菠蘿乳清多肽飲料的研制

齊海萍，胡文忠，姜愛麗，田密霞

(大連民族學(xué)院教育部國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連，116600)

菠蘿蛋白酶是從菠蘿(Anana comosus)果、莖等提取的一種蛋白水解酶，菠蘿蛋白酶在醫(yī)藥、食品、化妝品等方面有廣泛的應(yīng)用，特別是在水解蛋白制備營(yíng)養(yǎng)口服液上有著良好的應(yīng)用前景［1］。1891年，Marcno發(fā)現(xiàn)菠蘿汁中含有蛋白水解酶［2］，隨后國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)菠蘿蛋白酶的提取及酶學(xué)特征進(jìn)行了廣泛研究［3－5］。

乳清蛋白質(zhì)是熱敏性的蛋白質(zhì)，在制作飲料熱處理過程中容易發(fā)生熱變性而降低在水中的溶解度，也使乳清的利用范圍受到很大的限制［6－7］。同時(shí)產(chǎn)生的沉淀也影響了飲料產(chǎn)品的感官特性;若棄去沉淀，則其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值會(huì)大大降低［8］。本文旨在研究利用菠蘿汁中含有菠蘿蛋白酶的特點(diǎn)，對(duì)酶水解乳清蛋白的工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而制備應(yīng)用價(jià)值優(yōu)于乳清蛋白的乳清多肽，提高了乳清蛋白的利用率，為乳清蛋白的深度開發(fā)利用提供參考。

1 材料與儀器

乳清蛋白粉，沈聯(lián)公司。

恒溫水浴箱;離心機(jī);精密pH計(jì)。

果糖;茚三酮;甘氨酸。

2 方法

2.1 菠蘿汁制備

選取8、9成熟的菠蘿，清洗干凈后切成塊狀，利用榨汁機(jī)榨汁，菠蘿汁用濾布粗濾，再用離心機(jī)離心分離(轉(zhuǎn)速4 000 r/min，15 min)，取上清液為酶源，冷藏待用。

2.2 乳清蛋白酶法水解工藝的研究

2.2.1 酶解時(shí)間對(duì)水解度的影響

在菠蘿汁用量15%;乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解溫度為45℃條件下，選取酶解時(shí)間為10，20，30，40，50，60，70，80 min，對(duì)其水解度進(jìn)行測(cè)定。

2.2.2 酶解溫度對(duì)水解度的影響

在菠蘿汁用量15%;乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解時(shí)間為60 min，條件下，選取選用水解溫度為 25，30，35，40，45，50℃，對(duì)其水解度進(jìn)行測(cè)定。

2.2.3 菠蘿汁用量對(duì)水解度的影響

在乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解時(shí)間為60 min;水解溫度為45℃條件下，選取菠蘿汁用量分別為5%，10%，15%，20%，25%;對(duì)其水解度進(jìn)行測(cè)定。

2.2.4 乳清蛋白用量對(duì)水解度的影響

在菠蘿汁用量15%;pH=7.0;水解時(shí)間為60 min;水解溫度為45℃條件下，選取乳清蛋白用量分別為1%，2%，3%，4%，5%，6%;對(duì)其水解度進(jìn)行測(cè)定。

2.2.5 pH值對(duì)水解度的影響

在乳清蛋白用量分別為2%;菠蘿汁用量15%;pH=7.0;水解時(shí)間為60 min;水解溫度為45℃條件下，選取 pH 值為 5，5.5，6，6.5，7，7.5，8;對(duì)其水解度進(jìn)行測(cè)定。

2.3 酶解條件的優(yōu)選

選取菠蘿汁用量、乳清蛋白用量、溫度、時(shí)間為影響酶解效果的4個(gè)因素，各取3水平，選用L9(34)正交表安排實(shí)驗(yàn)，以乳清蛋白水解度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)乳清蛋白酶解最佳條件進(jìn)行優(yōu)選。

2.4 水解度的測(cè)定

茚三酮法。

2.5 產(chǎn)品感官評(píng)定

采用加權(quán)系數(shù)法，根據(jù)產(chǎn)品的酸味、甜味、苦味、氣味和組織狀態(tài)對(duì)感官的重要程度，確定其相應(yīng)的分值比例，總分值為100分。產(chǎn)品感官評(píng)定細(xì)則見表1。

表1 產(chǎn)品感官評(píng)定細(xì)則

3 結(jié)果與討論

3.1 乳清蛋白水解工藝的結(jié)果分析

3.1.1 酶解時(shí)間對(duì)水解度的影響

酶解時(shí)間對(duì)水解度的影響見圖1。由圖1可知，水解度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高，但在60 min以后增長(zhǎng)變化不大，可能是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將酶解時(shí)間確定為60 min。

圖1 水解時(shí)間對(duì)水解度的影響

3.1.2 酶解溫度對(duì)水解度的影響

酶解溫度對(duì)水解度的影響見圖2。由圖2可知，水解度隨著溫度的升高逐漸升高，但在40℃以后增長(zhǎng)變化不大，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將酶解溫度確定為40℃。

圖2 水解溫度對(duì)水解度的影響

3.1.3 菠蘿汁用量對(duì)水解度的影響

菠蘿汁用量對(duì)水解度的影響見圖3。由圖3可知，水解度隨著菠蘿汁濃度的提高逐漸升高，在用量超過15%以后水解度變化不明顯，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將菠蘿汁用量確定為15%。

圖3 菠蘿汁用量對(duì)水解度的影響

3.1.4 乳清蛋白用量對(duì)水解度的影響

乳清蛋白用量對(duì)水解度的影響見圖4。由圖4可知，水解度隨著乳清蛋白濃度的提高逐漸升高，在用量超過2%以后水解度沒明顯變化，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將乳清蛋白用量確定為2%。

圖4 乳清蛋白用量對(duì)水解度的影響

3.1.5 pH值對(duì)水解度的影響

pH對(duì)水解度的影響見圖5。由圖5可知，pH值對(duì)乳清蛋白水解度的影響不大，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將水解液pH值確定自然pH值。

3.1.6 乳清蛋白酶解正交因素水平表

乳清蛋白酶解正交方案及結(jié)果見表2、表3。

圖5 pH值對(duì)水解度

表2 乳清蛋白酶解條件正交因素水平表

由表2，表3可知，采用極差分析法，根據(jù)各因素的K和R值的大小，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以判斷出各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次順序?yàn)?菠蘿汁＞酶解時(shí)間＞酶解溫度＞乳清蛋白。即在酶解過程中，菠蘿汁為主要因素，酶解時(shí)間和酶解溫度為次要因素。乳清蛋白酶解的最佳條件為 A3B2C1D3，即菠蘿汁用量20%;乳清蛋白2%;酶解時(shí)間為60 min;酶解溫度為45℃。

3.2 乳清多肽菠蘿飲料配方設(shè)計(jì)

乳清蛋白經(jīng)過水解后產(chǎn)生的很多短肽和疏水性氨基酸會(huì)帶有苦味，因此需要對(duì)其進(jìn)行包埋，而β-環(huán)狀糊精的空穴結(jié)構(gòu)使得其被廣泛應(yīng)用于蛋白水解液的包埋，因此實(shí)驗(yàn)選擇β-環(huán)狀糊精為包埋劑。另外糖酸比也是影響飲料口味好壞的關(guān)鍵因素，本實(shí)驗(yàn)選擇檸檬酸和蘋果酸作為復(fù)合酸味劑(質(zhì)量比1∶1)，蔗糖作為甜味劑，以達(dá)到改善飲料口味的目的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4可看出，影響乳清多肽菠蘿飲料風(fēng)味的主次關(guān)系為A(蔗糖量)＞DCMC＞B(酸量)＞C(β-環(huán)狀糊精量)，最佳組合條件應(yīng)為A2B2C3D2，即蔗糖量為5%、酸量(檸檬酸和蘋果酸質(zhì)量比1∶1)0.1%、β-環(huán)狀糊精量為1.5%和CMC量為0.3%。所得產(chǎn)品口感良好，品質(zhì)穩(wěn)定。

表3 乳清蛋白酶解條件正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表4 乳清蛋白菠蘿飲料的調(diào)配正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4 結(jié)論

利用菠蘿汁(菠蘿蛋白酶)能有效促進(jìn)乳清蛋白的水解，菠蘿汁＞酶解時(shí)間＞酶解溫度＞乳清蛋白。即在酶解過程中，菠蘿汁為主要因素，酶解時(shí)間和酶解溫度為次要因素。乳清蛋白酶解的最佳條件為A3B2C1D3，即菠蘿汁用量20%;乳清蛋白2%;酶解時(shí)間為60min;酶解溫度為45℃。影響乳清多肽菠蘿飲料風(fēng)味的主次關(guān)系為A(蔗糖量)＞DCMC＞B(酸量)＞C(β-環(huán)狀糊精量)，最佳組合條件應(yīng)為蔗糖量為5%、酸量(檸檬酸和蘋果酸質(zhì)量比1∶1)0.1%、β-環(huán)狀糊精量為1.5%和CMC量為0.3%。所得產(chǎn)品口感良好，品質(zhì)穩(wěn)定。

［1］ 吳茂玉，馬超，喬旭光，等.菠蘿蛋白酶的研究及應(yīng)用進(jìn)展［J］.食品科技，2008，(8):17－20.

［2］ Maurer H R.Bromelain:biochemistry，pharmacology and medical use［J］.Cellular and Molecular Life Sciences.2001，58:1 234－1 245.

［3］ Murachi T，Yasui M，Yasuda Y.Purification and physicalcharacteriza － tion of stem bromelain［J］.Biochemistry，1964，(3):48－55.

［4］ Ota S，Muta E，Katahira Y，et al.Reinvestigation of fractionation－and some properties of the proteolytically active components of stem and fruit bromelains［J］.J Biochem，1985，98(1):219－228.

［5］ Chen Dong－Hwang，Huang Shih－Hung.Fast separation of bromelain by polyacrylic acid－bound iron oxide magnetic nanopar － ticles［J］.Process Biochemistry，2004，39(12):2 207－2 211

［6］ 郭本恒，孔保華.保健與功能食品［M］.哈爾濱:黑龍江科技出版社，1996.

［7］ 顧瑞霞.新型乳制品［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，1993(2):19－21.

［8］ 吳曉峰.乳副產(chǎn)品——酪乳和乳清的利用［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，1989(5):15－16.