水解乳清蛋白涩味的改善方法

刘璐

上海励成营养科技有限公司（上海 200331）

水解蛋白是指完整蛋白质经过加热和（或）酸、酶等物质的作用，分解为小分子蛋白、肽段或氨基酸，以降低大分子蛋白的致敏性[1]。乳清蛋白水解物（whey protein hydrolysates，WPH）具有很高的生物学价值，一方面用于部分特殊人群对大分子蛋白过敏的营养支持[2-4]，或者因消化功能弱导致大分子蛋白消化吸收不良引起腹泻等症状[5-7]，另一方面也可以提高蛋白的消化、吸收速度，做到快速补充蛋白，加快胃排空[8-10]。因此，WPH被广泛用于消化功能不佳的老人和患者的食品中，以及预防牛奶蛋白过敏的婴幼儿配方食品中[11-15]。

但是，WPH在其水解过程中也会带来一些不良风味[16-18]，而涩味就是其中之一。Zhang等[19]研究发现，涩味是导致乳清蛋白饮料不受消费者喜爱的重要原因之一。“涩味”是唾液蛋白与产生涩味的物质之间发生反应，形成不溶性聚集体，引起唾液蛋白质沉淀，或是口腔（表面）的摩擦力增加，最终导致口腔黏膜润滑丧失，引发涩味的口感[20]。改善涩味的方法主要通过降低引起涩味物质的添加，或通过包埋等手段对涩味物质进行特殊处理，或增加口腔（表面）润滑性等方式。在乳清蛋白饮料中也有研究发现，pH的高低也会影响涩味的强度[21]。尽管WPH产生涩味的机理还尚不清楚，但是参考有广泛研究的多酚类物质产生涩味的机理，推测也是与乳清蛋白水解过程中产生的短肽或氨基酸等带正电荷的物质有关，带正电荷的短肽或氨基酸与唾液蛋白结合，产生不溶沉淀或聚合物，导致口腔（表面）润滑性降低，带来涩感。

因此，试验采用添加阴离子多糖的方法，使水解乳清蛋白中带正电荷的物质先一步与阴离子多糖的负电荷结合，从而降低其与唾液蛋白结合的发生概率，进一步减少涩味的产生。具体的实施方法是将阴离子多糖添加到含WPH的水溶液中，通过感官评价的手段考察去涩味的效果。同时考虑到润滑性对涩味感知的影响[21]，在尝试不同阴离子多糖作用效果的同时考察不同溶液黏度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

水解乳清蛋白粉（菲仕兰）；黄原胶（F200，鄂尔多斯市中轩生化股份有限公司）；羧甲基纤维素钠（FH9，上海申光食用化学品有限公司）；高甲氧基果胶（HS-RAM5，北京多艾特生物科技有限公司）；刺槐豆胶（A-01，南京泛成生物化工有限公司）；瓜尔胶[507F，马克瑞斯商贸（上海）有限公司]；卡拉胶[CSM-2，阿泽雷斯国际贸易（上海）有限公司]。

1.2 仪器与设备

黏度计（DV2TLVTJ0，美国Brookfield公司）；顶置式机械搅拌器（RW 20.n，上海捷沪仪器仪表有限公司）；三维运动混合机（HS-20D，江苏星星干燥设备有限公司）；精密型电子天平[PB203-N，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]；数显恒温水浴锅（HH-6，常州国华电器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 感官评定

1.3.1.1 感官品评人员筛选

根据GB/T 16291.2—2010《感官分析 选拔、培训和管理评价员一般导则》的规定筛选感官评定人员。挑选敏感度、辨别度高且稳定性、重复性好的8名评定员组成评定分析小组。

1.3.1.2 感官品评方法

品评小组成员通过口感一致性的测评和校准，对涩味的感觉和强度进行统一。采用线性标度对样品的感官特性进行评价，以质量分数0.5%水解乳清蛋白溶液的涩味强度定为5分，从0～5分代表涩味强度由弱到强。品评时要求：每次一次性最少品尝20 mL溶液，每次品尝后需要用清水漱口至少3次，直至舌头无涩感残留。利用统计分析方法分析所得感官试验数据，采用定量描述分析法（quantitative descriptive analysis，QDA）进行打分。

1.3.2 水解乳清蛋白溶液制备方法

向烧杯中倒入200 mL（45±1）℃的纯净水，一边搅拌一边倒入水解乳清蛋白粉末，使溶液中的固形物含量达到0.1%，用1 200 r/min的搅拌桨搅拌约5min，待完全溶解后，置于水浴锅（设定温度45 ℃）中静置备用。

1.3.3 添加不同增稠剂的试验

选择水溶性好的增稠剂——羧甲基纤维素钠CMC（阴离子多糖）、黄原胶（阴离子多糖）、刺槐豆胶（中性多糖）、果胶（阴离子多糖）、卡拉胶（阴离子多糖）、瓜尔胶（中性多糖）加入水解乳清蛋白溶液中。为避免黏度不同对评价结果的影响，使溶液黏度都接近（45±5）cp（61#转子，转速100 r/min），通过感官品评人员进行涩味品尝及评分，最后汇总打分结果。

1.3.4 黄原胶添加量梯度试验

将黄原胶粉末按照质量分数（黄原胶在水解乳清蛋白溶液中的质量分数）0.01%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%梯度加入到水解乳清蛋白溶液中，搅拌使其完全溶解。通过感官品评人员进行涩味评分，并测定45 ℃温度下的溶液黏度（61#转子，转速 200 r/min）。

1.3.5 CMC添加量梯度试验

将CMC粉末按照质量分数（CMC在水解乳清蛋白溶液中的质量分数）0.01%，0.05%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%和0.50%梯度加入到水解乳清蛋白溶液中，搅拌使其完全溶解。然后通过感官品评人员进行涩味评分，并测定45 ℃温度下的溶液黏度（61#转子，转速200 r/min）。

1.3.6 不同溶液黏度试验

为单独考察黏度对涩味的影响，选择黄原胶添加量0.05%（黄原胶在水解乳清蛋白溶液中的质量分数）的水解乳清蛋白溶液，同时添加不同质量分数的瓜尔胶（瓜尔胶在水解乳清蛋白溶液中的质量分数为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%和0.50%）调整溶液黏度。通过感官品评人员进行涩味评分，并测定45 ℃温度下的溶液黏度。

1.4 样品评分计算

每个样品8名品评人员的评分差异不能超过1分，如果超过1分需要重新用0.5%水解乳清蛋白溶液进行5分校准，并重新品尝样品。每个样品的涩味评分取8名品评人员打分的平均值，按式（1）计算。

式中：P为每个样品涩味的平均分，即样品评分；P1～P8为每个品评人员单人的涩味评分。

2 结果与分析

2.1 添加不同增稠剂的试验

为排除黏度对涩味感官品评的影响，在黏度相近的情况下，通过不同种类胶体的加入，观察对涩味改善的效果（见表1）。可以发现，CMC、黄原胶、果胶、卡拉胶等阴离子多糖的加入可以改善涩味的强度。但是当胶体为非离子多糖，如刺槐豆胶、瓜尔胶，对涩味的改善没有效果。进一步地，同为阴离子多糖，CMC、黄原胶、果胶、卡拉胶对涩味改善的效果也不一致。4种阴离子多糖在相同溶液黏度情况下对涩味改善的效果从强到弱依次为CMC＞黄原胶≈果胶＞卡拉胶。

表1 不同种类胶体对涩味的影响

为进一步研究并验证阴离子多糖对涩味改善的效果，选取黄原胶和CMC，通过对这2个阴离子多糖不同添加量下涩味评分结果，证明阴离子多糖的添加与涩味改善之间的关联性。

2.2 黄原胶添加梯度试验

从表2可以发现，随着黄原胶质量分数的增加，涩味的强度明显降低（图1，origin 2017），甚至到不易察觉的程度（涩味评分0.5）。通过Minitab 17.0进行线性关系拟合发现（图2），黄原胶质量分数和涩味强度具有良好的线性关系，进一步证明两者之间的关联性。

表2 不同质量分数黄原胶对涩味的影响

图1 黄原胶质量分数与涩味评分关系图

图2 黄原胶质量分数与涩味回归线性关系

2.3 CMC添加梯度试验

从表3可以发现，随着CMC质量分数的增加，涩味的强度出现拐点式降低（图3，origin 2017），并且当涩味强度达到不易察觉的程度后（涩味评分0.5），随着CMC质量分数继续增加，涩味强度不会继续变化。通过Minitab 17.0进行线性关系拟合发现（图4），CMC质量分数和涩味强度具有良好的线性关系，进一步证明两者之间的关联性。

图3 CMC质量分数与涩味评分关系图

图4 CMC质量分数与涩味回归线性关系

表3 不同质量分数CMC对涩味的影响

2.4 不同溶液黏度试验

根据黄原胶质量分数梯度试验对涩味的影响结果，虽然随着黄原胶质量分数的增加，阴离子浓度增加，但是溶液黏度也随之增加，如图5所示（origin 2017）。因此，有必要进一步验证涩味改善的结果是因为阴离子浓度增加引起的还是黏度增加引起的，或者是浓度和黏度共同作用的结果。

选择黄原胶质量分数0.05%（黄原胶在水解乳清蛋白溶液中的质量分数）的溶液作为基准，主要因为黄原胶在该质量分数时还没有起到改善涩味的作用。通过增加瓜尔胶以改变溶液黏度，并进行涩味评分。根据表4可以看出，虽然溶液黏度增加，但是涩味强度并没有变化。由此可以看出，黄原胶对涩味的改善主要来源于阴离子浓度的变化。

表4 不同溶液黏度对涩味的影响

同时，还可以从另一个角度进行说明。与CMC添加梯度试验的结果进行对照，因为CMC与黄原胶同为阴离子多糖，但其增稠效果却只有黄原胶的20%～25%。通过试验发现，添加CMC质量分数0.4%的水解乳清蛋白溶液黏度与黄原胶0.1%质量分数的水解乳清蛋白溶液黏度几乎相同时，水解乳清蛋白的涩味却因为CMC添加量更高得到明显改善。间接说明阴离子多糖与水解乳清蛋白结合的作用对涩味的改善更显著而非黏度。

3 结论

水解乳清蛋白溶液的涩味虽然会影响消费者对含水解乳清蛋白产品的接受度和依存度，但尚缺乏非常有效的解决办法。试验结果为这个问题的解决提供一种思路。通过试验发现，阴离子多糖的添加对水解乳清蛋白溶液涩味的改善有一定积极作用，而且，不同阴离子多糖的改善效果也不尽相同。在试验选取的阴离子多糖原料中，CMC的改善效果尤为明显，同时也没有显著增加溶液黏度，适用性更强。

分析原因，这可能与CMC的分子结构（图6）中羧酸钠盐（R1COONa）在水中可以释放Na+和羧酸根离子（R1COO-）有关。羧酸根离子带负电荷，可以和WPH中的肽或氨基酸结构中的季铵盐（NH4+）发生中和反应，而后者可能是引起口腔蛋白变性，从而带来涩味的原因。同样地，黄原胶的结构中（图7）也存在羧酸盐（COOM）结构，羧酸盐在水中可以释放出羧酸根离子（COO-），同样可以和季铵盐的正电荷发生反应，所以同样对涩味改善有作用。Carter等[20]也曾提出类似机理。

图6 羧甲基纤维素钠（CMC）结构式

图7 黄原胶结构式

另外，在黏度对涩味影响的试验中，虽然验证黏度对涩味改善没有明显效果，但却发现黏度增加可以延迟涩味出现的时间。关于这方面的研究还在持续进行中。