5'-磷酸二酯酶强化香菇风味基料中鲜味成分

安晶晶， 王成涛， 张小溪， 李 靖

(北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心/食品风味化学北京市重点实验室，北京 100048)

5'-磷酸二酯酶强化香菇风味基料中鲜味成分

安晶晶， 王成涛， 张小溪， 李 靖

(北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心/食品风味化学北京市重点实验室，北京 100048)

研究了5'-磷酸二酯酶强化香菇鲜味成分的工艺条件及其作用．在香菇打浆料中添加5'-磷酸二酯酶及酵母粉，研究各因素对5'-核苷酸产量的影响．结果表明，酵母粉用量、5'-磷酸二酯酶用量、酶解体系pH值、酶解温度及时间等因素对鲜味核苷酸生成有重要影响，正交试验优化的酶解工艺条件为:酵母粉用量5%，5'-磷酸二酯酶用量5%，pH值4.0，酶解温度60℃，酶解时间60 min．在此条件下制备的香菇风味基料中鲜味核苷酸(5'-IMP、5'-GMP)产量达到30.01 mg/g，较未经5'-磷酸二酯酶处理基料的鲜味核苷酸产量提高了3倍．

5'-磷酸二酯酶;香菇;酵母粉;5'-核苷酸;香菇风味基料

香菇(Lentinus edodes)属于担子菌纲伞菌目香菇属，在我国众多省市广泛栽培．香菇风味成分有非挥发性和挥发性的两类［1］，核苷酸是菇类重要含氮非挥发性鲜味组分，主要包括5'-磷酸肌苷酸(5'-IMP)和 5'-磷酸鸟苷酸(5'-GMP)［2－4］，与氨基酸类鲜味物质协同，使鲜味倍增［5］，产生单种鲜味剂难以达到的效果，是一类食品“超级”增鲜剂［6］．5'-核苷酸还具有突出食物主味，抑制异味的功能［7］，增效甜味、肉味，消减咸、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的磷酸二酯键水解形成 5'-磷酸核苷酸(5'-IMP、5'-GMP)［10－13］．目前，5'-核苷酸类增鲜剂主要是通过酶解酵母抽提物生产［14］．本研究拟利用5'-磷酸二酯酶水解香菇及外源酵母RNA，强化其非挥发性鲜味成分，研制天然香菇增鲜剂，为蘑菇调味品和风味基料的开发提供理论和技术支持．

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜香菇，购于北京永辉超市;5'-磷酸二酯酶(≥7 000 U/g)，广西庞博生物有限公司;酵母粉，美国Clontech公司;鲜味核苷酸(I+G，即5'-IMP+5'-GMP)标准品，韩国希杰株式会社．

1.2 仪器与设备

UV－2450型紫外可见分光光度计，日本岛津公司;多功能料理机，荣事达集团;GT16－3型高速台式离心机，北京时代北利离心机有限公司;恒温水浴锅，山东鄄城华鲁电热仪器有限公司．

1.3 酶解工艺及鲜味核苷酸含量测定

称取50 g市售新鲜香菇，于多功能料理机中粉碎匀浆5 min，将香菇匀浆与一定量的酵母粉、5'-磷酸二酯酶加入1 000 mL一定pH值的缓冲液中，在一定条件下进行酶解．将酶解提取液放入沸水浴中，于95℃处理10 min灭活酶，4 000 r/min离心10 min，取上清液用紫外分光光度法测定I+G 含量［15］．

1.4 正交试验优化鲜味核苷酸的酶解工艺条件

酶解生成鲜味核苷酸工艺条件优化的正交试验设计见表1．

表1 正交试验因素水平表Tab．1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 结果与分析

2.1 各因素对酶解生成鲜味核苷酸的影响

2.1.1 酵母粉用量对鲜味核苷酸生成的影响

新鲜香菇中含有一定量RNA和寡核苷酸分子，为进一步增强其核苷酸来源，在新鲜香菇粉碎匀浆时，分别加入质量分数为0，0.5%，1%，3%，5%，7%酵母粉，酶用量3%，pH值为4.0，60℃酶解60 min．酵母粉用量对鲜味核苷酸产量的影响见图1．由图1可见，随着酵母粉用量的增加，鲜味核苷酸含量逐步增加，说明新鲜香菇中含有的RNA和寡核苷酸含量有限，添加一定量外源性酵母粉，有利于鲜味核苷酸的生成;当酵母粉用量到达3%时，I+G水解产物增长趋于平缓，酶与底物之间作用趋于平衡，因此选择3%酵母粉用量进行后续实验．

图1 酵母粉用量对鲜味核苷酸产量的影响Fig．1 Effect of amount of yeast on yield of 5'-nucleotide

2.1.2 酶用量对鲜味核苷酸生成的影响

新鲜香菇粉碎匀浆，加入质量分数为3%的酵母粉，并分别加入质量分数为0.5%，1%，3%，5%，7%的5'-磷酸二酯酶，于 pH值4.0，60℃酶解60 min．酶用量对I+G产量的影响见图2．在0.5% ～5%的酶用量时，随着酶用量增加，I+G产量不断上升;当酶用量超过3%时，鲜味核苷酸的增加量趋于缓慢，因此3%酶用量较为适宜．

2.1.3 酶解体系pH值对鲜味核苷酸产量的影响

新鲜香菇匀浆(含3%酵母粉和3%5'-磷酸二酯酶)加入 pH 值为 3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0的缓冲液中，于60℃酶解60 min．体系pH值对鲜味核苷酸产量的影响见图3．pH值为3.0～4.0时，随pH值增加，鲜味核苷酸产量不断增加;pH值为4.0～5.0，鲜味核苷酸产量变化幅度不大;pH值为5.0以上，鲜味核苷酸产量开始下降．说明5'-磷酸二酯酶水解RNA的适宜pH值为4.0～5.0．

图2 5'-磷酸二酯酶用量对鲜味核苷酸产量的影响Fig．2 Effect of amount of 5'-phosphodiesterase on yield of 5'-nucleotide

图3 pH值对鲜味核苷酸产量的影响Fig．3 Effect of pH on yield of 5'-nucleotide

2.1.4 酶解温度对鲜味核苷酸产量的影响

在酶用量3%，酵母粉用量为3%，pH值为4.0的条件下，分别于 20，40，60，70，80，90 ℃ 的温度酶解60 min．酶解温度对鲜味核苷酸产量的影响见图4．在20～60℃时，随着酶解温度上升，鲜味核苷酸产量逐渐提高;继续提高温度，鲜味核苷酸产量出现下降趋势;70℃以后鲜味核苷酸产量下降趋势明显．表明5'-磷酸二酯酶较适宜的水解温度在60～70℃，实验选择60℃作为酶解的适宜温度．

2.1.5 酶解时间对鲜味核苷酸产量的影响

在酶用量为3%，酵母粉用量为3%，pH值为4.0，酶解温度60℃的条件下进行酶解，每隔15 min进行取样检测．酶解时间对鲜味核苷酸产量的影响见图5．随着酶解时间的延长，鲜味核苷酸产量渐增，但生成曲线较为平缓，表明酶解速度不慢，底物经约60 min即可被5'-磷酸二酯酶充分酶解，酶解时间对酶解效果影响较小．因此酶解时间确定为60 min．

图4 酶解温度对鲜味核苷酸产量的影响Fig．4 Effect of enzymolysis temperature on yield of 5'-nucleotide

图5 酶解时间对鲜味核苷酸产量的影响Fig．5 Effect of enzymolysis time on yield of 5'-nucleotide

2.2 正交试验结果分析

根据各单因素条件的实验结果，选择酶用量、酵母粉用量、pH值、温度4个对鲜味核苷酸生成影响较大的因素进行四因素三水平L9(34)的正交试验设计，优化酶解工艺条件．正交试验结果及极差分析见表2，正交试验方差分析结果见表3．

表2 正交试验优化鲜味核苷酸的酶解工艺条件Tab．2 Enzymolysis condition optimization through orthogonal experiment design

表3 正交试验方差分析结果Tab．3 Variance analysis of or thogonal experiment

由表2极差分析可以看出，4个因素对鲜味核苷酸产量影响的主次顺序依次为:A＞B＞C＞D，优化方案为:A3B3C1D1，因此酶解生成鲜味核苷酸优化后的条件为:酵母粉用量为5%，酶用量为5%，pH值4.0，酶解温度60℃．由表3方差分析可以看出:酵母粉用量、酶用量、体系pH值、酶解温度对鲜味核苷酸生成量均有影响，其中酵母粉用量和酶用量影响显著，pH值和酶解温度的影响为其次．

按照优化的提取工艺条件，即在酵母粉用量为5%，酶用量为5%，pH值4.0，酶解温度60℃，酶解时间60 min时，进行实验，鲜味核苷酸产量为30.01 mg/g，略好于正交试验优化结果(29.19 mg·g－1)．

2.3 5'-磷酸二酯酶强化香菇鲜味核苷酸的效果比较

在优化的工艺条件下，5'-磷酸二酯酶强化香菇鲜味核苷酸的效果比较见表4，只添加5'-磷酸二酯酶时，鲜味核苷酸的产量提高了34.39%;只添加酵母粉时，鲜味核苷酸的产量提高了70.19%;将两者同时作用于香菇鲜味成分的强化时，其产量提高了3倍，强化效果显著．

表4 5'-磷酸二酯酶强化香菇鲜味核苷酸的效果比较Tab．4 Effect of 5'-phosphodiesterase on enhancing Lentinus edodes taste

3 结论

研究了5'-磷酸二酯酶对香菇风味基料中鲜味核苷酸酶解增量的影响．添加适量酵母粉、5'-磷酸二酯酶解有利于鲜味核苷酸生成．酵母粉用量、酶用量、酶解体系pH值、温度及时间等因素对鲜味核苷酸生成均有重要影响．正交试验优化香菇风味基料制备工艺条件为:酵母粉用量5%，酶用量5%，pH值4.0，60℃酶解60 min，在此条件下，香菇风味基料中鲜味核苷酸产量达到30.01 mg/g，比未经5'-磷酸二酯酶处理基料的鲜味核苷酸产量提高了3倍．

［1］Dijkstra F Y，Wiken T O．Studies on mushroom flavours［J］．Z Lebensm Unters Forsch，1976(160):255-262．

［2］Mau J L，Lin H C，Ma J T，et al．Non-volatile taste components of several speciality mushrooms［J］．Food Chemistry，2001，73(4):461-466．

［3］Yang J H，Lin H C，Man J L．Non-volatile taste components of several commercial mushrooms［J］．Food Chemistry，2001，73(4):466-471．

［4］崔桂友．呈味核苷酸及其在食品调味中的应用［J］．中国调味品，2010(10):25-29．

［5］窦屾，任文雅，杨春霞，等．酶解大豆粉蛋白条件优化研究［J］．北京工商大学学报:自然科学版，2011，29(2):28-36．

［6］王小红，钱骅，张卫明，等．食用菌呈味物质研究进展［J］．中国野生植物资源，2009，28(1):5-8．

［7］杜琨，张亚宁，方多．呈味核苷酸及其在食品中的应用［J］．中国酿造，2005(10):50-52．

［8］邵帅，田延军，赵祥颖，等．5'-磷酸二酯酶的应用与研究进展［J］．中国酿造，2010(5):26-30．

［9］刘汉灵，黄月桂，陆燕宁．核酸酶提高酵母抽提物呈味核苷酸含量的应用研究［J］．中国食品添加剂，2008，21:194-197．

［10］Fukazawa H，Nishimura T，Suzuki H．A nucleotide phosphodiesterase with preference for 2'，5'-phosphodiester bonds from Ehrlich ascites carcinoma［J］．Biochim Biophys Acta，1989，991(2):272-275．

［11］王军．鲜味料的作用机理及汤精在烹调中的应用［J］．中国调味品，2006(11):38-41．

［12］Revillion J P P，Brandelli A，Ayub M A Z．Production of yeast extract from whey using Kluyveromyces marxianus［J］．Braz Arch Boil Technol，2003，46(1):121-127．

［13］阎微，沈燕霆，李英雨，等．呈味核苷酸的新应用介绍［J］．中国调味品，2012，37(3):6-8．

［14］周秀琴．呈味核苷酸促进调料工业新发展［J］．发酵科技通讯，2010，39(1):53-56．

［15］管有根，周侃，顾秀英．鸡精中呈味核苷酸的测定［J］．中国调味品，2005(2):52-53．

(责任编辑:叶红波)

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

北京市属高等学校人才强教计划项目(PHR201008237);北京工商大学研究生科研学术创新基金项目(19000101026);学科与研究生教育－食品学科特色学科群建设资助项目(2011111)．

安晶晶，女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术;

王成涛，男，教授，博士，主要从事食品生物技术方面的研究.通讯作者．