李 雪, 趙晨晨, 錢 方, 牟光慶

(大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧大連 116034)

大豆乳清多肽飲品的開發(fā)

李 雪, 趙晨晨, 錢 方, 牟光慶

(大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧大連 116034)

以大豆乳清廢水為原料,酶解產(chǎn)生多肽制備新型飲料。熱處理?xiàng)l件為95℃,15 min;用胃蛋白酶水解大豆乳清蛋白,加酶量為8 000 U/g,反應(yīng)條件為37℃酶解2 h;大豆乳清水酶解液加入0.1%檸檬酸、6.0%蔗糖和0.015%檸檬味香精后制得成品大豆乳清多肽飲料。產(chǎn)品口味偏酸,具一定市場價(jià)值。

大豆乳清多肽;蛋白酶;飲料

0 引 言

大豆分離蛋白多用傳統(tǒng)“堿溶酸沉法”生產(chǎn),而目前困擾企業(yè)的最大問題是其副產(chǎn)物—大豆乳清廢水的直接排放會造成環(huán)境污染[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)每生產(chǎn)1 t大豆分離蛋白需排放10 t高濃度大豆乳清水[2-3]。大豆乳清水含固形物約2%,富含乳清蛋白、大豆低聚糖,少量大豆異黃酮、皂甙等生物有機(jī)成分,COD和BOD均高于10 000 mg/L,是寶貴的生物資源。對大豆乳清廢水不加以處理利用,不僅是環(huán)境污染問題,更是對資源的極大浪費(fèi)[]。

為更好地利用乳清廢水中乳清蛋白等有用資源,李佳棟等[5]以大豆乳清水為原料,經(jīng)抽濾、脫色、脫味、脫鹽等處理工藝得到大豆乳清蛋白飲料。喻東等[6]用大豆乳清廢水發(fā)酵產(chǎn)朊假絲酵母生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。本研究利用蛋白酶水解乳清蛋白生產(chǎn)低分子肽類,更易被人體消化、吸收,同時(shí)具有低抗原性、降血壓和降低膽固醇水平的作用[7]。大豆多肽既營養(yǎng)又保健,大豆乳清多肽飲料具有一定可行性和研究價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材 料

大豆乳清廢水:低溫脫脂豆粕,自制;風(fēng)味蛋白酶,1.59×105U/g,廣西南寧龐博生物工程有限公司;木瓜蛋白酶(1.52×104U/g):廣西南寧龐博生物工程有限公司;胃蛋白酶,3.93×104U/g,華美生物工程公司;菠蘿蛋白酶,3.44×104U/g,廣西南寧龐博生物工程有限公司;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀 器

TD25-WS型離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;WK-200B型高速粉碎機(jī),青州市精誠醫(yī)藥裝備制造有限公司;HJ-4A磁力加熱攪拌器,常州智博瑞儀器制造有限公司;MAPADA V-11000型可見分光光度計(jì),上海美普達(dá)儀器有限公司。

1.3 方 法

1.3.1 大豆乳清廢水制備

利用堿提酸沉法模擬大豆分離蛋白生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室制備[8]。

1.3.2 大豆乳清廢水相關(guān)指標(biāo)測定

可溶蛋白含量測定采用福林-酚法[9];蛋白酶活力測定采用福林法[10];含鹽量測定采用電導(dǎo)率法[11];肽產(chǎn)率測定采用三氯乙酸(TCA)沉淀法[12-13]。

式中:w0為總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;w1為酶解前TCA可溶氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;w2為酶解后TCA可溶氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;相對肽產(chǎn)率則以肽產(chǎn)率最高者計(jì)為100%。

1.3.3 統(tǒng)計(jì)分析

以上試驗(yàn)均重復(fù)2次,并用IBM SPSS Statistics v20.0.0軟件,在α=0.05水平用ANOVA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析。

1.3.4 感官評定

進(jìn)入11月，冬小麥播種基本結(jié)束，復(fù)肥市場正處淡季。河南省鄭州浩創(chuàng)科技有限公司總經(jīng)理李明俊分析認(rèn)為：短期內(nèi)，受秋季備肥結(jié)束，肥料冬儲備時(shí)間未到，經(jīng)銷商備貨積極性不高，且隨著天然氣即將進(jìn)入限量供應(yīng)階段，企業(yè)存在減產(chǎn)或限產(chǎn)的可能，以目前原料成本來看，后期企業(yè)的冬儲政策及讓利空間有限，加上環(huán)保等因素影響，預(yù)計(jì)下月河南省肥料批零價(jià)格將繼續(xù)呈現(xiàn)小幅上升態(tài)勢，肥料銷售量和庫存量仍將會出現(xiàn)小幅減少。

檢驗(yàn)區(qū)環(huán)境溫度20～25℃,相對濕度50%～60%。保證空氣流通,足夠亮度。被檢測樣品,裝入形狀、大小相同的容器中,統(tǒng)一編號。被檢測樣品溫度在15℃左右。感官評定人員為10名(5男、5女)22～25歲的不吸煙者[14-15]。按表1指標(biāo)對產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、口感等進(jìn)行綜合感官評價(jià)。

表1 感官評定評分指標(biāo)[16]Tab.1 Scores of sensory evaluation

1.4 工藝流程

大豆乳清廢水→熱處理→冷卻→酶解→滅酶→過濾→上清液→調(diào)配→殺菌→灌裝→大豆乳清多肽飲料。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理工藝確定及蛋白酶的選擇

分別向經(jīng)熱處理(95℃,10 min)和未處理的大豆乳清廢水中添加風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠蘿蛋白酶1 000 U/g,37℃酶解30 min后測其肽產(chǎn)率[17]。由圖1可看出,胃蛋白酶的水解效果明顯好于其他3種酶,且其熱處理組的肽得率更高。因此確定將大豆乳清廢水先進(jìn)行熱處理后再用胃蛋白酶進(jìn)行酶解。

圖1 不同蛋白酶對大豆乳清蛋白水解的影響Fig.1 Effects of different enzymes on the hydrolysis of whey protein

2.2 熱處理溫度的確定

將大豆乳清廢水分別于80、85、90、95、100℃熱處理10 min后,用1 000 U/g胃蛋白酶37℃酶解30 min,結(jié)果如圖2所示。由圖2看出,不同熱處理溫度對乳清蛋白水解效果不同。80～90℃,肽產(chǎn)率隨熱處理溫度的升高而增大,95℃達(dá)到最大; 95℃后,隨著熱處理溫度的升高,肽產(chǎn)率降低,表明熱處理溫度過高,會導(dǎo)致部分蛋白變性過度,更不利于水解。綜合考慮選取95℃作為熱處理溫度。

圖2 熱處理溫度對大豆乳清蛋白水解的影響(P＜0.05)Fig.2 Effects of heat treatment temperatures on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.3 熱處理時(shí)間的確定

圖3 熱處理時(shí)間對大豆乳清蛋白水解的影響(P＜0.05)Fig.3 Effects of heat treatment time on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.4 酶解溫度的確定

大豆乳清廢水95℃處理15 min后,胃蛋白酶分別在36、37、38、39、40℃下酶解30 min。由圖4知,在酶解時(shí)間、反應(yīng)初始p H和加酶量恒定時(shí),37℃肽產(chǎn)率最高,確定為最適水解溫度。

圖4 酶解溫度對大豆乳清蛋白水解的影響(P＜0.05)Fig.4 Effects of hydrolysis temperatures on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.5 加酶量的確定

乳清廢水熱處理后分別用2 000、4 000、6 000、8 000、10 000、12 000 U/g胃蛋白酶在p H 4.5、37℃水解30 min。由圖5可知,相對肽產(chǎn)率隨酶量增加而增大;在加酶量8 000 U/g時(shí),相對肽產(chǎn)率達(dá)到最大,之后水解產(chǎn)物增加并不明顯。因此,確定胃蛋白酶的最適加酶量為8 000 U/g。

2.6 酶解時(shí)間的確定

胃蛋白酶在加酶量為8 000 U/g、p H 4.5、37℃得到水解大豆乳清廢水1.0、1.5、2.0、2.5、 3.0 h。由圖6可以看出,酶解2 h相對肽產(chǎn)率較大,且酶解時(shí)間越長,肽產(chǎn)率有下降的趨勢,因此確定適宜酶解時(shí)間為2 h。

圖5 胃蛋白酶量對大豆乳清蛋白水解的影響(P＜0.05)Fig.5 Effects of enzyme dosage on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

圖6 酶解時(shí)間對大豆乳清蛋白水解的影響(P＜0.05)Fig.6 Effect of hydrolysis time on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

大豆乳清廢水經(jīng)95℃、15 min熱處理后,加入8 000U/g的胃蛋白酶,于37℃酶解2 h后,肽產(chǎn)率為21.97%。與未優(yōu)化相比,肽產(chǎn)率提高了71.5%。

2.7 大豆乳清多肽飲料調(diào)配

經(jīng)檢測,大豆乳清廢水中Na質(zhì)量濃度為1 134.7 mg/L,符合運(yùn)動(dòng)飲料國標(biāo)GB 15266—2009規(guī)定的50～1 200 mg/L,因而調(diào)配飲料前不需脫鹽。

考慮到乳清多肽飲料產(chǎn)品配方的交互影響,以檸檬酸(A)、蔗糖(B)、檸檬味香精(C)為因素,設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)L9(34),以感官評定作為指標(biāo),確定大豆乳清多肽飲料的最適配方[18]。

由表2可得,影響大豆乳清多肽飲料風(fēng)味的主次關(guān)系為B、A、C。正交試驗(yàn)最適配方為A1B3C2,即檸檬酸0.1%、蔗糖6.0%和檸檬味香精0.015%,該配方產(chǎn)品色澤明亮,口感酸甜可口,品質(zhì)穩(wěn)定。

表3表明,檸檬酸量、檸檬味香精量對飲料最終口感的影響不顯著,而蔗糖量對口感的影響極顯著性。蔗糖量直接影響著產(chǎn)品風(fēng)味,所制得的飲料為酸甜口味。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析Tab.2 Factors and levels of orthogonal experiment of soybean whey polypeptide beverage

表3 感官評定方差分析表Tab.3 Variance analysis of sensory evaluation

3 結(jié) 論

大豆乳清廢水經(jīng)熱處理、冷卻、離心、酶解、滅酶、過濾取上清、調(diào)配、殺菌及灌裝等工藝制成口感偏酸的大豆多肽飲料。其中,熱處理?xiàng)l件為95℃,15 min;用胃蛋白酶水解大豆乳清廢水中的大豆乳清蛋白,加酶量為8 000 U/g,在37℃下酶解2 h。大豆乳清水酶解液加入0.1%檸檬酸、6.0%蔗糖和0.015%檸檬味香精后制得終成品大豆乳清多肽飲料。

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Development of soybean whey polypeptide beverage

LI Xue, ZHAO Chenchen, QIAN Fang, MU Guangqing

(School of Food Science and Technology,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China)

A new kind of soybean whey polypeptide beverage was prepared using soy whey waste water as material by hydrolysis reaction.Soy whey waste was heated at 95℃for 15 min,then 8 000 U/g pepsin was added and hydrolyzed at 37℃for 2 h.Citric acid,sucrose and lemon essence were added in the treated soy whey waste water at ratio of 0.1%,6.0%,0.015%,respectively.The taste of the soy whey peptides beverage was slightly acidic,and it has some potential market value.

soy whey peptides;protease;beverages

TS275

A

1674-1404(2017)01-0010-04

2015-05-08.

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD18B04).

李雪(1989-),女,碩士研究生;通信作者:錢方(1966-),女,教授.

李雪,趙晨晨,錢方,牟光慶.大豆乳清多肽飲品的開發(fā)[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(1):10-13.

LI Xue,ZHAO Chenchen,QIAN Fang,MU Guangqing.Development of soybean whey polypeptide beverage[J].Journal of Dalian Polytechnic University,2017,36(1):10-13.