乳清蛋白酶解條件的研究

溫祿云，張立娟，張斌，任亞妮，王麒琳，王玥瑋

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

乳清蛋白酶解條件的研究

溫祿云，張立娟，張斌，任亞妮，王麒琳，王玥瑋

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

研究了中性蛋白酶、胃蛋白酶、堿性蛋白酶、復合風味蛋白酶4種水解乳清蛋白的酶，以水解度作為測定指標，考察不同酶酶解溫度、時間、pH值、加酶量對水解條件的影響。結果為：確定堿性蛋白酶和復合風味蛋白酶，復配酶最佳酶解條件為：酶解溫度55℃；酶解時間4 h；每千克蛋白質中加酶量為6 g；堿性蛋白酶和復合風味蛋白酶的質量比為1∶2。

乳清；酶解；復配酶

以乳清為原料，采用復合風味酶，堿性蛋白酶組成復合酶[1]，對其水解的工藝條件進行研究，生產出低分子量的小肽，提高蛋白利用率及生物價，避免β-乳球蛋白易引起嬰兒的過敏反應等。通過對最佳酶解條件的探討[2]，找出了苦味值小，且滿足酶解要求的復合風味酶。本項目產品應用于到嬰兒奶粉中，旨在為乳清蛋白的綜合開發利用提供技術參數和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料：脫鹽乳清粉（龍丹乳業集團提供，愛爾蘭產）；堿性蛋白酶、胃蛋白酶、復合風味蛋白酶、中性蛋白酶（諾維信（中國）生物技術有限公司生產）；氫氧化鈉。

1.2 儀器與設備

PHS-W型精密pH計：上海般特儀器有限公司；79-1型電動攪拌器：北京中興偉業儀器有限公司；DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；FA2004型電子天平：天津天馬衡基儀器有限公司；K9840型凱氏定氮儀：海能儀器。

1.3 方法

1.3.1 技術路線

脫鹽乳清粉→復水（10%）→膜過濾脫糖→沸水浴加熱5min→降至所需溫度，水浴保溫→調pH→加酶水解→沸水浴加熱15min鈍化酶→測水解度→減壓濃縮→噴霧干燥→成品。

1.3.2 水解度的測定

水解度的測定為：

水解度（%）=氨基態氮/總氮×100%

1.3.3 苦味測定——感官評價法

將蛋白酶水解液調至pH為6.5（用濃度為1mol/L Hcl或NaoH），加熱至60℃。挑選20名品嘗者（男女各10人，均不吸煙），按照下列評分值表示苦味程度。

0為無苦味；1為略有輕微的苦味；2為輕微苦味；3為一般苦味；4為強苦味；5為非常強苦味。

1.3.4 酶解條件的優化

以酶解溫度、時間、堿性蛋白酶/復合風味酶、加酶量對蛋白質水解度的影響，做四因素三水平的正交實驗（見表1），以水解度為第一評定指標，以苦味值為輔助評定指標來確定既能滿足一定的蛋白水解、又能有效的抑制苦味的酶解條件。

2 結果與分析

2.1 酶解條件的確定

2.1.1 酶解溫度對乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，pH=7，時間為3 h。溫度對酶催化反應速度影響較大，乳清蛋白酶解受溫度影響的結果如圖1所示。

由圖1可得，4種酶的最佳作用溫度分別為：胃蛋白酶45℃；復合風味酶50℃；堿性蛋白酶55℃；中性蛋白酶50℃。

2.1.2 酶解時間對乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，pH=7，溫度為50℃。酶解時間對乳清蛋白水解度的影響見圖2。

由圖2可得，隨著酶解時間的延長，酶解率逐漸增加，但6 h后，增加的趨勢開始緩慢。此時，不需要以延長時間來提高水解度。50℃左右，水解時間過長，乳清蛋白會在耐熱菌的作用下發生變質，因此酶解時間不應超過6 h。考慮到生產因素，酶解時間以4 h以下為宜，此時乳清蛋白的水解率已經達到20%以上，可以滿足乳清改性的目的。

2.1.3 酶解pH對乳清蛋白水解度的影響

添加量為5 g/kg，溫度為50℃，時間為6 h。酶解pH對乳清蛋白水解度的影響見圖3。

由圖3可得，4種蛋白酶的最佳作用pH為：胃蛋白酶pH為2；復合風味酶pH為7；堿性蛋白酶pH為8；中性蛋白酶pH為7。其中復合風味酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶的最佳pH與原料乳的pH相差不大。胃蛋白酶最適作用于酸性環境（pH為2），在生產中需要大量的酸和堿進行pH的調節，生產不便。因此，胃蛋白酶不是最佳的酶解乳清蛋白的蛋白酶。

2.1.4 加酶量對乳清蛋白水解度的影響

pH=7，溫度為50℃，時間為6 h。加酶量對乳清蛋白水解度的影響見圖4。

由圖4可得，隨著加酶量的增加，乳清蛋白的水解度也逐漸增加，但加酶量超過6 g/kg后，增加的趨勢變緩。因此，選擇加酶量不超過6 g/kg的蛋白質添加量為宜。

2.1.5 各種蛋白酶作用

各種蛋白酶較佳的作用條件見表2。

2.2 各種酶酶解乳清蛋白的苦味值比較

把復合風味蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶和胃蛋白酶的酶解產物作以下比較[3]。在各酶相應的最適pH，最適溫度，酶加量，分別水解4 h后于95℃水浴中煮沸5min滅酶。冷卻至30℃，用感官評價法測其水解液的苦味值[4]。結果見表3。

由表3可知，復合風味酶的苦味值最小，中性蛋白酶和胃蛋白酶的苦味值最大。復合風味蛋白酶是由內肽酶和外肽酶組成的復合酶[5]。外肽酶作用于由內肽酶裂開的多肽的末端肽鍵而游離出氨基酸，使苦味值大大的降低。

綜合各種酶的較佳的作用條件、蛋白水解度和蛋白水解液的苦味值選定復合風味酶和堿性蛋白酶作為下一步優化設計的復配酶。

2.3 酶解條件的優化

采用對酪蛋白特異性水解的復合風味酶和堿性蛋白酶進行復配，組成混合酶，綜合考慮風味、水解效率等因素，選取在pH=7條件下進行。下面僅討論酶解溫度、酶解時間、兩種酶的比例、加酶量對乳清蛋白水解度及苦味值的影響。正交試驗結果見表4。

由表4可以看出，在影響復合風味蛋白酶和堿性蛋白酶的復配酶酶解效果的4個酶解因素中，其影響程度大小為D＞B＞C＞A。得出的最佳的酶解條件為A2B3C3D3。即酶解溫度55℃，酶解時間6 h，兩酶間質量比為1∶2，加酶量6 g/kg。

考慮到酶解時間不易過長，采用酶解時間4 h。即A2B2C3D3，此條件下，乳清蛋白水解度為29.65%，苦味值為1，小于使用單一酶的苦味值，且水解度有所提高。

3 結論

確定堿性蛋白酶和復合風味蛋白酶為復配酶。

經優化后的復配酶最佳酶解條件為：酶解溫度55℃；酶解時間4 h；每千克乳清中加酶量為6 g；堿性蛋白酶和復合風味蛋白酶的質量比為1∶2。

[1]包怡紅.功能性乳清的綜合利用[J].食品與機械,2001(1):9-11

[2] 韓雪,孫冰.乳清蛋白的功能特性及應用[J].中國乳品工業,2003 (4):28-30

[3]李宇輝,尹麗娟,李開雄.乳清的營養價值及產品的綜合利用現狀[J].乳業科學與技術,2010,142(3):146－148

[4]嚴寶興.乳清資源的綜合利用[J].畜產品開發,2008,154(9):52－55

[5] 陸東林,張丹鳳,荊文清.牛奶中氨基酸含量及其營養價值[J].中國乳業,2002,2(2):24-25

Development of Chromium-rich Germinated Brown Rice Biscuit

WEN Lu-yun，ZHANG Li-juan，ZHANGBin，RENYa-ni，WANGQi-lin，WANGYue-wei
（Tianjin Food Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 301609，China）

This paper studied the neutral protease， pepsin， alkaline protease， flavourzyme 4 hydrolysis of wheyprotein enzyme. Determination of index to the degree of hydrolysis as， effects of differentenzymatic hydrolysistemperature， time， pH value， the influence of enzyme concentration on the hydrolysis conditions. Determiningthe alkaline proteinase and composite flavor protease，compound enzyme hydrolysis conditions were：enzymolysis temperature of 55 ℃； enzymatic hydrolysis time 4 h； per kg in the amount of enzyme protein 6 g；quality of alkaline protease and compound flavor protease is 1 ∶ 2.

whey；enzymatic hydrolysis；the compound enzyme

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.024

2014-12-31

溫祿云（1988—），女（漢），助理工程師，本科，研究方向：食品工程。