郭青雅 宋煥祿 柴 丹 陳 瑩 雒煥貞 楊 平

(1. 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；2. 北京工商大學(xué)分子感官科學(xué)實驗室，北京 100048；3. 豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200137)

低氯丙醇小麥面筋蛋白水解液的酸解工藝優(yōu)化

郭青雅1,2宋煥祿1,2柴 丹3陳 瑩3雒煥貞1,2楊 平1,2

(1. 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；2. 北京工商大學(xué)分子感官科學(xué)實驗室，北京 100048；3. 豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200137)

以水解度、鮮味氨基酸(天門冬氨酸和谷氨酸)等為指標(biāo)，利用鹽酸、優(yōu)質(zhì)谷朊粉制備小麥面筋蛋白水解液，并優(yōu)化各酸解條件，包括鹽酸濃度、水解時間及料液比。同時對酸解植物蛋白過程中易生成的3-氯-1,2-丙二醇的含量進(jìn)行測定，并組織感官鑒評小組對不同條件下水解液進(jìn)行感官鑒評，選出綜合指標(biāo)較優(yōu)的制備條件。在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)曲面的3水平設(shè)計(Box-Behnken設(shè)計)，以水解度和谷氨酸含量為指標(biāo)優(yōu)化了鹽酸濃度、水解時間及料液比等工藝參數(shù)。得到最佳酸解工藝條件為鹽酸濃度1.6 mol/L，料液比1∶4(g/mL)，水解時間4 h。還比較了活性炭吸附前后3-氯-1,2-丙二醇的含量，預(yù)期得到適合工業(yè)大批量生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、安全、鮮味高的低氯丙醇小麥面筋蛋白水解液。

小麥；面筋蛋白；感官鑒評；酸解；3-氯-1,2丙二醇

近年來隨著加工食品的多樣化和普及化，用天然原料生產(chǎn)調(diào)味品(即所謂天然調(diào)味品)的必要性日益增加[1]。植物蛋白是人類膳食中重要的蛋白資源，主要來源于谷物、油料作物如豆類、小麥等[2]，在全世界得到了廣泛應(yīng)用。早在1866年，谷朊粉就被用來制備谷氨酸[3]。3種呈鮮味的氨基酸中，以谷氨酸(以鈉鹽的形式存在于水解液中)的鮮味最強。因此，在制備蛋白水解液時應(yīng)選擇來源廣泛、價格便宜、水解后谷氨酸含量較高的植物蛋白質(zhì)[4]。

小麥面筋蛋白(wheat gluten)屬于小麥籽粒中的儲藏蛋白，主要存在于小麥胚芽中[5-6]，又被稱為活性面筋、谷朊粉。它作為一種營養(yǎng)物質(zhì)豐富、食用安全的植物蛋白，是天然蛋白質(zhì)中分子量最大的蛋白質(zhì)之一[7]，并且來源廣、價格低、蛋白含量高。小麥面筋蛋白的特點就在于其氨基酸種類較全[8]，谷氨酰胺和脯氨酸等疏水性氨基酸含量較高，含有大量非極性氨基酸殘基，分子內(nèi)疏水作用區(qū)域比較大，這種特殊的結(jié)構(gòu)在賦予小麥面筋蛋白獨特的功能特性的同時，造成小麥面筋蛋白極低的溶解性，嚴(yán)重影響了其功能特性的發(fā)揮及在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，使小麥面筋蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用程度明顯低于其它植物蛋白。可見對小麥面筋資源進(jìn)行綜合利用，并將其做為鮮味水解液進(jìn)行研究，是一項低值高效的經(jīng)濟(jì)活動。

氨基酸分析[9]還表明：面筋蛋白中呈鮮氨基酸，如谷氨酸占31.13%，天冬氨酸占2.39%；呈甜味氨基酸，如丙氨酸占3.37%，甘氨酸占9.11%，絲氨酸占5.01%，脯氨酸占14.80%，蘇氨酸占0.89%，酪氨酸占0.96%，共計 67.67%。若能得到此類蛋白的水解液，則這些呈味氨基酸將賦予其濃郁鮮甜味[10]。

但在高溫強酸的條件下水解，會產(chǎn)生致癌性的1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP)和3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)等4種對人體肝、腎和神經(jīng)系統(tǒng)有極大損害的同分異構(gòu)體[11]。中國已經(jīng)建立了食品中3-MCPD含量的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 5009.191—2003)，但由于3-MCPD含量比其他氯丙醇類物質(zhì)高很多倍，而且線性范圍有限，同時分析4種氯丙醇的難度很大，因此通常以3-MCPD含量為控制指標(biāo)。中國大陸只在HVP的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有3-MCPD項目的限量要求(<1.0 mg/kg)，歐盟為0.02 mg/kg[12]。

之前雖然有各方面關(guān)于植物蛋白水解液工藝的研究，但是并未和3-MCPD含量結(jié)合在一起，也沒有結(jié)合感官鑒評進(jìn)行樣品分析以及優(yōu)化出后處理條件等。本研究擬利用傳統(tǒng)的常壓水解，將原料在合適條件進(jìn)行酸水解，以破壞面筋結(jié)構(gòu)，使氨基酸從蛋白質(zhì)分子上游離下來；接著進(jìn)行中和、過濾，把不溶物去掉，最后將水解液真空濃縮進(jìn)行精制，同時進(jìn)行脫臭，并研究不同品牌及加量的活性炭對水解液中3-MCPD含量及口感的影響。預(yù)期得到高鮮度、低氯丙醇含量的小麥面筋蛋白水解液，為優(yōu)質(zhì)調(diào)味品注入新的力量。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

1.1.1 材料

谷朊粉：東莞益海嘉里賽瑞淀粉科技有限公司。

1.1.2 試劑

鹽酸：36%，國華集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

氫氧化鈉、甲醛溶液、磷酸二氫鈉：分析純，西隴化工股份有限公司；

無水碳酸鈉：分析純，國華集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

甲醇、乙腈：色譜級，美國Thermo Fisher試劑公司；

活性炭：分析純，光復(fù)(顆粒狀)、上海滬試化工有限公司(碎粒狀、粉末狀)；

3-MCPD標(biāo)品、七氟丁酰咪唑標(biāo)品：分析純，上海安譜公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備

全自動凱氏定氮儀：Kjeltec 8400型，丹麥福斯(FOSS)公司；

精密增力電動攪拌器：JJ-1型，常州國華電器有限公司；

真空泵：8890C-02型，伊爾姆真空設(shè)備貿(mào)易(上海)有限公司；

恒溫磁力攪拌器：HJ-3型，金壇市至翔儀器；

數(shù)字控溫電熱套：98-1-C型，天津市泰斯特儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：N-1100型，上海愛朗儀器有限公司；

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀：7890A-7000B型，安捷倫科技公司；

超高壓液相色譜儀(配有二極管陣列檢測器)：1290 Infinity Ⅱ型，安捷倫科技公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的制備 根據(jù)料液比、鹽酸濃度、水解時間，利用常壓回流裝置，將增力攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為280 r/min，電熱套溫度設(shè)為118 ℃，此時待水解液穩(wěn)定沸騰時內(nèi)部溫度為107 ℃左右，根據(jù)鹽酸濃度不同，水解液變色程度不同，從初始混勻的黏稠非均相狀態(tài)到均相狀態(tài)的時間為50 min～2 h不等。

剛反應(yīng)完的水解液，經(jīng)過冷卻，邊攪拌邊用無水碳酸鈉將其pH中和至5左右，抽濾(經(jīng)抽濾水解液體積由126～128 mL減至108～112 mL左右，抽濾后的不溶物和腐殖質(zhì)等廢棄，殘渣均約為14.3%，不同反應(yīng)條件下得率沒有太大差異)，除去未利用的殘渣和沉淀。將水解液旋蒸至原來體積的2/3，使反應(yīng)過程中的分解臭進(jìn)一步揮發(fā)，并且保證沒有物質(zhì)析出，將經(jīng)過濃縮的水解液用無水碳酸鈉中和至pH為5.1，得到滋味和氣味都較優(yōu)的成品液。根據(jù)相關(guān)水解液制備文獻(xiàn)[13]，中和時堿的加量過少，不能完全將酸進(jìn)行中和，加量過多，水解液堿臭味大，且過飽和，在試驗過程中，當(dāng)pH達(dá)到5時，水解蛋白液已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)。常壓回流裝置示意圖見圖1。

1. 鐵架臺 2. 精密增加磁力攪拌器 3. 聚四氟乙烯攪拌漿 4. 夾子 5. 圓底燒瓶 6. 數(shù)顯電熱套

圖1 常壓回流反應(yīng)裝置示意圖

Figure 1 Reaction device working scheme

1.2.2 總氮的測定 按GB/T 14771—1993中凱氏定氮法執(zhí)行。

1.2.3 氨態(tài)氮的測定 按GB/T 5009.39—2003中用甲醛滴定法執(zhí)行。

1.2.4 水解度的測定 根據(jù)文獻(xiàn)[12]，用1.2.3中氨態(tài)氮含量與1.2.2中總氮含量相除得到。

1.2.5 3-MCPD的測定 根據(jù)文獻(xiàn)[12]，修改如下：氣相色譜—電子俘獲檢測法，樣品中的3-氯-1,2-丙二醇經(jīng)層析柱分離、凈化，與七氟丁酰咪唑衍生成1,2-二(七氟丁酰氧基)-3-氯丙烷。衍生物用氣相色譜儀的電子俘獲檢測器測定，外標(biāo)法定量。

3-MCPD標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：稱取0.100 0 g 3-MCPD標(biāo)品，用乙酸乙酯溶解定容至100 mL，用正己烷稀釋至0.00，0.01，0.05，0.10，0.50，1.00，1.50，2.00 μg/mL。分別取5 mL標(biāo)準(zhǔn)系列溶液于8只10 mL刻度離心試管中，加50 μL七氟丁酰咪唑，用渦旋混合器充分渦旋混合1 min。在70 ℃恒溫30 min，冷卻至室溫。加水3 mL，渦旋混合1 min，離心3 min。用尖嘴吸管將水層吸出后，重復(fù)“加水、離心、吸去水層”的操作。將溶液在40 ℃下氮吹濃縮至1 mL，加入約300 mg 無水硫酸鈉，充分振搖1 min，靜置后用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。

樣品測定：稱取5.000 g樣品于100 mL燒杯中。加5 g提取填充料，攪拌均勻。裝入已依次充填1 cm高的無水硫酸鈉和5 g硅藻土的玻璃層析柱中。壓實后再充填1 cm高的無水硫酸鈉。用80 mL淋洗液(9體積正己烷加1體積無水乙醚)淋洗物料，淋洗速度約為3 mL/min。棄去淋洗液，再用150 mL無水乙醚洗脫，洗脫速度約為3 mL/min。收集洗脫液于250 mL圓底燒瓶中，在40 ℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干。用正己烷將濃縮液移入10 mL刻度離心試管中，用正己烷定容至5 mL。衍生步驟同上[14]。

1.2.6 氨基酸的測定(谷氨酸鈉含量以谷氨酸計) 將樣品稀釋50倍，過膜后借助超高壓液相和安捷倫ZORBAX Eclipse AAA(氨基酸分析)色譜柱，利用鄰苯二甲醛(OPA)和9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)對水解液中氨基酸進(jìn)行衍生后，經(jīng)二極管陣列檢測器對樣品進(jìn)行分析，利用氨基酸標(biāo)品，外標(biāo)法定量。取氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品(1 nmol/μL)，將其配制成0.125，0.250，0.500，0.750，1.000 nmol/μL 5個濃度，并用各級濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。依據(jù)安捷倫安捷倫ZORBAX Eclipse AAA分析柱工程師開發(fā)的配套方法，流動相選擇A(NaH2PO4)和B(甲醇、乙腈、水)，梯度洗脫，柱溫箱為40 ℃，進(jìn)樣量為0.5 μL，DAD檢測波長為338 nm。

1.2.7 單因素試驗方法 分別選取鹽酸溶液濃度、水解時間、料液比3個因素做單因素試驗，重復(fù)3次。以水解度、氨基酸含量(主要是呈鮮氨基酸谷氨酸和天門冬氨酸)、3-MCPD含量、感官鑒評結(jié)果為評價指標(biāo)進(jìn)行探討。

(1) 鹽酸濃度：料液比為1∶6(g/mL)，水解時間為5 h，將鹽酸濃度分別設(shè)為0.4，0.8，1.2，1.6，2.0，2.4 mol/L，測定水解度、天門冬氨酸、谷氨酸、3-MCPD的值。

(2) 水解時間：料液比為1∶6(g/mL)，鹽酸濃度為1.6 mol/L，將水解時間分別設(shè)為1，2，3，4，5，6，7 h。測定水解度、天門冬氨酸、谷氨酸的值。

(3) 料液比：鹽酸濃度為1.6 mol/L，水解時間為5 h，當(dāng)料液比小于1∶3(g/mL)時，過于黏稠不利于制樣，因此選擇料液比分別為1∶4，1∶5，1∶6，1∶8，1∶9，1∶10(g/mL)。測定水解度、天門冬氨酸、谷氨酸的值。

1.2.8 響應(yīng)面試驗方法 通過單因素試驗，初步選擇了3個水平的鹽酸濃度、水解時間、料液比進(jìn)行響應(yīng)面試驗。由于水解液中谷氨酸含量較高，因此取水解度和谷氨酸含量作為指標(biāo)。1.2.9 最優(yōu)條件水解液活性炭吸附條件研究方法 利用市售光復(fù)顆粒狀活性炭、滬試碎粒狀活性炭、滬試粉末狀活性炭3種活性炭分別對最佳生產(chǎn)條件下制得的水解液(活性碳添加量分別為0.0‰，0.5‰，1.0‰，2.5‰，5.0‰，10.0‰，25.0‰，50.0‰，搖床70 ℃，轉(zhuǎn)速180 r/min，時間14 h)進(jìn)行對比試驗。反應(yīng)完后，對其過濾進(jìn)行外觀記錄、感官鑒評、氨基酸及3-MCPD的測定，找到最合適的后處理條件。

1.2.10 感官鑒評方法 味道是人們評估食物可口性的重要指標(biāo)。基本味覺分為酸、甜、苦、鮮、咸5種，其中鮮味是與谷氨酸、5'-肌苷酸等物質(zhì)所呈現(xiàn)的味道相似，能增強食品的持續(xù)性、協(xié)調(diào)性和濃厚感，而并不影響其他4種基本味和其他呈味物質(zhì)的味覺刺激[15]。試驗過程中，將原液稀釋一定倍數(shù)，組織實驗室感官鑒評小組(共6名，分別為20歲2名、22歲2名、24歲2名)，進(jìn)行綜合喜好度分析，首先選擇大家接受度最高的稀釋倍數(shù)，避免咸味太重影響感受鮮味并進(jìn)行綜合喜好度分析，結(jié)果見表1。感官鑒評員鑒定前用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行培訓(xùn)：甜味(35 mmol/L蔗糖溶液)，酸味(1.5 mmol/L酒石酸溶液)，咸味(40 mmol/L NaCl溶液)，鮮味(10 mmol/L 谷氨酸單鈉鹽)，苦味(20 mmol/LL-異亮氨酸)及混合液，蘸取適量品嘗訓(xùn)練。

將制備好的水解液打亂順序，組織感官鑒評小組對成品進(jìn)行了感官鑒評，以酸、甜、苦、咸、鮮綜合口感對成品液及活性炭處理后的樣品進(jìn)行打分。綜合口感最佳的制備條件就是咸度和鮮度協(xié)調(diào)的最優(yōu)狀態(tài)，并與單因素的水解度、氨基酸指標(biāo)共同作為選擇合適反應(yīng)條件的一項重要指標(biāo)。第一組進(jìn)行的6個產(chǎn)品分別是不同鹽酸濃度的酸水解液，大部分成員選擇鹽酸濃度為1.2 mol/L的樣品，感覺綜合口感好，普遍反映2.4 mol/L的水解液咸度太重。第二組7個樣品分別是在不同水解時間條件下制備的，其中5 h的鮮味較其他樣品更能明顯的體現(xiàn)出來。第三組樣品為6種不同料液比水解液的比較，大部分鑒評員選擇了料液比為1∶6(g/mL)的水解液，口感較豐厚，鮮味較明顯。綜合感官鑒評的結(jié)果和單因素的最優(yōu)結(jié)果確定響應(yīng)面的條件。

表1 不同單因素條件下制得樣品的感官鑒評Table 1 Sensory analysis on different single factor samples

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

小麥面筋蛋白水解液中蛋白質(zhì)隨著鹽酸濃度逐漸增大，二硫鍵斷裂，水解度逐漸增大。在鹽酸濃度大于2 mol/L時，水解度不再有明顯增大的趨勢，同時由于高濃度鹽酸和高溫的同時作用會破壞氨基酸內(nèi)部化學(xué)鍵，從而破壞氨基酸結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致谷氨酸含量有減少的趨勢。而且鹽酸濃度過高，會直接導(dǎo)致生成的有害3-MCPD含量顯著增高。當(dāng)鹽酸濃度大于1.6 mol/L后，3-MCPD含量超過歐盟標(biāo)準(zhǔn)(0.02 mg/kg)。因此，鹽酸濃度不宜過高，做響應(yīng)面試驗選擇鹽酸濃度1.2，1.6，2.0 mol/L。小麥面筋蛋白水解液的水解度隨水解時間增加而變大，但是水解時間大于6 h后，水解度基本保持不變。但是谷氨酸和天門冬氨酸含量在6 h以后有減少的趨勢，這是由于長時間較高濃度酸解導(dǎo)致了氨基酸化學(xué)鍵的破壞。因此，選擇較為合適不解時間為4，5，6 h。水解度及兩種氨基酸含量隨著物料添加量減小而減小。料液比值越小，水解前樣液中含谷朊粉越少，在相同的鹽酸濃度和水解時間下，料液比選擇1∶4，1∶5，1∶6(g/mL)。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2.1 試驗條件的建立與結(jié)果分析 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表2、3。

表2 響應(yīng)面設(shè)計水解優(yōu)化試驗的因子與水平Table 2 The factors and levels in response surface design for wheat gluten hydrolasate

表3 響應(yīng)曲面試驗條件及相應(yīng)結(jié)果Table 3 Response surface experiment condition and the corresponding results

2.2.2 顯著性分析 對以上回歸模型各項進(jìn)行方差分析、F檢驗，結(jié)果見表4、5。

谷氨酸模型的方差分析表明，模型具有顯著性(P=0.008 3<0.05)，失擬項(P)用來表示所用模型與試驗擬合的程度，即二者差異的程度。本表谷氨酸含量回歸方程方差分析中P=0.633 6>0.05，說明該模型可信度高，無失擬因素存在，因此可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。另外在各模型參數(shù)中，自變量一次項A(鹽酸濃度)、C(料液比)、二次項BC(水解時間和料液比的交互作用)對谷氨酸含影響極顯著(P<0.01)。因此可以采用該模型分析谷氨酸含量的變化。

表4 谷氨酸含量回歸方程方差分析表Table 4 The regression equation ANOVA table of GLU content

表5 水解度回歸方程方差分析表Table 5 The regression equation ANOVA table of degree of hydrolysis(DH)

水解度模型的方差分析顯示，模型具有顯著性(P=0.000 2<0.05)，水解度回歸方程方差分析中失擬項P值為0.201 8>0.05，說明該模型可信度高，無失擬因素存在，因此可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。另外在各模型參數(shù)中，自變量一次項A(鹽酸濃度)、C(料液比)、二次項AC、BC、A2、B2、C2對水解度影響極顯著(P<0.01)。因此可以采用該模型分析水解度的變化。

從方差分析表中可以得到：在3個對響應(yīng)值氨基酸含量的影響因素中，以料液比最為顯著，其它2個影響因素從大到小依次為鹽酸濃度和水解時間；在3個對響應(yīng)值水解度的影響因素中，以鹽酸濃度最為顯著，其它2個影響因素從大到小依次為料液比和水解時間。

2.2.3 殘差分析 通過殘差正態(tài)概率分布圖(圖2)看到水解度、谷氨酸數(shù)據(jù)分布都接近于對角線，說明殘差的分布接近于正態(tài)分布。殘差對預(yù)測值的分布(圖3)，在0處無規(guī)律任意分布。預(yù)測值與實際值(圖4)盡量在一條直線上。因此數(shù)據(jù)分布的線性明顯，沒有出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)點。

2.2.4 因素間的交互試驗

(1) 對水解度的影響：由圖5可以看出鹽酸濃度與料液比對水解度的影響是顯著的(P=0.014 0<0.05)。其中料液比對其水解度的變化影響較大。料液比在0.23左右其水解度最大。由圖6可以看出水解時間與料液比對水解度的影響是顯著的(P=0.001 3<0.05)。

(2) 對谷氨酸的影響：由圖7可以看出，水解時間與料液比之間的交互作用對谷氨酸含量的影響是顯著的(P =0.007 5<0.05)。其中水解時間對其谷氨酸含量的變化影響較大。水解時間在5 h左右其谷氨酸含量最大。

圖2 水解度及谷氨酸含量的殘差正態(tài)概率分布圖Figure 2 Normal Plot of Residuals(DH and GLU)

圖3 水解度及谷氨酸含量的殘差與預(yù)測值圖Figure 3 Residuals vs. Predicted(DH and GLU)

圖4 水解度及谷氨酸含量的預(yù)測值與實際值Figure 4 Predicted vs. Actuals(DH and GLU)

圖5 鹽酸濃度與料液比交互作用對水解度的影響Figure 5 The response surface and contour of the effect of interaction between HCl and liquid to material ratio on DH

圖6 水解時間與料液比交互作用對水解度的影響Figure 6 The response surface and contour of the effect of interaction between time and liquid to material ratio on DH

圖7 水解時間與料液比交互作用對谷氨酸含量的影響Figure 7 The response surface and contour of the effect of interaction between time and liquid to material ratio on Glu

2.2.5 最優(yōu)水解條件的確定 通過軟件將表4數(shù)據(jù)擬合得到優(yōu)化方程：

Y=-61.120 40+4.654 45A+10.646 17B+198.625 31C-0.329 25AB+6.487 50AC-21.225 00BC-0.430 77A2-0.426 27B2-187.203 13C2。

(1)

通過軟件將表5數(shù)據(jù)擬合得到優(yōu)化方程：

Y=-421.346 73+34.283 87A+63.565 50B+2 024.190 63C-0.845 00AB+73.687 50AC-117.000 00BC-5.042 75A2-3.080 25B2-3 726.718 75C2。

(2)

通過擬合方程得出最優(yōu)條件鹽酸濃度1.97 mol/L、水解時間4 h、料液比1∶4(g/mL)，理論氨基酸含量為5.25 g/100 mL，水解度為62.75%。

以最佳呈鮮條件水解3次作為驗證實驗，所得氨基酸含量為61.72%，與理論值相近，可以驗證最優(yōu)條件是成立的。

然而根據(jù)2.1.1鹽酸濃度單因素分析可知，當(dāng)鹽酸濃度大于1.6 mol/L時，水解度和氨基酸的增加速度較緩慢，而且3-MCPD生成量會顯著增加，不論是從安全性還是生產(chǎn)成本，最終選擇1.6 mol/L的鹽酸濃度比較合適。由此確定最佳生產(chǎn)條件為鹽酸濃度1.6 mol/L，水解時間4 h，料液比1∶4(g/mL)。在此條件下進(jìn)行制樣，測得其水解度能達(dá)到61.65%，谷氨酸含量達(dá)到4.77 g/100 mL，雖然經(jīng)優(yōu)化后的條件得出的氨基酸含量略低于表3第11組，但水解度略高，且綜合3-MCPD的生成量，最終選擇了此條件。因此，利用響應(yīng)面分析法得到的小麥面筋蛋白水解液制備工藝參數(shù)真實可靠，具有實用價值。

表6 活性炭添加量對水解液中3-MCPD生成量的影響?Table 6 3-MCPD changes by different content of activated carbon

? 3-MCPD檢出限為0.004 mg/kg。

2.2.6 最優(yōu)條件水解液活性炭吸附條件研究 利用預(yù)試驗中感官條件最優(yōu)的滬試粉末狀活性炭進(jìn)行活性炭吸附條件研究，由表6可知，當(dāng)添加量大于5‰才有明顯脫除3-MCPD的作用，當(dāng)活性炭添加量大于10‰時會產(chǎn)生明顯脫色作用，而大于25‰后則谷氨酸的損失明顯，因此選擇5‰為最適添加量。

3 結(jié)論

之前的植物蛋白酸解制備水解液研究[16-19]往往只利用水解度這個單一指標(biāo)，為了使結(jié)果更加客觀，本研究在進(jìn)行單因素試驗時，還以天門冬氨酸、谷氨酸兩種主要呈鮮氨基酸含量為指標(biāo)，并結(jié)合了感官小組滋味評價初步得到了較優(yōu)結(jié)果。得到的水解液谷氨酸含量和水解度高于之前研究。同時為了符合歐盟對鮮味水解液的安全標(biāo)準(zhǔn)要求，對最優(yōu)產(chǎn)品進(jìn)行了活性炭吸附研究，吸附后的水解液氨基酸含量、顏色、口感幾乎不受影響，3-氯-1,2-丙二醇含量低于儀器檢測限，從而得到了安全、優(yōu)質(zhì)、鮮度高的小麥面筋蛋白水解調(diào)味液。在總結(jié)之前研究基礎(chǔ)的情況下對植物蛋白水解液的制備進(jìn)行了更為全面綜合的研究，為日后制備提供了強大的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，也為工業(yè)生產(chǎn)提供了方向。試驗過程中3-MCPD指標(biāo)的測定是植物蛋白水解液的關(guān)鍵控制步驟，但是較為費時，日后還可加強這方面研究，使得水解液從制備到指標(biāo)檢測有一套標(biāo)準(zhǔn)化流程。

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Optimization oflow 3-MCPD wheat gluten protein hydrolysate by response surface methodology

GUO Qing-ya1,2SONGHuan-lu1,2CHAIDan3CHENYing3LUOHuan-zhen1,2YANGPing1,2

(1.BeijingHigh-techInnovationCentreofFoodNutritionandHumanHealth,Beijing100048,China; 2.LaboratoryofMolecularSensoryScience,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100048,China; 3.Wilmar(Shanghai)BiotechnologyResearchandDevelopmentCenterCo.,Ltd,Shanghai200137,China)

Given the high quality wheat gluten protein, the hydrolysis conditions including hydrochloric acid concentration, hydrolysis time and solid-liquid ratio were optimized with the degree of hydrolysis, umami amino acids (aspartic and glutamic acid) as indices using hydrochloric acid, and the processing technique was expatiated. Moreover, 3-monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) combining with acidolysis process was measured and sensory evaluation assessment team was organized to do the sensory evaluation of hydrolyzed vegetable protein under different conditions. Additionally, the optimum preparation was selected. Finally, on the basis of single factor experiment, the response surface of the 3 level design (Box-Behnken design) was used by degree of hydrolysis and glutamic acid content as indexes to optimize the hydrochloric acid concentration, hydrolysis time and solid-liquid ratio. The best acid hydrolysis condition included a hydrochloric acid concentration at 1.6 mol/L, a solid-liquid ratio at 1∶4, hydrolyzed for 4 h. Furthermore, 3-MCPD was compared before and after using activated carbon, thus expecting to get high-quality and umami, safe and low content 3-MCPD content wheat gluten protein hydrolysate for industrial mass production.

wheat; wheat gluten; sensory evaluation; hydrolysis; 3-monochloropropane-1,2-diol(3-MCPD)

郭青雅，女，北京工商大學(xué)在讀碩士研究生。

宋煥祿(1961-)，男，北京工商大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。 E-mail: songhl@th.btbu.edu.cn

2017-01-03

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.035