菠萝乳清多肽饮料的研制.pdf

饮料研究 2010 年第36 卷第7 期( 总第271 期)201 菠萝乳清多肽饮料的研制 齐海萍，胡文忠，姜爱丽，田密霞 ( 大连民族学院 教育部国家民委重点实验室，辽宁 大连， 116600) 摘要利用菠萝汁中所含蛋白水解酶将乳清蛋白部分水解成功能性多肽， 再进行脱苦调配成菠萝乳清多肽饮 料。酶解条件的优选采用 L9( 34) 正交实验法， 以蛋白质水解度为评价指标， 确定最佳酶解条件为: 乳清蛋白酶 解的最佳条件为菠萝汁用量 20%， 乳清蛋白 2%， 酶解时间为 60 min， 酶解温度为 45。乳清多肽菠萝饮料风味 调配最佳配方为蔗糖量为5%、 酸量( 柠檬酸和苹果酸1 1) 0. 1%、 - 环状糊精量为1. 5%和 CMC 量为0. 3%。所 得产品口感良好， 品质稳定。 关键词乳清蛋白， 菠萝蛋白酶， 乳清多肽， 饮料 第一作者: 博士， 讲师( 胡文忠教授为通讯作者) 。 收稿日期: 2010 04 28， 改回日期: 2010 05 24 菠萝蛋白酶是从菠萝( Anana comosus) 果、 茎等 提取的一种蛋白水解酶， 菠萝蛋白酶在医药、 食品、 化 妆品等方面有广泛的应用， 特别是在水解蛋白制备营 养口服液上有着良好的应用前景1 。1891 年， Marc- no 发现菠萝汁中含有蛋白水解酶 2 ， 随后国内外学 者对菠萝蛋白酶的提取及酶学特征进行了广泛研 究 3 5 。 乳清蛋白质是热敏性的蛋白质， 在制作饮料热处 理过程中容易发生热变性而降低在水中的溶解度， 也 使乳清的利用范围受到很大的限制6 7 。同时产生 的沉淀也影响了饮料产品的感官特性; 若弃去沉淀， 则其营养价值会大大降低 8 。本文旨在研究利用菠 萝汁中含有菠萝蛋白酶的特点， 对酶水解乳清蛋白的 工艺进行优化， 从而制备应用价值优于乳清蛋白的乳 清多肽， 提高了乳清蛋白的利用率， 为乳清蛋白的深 度开发利用提供参考。 1材料与仪器 乳清蛋白粉， 沈联公司。 恒温水浴箱; 离心机; 精密 pH 计。 果糖; 茚三酮; 甘氨酸。 2方法 2. 1菠萝汁制备 选取 8、 9 成熟的菠萝， 清洗干净后切成块状， 利 用榨汁机榨汁， 菠萝汁用滤布粗滤， 再用离心机离心 分离( 转速 4 000 r/min，15 min) ， 取上清液为酶源， 冷藏待用。 2. 2乳清蛋白酶法水解工艺的研究 2. 2. 1酶解时间对水解度的影响 在菠萝汁用量 15%; 乳清蛋白用量 2%; pH = 7. 0; 水解温度为 45 条件下， 选取酶解时间为 10， 20， 30， 40， 50， 60， 70， 80 min， 对其水解度进行测定。 2. 2. 2酶解温度对水解度的影响 在菠萝汁用量 15%; 乳清蛋白用量 2%; pH = 7. 0; 水解时间为 60 min， 条件下， 选取选用水解温度 为 25， 30， 35， 40， 45， 50， 对其水解度进行测定。 2. 2. 3菠萝汁用量对水解度的影响 在乳清蛋白用量 2%; pH = 7. 0; 水解时间为 60 min; 水解温度为 45 条件下， 选取菠萝汁用量分别 为 5%， 10%， 15%， 20%， 25%; 对其水解度进行测 定。 2. 2. 4乳清蛋白用量对水解度的影响 在菠萝汁用量 15%; pH = 7. 0; 水解时间为 60 min; 水解温度为 45 条件下， 选取乳清蛋白用量分 别为 1%， 2%， 3%， 4%， 5%， 6%; 对其水解度进行测 定。 2. 2. 5pH 值对水解度的影响 在乳清蛋白用量分别为 2%; 菠萝汁用量 15%; pH =7. 0; 水解时间为 60 min; 水解温度为 45条件 下， 选取 pH 值为 5， 5. 5， 6， 6. 5， 7， 7. 5， 8; 对其水解度 进行测定。 2. 3酶解条件的优选 选取菠萝汁用量、 乳清蛋白用量、 温度、 时间为影 响酶解效果的 4 个因素， 各取 3 水平， 选用 L9( 34 ) 正 交表安排实验， 以乳清蛋白水解度为评价指标， 对乳 清蛋白酶解最佳条件进行优选。 食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 2022010 Vol. 36 No. 7 ( Total 271) 2. 4水解度的测定 茚三酮法。 2. 5产品感官评定 采用加权系数法， 根据产品的酸味、 甜味、 苦味、 气味和组织状态对感官的重要程度， 确定其相应的分 值比例， 总分值为 100 分。产品感官评定细则见 表 1。 表 1产品感官评定细则 酸味甜味苦味气味组织状态 适宜( 15 20 分)适中( 15 20 分) 无苦味( 15 20 分) 果香与乳香复合香味( 8 10 分)淡黄绿色均匀( 25 30 分) 不足( 10 15 分)不足( 10 15 分) 微苦( 10 15 分)单一香味或香味较淡( 6 8 分) 色好略混浊( 20 25 分) 过酸( 10 分以下)过甜( 10 分以下) 过苦( 10 分以下)有杂味 6 分以下 有沉淀 20 分以下 3结果与讨论 3. 1乳清蛋白水解工艺的结果分析 3. 1. 1酶解时间对水解度的影响 酶解时间对水解度的影响见图 1。由图 1 可知， 水解度随着时间的延长逐渐升高， 但在 60 min 以后 增长变化不大， 可能是根据试验结果， 将酶解时间确 定为 60 min。 图 1水解时间对水解度的影响 3. 1. 2酶解温度对水解度的影响 酶解温度对水解度的影响见图 2。由图 2 可知， 水解度随着温度的升高逐渐升高， 但在 40 以后增 长变化不大， 根据试验结果， 将酶解温度确定为 40。 图 2水解温度对水解度的影响 3. 1. 3菠萝汁用量对水解度的影响 菠萝汁用量对水解度的影响见图 3。由图 3 可 知， 水解度随着菠萝汁浓度的提高逐渐升高， 在用量 超过 15%以后水解度变化不明显， 根据试验结果， 将 菠萝汁用量确定为 15%。 图 3菠萝汁用量对水解度的影响 3. 1. 4乳清蛋白用量对水解度的影响 乳清蛋白用量对水解度的影响见图 4。由图 4 可知， 水解度随着乳清蛋白浓度的提高逐渐升高， 在 用量超过 2% 以后水解度没明显变化， 根据试验结 果， 将乳清蛋白用量确定为 2%。 图 4乳清蛋白用量对水解度的影响 3. 1. 5pH 值对水解度的影响 pH 对水解度的影响见图 5。由图 5 可知， pH 值 对乳清蛋白水解度的影响不大， 根据试验结果， 将水 解液 pH 值确定自然 pH 值。 3. 1. 6乳清蛋白酶解正交因素水平表 乳清蛋白酶解正交方案及结果见表 2、 表 3。 饮料研究 2010 年第36 卷第7 期( 总第271 期)203 图 5 pH 值对水解度 表 2乳清蛋白酶解条件正交因素水平表 水平 因素 ( A) 菠萝汁用量/% ( B) 乳清蛋白/% ( C) 水解时间/min ( D) 温度/ 11016035 21527040 32038045 由表 2， 表 3 可知， 采用极差分析法， 根据各因素 的 K 和 R 值的大小， 对试验结果进行分析， 可以判断 出各因素对指标影响的主次顺序为: 菠萝汁 酶解时 间 酶解温度 乳清蛋白。即在酶解过程中， 菠萝汁 为主要因素， 酶解时间和酶解温度为次要因素。乳清 蛋白酶解的最佳条件为 A3B2C1D3， 即菠萝汁用量 20%; 乳清蛋白 2%; 酶解时间为 60 min; 酶解温度为 45。 3. 2乳清多肽菠萝饮料配方设计 乳清蛋白经过水解后产生的很多短肽和疏水性 氨基酸会带有苦味， 因此需要对其进行包埋， 而 - 环 状糊精的空穴结构使得其被广泛应用于蛋白水解液 的包埋， 因此实验选择 - 环状糊精为包埋剂。另外 糖酸比也是影响饮料口味好坏的关键因素， 本实验选 择柠檬酸和苹果酸作为复合酸味剂( 质量比 1 1) ， 蔗 糖作为甜味剂， 以达到改善饮料口味的目的， 实验结 果如表 4 所示。从表 4 可看出， 影响乳清多肽菠萝饮 料风味的主次关系为 A( 蔗糖量) DCMC B( 酸 量) C ( - 环 状 糊 精 量) ， 最 佳 组 合 条 件 应 为 A2B2C3D2， 即蔗糖量为 5%、 酸量( 柠檬酸和苹果酸质 量比 1 1) 0. 1%、 - 环状糊精量为 1. 5%和 CMC 量为 0. 3%。所得产品口感良好， 品质稳定。 表 3乳清蛋白酶解条件正交实验结果与分析 实验号 因素 ABCD 蛋白水解度 ( DH) /% 1101603511. 88 210270408. 93 3103804510. 87 4151704512. 55 5152803513. 17 6153604013. 809 7201804013. 678 8202604518. 46 9203703513. 122 K131. 6838. 10844. 14938. 172 K239. 52940. 5634. 60236. 417 K345. 2637. 80137. 71841. 88 R13. 582. 7599. 5475. 463 最优水平 A3B2C1D3 主次因素 A C D B 表 4乳清蛋白菠萝饮料的调配正交实验结果与分析 实验号 因素 ( A) 蔗糖/% ( B) 苹果酸 + 柠檬酸 ( 质量比 11) /% ( C) - 环糊精/%( D) CMC/%感官评定( 分) 11( 2)1( 0. 05)1( 0. 75)1( 0. 1)75. 2 212( 0. 1)2( 1)2( 0. 3)86. 5 313( 0. 15)3( 1. 5)3( 0. 5)80. 6 42( 5)12383. 5 5223189. 2 6231292. 9 73( 8)13287 8321388 9332182 k1242. 3245. 7256. 1246. 4 k2265. 6263. 7252266. 4 k3257255. 5257. 8252. 1 R23. 3185. 820 最优水平 A2B2C3D2 主次因素A D B C 食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 2042010 Vol. 36 No. 7 ( Total 271) 4结论 利用菠萝汁( 菠萝蛋白酶) 能有效促进乳清蛋白 的水解， 菠萝汁 酶解时间 酶解温度 乳清蛋白。 即在酶解过程中， 菠萝汁为主要因素， 酶解时间和酶 解温度为次要因素。乳清蛋白酶解的最佳条件为 A3B2C1D3， 即菠萝汁用量20%; 乳清蛋白2%; 酶解时 间为 60min; 酶解温度为 45。影响乳清多肽菠萝饮 料风味的主次关系为 A( 蔗糖量) DCMC B( 酸 量) C( - 环状糊精量) ， 最佳组合条件应为蔗糖量 为 5%、 酸量( 柠檬酸和苹果酸质量比 1 1) 0. 1%、 - 环状糊精量为 1. 5% 和 CMC 量为 0. 3%。所得产品 口感良好， 品质稳定。 参考文献 1 吴茂玉， 马超， 乔旭光， 等 . 菠萝蛋白酶的研究及应用进 展 J . 食品科技， 2008， ( 8) : 17 20. 2Maurer H R. Bromelain:biochemistry，pharmacology and medical useJ. Cellular and Molecular Life Sciences. 2001， 58 : 1 234 1 245. 3 Murachi T， Yasui M， Yasuda Y. Purification and physical- characteriza tion of stem bromelainJ. Biochemistry， 1964，( 3): 48 55. 4Ota S， Muta E， Katahira Y， et al. Reinvestigation of frac- tionation and some properties of the proteolytically active components of stem and fruit bromelainsJ. J Biochem， 1985， 98 ( 1) : 219 228. 5 Chen Dong Hwang，Huang Shih Hung. Fast separation of bromelain by polyacrylic acid bound iron oxide magnet- ic nanopar ticlesJ. Process Biochemistry，2004，39 ( 12): 2 207 2 211 6 郭本恒， 孔保华 . 保健与功能食品M . 哈尔滨: 黑龙 江科技出版社， 1996. 7 顾瑞霞 . 新型乳制品 J . 中国乳品工业， 1993( 2) : 19 21. 8 吴晓峰 . 乳副产品 酪乳和乳清的利用 J . 中国乳 品工业， 1989( 5) : 15 16. Study on Whey- polypeptide Hydrolysised by Pinapple Juice Syrup Beverage Qi Hai- ping， Hu Wen- zhong， Jian Ai- li， Lian Mi- xia ( College of Life Science，Dalian Nationalities University， Education Department and National Nationality Key Lab，Dalian 116600，China) ABSTRACTWhey- protein were partly hydrolysised into functional polypeptide by protein enzyme in pineapple juice. The orthorhombic experiment L9( 34) was carried out to determine the optimal enzymohydrolysis conditions. The following optimum conditions were: addition of pineapple juice 15%，whey- protein 2%，temperature 45，treatment time 60 min. the optimal pineapple whey- peptide beverage was: amount of sugar was 5%， amount of acid was 0. 1%， - CD was 1. 5% and CMC was 0. 3%. the flavor were