生物酶在植物蛋白飲料中的應用

楊君麗 劉研 黃菊 林琳

摘 要：隨著生活水平的提高，人們越來越關注營養平衡和身體健康。與動物蛋白相比，植物蛋白最大的優點在于不含膽固醇和飽和脂肪，宜于身體健康。目前國內植物蛋白飲料市場份額呈逐年上升趨勢，但國內植物蛋白飲料產品仍處于發展初期，其產品種類數量較少、口味較單一。生物酶能參與植物蛋白飲料生產的各個環節，分解整合植物蛋白營養結構，改善風味。本文針對生物酶在不同植物蛋白飲料的應用發展情況，綜述了生物酶在豆乳類飲料、芝麻類飲料、核桃乳飲料、其他植物蛋白飲料等方面的應用和發展前景。

關鍵詞：生物酶植物蛋白飲料多肽

1、前言

目前我國植物蛋白飲料行業規模近千億，年增速20%～30%；植物蛋白代表著飲料的消費升級方向——營養和健康。用于飲料加工的酶始于60年代，當時人們第一次用酶浸漬果漿解決了黑加侖的榨汁問題；到了7O年代對蘋果漿和梨漿的酶處理做了大量研究工作；80年代，諾和諾德（NNFCH）認為用果膠酶，纖維酶和半纖維孝酶處理水果，浸漬和軟化效果最好。訖今為止，一些經濟發達國家在飲料生產中已普遍采用酶技術[1]。與美國相比，國內植物蛋白飲料產品仍處于發展初期，其產品品類數量較少、口味較單一；與美國植物蛋白飲料、乳制品及飲用水的消費升級相比，國內植物蛋白飲料還尚未出現成規模的高端化產品。為此引入酶工程技術實現植物蛋白飲料產品升級大有可為，本文概述了目前生物酶在植物蛋白飲料中應用的最新動態，并對其應用發展前景進行了展望。

2、營養價值

經酶解的植物蛋白營養價值能得到提升。以大豆為例，王孝研[2]等人以大豆為主要原料，分別于熱處理前后，選取胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、Alcalase堿性蛋白酶5種蛋白酶對豆漿中大豆蛋白進行水解進行了不同蛋白酶制備豆乳飲料的效果對比。試驗得到的產品既具有大豆本身的營養保健功能，又含有乳酸菌的益生功能，值得一提的是：第一，大豆經酶解后的產物對乳酸菌在其中的增殖有促進作用。第二，在蛋白酶的催化作用下，大豆中很多大分子蛋白被水解為小分子肽的形式，更易于人體吸收。第三，大豆中含有的抗營養因子也多為生物大分子，大豆水解和乳酸菌發酵兩個途徑共同起到去除部分大豆抗營養因子的作用，消除危害，避免部分人群對豆乳飲料的不適。最終使得豆乳飲料被更多的人所接受。

3、改善風味

豆乳類飲料生產需要解決的一大問題就是去除磨漿產生的豆腥味，傳統方法有物理法、化學法和有機溶劑萃取法。其中，物理法操作簡單，成本低，效果較理想。但有些方法易使大豆蛋白變性，影響了其營養效價，還有待于研究改進；化學方法也能有效地除豆腥味，但在處理過程中需添加一定量的化學試劑，某種程度上很有可能導致大豆食品的污染，產生副作用，應當進一步加以驗證，有機溶劑萃取法中以己烷-乙醇共沸混合物去豆腥味的效果最好，但也應考慮到處理后的大豆食品中有機溶劑殘留量、蛋白變性、操作安全性及生產成本等問題[3]。酶解脫豆腥味是近年新發展起來的一種很有發展前途的生物方法，已普遍受到有關學者的關注，在特種蛋白分解酶的作用下，在去除大豆腥味的同時，還會產生一定的香味。從根本上改善了大豆食品的風味。日本學者[4]采用醇脫氫酶、醛脫氫酶等特異性較高的蛋白酶，均能選擇性作用于己醇、戊醇和庚醇等醇類以及乙二醛、己醛等醛類底物，將這些能產生豆腥味的小分子化合物轉變成相應的酸，從而得到幾乎無豆腥味的大豆蛋白，這些酶的專一性很強，只作用于醇、醛底物，而不破壞和影響大豆蛋白中的其它營養成分。且操作簡單，對大豆食品無任何污染，很值得推廣應用。

4. 乳化性能

大豆分離蛋白作為表面活性劑可以穩定乳化結構，防止脂肪的析出，延長一些產品的貨架期，如湯料、香腸等。表面疏水性、親水性及分子穩定性和蛋白質的乳化能力相關。傳統的豆乳生產都是經磨碎、提漿、脫腥等工藝把大豆制成漿液再進行調制，前期工序過于繁瑣，如果以大豆分離蛋白為原料，不但能免去前段工序，縮短生產周期，還能減少廢物的產生。但是大豆分離蛋白溶解度低，乳化能力和穩定性均不理想。酶法修飾可以改善大豆分離蛋白的乳化能力[6]如胰蛋白酶水解可增加表面疏水性，提高大豆分離蛋白的乳化能力 [7]。徐紅華等[8]人采用米曲霉蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶對大豆分離蛋白進行水解，建立復合酶配合比例與乳化性之間的數學模型，水解后乳化能力比原料提高了50.86%。

5、開發多肽等功能成分

天然的植物蛋白都是大分子結構存在，進入人體后被胃蛋白酶和胰蛋白酶等分解成多肽和氨基酸，然后才被人體吸收，對于消化能力不足的人群來說，蛋白質的攝入極易造成浪費。

近幾年的科學研究發現，人體吸收蛋白質的主要形式不是以氨基酸，而是以短肽的形式吸收的，這是人體吸收蛋白質機制研究的重大突破，具有十大特點：1、不需消化，直接吸收；2、吸收迅速，口服劑如同針劑；3、以完整的形式吸收；4、短肽具有百分之百被人體吸收的特點；5、短肽具有主動被人體吸收的特點；6、短肽具有優先被人體吸收的特點；7、短肽在被人體吸收時，對氨基酸有保護作用；8、短肽在人體中表現出載體的作用；9、短肽可在人體中起運輸工具的作用；10、短肽被人體吸收后，在人體中起著信使作用。

生物酶對植物蛋白的水解，使得大部分蛋白質、脂肪、纖維素等得到一定的水解，成為小分子蛋白質和多肽，更利于人體的吸收，在營養性和功能性上提升一個臺階。

6、 增加得率

在傳統植物蛋白飲料生產中，往往制成含乳飲料，較高的脂肪極易帶動蛋白質和其他膠體物質；同時原料中的較大蛋白顆粒在高溫加熱時也易沉降。為了使脂肪、蛋白質以及一些膠體物質高度融合，通過高壓均質使脂肪、蛋白質及其它膠體物質高度破碎，并乳化形成均一的分散體系顯得極為重要[10]。但即使是高壓均質，往往也需要過濾掉不合要求的大顆粒，造成物料的浪費。而如果在植物蛋白飲料生產過程中對原料進行酶解處理，蛋白酶含有外切酶和內切酶，前者從肽鏈游離的羥基端或游離的氨基酸端切下末端氨基酸；后者切斷蛋白質分子內部肽鍵，使蛋白質大分子變成小分子活性多肽， 既提高了植物蛋白飲料的營養價值，又提升了植物蛋白的溶出率，減少了植物蛋白在濾渣中的殘留，增加了得率。這無疑能有效的降低生產成本。

7、生物酶在植物蛋白飲料中的實例與應用前景

7.1芝麻多肽制備工藝實例

唐章暉等[12]人利用多種蛋白酶對芝麻蛋白進行水解，在芝麻植物飲料生產中通過酶法提取芝麻多肽，其總氮回收率可達63.14%，可溶性氮指數可達55.11%，多肽轉換率可達48.99%。能有效提升飲品的營養價值，提高市場競爭力。

7.2核桃植物蛋白飲料制備工藝實例

核桃（ Juglaus regia，L）又名胡桃、羌桃、萬歲子，系胡桃科核桃屬植物。核桃仁富含油脂、蛋白質及維生素等營養成分，其中蛋白質含量約16%。核桃蛋白含4 種蛋白，分別為清蛋白、球蛋白、醇蛋白和谷蛋白，谷蛋白是構成核桃蛋白主要成分。核桃蛋白含有18 種氨基酸，其中包括8 種必需氨基酸，且精氨酸、谷氨酸、組氨酸、酪氨酸等含量相對較高。而核桃肽具有的生理活性如易消化吸收、促進微生物發酵和抗氧化活性等。近年來，采用復合酶水解制備生物活性肽的研究日漸增多，利用不同酶的專一性將幾種酶結合起來使用，則可提高酶解效率。靜思群[13]以核桃為原料，采用復合蛋白酶水解制備多肽，經脫苦、調配、均質、微波-高溫聯用殺菌制成核桃多肽飲料，70%以上核桃肽的分子質量≤10000μ，DPPH 的清除率為68. 41%。

7.3應用前景

從整個飲料行業的發展趨勢看，植物蛋白飲料已經成為飲料市場上不可或缺的成員， 植物蛋白飲料的異軍突起得益于現在消費者消費理念的提升，消費者更加關注食品“天然”、“營養”和“健康”的特性，而植物蛋白飲料正是迎合了消費者這樣的需求。正因如此，國內飲料商家紛紛看中了這塊大蛋糕，在今年集體發力：完達山推出綠豆花生牛奶符合蛋白飲料、娃哈哈推出新品“來一榨”椰汁和“都是核桃”進軍該領域；紅牛收購美國知名椰汁企業VitaCoco25%的股份，并開始在內陸地區推出在國外風靡多年的VitaCoco椰汁飲料。市場對植物蛋白飲料未來發展持樂觀態度，我國飲料行業協會也建議將“植物蛋白飲料”、“果汁及蔬菜飲料”、“谷物飲料”一同作為鼓勵發展的產業。現階段飲料市場上，瓶裝水、茶飲料、碳酸飲料等各大飲料細分市場均呈現寡頭壟斷局面，而植物蛋白飲料市場上目前尚未形成一個占絕對優勢的品牌，市場空間和發展潛力巨大。在競爭如此激烈的背景，快速的搶占植物蛋白飲料新興市場成為決定未來命運的關鍵，生物酶做為一種溫和高效安全的催化劑，能有效的提高植物蛋白飲料產品的營養價值，提升產品的市場競爭力，隨著生物酶技術的不斷成熟，生物酶必將會廣泛的應用到植物蛋白飲料生產當中。

參考文獻：

[1]李婉濤.酶與飲料加工[J].鄭州牧專學報.1996.16（4）：29～31

[2] 王孝研，李妍，柳羽豐. 不同蛋白酶制備豆乳飲料的效果比對[J].黑龍江科學.2014.5（3）：34～36

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[7]徐紅華，劉欣，溫其標.復合酶法改善大豆分離蛋白乳化性的試驗[J].農業機械學報.2008.39（2）：102～106

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[11]唐章暉，李珂，彭勱熹，李宗軍. 酶解芝麻粕制備芝麻多肽工藝研究[J].糧食科技與經濟.2013.38（2）：：48～51

[12]靜思群.核桃多肽飲料的研制[J].食品與發酵工業.2012.38（2）：237～240