技術(shù)參數(shù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料：脫鹽乳清粉（龍丹乳業(yè)集團(tuán)提供，愛爾蘭產(chǎn)）；堿性蛋白酶、胃蛋白酶、復(fù)合風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶（諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)）；氫氧化鈉。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS-W型精密pH計(jì)：上海般特儀器有限公司；79-1型電動(dòng)攪拌器：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；FA2004型電子天平：天津天馬衡基儀器有限公司；K9840型凱氏定氮儀：海能儀器。

1.3 方法

1.3.1 技術(shù)路線

脫鹽乳清粉→復(fù)水（10%）→膜過濾脫糖→沸水浴加熱5min→降至所需溫度，水浴保溫→調(diào)pH→加酶水解→沸水浴加熱15min鈍化酶→測(cè)水解度→減壓濃縮→噴霧干燥→成品。

1.3.2 水解度的測(cè)定

水解度的測(cè)定為：

水解度（%）=氨基態(tài)氮/總氮×100%

1.3.3 苦味測(cè)定——感官評(píng)價(jià)法

將蛋白酶水解液調(diào)至pH為6.5（用濃度為1mol/L Hcl或NaoH），加熱至60℃。挑選20名品嘗者（男女各10人，均不吸煙），按照下列評(píng)分值表示苦味程度。

0為無苦味；1為略有輕微的苦味；2為輕微苦味；3為一般苦味；4為強(qiáng)苦味；5為非常強(qiáng)苦味。

1.3.4 酶解條件的優(yōu)化

以酶解溫度、時(shí)間、堿性蛋白酶/復(fù)合風(fēng)味酶、加酶量對(duì)蛋白質(zhì)水解度的影響，做四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)（見表1），以水解度為第一評(píng)定指標(biāo)，以苦味值為輔助評(píng)定指標(biāo)來確定既能滿足一定的蛋白水解、又能有效的抑制苦味的酶解條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解條件的確定

2.1.1 酶解溫度對(duì)乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，pH=7，時(shí)間為3 h。溫度對(duì)酶催化反應(yīng)速度影響較大，乳清蛋白酶解受溫度影響的結(jié)果如圖1所示。

由圖1可得，4種酶的最佳作用溫度分別為：胃蛋白酶45℃；復(fù)合風(fēng)味酶50℃；堿性蛋白酶55℃；中性蛋白酶50℃。

2.1.2 酶解時(shí)間對(duì)乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，pH=7，溫度為50℃。酶解時(shí)間對(duì)乳清蛋白水解度的影響見圖2。

由圖2可得，隨著酶解時(shí)間的延長，酶解率逐漸增加，但6 h后，增加的趨勢(shì)開始緩慢。此時(shí)，不需要以延長時(shí)間來提高水解度。50℃左右，水解時(shí)間過長，乳清蛋白會(huì)在耐熱菌的作用下發(fā)生變質(zhì)，因此酶解時(shí)間不應(yīng)超過6 h?？紤]到生產(chǎn)因素，酶解時(shí)間以4 h以下為宜，此時(shí)乳清蛋白的水解率已經(jīng)達(dá)到20%以上，可以滿足乳清改性的目的。

2.1.3 酶解pH對(duì)乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，溫度為50℃，時(shí)間為6 h。酶解pH對(duì)乳清蛋白水解度的影響見圖3。

由圖3可得，4種蛋白酶的最佳作用pH為：胃蛋白酶pH為2；復(fù)合風(fēng)味酶pH為7；堿性蛋白酶pH為8；中性蛋白酶pH為7。其中復(fù)合風(fēng)味酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶的最佳pH與原料乳的pH相差不大。胃蛋白酶最適作用于酸性環(huán)境（pH為2），在生產(chǎn)中需要大量的酸和堿進(jìn)行pH的調(diào)節(jié)，生產(chǎn)不便。因此，胃蛋白酶不是最佳的酶解乳清蛋白的蛋白酶。

2.1.4 加酶量對(duì)乳清蛋白水解度的影響

pH=7，溫度為50℃，時(shí)間為6 h。加酶量對(duì)乳清蛋白水解度的影響見圖4。

由圖4可得，隨著加酶量的增加，乳清蛋白的水解度也逐漸增加，但加酶量超過6 g/kg后，增加的趨勢(shì)變緩。因此，選擇加酶量不超過6 g/kg的蛋白質(zhì)添加量為宜。

2.1.5 各種蛋白酶作用

各種蛋白酶較佳的作用條件見表2。

2.2 各種酶酶解乳清蛋白的苦味值比較

把復(fù)合風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶和胃蛋白酶的酶解產(chǎn)物作以下比較[3]。在各酶相應(yīng)的最適pH，最適溫度，酶加量，分別水解4 h后于95℃水浴中煮沸5min滅酶。冷卻至30℃，用感官評(píng)價(jià)法測(cè)其水解液的苦味值[4]。結(jié)果見表3。

由表3可知，復(fù)合風(fēng)味酶的苦味值最小，中性蛋白酶和胃蛋白酶的苦味值最大。復(fù)合風(fēng)味蛋白酶是由內(nèi)肽酶和外肽酶組成的復(fù)合酶[5]。外肽酶作用于由內(nèi)肽酶裂開的多肽的末端肽鍵而游離出氨基酸，使苦味值大大的降低。

綜合各種酶的較佳的作用條件、蛋白水解度和蛋白水解液的苦味值選定復(fù)合風(fēng)味酶和堿性蛋白酶作為下一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)配酶。

2.3 酶解條件的優(yōu)化

采用對(duì)酪蛋白特異性水解的復(fù)合風(fēng)味酶和堿性蛋白酶進(jìn)行復(fù)配，組成混合酶，綜合考慮風(fēng)味、水解效率等因素，選取在pH=7條件下進(jìn)行。下面僅討論酶解溫度、酶解時(shí)間、兩種酶的比例、加酶量對(duì)乳清蛋白水解度及苦味值的影響。正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在影響復(fù)合風(fēng)味蛋白酶和堿性蛋白酶的復(fù)配酶酶解效果的4個(gè)酶解因素中，其影響程度大小為D＞B＞C＞A。得出的最佳的酶解條件為A2B3C3D3。即酶解溫度55℃，酶解時(shí)間6 h，兩酶間質(zhì)量比為1∶2，加酶量6 g/kg。

考慮到酶解時(shí)間不易過長，采用酶解時(shí)間4 h。即A2B2C3D3，此條件下，乳清蛋白水解度為29.65%，苦味值為1，小于使用單一酶的苦味值，且水解度有所提高。

3 結(jié)論

確定堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶為復(fù)配酶。

經(jīng)優(yōu)化后的復(fù)配酶最佳酶解條件為：酶解溫度55℃；酶解時(shí)間4 h；每千克乳清中加酶量為6 g；堿性蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味蛋白酶的質(zhì)量比為1∶2。

[1]包怡紅.功能性乳清的綜合利用[J].食品與機(jī)械,2001(1):9-11

[2] 韓雪,孫冰.乳清蛋白的功能特性及應(yīng)用[J].中國乳品工業(yè),2003 (4):28-30

[3]李宇輝,尹麗娟,李開雄.乳清的營養(yǎng)價(jià)值及產(chǎn)品的綜合利用現(xiàn)狀[J].乳業(yè)科學(xué)與技術(shù),2010,142(3):146－148

[4]嚴(yán)寶興.乳清資源的綜合利用[J].畜產(chǎn)品開發(fā),2008,154(9):52－55

[5] 陸東林,張丹鳳,荊文清.牛奶中氨基酸含量及其營養(yǎng)價(jià)值[J].中國乳業(yè),2002,2(2):24-25

Development of Chromium-rich Germinated Brown Rice Biscuit

WEN Lu-yun，ZHANG Li-juan，ZHANGBin，RENYa-ni，WANGQi-lin，WANGYue-wei
（Tianjin Food Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 301609，China）

This paper studied the neutral protease， pepsin， alkaline protease， flavourzyme 4 hydrolysis of wheyprotein enzyme. Determination of index to the degree of hydrolysis as， effects of differentenzymatic hydrolysistemperature， time， pH value， the influence of enzyme concentration on the hydrolysis conditions. Determiningthe alkaline proteinase and composite flavor protease，compound enzyme hydrolysis conditions were：enzymolysis temperature of 55 ℃； enzymatic hydrolysis time 4 h； per kg in the amount of enzyme protein 6 g；quality of alkaline protease and compound flavor protease is 1 ∶ 2.

whey；enzymatic hydrolysis；the compound enzyme

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.024

2014-12-31

溫祿云（1988—），女（漢），助理工程師，本科，研究方向：食品工程。