骨膠原蛋白的脫苦試驗

元向東+王海峰

摘要：以3種脫苦劑風味蛋白酶、活性炭和β-環糊精對骨膠原蛋白溶液的脫苦效果進行對比研究。結果表明，風味蛋白酶作為脫苦劑的最佳條件：酶用量為8 000 U，pH值=6.5，溫度為45 ℃，時間為3.0 h；活性炭作為脫苦劑的最佳條件：活性炭用量為1%，pH值=7，溫度為40 ℃，時間為0.5 h；β-環糊精作為脫苦劑的最佳條件：β-環糊精用量為2.0%，pH值=7，溫度為35 ℃，時間為1.0 h。通過對3種脫苦劑風味蛋白酶、活性炭和β-環糊精對骨膠原蛋白溶液脫苦后的效果進行對比，結果表明風味蛋白酶脫苦效果最好。

關鍵詞：骨膠原蛋白；風味蛋白酶；活性炭；β-環糊精；脫苦劑；酶用量；pH值；溫度

中圖分類號： TS201.2+1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）17-0186-03

膠原蛋白是一類在所有哺乳動物中都存在的纖維狀、大分子蛋白質，是哺乳動物細胞中最豐富的蛋白質，約占整個細胞總蛋白的1/4[1-2]，主要存在于哺乳動物的皮、肌腱、骨等組織中，起著支撐、保護機體的作用[3-4]。膠原蛋白種類較多，其中Ⅰ型膠原蛋白主要存在于動物的皮和骨中[5-6]。膠原蛋白有很強的生物活性及生物功能，它參與細胞的遷移、分化、增殖，使皮膚、骨骼、軟骨、肌腱、韌帶和血管保持一定的機械強度和彈性。在醫學上已用于藥物膠囊、緩釋劑、止血、人體組織代替物、修復皮膚等[7-8]；在食品工業中用來制作腸衣等可食性包裝材料和固定化酶載體等[9-10]。動物骨骼經過適當的方法處理后可得到膠原蛋白，同時產生了大量的苦味肽，苦味肽的苦味主要是由構成肽鏈疏水性氨基酸引起的。當蛋白質水解時，肽鏈含有的疏水性氨基酸就會暴露出來，接觸味蕾呈現苦味[11]。這些苦味肽的形成引起食品的風味缺陷，限制了其應用。目前，國內關于掩蓋和除去骨膠原蛋白苦味的研究報道很少，本研究對骨膠原蛋白脫苦工藝條件進行優化，以期為改善骨膠原蛋白口感提供技術支持，改善食品的風味缺陷，擴大骨膠原蛋白的應用。

1材料與方法

1.1試驗材料

骨膠原蛋白由包頭東寶生物技術股份有限公司提供；風味蛋白酶由諾維信（中國）生物技術有限公司提供；活性炭、β-環糊精。

1.2儀器與設備

主要儀器有AR1140電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]、pH值計（PHS-3B型上海雷磁儀器廠）、數顯恒溫水浴鍋（上海實驗儀器廠有限公司）、自動攪拌器（上海精密科學儀器廠）。

1.3感官鑒定方法

固定10名品嘗者對骨膠原蛋白溶液苦味進行綜合評價，并將咖啡因配成濃度分別為0、0.025%、0.050%、0100%、0.200%、0.300%，其對應的評分值和苦味程度分別為0（無苦味）、1（略有苦味）、2（苦味較弱）、3（苦味一般）、4（苦味較重）、5（苦味極重）。按此評分標準，10名品嘗者品嘗骨膠原蛋白溶液的苦味，并與標準液比較進行評分，取平均值表示苦味程度。

2結果與分析

2.1風味蛋白酶作為脫苦劑的單因素及正交試驗

2.1.1酶的用量對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液，pH值=7.0，反應溫度為45 ℃，反應時間為3 h條件下，以上述苦味評分方法為指標，分別研究酶用量為5 000、8 000、11 000、14 000、17 000、20 000 U對脫苦效果的影響。

由圖1可看出，隨著酶用量的增大，骨膠原蛋白溶液的苦味值越來越小，當酶用量在11 000 U時，苦味評分為0.83，從11 000 U之后苦味評分基本趨于平穩狀態。主要是因為風味蛋白酶是疏水性專一性的酶，水解后使疏水性氨基酸比較多的位于多肽末端，從而使苦味值降低。同時考慮到酶的成本也比較高，所以選擇11 000 U為最適加酶量。

2.1.2pH值對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液，風味蛋白酶加入量為11 000 U，反應溫度為45 ℃，反應時間為3 h條件下，以上述苦味評分方法為指標，分別研究pH值為6.0、6.5、7.0、7.5、8.0時，對脫苦效果的影響。

由圖2可看出，當pH值在6.0～7.0范圍時，骨膠原蛋白溶液的苦味值隨著pH值的升高而降低；當pH值=7.0時，苦味值最低；當pH值大于7.0時，苦味值與pH值呈正相關。造成這樣的原因主要是pH值的改變能影響酶活性中心上的必需基團解離程度，同時也影響底物和輔酶的解離程度，進而影響酶對底物的結合和催化作用。所以選擇pH值=7.0為風味蛋白酶的最適pH值。

2.1.3溫度對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液，風味蛋白酶加入量11 000 U，pH值=7.0，反應時間為3 h條件下，以上述苦味評分方法為指標，分別研究溫度為35、40、45、50、55 ℃對脫苦效果的影響。

由圖3可看出，當溫度在35～45 ℃范圍之內時，骨膠原蛋白溶液的苦味值隨著溫度的升高而降低；當溫度為45 ℃時，苦味值最低為1.2；當溫度大于45 ℃時，隨著溫度的升高，苦味值增大。這主要是因為溫度過高引起維持風味蛋白酶分子結構的次級鍵解體，導致蛋白質空間結構發生改變，使酶活性減弱。因此選擇45 ℃為最適反應溫度。

2.1.4時間對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液，風味蛋白酶加入量11 000 U，pH值=7.0，反應溫度為 45 ℃ 條件下，以上述苦味評分方法為指標，分別研究時間為1、2、3、4、5 h對脫苦效果的影響。由圖4可看出，苦味評分值與酶解時間呈負向相關。當酶解時間在1～3 h范圍時，苦味評分值下降輻度較大；當酶解時間大于3 h時，苦味評分值變化幅度不大。這是由于產物的不斷增加，酶可以作用的肽鍵在不斷地減少，酶的催化反應達到平衡狀態，酶活性受到抑制。為了節約成本，綜合考慮選擇3 h為最適酶解時間。endprint

2.1.5風味蛋白酶脫苦正交優化試驗根據上述單因素試驗，選取風味蛋白酶用量、pH值、溫度、時間，按照正交表 L9（34） 進行正交優化試驗（表1），以上述苦味評分方法為指標確定骨膠原蛋白脫苦的最佳工藝條件（表2）。

2.2活性炭作為脫苦劑的正交試驗

根據單因素試驗，選取活性炭的用量、pH值、溫度、時間，按照正交表L9（34）進行正交優化試驗（表3），以上述苦味評分方法為指標，確定以活性炭為脫苦劑的骨膠原蛋白脫苦的最佳工藝條件（表4）。

2.3β-環糊精作為脫苦劑的正交試驗

根據單因素試驗，選取β-環糊精的用量、pH值、溫度、

2.4風味蛋白酶、活性炭和β-環糊精作為脫苦劑脫苦效果的對比結果

由表7可看出，風味蛋白酶、活性炭和β-環糊精的脫苦

3結論

風味蛋白酶作為脫苦劑的最佳條件為：用量8 000 U，pH值=6.5，溫度45 ℃，時間3.0 h，脫苦后的骨膠原蛋白溶液基本沒有苦味。活性炭作為脫苦劑的最佳條件為用量1.0%，pH值=7，溫度40 ℃，時間0.5 h，脫苦后的骨膠原蛋白溶液明顯感覺不出苦味。β-環糊精作為脫苦劑的最佳條件為用量2.0%，pH值=7，溫度35 ℃，時間1.0 h，脫苦后的骨膠原蛋白溶液基本沒有苦味，但有一股其他的味道。風味蛋白酶、活性炭和β-環糊精在最佳條件下對骨膠原蛋白做脫苦試驗，結果表明，風味蛋白酶效果最好。

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