乳清蛋白酶解条件的研究

温禄云，张立娟，张斌，任亚妮，王麒琳，王玥玮

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

乳清蛋白酶解条件的研究

温禄云，张立娟，张斌，任亚妮，王麒琳，王玥玮

（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、碱性蛋白酶、复合风味蛋白酶4种水解乳清蛋白的酶，以水解度作为测定指标，考察不同酶酶解温度、时间、pH值、加酶量对水解条件的影响。结果为：确定碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶，复配酶最佳酶解条件为：酶解温度55℃；酶解时间4 h；每千克蛋白质中加酶量为6 g；碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶的质量比为1∶2。

乳清；酶解；复配酶

以乳清为原料，采用复合风味酶，碱性蛋白酶组成复合酶[1]，对其水解的工艺条件进行研究，生产出低分子量的小肽，提高蛋白利用率及生物价，避免β-乳球蛋白易引起婴儿的过敏反应等。通过对最佳酶解条件的探讨[2]，找出了苦味值小，且满足酶解要求的复合风味酶。本项目产品应用于到婴儿奶粉中，旨在为乳清蛋白的综合开发利用提供技术参数和理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料：脱盐乳清粉（龙丹乳业集团提供，爱尔兰产）；碱性蛋白酶、胃蛋白酶、复合风味蛋白酶、中性蛋白酶（诺维信（中国）生物技术有限公司生产）；氢氧化钠。

1.2 仪器与设备

PHS-W型精密pH计：上海般特仪器有限公司；79-1型电动搅拌器：北京中兴伟业仪器有限公司；DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；FA2004型电子天平：天津天马衡基仪器有限公司；K9840型凯氏定氮仪：海能仪器。

1.3 方法

1.3.1 技术路线

脱盐乳清粉→复水（10%）→膜过滤脱糖→沸水浴加热5min→降至所需温度，水浴保温→调pH→加酶水解→沸水浴加热15min钝化酶→测水解度→减压浓缩→喷雾干燥→成品。

1.3.2 水解度的测定

水解度的测定为：

水解度（%）=氨基态氮/总氮×100%

1.3.3 苦味测定——感官评价法

将蛋白酶水解液调至pH为6.5（用浓度为1mol/L Hcl或NaoH），加热至60℃。挑选20名品尝者（男女各10人，均不吸烟），按照下列评分值表示苦味程度。

0为无苦味；1为略有轻微的苦味；2为轻微苦味；3为一般苦味；4为强苦味；5为非常强苦味。

1.3.4 酶解条件的优化

以酶解温度、时间、碱性蛋白酶/复合风味酶、加酶量对蛋白质水解度的影响，做四因素三水平的正交实验（见表1），以水解度为第一评定指标，以苦味值为辅助评定指标来确定既能满足一定的蛋白水解、又能有效的抑制苦味的酶解条件。

2 结果与分析

2.1 酶解条件的确定

2.1.1 酶解温度对乳清蛋白水解度的影响

添加量为5 g/kg，pH=7，时间为3 h。温度对酶催化反应速度影响较大，乳清蛋白酶解受温度影响的结果如图1所示。

由图1可得，4种酶的最佳作用温度分别为：胃蛋白酶45℃；复合风味酶50℃；碱性蛋白酶55℃；中性蛋白酶50℃。

2.1.2 酶解时间对乳清蛋白水解度的影响

添加量为5 g/kg，pH=7，温度为50℃。酶解时间对乳清蛋白水解度的影响见图2。

由图2可得，随着酶解时间的延长，酶解率逐渐增加，但6 h后，增加的趋势开始缓慢。此时，不需要以延长时间来提高水解度。50℃左右，水解时间过长，乳清蛋白会在耐热菌的作用下发生变质，因此酶解时间不应超过6 h。考虑到生产因素，酶解时间以4 h以下为宜，此时乳清蛋白的水解率已经达到20%以上，可以满足乳清改性的目的。

2.1.3 酶解pH对乳清蛋白水解度的影响

添加量为5 g/kg，温度为50℃，时间为6 h。酶解pH对乳清蛋白水解度的影响见图3。

由图3可得，4种蛋白酶的最佳作用pH为：胃蛋白酶pH为2；复合风味酶pH为7；碱性蛋白酶pH为8；中性蛋白酶pH为7。其中复合风味酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶的最佳pH与原料乳的pH相差不大。胃蛋白酶最适作用于酸性环境（pH为2），在生产中需要大量的酸和碱进行pH的调节，生产不便。因此，胃蛋白酶不是最佳的酶解乳清蛋白的蛋白酶。

2.1.4 加酶量对乳清蛋白水解度的影响

pH=7，温度为50℃，时间为6 h。加酶量对乳清蛋白水解度的影响见图4。

由图4可得，随着加酶量的增加，乳清蛋白的水解度也逐渐增加，但加酶量超过6 g/kg后，增加的趋势变缓。因此，选择加酶量不超过6 g/kg的蛋白质添加量为宜。

2.1.5 各种蛋白酶作用

各种蛋白酶较佳的作用条件见表2。

2.2 各种酶酶解乳清蛋白的苦味值比较

把复合风味蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶和胃蛋白酶的酶解产物作以下比较[3]。在各酶相应的最适pH，最适温度，酶加量，分别水解4 h后于95℃水浴中煮沸5min灭酶。冷却至30℃，用感官评价法测其水解液的苦味值[4]。结果见表3。

由表3可知，复合风味酶的苦味值最小，中性蛋白酶和胃蛋白酶的苦味值最大。复合风味蛋白酶是由内肽酶和外肽酶组成的复合酶[5]。外肽酶作用于由内肽酶裂开的多肽的末端肽键而游离出氨基酸，使苦味值大大的降低。

综合各种酶的较佳的作用条件、蛋白水解度和蛋白水解液的苦味值选定复合风味酶和碱性蛋白酶作为下一步优化设计的复配酶。

2.3 酶解条件的优化

采用对酪蛋白特异性水解的复合风味酶和碱性蛋白酶进行复配，组成混合酶，综合考虑风味、水解效率等因素，选取在pH=7条件下进行。下面仅讨论酶解温度、酶解时间、两种酶的比例、加酶量对乳清蛋白水解度及苦味值的影响。正交试验结果见表4。

由表4可以看出，在影响复合风味蛋白酶和碱性蛋白酶的复配酶酶解效果的4个酶解因素中，其影响程度大小为D＞B＞C＞A。得出的最佳的酶解条件为A2B3C3D3。即酶解温度55℃，酶解时间6 h，两酶间质量比为1∶2，加酶量6 g/kg。

考虑到酶解时间不易过长，采用酶解时间4 h。即A2B2C3D3，此条件下，乳清蛋白水解度为29.65%，苦味值为1，小于使用单一酶的苦味值，且水解度有所提高。

3 结论

确定碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶为复配酶。

经优化后的复配酶最佳酶解条件为：酶解温度55℃；酶解时间4 h；每千克乳清中加酶量为6 g；碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶的质量比为1∶2。

[1]包怡红.功能性乳清的综合利用[J].食品与机械,2001(1):9-11

[2] 韩雪,孙冰.乳清蛋白的功能特性及应用[J].中国乳品工业,2003 (4):28-30

[3]李宇辉,尹丽娟,李开雄.乳清的营养价值及产品的综合利用现状[J].乳业科学与技术,2010,142(3):146－148

[4]严宝兴.乳清资源的综合利用[J].畜产品开发,2008,154(9):52－55

[5] 陆东林,张丹凤,荆文清.牛奶中氨基酸含量及其营养价值[J].中国乳业,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

温禄云（1988—），女（汉），助理工程师，本科，研究方向：食品工程。