大豆乳清多肽饮品的开发

李 雪, 赵晨晨, 钱 方, 牟光庆

(大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034)

大豆乳清多肽饮品的开发

李 雪, 赵晨晨, 钱 方, 牟光庆

(大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034)

以大豆乳清废水为原料,酶解产生多肽制备新型饮料。热处理条件为95℃,15 min;用胃蛋白酶水解大豆乳清蛋白,加酶量为8 000 U/g,反应条件为37℃酶解2 h;大豆乳清水酶解液加入0.1%柠檬酸、6.0%蔗糖和0.015%柠檬味香精后制得成品大豆乳清多肽饮料。产品口味偏酸,具一定市场价值。

大豆乳清多肽;蛋白酶;饮料

0 引 言

大豆分离蛋白多用传统“碱溶酸沉法”生产,而目前困扰企业的最大问题是其副产物—大豆乳清废水的直接排放会造成环境污染[1]。据统计每生产1 t大豆分离蛋白需排放10 t高浓度大豆乳清水[2-3]。大豆乳清水含固形物约2%,富含乳清蛋白、大豆低聚糖,少量大豆异黄酮、皂甙等生物有机成分,COD和BOD均高于10 000 mg/L,是宝贵的生物资源。对大豆乳清废水不加以处理利用,不仅是环境污染问题,更是对资源的极大浪费[]。

为更好地利用乳清废水中乳清蛋白等有用资源,李佳栋等[5]以大豆乳清水为原料,经抽滤、脱色、脱味、脱盐等处理工艺得到大豆乳清蛋白饮料。喻东等[6]用大豆乳清废水发酵产朊假丝酵母生产单细胞蛋白。本研究利用蛋白酶水解乳清蛋白生产低分子肽类,更易被人体消化、吸收,同时具有低抗原性、降血压和降低胆固醇水平的作用[7]。大豆多肽既营养又保健,大豆乳清多肽饮料具有一定可行性和研究价值。

1 材料与方法

1.1 材 料

大豆乳清废水:低温脱脂豆粕,自制;风味蛋白酶,1.59×105U/g,广西南宁庞博生物工程有限公司;木瓜蛋白酶(1.52×104U/g):广西南宁庞博生物工程有限公司;胃蛋白酶,3.93×104U/g,华美生物工程公司;菠萝蛋白酶,3.44×104U/g,广西南宁庞博生物工程有限公司;其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪 器

TD25-WS型离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;WK-200B型高速粉碎机,青州市精诚医药装备制造有限公司;HJ-4A磁力加热搅拌器,常州智博瑞仪器制造有限公司;MAPADA V-11000型可见分光光度计,上海美普达仪器有限公司。

1.3 方 法

1.3.1 大豆乳清废水制备

利用碱提酸沉法模拟大豆分离蛋白生产过程进行实验室制备[8]。

1.3.2 大豆乳清废水相关指标测定

可溶蛋白含量测定采用福林-酚法[9];蛋白酶活力测定采用福林法[10];含盐量测定采用电导率法[11];肽产率测定采用三氯乙酸(TCA)沉淀法[12-13]。

式中:w0为总氮质量分数,%;w1为酶解前TCA可溶氮质量分数,%;w2为酶解后TCA可溶氮质量分数,%;相对肽产率则以肽产率最高者计为100%。

1.3.3 统计分析

以上试验均重复2次,并用IBM SPSS Statistics v20.0.0软件,在α=0.05水平用ANOVA分析方法进行数据显著性分析。

1.3.4 感官评定

进入11月，冬小麦播种基本结束，复肥市场正处淡季。河南省郑州浩创科技有限公司总经理李明俊分析认为：短期内，受秋季备肥结束，肥料冬储备时间未到，经销商备货积极性不高，且随着天然气即将进入限量供应阶段，企业存在减产或限产的可能，以目前原料成本来看，后期企业的冬储政策及让利空间有限，加上环保等因素影响，预计下月河南省肥料批零价格将继续呈现小幅上升态势，肥料销售量和库存量仍将会出现小幅减少。

检验区环境温度20～25℃,相对湿度50%～60%。保证空气流通,足够亮度。被检测样品,装入形状、大小相同的容器中,统一编号。被检测样品温度在15℃左右。感官评定人员为10名(5男、5女)22～25岁的不吸烟者[14-15]。按表1指标对产品的色泽、风味、口感等进行综合感官评价。

表1 感官评定评分指标[16]Tab.1 Scores of sensory evaluation

1.4 工艺流程

大豆乳清废水→热处理→冷却→酶解→灭酶→过滤→上清液→调配→杀菌→灌装→大豆乳清多肽饮料。

2 结果与分析

2.1 热处理工艺确定及蛋白酶的选择

分别向经热处理(95℃,10 min)和未处理的大豆乳清废水中添加风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶1 000 U/g,37℃酶解30 min后测其肽产率[17]。由图1可看出,胃蛋白酶的水解效果明显好于其他3种酶,且其热处理组的肽得率更高。因此确定将大豆乳清废水先进行热处理后再用胃蛋白酶进行酶解。

图1 不同蛋白酶对大豆乳清蛋白水解的影响Fig.1 Effects of different enzymes on the hydrolysis of whey protein

2.2 热处理温度的确定

将大豆乳清废水分别于80、85、90、95、100℃热处理10 min后,用1 000 U/g胃蛋白酶37℃酶解30 min,结果如图2所示。由图2看出,不同热处理温度对乳清蛋白水解效果不同。80～90℃,肽产率随热处理温度的升高而增大,95℃达到最大; 95℃后,随着热处理温度的升高,肽产率降低,表明热处理温度过高,会导致部分蛋白变性过度,更不利于水解。综合考虑选取95℃作为热处理温度。

图2 热处理温度对大豆乳清蛋白水解的影响(P＜0.05)Fig.2 Effects of heat treatment temperatures on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.3 热处理时间的确定

图3 热处理时间对大豆乳清蛋白水解的影响(P＜0.05)Fig.3 Effects of heat treatment time on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.4 酶解温度的确定

大豆乳清废水95℃处理15 min后,胃蛋白酶分别在36、37、38、39、40℃下酶解30 min。由图4知,在酶解时间、反应初始p H和加酶量恒定时,37℃肽产率最高,确定为最适水解温度。

图4 酶解温度对大豆乳清蛋白水解的影响(P＜0.05)Fig.4 Effects of hydrolysis temperatures on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

2.5 加酶量的确定

乳清废水热处理后分别用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。由图5可知,相对肽产率随酶量增加而增大;在加酶量8 000 U/g时,相对肽产率达到最大,之后水解产物增加并不明显。因此,确定胃蛋白酶的最适加酶量为8 000 U/g。

2.6 酶解时间的确定

胃蛋白酶在加酶量为8 000 U/g、p H 4.5、37℃得到水解大豆乳清废水1.0、1.5、2.0、2.5、 3.0 h。由图6可以看出,酶解2 h相对肽产率较大,且酶解时间越长,肽产率有下降的趋势,因此确定适宜酶解时间为2 h。

图5 胃蛋白酶量对大豆乳清蛋白水解的影响(P＜0.05)Fig.5 Effects of enzyme dosage on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

图6 酶解时间对大豆乳清蛋白水解的影响(P＜0.05)Fig.6 Effect of hydrolysis time on the hydrolysis of whey protein(P＜0.05)

大豆乳清废水经95℃、15 min热处理后,加入8 000U/g的胃蛋白酶,于37℃酶解2 h后,肽产率为21.97%。与未优化相比,肽产率提高了71.5%。

2.7 大豆乳清多肽饮料调配

经检测,大豆乳清废水中Na质量浓度为1 134.7 mg/L,符合运动饮料国标GB 15266—2009规定的50～1 200 mg/L,因而调配饮料前不需脱盐。

考虑到乳清多肽饮料产品配方的交互影响,以柠檬酸(A)、蔗糖(B)、柠檬味香精(C)为因素,设计三因素三水平正交试验L9(34),以感官评定作为指标,确定大豆乳清多肽饮料的最适配方[18]。

由表2可得,影响大豆乳清多肽饮料风味的主次关系为B、A、C。正交试验最适配方为A1B3C2,即柠檬酸0.1%、蔗糖6.0%和柠檬味香精0.015%,该配方产品色泽明亮,口感酸甜可口,品质稳定。

表3表明,柠檬酸量、柠檬味香精量对饮料最终口感的影响不显著,而蔗糖量对口感的影响极显著性。蔗糖量直接影响着产品风味,所制得的饮料为酸甜口味。

表2 正交试验结果及极差分析Tab.2 Factors and levels of orthogonal experiment of soybean whey polypeptide beverage

表3 感官评定方差分析表Tab.3 Variance analysis of sensory evaluation

3 结 论

大豆乳清废水经热处理、冷却、离心、酶解、灭酶、过滤取上清、调配、杀菌及灌装等工艺制成口感偏酸的大豆多肽饮料。其中,热处理条件为95℃,15 min;用胃蛋白酶水解大豆乳清废水中的大豆乳清蛋白,加酶量为8 000 U/g,在37℃下酶解2 h。大豆乳清水酶解液加入0.1%柠檬酸、6.0%蔗糖和0.015%柠檬味香精后制得终成品大豆乳清多肽饮料。

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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.

国家“十二五”科技支撑计划项目(2013BAD18B04).

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

李雪,赵晨晨,钱方,牟光庆.大豆乳清多肽饮品的开发[J].大连工业大学学报,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.