鸡骨渣水解用酶的筛选

谢正军，刘 艳，沈 晶，池美玲，金征宇

(1. 江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122)

鸡骨渣水解用酶的筛选

谢正军1,2，刘 艳2，沈 晶2，池美玲2，金征宇1,2

(1. 江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122)

以鸡骨架高压蒸煮后的鸡骨渣为原料，研究不同蛋白酶对其酶解效果及酶解产物氨基酸的组成。结果表明：风味蛋白酶具有较强的水解能力，水解度(DH)达到23.15%；其酶解液澄清度高并具有较强的鸡鲜味；其酶解产物中7种必需氨基酸含量为68.90%，谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和精氨酸等风味氨基酸分别占氨基酸总量的5.09%、1.40%、2.59%和10.45%。

鸡骨渣；酶解；水解度；氨基酸分析

Abstract ：Four proteases, i.e, flavourzyme, neurase, alcalase and papain, were individually used to hydrolyze the residue left after high pressure cooking of chicken bone. The time courses of degree of hydrolysis (DH) of the residue by the proteases were plotted and the sensory characteristics and amino acid composition of the hydrolysates were analyzed. Flavourzyme had better hydrolysis effectiveness than other 3 proteases. The maximum DH of the residue by flavourzyme was measured to be 23.15%.The hydrolysate derived from flavourzyme hydrolysis was good in clarity and had strong chicken flavor. A total of 7 essential amino acids were detected in the hyrolysate, representing 68.90% of the total amino acids. The amino acids responsible for the chicken flavor of the hydrolysate were Glu, Gly, Asp and Arg, respresenting 5.09%, 1.40%, 2.59% and 10.45% of the total amino acids, respectively.

Key words：chicken-bone；hydrolysis；degree of hydrolysis；amino acids analysis

近年来，我国的鸡肉产量一直稳居世界前列。伴随鸡肉生产和加工的发展，约占鸡总质量25%的鸡骨产量也相当可观[1]。但由于传统观念认为骨头的营养价值不如肉，所以大量的鸡骨头被白白浪费或加工成附加值很低的产品，因而严重阻碍了骨资源的开发和利用。事实上骨头中含有丰富的蛋白质、钙、磷、铁等矿物质和VA、VB1、VB2、VB12，还有大脑不可缺少的磷脂质、磷蛋白，氨基酸组成合理，蛋白生物价高[2]，但直接在食品中使用鸡骨不仅利用效率低，且不方便操作。近年来从新鲜动物原料中提取的动物水解蛋白(HAP)，不但具有良好的风味、营养丰富，还能体现动物的原味特色[3-4]，是一种品质极佳的天然调味料，目前已广泛地应用于方便食品、速冻食品和膨化食品等。动物水解蛋白的方法较多，其中酶法是优化利用骨蛋白的较好途径，它可将一般加工温度和短时间加热难以利用的骨胶原蛋白进行水解，提高原料利用率，且反应条件温和、周期短、工艺简单，产品的营养价值高，主要以低分子质量的短肽和游离氨基酸为主，易于人体消化和吸收[5-6]。

本研究以高压蒸煮后的鸡骨渣为原料，以酶解液的风味、水解度等为评价指标，选用多种蛋白酶进行水解和比较，以期为鸡骨架的全面合理利用探索更好的技术途径和方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡骨架 市购。

风味蛋白酶(酶比活力3万U/g)、木瓜蛋白酶(酶比活力20万U/g) 广西南宁庞博生物工程有限公司；中性蛋白酶(酶比活力73500U/g)、碱性蛋白酶(酶比活力28100U/g)丹麦Novo公司；其他常规化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Agilent 1100 Series氨基酸自动分析仪 安捷伦科技有限公司；RE52-3旋转蒸发器 上海沪西分析仪器厂有限公司；LS-B50L立式压力蒸汽灭菌锅 上海华线医用核子仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 高压蒸煮鸡骨架得鸡骨渣工艺流程

1.3.2 鸡骨渣酶解工艺流程

1.3.3 指标测定

水分含量的测定：按照GB/T 5009.3—85《食品中水分的测定方法》中常压干燥法；蛋白质含量的测定：按照GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》中微量凯氏定氮法；脂肪含量的测定：按照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》中索氏抽提法；灰分的测定：按照GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的测定》中灰化法；游离氨基氮的测定：甲醛滴定法[3]，取酶解液5.00mL于200mL烧杯中，加入60mL蒸馏水，在磁力搅拌下用0.05mol/L标准NaOH溶液滴定至酸度计指示pH8.2，再加入10mL中性甲醛溶液，记录将其pH值滴至9.2时所消耗的0.05mol/L标准NaOH溶液的体积，计算游离氨基氮的含量；氨基酸组成的测定：使用氨基酸自动分析仪进行测定；水解度(DH)的测定方法参照文献[4]。

2 结果与分析

2.1 鸡骨架与鸡骨渣的主要营养成分分析

实验所用的鸡骨架和鸡骨渣的主要营养成分分析见表1。Agilent 1100 Series氨基酸自动分析仪测定的鸡骨渣的氨基酸分析结果见表2。

表1 鸡骨架和鸡骨渣主要营养成分分析Table 1 Proximate chemical composition of chicken bone and the residue left after high pressure cooking of chicken bone%

由表1可知，鸡骨架经高压蒸煮、过滤分离后所得的鸡骨渣中仍含有丰富的蛋白质，且脂肪含量较低。灰分主要是钙和磷，钙和磷是人体必需的常量矿物元素，且鸡骨中的钙磷比约为2:1，是人体吸收钙、磷的最佳比例，补钙效果佳[5]。

由表2可知，对鸡骨渣中组成蛋白质的氨基酸进行分析，发现鸡骨渣中含有17种氨基酸，种类齐全，其中已检测出的7种必需氨基酸(EAA)约占氨基酸总量的37.59%，并与联合国粮农组织(FAO)推荐的人体理想标准[6]比较结果见表3。

表3 鸡骨渣中必需氨基酸含量与FAO标准比较Table 3 Comparison between essential amino acid composition of the residue left after high pressure cooking of chicken bone and FAO recommended counterpart %

当食物蛋白质必需氨基酸模式与人体蛋白质越接近时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，食物蛋白质的营养价值也相对越高。由表3可知，鸡骨渣中有些必需氨基酸的比例接近联合国粮农组织(FAO)推荐的人体理想标准。赖氨酸是主食为谷物的人群的第一限制性氨基酸，而鸡骨渣中赖氨酸含量远超过FAO标准。可见鸡骨产品可与缺乏这类氨基酸的食物原料搭配食用促进氨基酸摄入均衡[7]。

表2 鸡骨渣的氨基酸组成分析Table 2 Amino acid composition of the residue left after high pressure cooking of chicken bone

2.2 蛋白酶的选用

蛋白酶对水解的肽键具有专一性，不同蛋白酶对同种底物的作用结果不同，生成的肽和游离氨基酸与风味有着密切的关系[8-10]。本实验选用具有代表性的风味蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶对鸡骨渣进行酶解，从水解度、酶解液的风味等方面筛选合适的蛋白酶。4种蛋白酶的作用类型、酶活力大小及作用条件见表4。

表4 选用的蛋白酶的性质和活力Table 4 Optimum reaction conditions of four proteases and corresponding maximum activities

2.3 不同蛋白酶水解鸡骨渣的进程曲线

本实验按1.3.2节酶解流程和表4的实验条件在4种酶各自的最适温度、最适pH值及相同的加酶量(3.00g酶/kg骨渣)条件下对鸡骨渣酶解5h，其各自酶解曲线见图1。

图1 4种酶在选定条件下对鸡骨渣的水解度曲线Fig.1 Time courses of DH of the residue left after high pressure cooking of chicken bone by four proteases

蛋白酶的来源和组成不同，其酶学特性不同，对同一种蛋白质的水解作用也会存在差异。由图1可知，4种酶的水解度-时间曲线符合典型的酶反应过程曲线，但又表现出各自不同的特性。在酶解30min后木瓜蛋白酶酶解物DH值已接近其DHmax，碱性和中性蛋白酶的酶解物DH值也已达到其DHmax的80%左右，而风味蛋白酶的酶解物DH值才达到其DHmax的1/2，但低于中性蛋白酶。随着酶解的进行，风味蛋白酶的酶解物DH值增大的趋势仍然明显，并在2.5h超过中性蛋白酶，此后其DH值就一直高于中性蛋白酶，而其他3种酶的水解速度却变得很平缓，说明它们对鸡骨渣的水解能力较差。因此可以认为在鸡骨渣的酶解过程中，风味蛋白酶不仅具有较高的酶活力，同时也具有较好的稳定性。

2.4 不同蛋白酶水解鸡骨渣的感官评定结果

不同蛋白酶对鸡骨渣水解5h后主要水解结果见表5。经感官评定，4种蛋白酶的酶解液外观色泽都呈淡黄色，且风味蛋白酶酶解液的澄清性状最好；在口感上，风味蛋白酶酶解液有明显的鸡鲜味，木瓜蛋白酶酶解液有一定的鸡鲜味，碱性蛋白酶的酶解液呈弱苦味，而中性蛋白酶却呈较强的苦味。呈味不同主要是酶解的位点不同，从而酶解出的小肽和游离氨基酸组成和数量不同，根据Ney[11]的苦味肽理论，当肽链末端有较多的疏水性氨基酸时其口味一般较苦，而在风味蛋白酶和木瓜蛋白酶水解鸡骨渣时，疏水性氨基酸可能仍结合在肽链内部，无法游离出来与味蕾接触，故口感较好。

表5 不同蛋白酶水解5h后的感官评定结果Table 5 Sensory characteristics of 5 h hydrolysates of the residue left after high pressure cooking of chicken bone by four proteases

2.5 不同蛋白酶水解物中游离氨基酸组成的变化

表6 不同蛋白酶水解物中游离氨基酸的组成Table 6 Amino acid composition of 5 h hydrolysates of the residue left after high pressure cooking of chicken bone by four proteases

对鸡骨渣用4种蛋白酶水解5h后水解液中游离氨基酸进行分析，由表6可知，鸡骨渣和酶解液中都含有17种氨基酸(色氨酸未计)，但酶解后的鸡骨渣的游离氨基酸含量比酶解前的游离氨基酸的含量增多，尤其以风味蛋白酶酶解液中游离氨基酸的增量最多，远大于其他3种蛋白酶。风味蛋白酶酶解液中检测出的7种必需氨基酸含量占氨基酸总量的比例为68.90%，尤其是亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸等显著增加。另外，谷氨酸(5.09%)、甘氨酸(1.40%)、天冬氨酸(2.59%)和精氨酸(10.45%)等风味氨基酸含量也很高，导致此酶解液的鸡鲜味较明显，这与前面感官评定的结果是一致的，也与赵谋明等[7]用木瓜蛋白酶水解鸡肉蛋白的结果相近。

综合以上实验结果，风味蛋白酶的水解能力强，酶解液的鸡鲜味明显且色泽较好，必需氨基酸含量很高，且富含多种风味氨基酸，比较符合全面综合利用鸡骨架和实际生产可行性的需要，因此决定选用风味蛋白酶来酶解鸡骨渣，以作进一步酶解工艺条件的研究。

3 结 论

鸡骨架及其高压蒸煮后的鸡骨渣都具有较好的营养价值，特别是钙磷含量高，比例适宜。对4种蛋白酶进行水解鸡骨渣的对比实验，发现风味蛋白酶不仅稳定性好，具有较高的水解度(DH为23.15%)，且其酶解液澄清度高并具有较强的鸡鲜味。酶解产物中7种必需氨基酸含量为68.90%，尤其是亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸等显著增加，谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和精氨酸等风味氨基酸分别占氨基酸总量的5.09%、1.40%、2.59%和10.45%，是很好的调味品基料。但其酶解工艺的优化需进一步研究。

[1] 丁小燕. 鸡骨渣的酶解水法及其产物的应用研究[D]. 福州: 福州大学, 2006.

[2] 尹国礼, 徐洲, 余颖, 等. 鸡骨渣酶解物的制备与应用[J]. 中国调味品, 2008(5): 88-92.

[3] 吴新良, 罗慧, 黄羡明. 动物水解蛋白及其应用[J]. 食品科学, 2000,21(11): 29-31.

[4] LINDEN M, ROZAN P. Nutritional value of veal bone hydrolysate[J].Food Sci, 1997, 62(1): 183-187.

[5] 赵胜年, 周兵, 耿嘉琦, 等. 酶法水解鲜牛骨骼的研究[J]. 食品科学,1995, 16(10): 38-40.

[6] ZENG Xiaofang, ZHAO Mouming, WANG Jinshui. Effect of thermal inactivation on flavor characteristics of chicken bone hydrolysates[J].Journal of Shanxi University of Science and Technology, 2007, 25(1):20-31.

[7] 赵谋明, 周雪松. 木瓜蛋白酶水解鸡肉蛋白及其产物氨基酸分析研究[J]. 食品科学, 2005, 26(增刊1): 4-6.

[8] 徐德峰, 张卫明, 孙晓明, 等. 鸡骨架蛋白酶解制备肉味香精反应底物的研究[J]. 中国调味品, 2007(6): 36-42.

[9] 尹国礼, 徐洲, 余颖. 鸡骨的综合加工利用[J]. 肉类工业, 2008(2): 8-10.

[10] 董育红, 封涛, 张振兰, 等. 螺旋藻的营养成分分析[J]. 食品研究与开发, 2003, 24(3): 70-71.

[11] NEY K H. Hydrolysis of deliberated protein[J]. Journal of Food Science,2002, 24(3): 87-89.

An Optimum Protease for the Hydrolysis of the Residue Left after High Pressure Cooking of Chicken Bone

XIE Zheng-jun1,2，LIU Yan2，SHEN Jing2，CHI Mei-ling2，JIN Zheng-yu1,2
(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China；2. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

TS201.25

A

1002-6630(2010)15-0064-04

2009-12-10

江苏省自然科学基金项目(BK2008003)

谢正军(1964—)，男，副教授，博士，主要从事食品资源开发与研究。E-mail：fpcenter@jiangnan.edu.cn