5'-磷酸二酯酶強化香菇風味基料中鮮味成分

安晶晶， 王成濤， 張小溪， 李 靖

(北京工商大學食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品風味化學北京市重點實驗室，北京 100048)

5'-磷酸二酯酶強化香菇風味基料中鮮味成分

安晶晶， 王成濤， 張小溪， 李 靖

(北京工商大學食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品風味化學北京市重點實驗室，北京 100048)

研究了5'-磷酸二酯酶強化香菇鮮味成分的工藝條件及其作用．在香菇打漿料中添加5'-磷酸二酯酶及酵母粉，研究各因素對5'-核苷酸產量的影響．結果表明，酵母粉用量、5'-磷酸二酯酶用量、酶解體系pH值、酶解溫度及時間等因素對鮮味核苷酸生成有重要影響，正交試驗優化的酶解工藝條件為:酵母粉用量5%，5'-磷酸二酯酶用量5%，pH值4.0，酶解溫度60℃，酶解時間60 min．在此條件下制備的香菇風味基料中鮮味核苷酸(5'-IMP、5'-GMP)產量達到30.01 mg/g，較未經5'-磷酸二酯酶處理基料的鮮味核苷酸產量提高了3倍．

5'-磷酸二酯酶;香菇;酵母粉;5'-核苷酸;香菇風味基料

香菇(Lentinus edodes)屬于擔子菌綱傘菌目香菇屬，在我國眾多省市廣泛栽培．香菇風味成分有非揮發性和揮發性的兩類［1］，核苷酸是菇類重要含氮非揮發性鮮味組分，主要包括5'-磷酸肌苷酸(5'-IMP)和 5'-磷酸鳥苷酸(5'-GMP)［2－4］，與氨基酸類鮮味物質協同，使鮮味倍增［5］，產生單種鮮味劑難以達到的效果，是一類食品“超級”增鮮劑［6］．5'-核苷酸還具有突出食物主味，抑制異味的功能［7］，增效甜味、肉味，消減咸、酸、苦、腥和焦味［8－9］．

5'-磷酸二酯酶(5'-phosphodiesterase)可定向催化RNA或寡核酸分子中3'-OH的磷酸二酯鍵水解形成 5'-磷酸核苷酸(5'-IMP、5'-GMP)［10－13］．目前，5'-核苷酸類增鮮劑主要是通過酶解酵母抽提物生產［14］．本研究擬利用5'-磷酸二酯酶水解香菇及外源酵母RNA，強化其非揮發性鮮味成分，研制天然香菇增鮮劑，為蘑菇調味品和風味基料的開發提供理論和技術支持．

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮香菇，購于北京永輝超市;5'-磷酸二酯酶(≥7 000 U/g)，廣西龐博生物有限公司;酵母粉，美國Clontech公司;鮮味核苷酸(I+G，即5'-IMP+5'-GMP)標準品，韓國希杰株式會社．

1.2 儀器與設備

UV－2450型紫外可見分光光度計，日本島津公司;多功能料理機，榮事達集團;GT16－3型高速臺式離心機，北京時代北利離心機有限公司;恒溫水浴鍋，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司．

1.3 酶解工藝及鮮味核苷酸含量測定

稱取50 g市售新鮮香菇，于多功能料理機中粉碎勻漿5 min，將香菇勻漿與一定量的酵母粉、5'-磷酸二酯酶加入1 000 mL一定pH值的緩沖液中，在一定條件下進行酶解．將酶解提取液放入沸水浴中，于95℃處理10 min滅活酶，4 000 r/min離心10 min，取上清液用紫外分光光度法測定I+G 含量［15］．

1.4 正交試驗優化鮮味核苷酸的酶解工藝條件

酶解生成鮮味核苷酸工藝條件優化的正交試驗設計見表1．

表1 正交試驗因素水平表Tab．1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 結果與分析

2.1 各因素對酶解生成鮮味核苷酸的影響

2.1.1 酵母粉用量對鮮味核苷酸生成的影響

新鮮香菇中含有一定量RNA和寡核苷酸分子，為進一步增強其核苷酸來源，在新鮮香菇粉碎勻漿時，分別加入質量分數為0，0.5%，1%，3%，5%，7%酵母粉，酶用量3%，pH值為4.0，60℃酶解60 min．酵母粉用量對鮮味核苷酸產量的影響見圖1．由圖1可見，隨著酵母粉用量的增加，鮮味核苷酸含量逐步增加，說明新鮮香菇中含有的RNA和寡核苷酸含量有限，添加一定量外源性酵母粉，有利于鮮味核苷酸的生成;當酵母粉用量到達3%時，I+G水解產物增長趨于平緩，酶與底物之間作用趨于平衡，因此選擇3%酵母粉用量進行后續實驗．

圖1 酵母粉用量對鮮味核苷酸產量的影響Fig．1 Effect of amount of yeast on yield of 5'-nucleotide

2.1.2 酶用量對鮮味核苷酸生成的影響

新鮮香菇粉碎勻漿，加入質量分數為3%的酵母粉，并分別加入質量分數為0.5%，1%，3%，5%，7%的5'-磷酸二酯酶，于 pH值4.0，60℃酶解60 min．酶用量對I+G產量的影響見圖2．在0.5% ～5%的酶用量時，隨著酶用量增加，I+G產量不斷上升;當酶用量超過3%時，鮮味核苷酸的增加量趨于緩慢，因此3%酶用量較為適宜．

2.1.3 酶解體系pH值對鮮味核苷酸產量的影響

新鮮香菇勻漿(含3%酵母粉和3%5'-磷酸二酯酶)加入 pH 值為 3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0的緩沖液中，于60℃酶解60 min．體系pH值對鮮味核苷酸產量的影響見圖3．pH值為3.0～4.0時，隨pH值增加，鮮味核苷酸產量不斷增加;pH值為4.0～5.0，鮮味核苷酸產量變化幅度不大;pH值為5.0以上，鮮味核苷酸產量開始下降．說明5'-磷酸二酯酶水解RNA的適宜pH值為4.0～5.0．

圖2 5'-磷酸二酯酶用量對鮮味核苷酸產量的影響Fig．2 Effect of amount of 5'-phosphodiesterase on yield of 5'-nucleotide

圖3 pH值對鮮味核苷酸產量的影響Fig．3 Effect of pH on yield of 5'-nucleotide

2.1.4 酶解溫度對鮮味核苷酸產量的影響

在酶用量3%，酵母粉用量為3%，pH值為4.0的條件下，分別于 20，40，60，70，80，90 ℃ 的溫度酶解60 min．酶解溫度對鮮味核苷酸產量的影響見圖4．在20～60℃時，隨著酶解溫度上升，鮮味核苷酸產量逐漸提高;繼續提高溫度，鮮味核苷酸產量出現下降趨勢;70℃以后鮮味核苷酸產量下降趨勢明顯．表明5'-磷酸二酯酶較適宜的水解溫度在60～70℃，實驗選擇60℃作為酶解的適宜溫度．

2.1.5 酶解時間對鮮味核苷酸產量的影響

在酶用量為3%，酵母粉用量為3%，pH值為4.0，酶解溫度60℃的條件下進行酶解，每隔15 min進行取樣檢測．酶解時間對鮮味核苷酸產量的影響見圖5．隨著酶解時間的延長，鮮味核苷酸產量漸增，但生成曲線較為平緩，表明酶解速度不慢，底物經約60 min即可被5'-磷酸二酯酶充分酶解，酶解時間對酶解效果影響較小．因此酶解時間確定為60 min．

圖4 酶解溫度對鮮味核苷酸產量的影響Fig．4 Effect of enzymolysis temperature on yield of 5'-nucleotide

圖5 酶解時間對鮮味核苷酸產量的影響Fig．5 Effect of enzymolysis time on yield of 5'-nucleotide

2.2 正交試驗結果分析

根據各單因素條件的實驗結果，選擇酶用量、酵母粉用量、pH值、溫度4個對鮮味核苷酸生成影響較大的因素進行四因素三水平L9(34)的正交試驗設計，優化酶解工藝條件．正交試驗結果及極差分析見表2，正交試驗方差分析結果見表3．

表2 正交試驗優化鮮味核苷酸的酶解工藝條件Tab．2 Enzymolysis condition optimization through orthogonal experiment design

表3 正交試驗方差分析結果Tab．3 Variance analysis of or thogonal experiment

由表2極差分析可以看出，4個因素對鮮味核苷酸產量影響的主次順序依次為:A＞B＞C＞D，優化方案為:A3B3C1D1，因此酶解生成鮮味核苷酸優化后的條件為:酵母粉用量為5%，酶用量為5%，pH值4.0，酶解溫度60℃．由表3方差分析可以看出:酵母粉用量、酶用量、體系pH值、酶解溫度對鮮味核苷酸生成量均有影響，其中酵母粉用量和酶用量影響顯著，pH值和酶解溫度的影響為其次．

按照優化的提取工藝條件，即在酵母粉用量為5%，酶用量為5%，pH值4.0，酶解溫度60℃，酶解時間60 min時，進行實驗，鮮味核苷酸產量為30.01 mg/g，略好于正交試驗優化結果(29.19 mg·g－1)．

2.3 5'-磷酸二酯酶強化香菇鮮味核苷酸的效果比較

在優化的工藝條件下，5'-磷酸二酯酶強化香菇鮮味核苷酸的效果比較見表4，只添加5'-磷酸二酯酶時，鮮味核苷酸的產量提高了34.39%;只添加酵母粉時，鮮味核苷酸的產量提高了70.19%;將兩者同時作用于香菇鮮味成分的強化時，其產量提高了3倍，強化效果顯著．

表4 5'-磷酸二酯酶強化香菇鮮味核苷酸的效果比較Tab．4 Effect of 5'-phosphodiesterase on enhancing Lentinus edodes taste

3 結論

研究了5'-磷酸二酯酶對香菇風味基料中鮮味核苷酸酶解增量的影響．添加適量酵母粉、5'-磷酸二酯酶解有利于鮮味核苷酸生成．酵母粉用量、酶用量、酶解體系pH值、溫度及時間等因素對鮮味核苷酸生成均有重要影響．正交試驗優化香菇風味基料制備工藝條件為:酵母粉用量5%，酶用量5%，pH值4.0，60℃酶解60 min，在此條件下，香菇風味基料中鮮味核苷酸產量達到30.01 mg/g，比未經5'-磷酸二酯酶處理基料的鮮味核苷酸產量提高了3倍．

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(責任編輯:葉紅波)

Preparation of Mushrooms Flavor Ingredients by 5'-phosphodiesterase

AN Jing-jing， WANG Cheng-tao， ZHANG Xiao-xi， LI Jing
(Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

Effects of 5'-phosphodiesterase and yeast on the formation of Lentinus edodes taste compounds were studied in this paper．5'-phosphodiesterases and yeast powder were added in crushed homogenate liquid of mushroom Lentinus edodes，and 5'-nucleotide yield was detected．Results showed that the taste compounds contents of fresh Lentinus edodes were strengthened by 5'-phosphodiesterase and yeast．The strengthening condition was 5%yeast，5%5'-phosphodiesterase，pH 4.0，reaction temperature 60 ℃，reaction time 60 min．5'-nucleotide yield was 30.01 mg/g under the optimization condition，which was triple as the control without 5'-phosphodiesterase．

5'-phosphodiesterase;Lentinus edodes;yeast;5'-nucleotide;mushrooms flavour enhancer

TS202.3

A

1671-1513(2012)03-0035-04

2012-03-03

北京市屬高等學校人才強教計劃項目(PHR201008237);北京工商大學研究生科研學術創新基金項目(19000101026);學科與研究生教育－食品學科特色學科群建設資助項目(2011111)．

安晶晶，女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術;

王成濤，男，教授，博士，主要從事食品生物技術方面的研究.通訊作者．