一種富含氨基酸的功能性肽鹽的工藝研究

秦 鵬，王淑慧，趙金龍，孫漢巨，王軍輝，何述棟，張 強

（1.合肥工業大學 食品與生物工程學院，安徽 合肥 230009；2.安徽復合調味品重點實驗室，安徽強旺調味食品有限公司，安徽 界首 236500）

豆粕是大豆經過壓榨豆油后得到的一種副產品，其蛋白質含量為40%～48%，并含有碳水化合物、氨基酸、維生素、礦物質元素、黃酮等多種營養及功能成分[1]。我國是豆粕生產大國，然而每年大約85%的豆粕被用于家禽、家畜的飼養，僅有少許被用于其他行業[2]。因此，開發以豆粕為原料的新產品，對于擴展資源的利用和應用范圍，具有重要意義。

近年來，隨著酶工程技術的迅猛應用，通過酶解豆粕中的大豆蛋白，制備功能性大豆多肽和氨基酸的工藝已取得長足的發展[3]。大豆多肽是大豆蛋白在一定的條件下，被酶解再經過分離純化后，得到的一種由多種多肽和游離氨基酸組成的混合物。研究發現，大豆多肽具有一些獨特的功能，如抗菌性、抗過敏性、抗氧化性等，還具有增強機體免疫力、降低膽固醇含量、防病治病、調節人體生理機能等作用[4-5]。Shu-Tzu Chen等人[6]研究發現，大豆多肽能使血清的膽固醇含量降低24%以上，可有效預防和改善因膽固醇含量超標而造成的各種疾病，且無副作用。通過美拉德反應制備的美拉德肽進而與食鹽進行調配，制成美拉德肽鹽，既可以充分利用大豆多肽提高其附加值，又可以開發新型的調味鹽，具有廣闊的應用前景和市場價值。

目前，市場存在加碘鹽、加鋅鹽、加鐵鹽、加鈣鹽、低鈉鹽等具有單一營養素補充功能或單一保健功能的食鹽，調味鹽的品種較為單一。研究開發的富含氨基酸的功能性肽鹽不僅具有氨基酸補充功能，且具有美拉德肽獨特的香味，經過超微粉碎處理后，該產品具有了低鈉鹽的特性，豐富了功能性食鹽的種類，同時也為低鈉鹽的產業化提供了新思路。試驗選用豆粕為原料，與木糖、半胱氨酸進行美拉德反應制備獨特風味的美拉德產物，以感官評價中的口感、氣味及顏色為主要考核指標，研究檸檬粉、葛根粉、甘氨酸鋅等物質的添加量對最終氨基酸肽鹽感官品質的影響，從而開發出口味獨特、富含必需氨基酸的保健型調味鹽。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆粕，市售；葛根、決明子、甘草、檸檬，均購于合肥市家樂福超市；L-鹽酸賴氨酸、L-蛋氨酸、色氨酸、甘氨酸鋅、牛磺酸，合肥博美生物科技有限公司提供；堿性蛋白酶、中性蛋白酶（酶活力20萬 U/g，6萬 U/g），北京奧博星生物技術有限公司提供；木瓜蛋白酶（酶活力2萬 U/g），北京索萊寶生物科技有限公司提供；風味蛋白酶（酶活力2萬 U/g），丹麥諾維信酶制劑公司提供；D-木糖、L-半胱氨酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；鹽酸（AR），上海中試化工總公司提供；碳酸鈉（AR），江蘇強盛功能化學股份有限公司提供；食鹽、D-異抗壞血酸鈉，均為食品級。

1.2 儀器與設備

AR1140型電子分析天平，上海民橋精密科學儀器有限公司產品；TGL16M型高速冷凍離心機，鹽城市凱特實驗儀器有限公司產品；LGJ-12型真空冷凍干燥機，北京松源華興科技發展有限公司產品；PHS-3C型精密pH計，上海今邁儀器儀表有限公司產品；HH-2型數顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司產品；RE52AA型旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠產品；HX-300型高速中藥粉碎機，浙江永康溪岸五金藥具廠產品；XDW型振動式細胞級超微粉碎機，濟南達微機械有限公司產品；NR200型手持式色差計，深圳3NH科技有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 氨基酸肽鹽制備工藝流程

①豆粕粉碎→懸浮液→酶水解→滅活→抽濾→旋蒸→冷凍干燥→油浴→冷凍干燥；

②檸檬→清洗→去皮→切片→滅酶→護色→干燥→磨粉→過篩→超微粉；

③食鹽、L-鹽酸賴氨酸、L-蛋氨酸、色氨酸、甘氨酸鋅、牛磺酸；

④葛根、決明子、甘草→干燥→粉碎→過篩→超微粉碎；

①+②+③+④→調配→超微粉碎→成品。

1.3.2 美拉德肽的制備

采用粉碎機將豆粕粉碎，過80目篩備用。取適量的豆粕粉，制備成質量分數為14%的豆粕懸浮液，于80℃條件下預熱處理30 min，冷卻至室溫后，豆粕懸浮液用濃度為6 mol/L的碳酸鈉溶液調節pH值至10，添加5 000 U/g堿性蛋白酶，于50℃條件下保溫3 h；之后，調節豆粕懸浮液pH值至6.5，同時添加木瓜蛋白酶、中性蛋白酶及風味蛋白酶至溶液酶活力分別達到5 500，5 000，8 000 U/g，并于55℃條件下保溫4 h；將酶解液在90℃下加熱15 min，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮后，冷凍干燥，收集大豆多肽備用。將大豆多肽、半胱氨酸、D-木糖按質量比5∶1∶2配成質量分數20%的溶液，用濃度6 mol/L碳酸鈉溶液調節pH值至7.4，再置于120℃油鍋中處理120 min，冷卻至室溫后，冷凍干燥，之后收集產物備用[7]。

1.3.3 檸檬粉的制備

將新鮮的檸檬清洗后切片，厚度約為0.5 cm，去果核，置于100℃水中浸泡5 min后，立即浸入質量分數為1%的抗壞血酸溶液中，在55℃條件下水浴5 min，防止檸檬顏色發生改變[8]。將浸泡后的檸檬片經干燥后粉碎，過80目篩，之后經超微粉碎機再次粉碎，收集粉末備用。

1.3.4 葛根粉、甘草粉的制備

將葛根、甘草、決明子清洗，經烘干、粉粹后過80目篩，用超微粉碎機再次粉碎，收集粉末備用。

1.3.5 感官評定

由8位評定員隨機對調味鹽的口感、氣味及顏色進行評定[4]，采用10分制。

調味鹽的感官評分標準見表1。

1.3.6 輔料的用量對調味鹽的感官影響

（1） 氨基酸的用量對調味鹽的感官影響。調味鹽中食鹽用量9.0 g，美拉德肽用量0.5 g，L-蛋氨酸、牛磺酸、色氨酸、L-鹽酸賴氨酸和甘氨酸鋅的用量分別為 0， 0.002， 0.004，0.006， 0.008 g， 加水定容至1 000 mL，固定其中4種氨基酸用量，依次改變另一種氨基酸用量進行單因素試驗，以感官評分為指標，分別確定5種氨基酸用量。

（2） 美拉德肽、甘草粉、決明子、檸檬粉和葛根粉用量對調味鹽感官品質的影響。調味鹽中食鹽用量9.0 g，L-蛋氨酸、牛磺酸、色氨酸、L-鹽酸賴氨酸以及甘氨酸鋅用量均為0.005 g，美拉德肽、甘草粉、決明子、檸檬粉和葛根粉用量均分別為0，0.1，0.2， 0.3，0.4 g，加水定容至1 000 mL，固定其中4種物質的用量，依次改變另一種物質的用量進行單因素試驗，以感官評分為指標，分別確定美拉德肽、甘草粉、決明子、檸檬粉和葛根粉的用量。

表1 調味鹽的感官評分標準

（3） 超微粉碎時間對調味鹽穩定性的影響。將食鹽、美拉德肽、甘草粉、決明子、檸檬粉和葛根粉及5種氨基酸按所得比例混合，經超微粉粹，粉粹時間分別為3，6，9，12 min，以感官評分、色度、粒度及DPPH自由基清除率為指標，確定最佳超微粉碎時間[9]。

（4） 調味鹽粒度的測定。取適量超微粉碎后的樣品，分別用無水乙醇進行分散，將分散后的粉體混懸液加入到激光粒度分析儀的測定杯中，按操作說明進行測定。

（5） 調味鹽色度的測定。取適量上述樣品，采用色差計進行色度檢測，確定每個時間下的產品色度數據，并做好記錄。色差儀中L，a，b值分別表示黑白、紅綠及黃藍，所有的顏色都可以通過L，a，b值色空間感知并測量，這些數據也可以用來表示標樣同測試樣的色差，并通常用ΔL，Δa，Δb值表示[10]。該試驗中使用的對照樣為標準白色平板。

（6） 調味鹽DPPH自由基清除能力的測定。樣品DPPH自由基清除能力的測定參考嚴敏等人[11]的方法：稱取一定量的DPPH固體溶解于無水乙醇中，配制成質量濃度為0.04 mg/mL DPPH溶液；用超純水配制質量濃度為4 mg/mL氨基酸肽鹽溶液。取2 mL該溶液，加入等體積的DPPH溶液，混合均勻，于室溫下避光放置30 min后，以轉速5 000 r/min離心10 min。取上清液于波長517 nm處測定其吸光度；取2 mL無水乙醇與等體積DPPH溶液混勻后，在相同條件下測吸光度；取2 mL無水乙醇和等體積樣品溶液混合后在相同條件下測吸光度。樣品對DPPH自由基的清除率用以下公式計算：

式中：A0——2 mL無水乙醇+2 mL DPPH溶液的吸光度；

A1——2 mL樣品溶液+2 mL DPPH溶液的吸光度；

A2——2 mL樣品溶液+2 mL無水乙醇的吸光度。

2 結果與分析

2.1 氨基酸用量對調味鹽感官品質的影響

氨基酸用量對調味鹽感官品質的影響見圖1。

圖1 氨基酸用量對調味鹽感官品質的影響

為了賦予調味鹽具有氨基酸的保健功能，故在調味鹽中添加不同種類的營養強化劑型氨基酸。由圖1可知，隨著氨基酸用量的增加，產品的感官品質并無明顯的升高或降低的趨勢，可認為不同種類的氨基酸的添加對調味鹽感官品質沒有影響。分析產生該現象的原因如下：第一，營養強化劑型氨基酸自身無味道且水溶性良好，并不會對產品在口感及顏色方面產生影響；第二，營養強化劑氨基酸的用量較少，最多占產品的1‰，因此并不會影響調味鹽產品感官品質，同時賦予了調味鹽氨基酸的保健功能。

2.2 美拉德肽、甘草粉、決明子、檸檬粉和葛根粉用量的對調味鹽感官品質的影響

美拉德肽、甘草、決明子、檸檬和葛根用量對鹽感官品質的影響見圖2。

圖2 美拉德肽、甘草、決明子、檸檬和葛根用量對鹽感官品質的影響

由圖2可知，5種輔料用量對調味鹽的感官評分呈現出不同程度的影響。其中，隨著美拉德肽用量的增加，感官品質呈現先增加后減少的趨勢；當用量大于0.2 g時，產品的感官評分逐漸減小。這可能因為一定量的美拉德肽能夠賦予產品獨特的香味，但隨著美拉德肽用量的增加，產生的香味過于濃郁，掩蓋了其他輔料的味道，破壞了整體風味的和諧，且造成產品色澤較為暗淡而令品嘗人員逐漸難以接受；而隨著甘草和決明子用量的增加，感官品質呈現下降趨勢。在二者用量為零時，調味鹽具有最高感官評分。可能由于甘草中有纖維性沉淀而決明子粉會產生褐色不溶性沉淀，極大地影響了產品的感官品質；隨著葛根用量的增加，感官品質呈現先增加后減少的趨勢；當其用量大于0.1 g時，感官品質逐漸減小[12]。這可能是隨著用量的逐漸增加，溶液顏色變暗，嚴重影響了產品的色澤；隨著檸檬用量的增加，產品的感官品質呈現逐漸上升的趨勢；當用量為0.4 g時，感官評分達到最大值（8.33分）。這可能是由于檸檬的添加會賦予產品清爽的口感，而隨著檸檬用量的增加，清爽的口感逐漸增強。綜上所述，確定調味鹽產品的調配比例為美拉德肽用量0.2 g，檸檬用量0.4 g，葛根用量0.1 g，而甘草與決明子不添加。

2.3 調味鹽調配的正交試驗

調味鹽配方的正交試驗見表2。

表2 調味鹽配方的正交試驗

由表2可知，A對試驗結果的影響最大，B次之，C和D對產品感官分數的影響最小。正交試驗的最優結果為A1B1C2D1，而極差分析的最優結果為A1B1C1D1，由于A，B及D的最優水平相同，因此需要通過試驗來驗證[13]。

驗證試驗設計及結果見表3。

表3 驗證試驗設計及結果

綜上所述，正交試驗確定的最優配方為A1B1C2D1，故而最終調味鹽的最優配方為氯化鈉用量9.0 g，美拉德肽用量0.15 g，檸檬粉用量0.3 g，葛根粉用量0.1 g，L-鹽酸賴氨酸用量0.006 g，甘氨酸鋅、色氨酸、L-蛋氨酸及牛磺酸用量均為0.005 g。

2.4 超微粉碎時間對調味鹽粒度的影響

超微粉碎時間對調味鹽粒度的影響見表4。

表4 超微粉碎時間對調味鹽粒度的影響

由表4可知，隨著超微粉碎時間的增加，調味鹽產品的 D10， D50， D90， D（ 4，3）， D（ 3，2）及比表面積均呈現顯著降低的趨勢。這表明，肽鹽產品粒徑隨著超微粉碎時間的延長逐漸減小，而產品的感官品質隨著超微粉碎時間逐漸增高。當超微粉碎12 min時，產品的粒度最小，感官品質最高（8.33分）。這可能是由于超微粉碎的作用，造成肽鹽產品中各原料粒徑減小，比表面積增大，從而使呈味物質及營養成分溶出更加充分，入味效果也得到很大改善。另一方面，由于美拉德肽鹽中咸味的產生主要來自于氯化鈉離子的貢獻，且其離子半徑越小，咸味越純正[14]。由此推斷產生上述現象的原因是：隨著超微粉碎時間的延長，固體中氯化鈉粒子的中位徑減小，即固體中氯離子和鈉離子的聚合程度降低，而在溶于水時其水解電離過程更加容易，分散程度更高。因此，咸味也更加純正。

2.5 超微粉碎時間對調味鹽色差的影響

超微粉碎時間對調味鹽色差的影響見圖3。

圖3 超微粉碎時間對調味鹽色差的影響

由圖3可看出，ΔL，Δa，Δb值均為正值，即超微粉碎后的產品與原樣品相比亮度及色度值均出現明顯提高。通過對比不同曲線及其趨勢可以發現，隨著超微粉碎時間的增加，產品顏色越來越白，表明超微粉碎能有效改善肽鹽產品的色度，提升其感官品質。隨著超微粉碎時間的進一步延長，ΔL值降低，這可能是由于隨著時間的延長，產品粒徑逐漸降低，其折光能力越差被顆粒反射的光就會減少。因此，ΔL值將會呈現下降趨勢。而隨著超微粉碎時間的增加，Δa，Δb值并沒有明顯的變化。

2.6 超微粉碎時間對調味鹽DPPH自由基清除能力的影響

超微粉碎時間對調味鹽DPPH自由基清除率的影響見圖4。

圖4 超微粉碎時間對調味鹽DPPH自由基清除率的影響

DPPH自由基清除能力是抗氧化能力的重要指標之一，對于衡量產品的耐貯藏性具有重要意義。由圖4可知，超微粉碎時間從0 min延長至9 min[15]，產品DPPH自由基清除能力隨時間的延長呈現逐漸提高的趨勢。這可能是由于超微粉碎使肽鹽產品各原料粒徑減小、比表面積增大，致使肽鹽產品原料，如美拉德肽、檸檬粉及葛根粉中一些抗氧化成分（多肽、維C和黃酮類物質）的更加充分的溶出，從而使其DPPH自由基清除率顯著提高。而超微粉碎9 min以后，產品DPPH自由基清除能力隨超微粉碎時間增長而略有下降，這可能是由于進一步隨著超微粉碎時間的延長，產品中的抗氧化性物質被逐漸破壞，從而使產品的還原性下降。綜合粒度、感官評分、色差及DPPH自由基清除率結果，超微粉碎時間為9 min時該調味鹽具最好的感官接受度、炫白的色澤及較高的抗氧化活性。

3 產品品質標準

3.1 感官指標

色澤：白色略帶微黃色。

風味：具有良好的美拉德風味，無令人不愉快的異味。

組織狀態：無肉眼可見的外來異物，無結塊。

3.2 理化指標

氯化鈉含量＞60%，其他輔料可以按需求添加，水分含量≤0.8%。

3.3 微生物指標

細菌總數≤10CFU/mL，大腸菌群≤10CFU/100mL，致病菌不得檢出。

3.4 其他

其他各項質量指標要求，均符合國家有關質量衛生標準。

4 結論

通過單因素試驗和正交試驗確定了調味鹽的最佳配料比，即氯化鈉用量9 g，美拉德肽用量0.15 g，檸檬粉用量0.3 g，葛根粉用量0.1 g，L-鹽酸賴氨酸用量0.006 g，甘氨酸鋅、L-蛋氨酸、色氨酸、牛磺酸均為0.005 g，從而制備出具有氨基酸補充功能的調味肽鹽。在通過超微粉碎對產品進行粉碎，綜合最終產品的感官評分、粒度、色差及DPPH自由基清除率的結果發現，超微粉碎為9 min時，該調味鹽具有較高的分散度（D50達 到14.83μm）、最好的感官接受度（感官評分達到8.33分）、白凈的顏色及最高的抗氧化性（達到80.89%），這為增加食鹽產品種類及實現低鈉生活提供了可能。