乳清發酵液的研究及應用

徐睿庸，陳陽燕，吳麗嬌

（杭州匯捷食品化工有限公司，杭州 310011）

乳清發酵液的研究及應用

徐睿庸，陳陽燕，吳麗嬌

（杭州匯捷食品化工有限公司，杭州 310011）

以乳清為原料經特殊菌種長時發酵后，對其發酵產物進行生物酶解。較佳酶解條件為：蛋白酶添加量18 000 U/g，水解溫度45℃，水解pH4.5，蛋白底物質量分數為2%，此條件下發酵液的風味最好。應用在pro1.0%Calpis飲料中能顯著增強發酵感。

乳清；發酵；酶解；Calpis飲料

0 引 言

乳清是乳中酪蛋白凝結濾去后剩余的呈綠色的、半透明的液體成分，是工業生產干酪、干酪素的副產物，每生產1 kg干酪可得9 kg乳清，1 kg干酪素可得27 kg乳清[1]。乳清中含有豐富的蛋白質及少量脂肪、乳糖、維生素和礦物質等，是具有高價值及廣泛應用的食品原料[2]。目前乳清主要被加工成乳清粉或乳清蛋白濃縮粉等，但仍有40%左右的乳清尚未利用。現在國內外的很多專家學者都在研究怎樣合理的利用乳清來制作飲料，發酵酒等[3]。本研究利用乳清經特殊菌種發酵，酶解，過濾等工藝來制作發酵液。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

乳清粉（戴維林提供），蛋白酶（日本天野提供）。

均質機，UV-754紫外分光光度計，電熱恒溫培養箱，DELTA 320 pH計 （梅特勒-托利多儀器有限公司），臺式離心機，潔凈工作臺。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

濃縮乳清粉→60℃溶解→均質→熱處理（95℃；30 min）→冷卻→接種→發酵→熱處理（88℃；15 min）→勻漿→酶解→滅酶→冷卻→4 000 r/min離心20 min→上清液（酶解液）→濃縮→過濾→發酵液。

1.2.2 水解度（DH）測定[4]

（1）總氮的測定采用凱氏定氮法。

（2）氨基態氮的測定采用茚三酮法。

（3）水解度的計算：水解度（%）=氨基氮/總氮×100。

1.2.3 酶活力的測定[5]

酶活力單位定義：在37℃下每分鐘水解干酪素產生1 μg酪氨酸為一個酶活力單位（U）。酶液1 mL分別置于0，1，2號試管中（0號管加入質量分數為10%三氯乙酸3 mL），于37℃水浴中預熱3 min，加入質量分數0.5%的干酪素2 mL，在3 7℃水浴中準確保溫15 min，取出后在1和2號管中立即加入質量分數為10%三氯乙酸3 mL，過濾除去沉淀，取上清1 mL，加0.55 mo1/L碳酸鈉5 mL，福林試劑1 mL，于30℃水浴中顯色15 min，以0號管為空白，在680 nm波長處測得吸光值A680。

1.2.4 蛋白酶最適條件的選擇

測試蛋白酶在不同水解溫度、水解pH值、酶添加量、底物質量分數的活力水平。

1.2.5 工藝優化及感官評價

以水解度（DH）為指標，設計正交水平表，考察水解溫度、水解pH值、酶添加量、底物質量分數對酶解發酵乳清的影響。同時發酵液從滋氣味、色澤等方面進行感官評價。感官評定小組由10人組成，總分5分，風味越好則分值越高。1.2.6發酵液在pro1.0%Calpis飲料中的應用

在pro1.0%Calpis飲料中分別添加發酵液0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，對風味進行評定及描述。

2 結果與分析

2.1 蛋白酶最適條件的確定

圖1為不同pH值下蛋白水解液的吸光值；圖2為不同溫度蛋白水解液的吸光值；圖3為不同酶添加量蛋白水解液的吸光值；圖4為不同底物質量分數蛋白水解液的吸光值。

由圖1可以看出，蛋白酶在pH值為3～5時水解程度較好，適合發酵乳清的pH值范圍。酶是特殊蛋白質，極易受環境pH影響，pH過高或過低均不利于酶促反應，因此有其最適的pH值范圍。由圖2可以看出，蛋白酶隨溫度升高活力增強，隨后活力減弱，說明低溫不利于酶活力的釋放，高溫會導致蛋白酶的失活。溫度在50℃時，酶的活性最大，酶解效果最好。由圖3可以看出，隨酶添加量的增加，蛋白水解程度提高，而達到一定量時水解程度變化不大，這可能是在酶添加量20 000 U/g時大部分蛋白已被水解。由圖4可以看出，蛋白底物質量分數在3%時比較利于酶的水解。而質量分數大于3%時，蛋白水解程度反而呈現下降趨勢，這可能是由于隨質量分數的增大，溶液的黏稠度增加，影響蛋白酶活力釋放，不利于蛋白水解。

2.2 工藝優化及感官評價結果

由表1極差分析可知，蛋白水解的影響因素主次為：溫度＞底物質量分數＞酶添加量＞水解pH值，最佳組合為A3B1C1D3。感官評分的影響因素主次為：酶添加量＞底物質量分數＞水解pH值＞溫度，最佳組合為A1B2C1D1。由此可以看出，酶添加量的增加有利于蛋白水解，卻對風味有較大影響，可能是酶會帶來異味，因此酶添加量不宜過高。經驗證，在A1B2C1D1的條件下，即蛋白酶添加量18 000 U/g，水解溫度45℃，水解pH值為4.5，蛋白質底物質量分數為2%，發酵液的風味最好，蛋白水解程度較好。

表1 正交實驗結果

2.3 乳清發酵液的應用

由表2可以看出，乳清發酵液在pro1.0%Calpis飲料中，添加質量分數0.1%就能體現發酵風味，隨用量增加，發酵感隨之增強，但也出現了澀味。乳清發酵液在用量0.2%～0.3%時，口感差別不大。因此從成本角度考慮，乳清發酵液用量在0.2%時就能達到較好的效果。

表2 乳清發酵液在pro1.0%Calpis飲料中的應用結果

3 結 論

乳清發酵產物經蛋白酶水解，通過綜合考察蛋白水解度及風味，確定最佳水解條件：蛋白酶添加量18 000 U/g，水解溫度45℃，水解pH值為4.5，蛋白底物質量分數為2%。此條件下具有較好的發酵風味，用量0.2%時，在pro1.0%Calpis飲料中效果明顯。

[1]駱承庠.畜產品加工學[M].北京：農業出版社,1980.

[2]馬儷珍，張秀紅，蔣福虎，等.乳清的營養價值及乳清飲料的研究現狀[J].中國乳品工業，1999，27（5）：47-50

[3]徐本發.酸奶和乳酸菌飲料的加工[M].北京：中國輕工業出版社，1994.

[4]劉斌，劉家才，王峰.酶解乳蛋白對酸奶質地和風味的影響[J].乳品加工，2008（1）：44-45

[5]余冰賓.生物化學實驗指導[M].北京：清華大學出版社，2004.

Research and application of the whey fermentation flavor enhancer

XU Rui-yong,CHEN Yang-yan,WU Li-jiao
（VANKEM Food Chemicals Co.Ltd.,Hangzhou 310011，China）

Whey,as a material,was fermented by special cultures.Then the whey ferment was treated by the method of bioactive enzymolysis.The optimum conditions are substrate concentration about 2%,enzyme dosage about 18 000 U/g,pH 4.5 and temperature 45℃.The flavor is comfortable.And the sample could enhance the fermentation feeling applied in the pro 1.0%Calpis drinks.

whey；fermentation；enzymolysis；Calpis drinks

TS252.1

A

1001-2230（2010）11-0027-03

2010-08-16

徐睿庸（1982-），女，碩士，研究方向為乳品工藝。