（农产品加工及贮藏工程专业论文）转谷氨酰胺酶在凝固型酸奶中的应用研究.pdf

塑苎查些查堂堡主兰焦笙苎 一 摘要 转谷氨酰胺酶具有可改善食品质构，增强食品物理品质的作用，因此本研究以 新鲜牛乳为原料制作凝固型酸奶，在发酵过程中添加转谷氨酰胺酶来制得具有较好 物理品质的凝固型酸奶。透过对工艺的研究，找出转谷氨酰胺酶应用于凝固型酸奶 工业化生产的最佳工艺条件；同时研究厂家提供的三种转谷氨酰胺酶对凝周型酸奶 物理品质影响有何不同。 通过测定试验样品的乳消析出率、持水力、表观粘度、贮存粘度及感官品质几 项指标说明：加入转谷氨酰胺酶可以使凝固型酸奶的乳清析出率降低，由未处理前 的2 左右降到0 孤左右；持水力提高了1 0 ；表观粘度由6 0 0 m p a s 增加到8 0 0 m p a s ： 贮存粘度增强：感官品质提高。 在其他冈素确定的情况f ，转谷氮酰胺酶对凝周犁酸奶物理品质的影响与酶用 鼙有关，定范围内，酶用量越大，对凝同型酸奶物理品质的影响越大。 酶处理时间与酶处理温度有关，在其他因素确定的情况下，温度越高，所需时 间越短。 转谷氨酰胺酶应用于凝固型酸奶生产的最佳l ：艺条件为；原料乳灭菌后，冷却 至4 1 c ，按l 量添加转谷氨酰胺酶，与发酵剂同时加入原料乳中，开始发酵。 经过对厂家提供的三种转谷氨酰胺酶产品的比较其中最适宜于凝固型酸奶生 产的产品是转谷氮酰胺酶( t 6 一b ) ：一鸣精细化二l ：有颟公司产品；其次是转谷氨酰胺 酶( 制面甩) ：味之素公司产品；最差是转谷氨酰胺酶豆腐用) ：味之素公司产品。 关键词：凝固型酸奶：转谷氨酰胺酶；乳清析出率；持水力：表观粘度：贮存 粘度；感官品质；工艺条件： 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 交琵复囊黧鼹妾盔羹? 渊黧裂竺雠羔蚕竺篓人已经发表或撰写过的研究成果。也不包括为获得i ! i 要旌j z z 犟 或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一起工作的同志对本研究所做 的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示感谢 学位论文作者繇荔酗签字嗍修 学位论文版权使用授权书 手段保存、汇编学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位敝储签名獬 签字日期0 易年f 影日 导师签名：7 彳笼函 签字日期：。l 秘钿和 、使用 磁盘， 位论文 等复制 1 文献综述 1 1 转谷氨酰胺酶 转谷氨酰胺酶( e c 2 3 2 1 3 t r a n s g l u t a t i n a s e ，t g a s e ) 是一种催化蛋白质中赖氨 酸上的e 一氨基和谷氨酸上y 一羟酰胺基之间的结合反应通过转谷氨酰胺作用形成 共价化合物的聚合酶。近年来，这种与淀粉酶、蛋白酶等功能有所不同的酶受到 广泛关注该酶能提高蛋白质的功能特性和改善其结构，并能通过引入赖氨酸而提 高蛋白质的营养效价而被其处理过的食品具有良好的外观和质构，还能延长货价 期以及减少食品中的过敏源吲。 1 1 】转谷氨酰胺酶的来源 转谷氮酰胺酶广泛的存在于哺乳动物的许多组织中。如血液、肝脏、发囊、表 皮层、前列腺等自2 0 世纪6 0 年代以来。对动物组织，尤其是豚鼠肝脏转谷氨酰 胺酶的特性、纯化及应用傲了大量研究并取得了不少成果。但由于其复杂的分离纯 化工艺，导致了这种酶的价格较高”1 自本世纪8 0 年代开始，人们对利用微生物发酵生产转谷氨酰胺酶进行了尝试， 发现可以通过发酵工程利用廉价底物大量生产转谷氨酰胺酶。并且微生物产生的转 谷氨酰胺酶有许多优点：热稳定性好：p h 值范围广：对c a + 不依赖“1 。各种来源的 转谷氮酰胺酶的提取工艺如图1 所示” 称鼠肝鞋 l 均质 l 离心 i 一次离心 过滤 围f 不同来薏的转谷氨酰胺酶的生产工艺 鱼组织 均质 离心 i 过滤 色谱分离 微生物 发酵 离心 离子交换过滤 炽 敝；蹴；姚一 芟堂垄壁箜璺壁壁蔓垄墨里型墼塑主堕壅旦堡塞垫塑兰：! 星一 s e p h a d e x 离子交换 l 吸附 l 亲和色谱 转谷氨酰胺酶 l l l i l i 转谷氨酰胺酶 lii 透析 l离子交换 lll 色谱分离l 凝胶过滤 lli lll ll 转谷氯酰胺囊转谷氨酰胺酶 1 1 2 转谷氮酰胺酶的酶学性质 转谷氨酰胺酶是一种单体蛋白质，整体亲水性高，活性一般为2 2 6 u m g ，等电 点为8 9 ，分子鼙为4 0 k u ，最适作用温度为5 0 。最适p 珏值为6 7 。对热稳定， 对c r + 不具依赖性，有利丁其在食品加工中的应用；大多数金属离子对该酶活性无 影响或影响不大，但z n 。具有很强的抻制作用”1 该酶活性易受p c 如、n - 乙基一顺丁 烯二酰亚胺抑制，而e g t a 可泊除其活性“另外。转谷氨酰胺酶催化的作用效果与 所添加盐、脂肪、蔗糖和马铃薯淀粉的量相关。所形成的蛋白凝胶强度随着盐浓度 和淀粉添加量的增加而增大。但受所添加的脂肪、蔗糖抑翻磷脂、盐与转谷氨酰 胺酶的配合使用可加强其作用效果”1 不同来源的转谷氮酰胺酶的性质见表1 “1 裹1 不同来熏的转谷氨矗胺奠的性质 2 茂原链轮丝袭冉琏轮丝内桂健轮丝蕾s 4 11 2 募鼠肝脏 最适ph 值6 76 76 76 76 最适反应温度5 554 55 05 0 5 5 ph 稳定范围 5 9 6 96 95 1 06 75 温度4 0 残存活力冉8 88 6却 未查得 9 6 稳定性5 0 c 残存活力， 7 45 6 5 3来查得4 0 分子量 3 8 0 0 04 1 0 0 0 4 1 0 0 03 7 8 6 39 0 0 0 0 等电点9 09 79 89 04 5 残存o m m o l l c a c l 2 9 9 粥1 6 01 0 00 活力1 m m o l l c a c l 2 1 0 01 0 0 9 91 0 03 9 怫 5 m m o l l l c a c l 2 1 0 0 1 0 09 81 0 0 1 0 0 i i 3 转谷氨酰胺酶的作用机理 转谷氨酰胺酶催化转酰基反应酰基供体为蛋白质或多肽链上谷氨酰胺残基的 y 一羟基酰胺基，受体可以为蛋白质肽链上赖氨酸残基的一氨基，游离氨基酸的e 一 氨基，初级氨或水“o 。 转谷氨酰胺酶所催化的反应既可以发生在分子间。也可以发生在分子内。决定 分子间交联反应程度的因素为蛋白质本身的构象以及转谷氨酰胺酶的类型1 ，不同 来源的转谷氨酰胺酶对底物的特异性要求差别很大如n ，t 一酪蛋白及其衍生物是人 体fx i l la 的良好底物，而对豚鼠肝脏转谷氨酰胺酶却为很差的底物。转谷氨酰胺 酶的作用有一定的限制性，并不是所有包含有g l u 和l y s 残基的蛋白质分子间就可 形成交联聚合物( 如表2 ) ”。 表2 转谷氨酰胺酶作用底物选择性 同原体异原休 能形成 聚台物 球蛋白 酪蛋白 自蚤白 a 一乳清蛋白 己酰化i i s 球蛋白o 乳消蛋白 乙酰化1 1 s 球蛋白9 乳球蛋白 乳清蛋白大豆l l s 球蛋白 璇珀酰b 一酪蛋白b 一乳球蛋白、 1 3 一酪蛋白、n 一乳洧蛋白牛衄清 自蛋白、dr 酪蛋白1 l s 球蛋白 琥珀蕺b 一酪蛋白卵清蛋白 不能形成 聚合物 乙酰化1 i s 球蛋 白、乙溉化n 乳 清蛋白、卵精虽白 b 一酪虽白牛斑清白蛋白 卵清蛋自n 一乳清蛋白、e 一酪蛋 白、e 一乳球蛋白、牛瓤精白蛋自 牛呶礴凸蛋白 适当改变蛋白质底物的构象可促进交联反应的进行。牛血清蛋白、人血清蛋白、 伴清蛋白实验表明添加二硫赤藓塘醇( dt t ) 以打开天然球蛋向中的二= 硫键可使 转谷氮酰胺酶更易丁接近底物蛋白从而提高反应速率。li s 种子蛋白热变性扁，其 构象的改变提高了酶的活力。ph 值因对底物构象有影响，故亦影响酶的活力。冈 3 芟塑垄 茎箜篓壁堕壁垄鳖里型墼塑竺壅旦堑塞二竺生生| 旦 此，在食品加工中可用热变性或蛋白质二硫键异构酶使蛋白质变性，再加入转谷氨 酰胺酶。 1 1 4 转谷氨酰胺酶的功能特性 转谷氨酰胺酶的主要作用是造成蛋白质分子内或分子问交联。由于是共价结合， 其稳定性好即使只添加少量酶对食品的物理性质也有显著的影响，可以改善食品结 构、溶解性、起泡性、乳化性、流变性等 ( 1 ) 成胶特性 转谷氨酰胺酶具有成胶特性表现在：未加热状态的各种食品蛋白质成胶”； 赋予不能成胶的蛋白质( 如乳蛋白) 成胶“”；提高成胶的粘弹性；形成耐热 性、耐酸性及耐水性等安定性高的胶体” 一般情况下所形成胶体强度会随转谷 氮酰胺酶的添加量增加而增加”“。大豆蛋白与肌凝蛋白、乳清蛋白经加热处理可形 成凝跤，但转谷氨酰胺酶可使这些蚩白质溶液在不加热情况下也可形成凝胶将碎 肉与转谷氨酰胺酶和酪蛋白酸钠在5 c 混合2 h ，发现有g l u l y s 交联形成”1 而对 那些已具有凝胶性的蛋白质溶液，添加转谷氨酰胺酶则可使其胶体断裂强度增加 这主要是因为g l u - l y s 键的形成，实验表明该键是随着转谷氨酰胺酶量的增加而 增多“。 值得注意的是添加过多的转谷氨酰胺酶会导致凝胶强度的降低h a g a n i ”等研 究发现在转谷氨醣胺酶浓度接近0 0 3 时。鱼肉膏凝股胶体强度达最大值随着添 加更多量的酶，其强度降低：s o d a i 1 等经过实验证明在制备鱼膏胶过程中，将 鱼膏在1 5 ( 2 放置。其肌球蛋白熏链键麓着转谷氨酰姣秘的量的增加而减少 s d s p a g e 分析结果袭明当转谷氨酰胺酶大于1 5 3 u 8 蛋白s a 级鱼青中的肌球 蛋白重链键减少，k u r a i s h i 、s a k a n o t o 等也指出t g a s e 作用于酪蛋白酸盐也有类似 结果这可能是由于太多键使蛋白质空问结构过于紧密。抑倒其均匀发展，从而降 低其持水能力所致“因此在使用转谷氯酰胺簿时必须考虑箕最佳适用量 ( 2 ) 改善乳化性 转谷氨酰胺酶可以改善蛋白质的乳化性质n i n g i a 等”检测交联b 一酪蛋白的 乳化特性发现乳化活度指数降低了，但是乳化渡稳定性却随着聚合程度增加：检 测单质b 一酪蛋白和0 一酪蛋白聚合物混合渡的稳定性，发现随着混合液中聚合物比 例的增大该混合液的乳化稳定性增加y i l d i r i m 等”1 研究乳清蛋白和大豆l l s 球 蛋白交联聚合物的特性指出交联聚合物的乳化活性比乳清蛋白分离物低，其乳化 指数较乳清蛋白分离物和大豆球蛋白低，但是其乳化稳定性却有所改善这主要是 因为聚合物的支链结构使其空间稳定性增加；或在油水界面上聚合物之间比非聚合 物之间具有更强的粘附作用。以及伸展的蛋白链层厚度增加和被吸收蛋白质机械性 能增加。 ( 3 ) 提高泡沫发泡性 4 塑! ! 塞些查兰缝圭兰壁篓苎 程食品应用中蛋白质能形成稳定的泡涑是很重要的。大甄分离虽幽物、明胶和 醛蛋出镳其毫较好菠海髅，餐蠢予不稳定，获嚣鼹翱这些蛋自壤较广泛静痤瑁w p i 大豆l l s 球蛋白混合物的发泡稳定性低( 3 3 7 m i n ) ，缀过转谷氟酰胺酶处理过的胛i 大豆l l s 球蛋白却具有很好的稳定性。这可能是由于，p i 和大豆l l s 球蛋白) l 耋成 静聚合物分子脊摄多的紧密二凝臻构秘三缀结鞫，其有柔韧性酾无蔑粼豹蛋自蔟更 易形成泡沫，稳定性也更好；另外，由于交联两使流动性增加和赖氨酸残基上氨基 电荷斡去除也程苹l 予泡沫稳定性的增热。 ( ) 增强错自质溶液的粘攒性 蛋白质经聚合分子羹增加后其溶液的粘度通常也会增加，因此经过转谷氨酰胺 酶楚毽进骢蛋鑫裘潘液往往其鸯较嶷鹤糕澄。s o d a 等“弱瓣转谷氨蔑骏簿对豆藤进 行实验研究，发现不仅其断裂强度增加，耐且牛顿体的非粘发和v o i g t 体粘度都有 所增加。k u r a i s h i 莓”实验证明，在5 5 c ，p h 僵为6 。5 条毂：”f 。囱熬虽彝钠溶渡 孛翻入不两浓度的转谷氨酰胺酶箭反应3 0 m i n ，结巢发现酪蛰自溶液的粘度随着转 谷氨酰胺酶量的增加而提高：s d s p g e 分析湿示，转褥氨酰胺蹲处理过的酪蛋臼酸 钠其萃体减少露犬努子勘矮壤多，矮天其溶渡弱旗爨疫。 ( 5 ) 提高凝胶的持亦性 转芸 氨酰胺瓣催化形成的g l u l y s 键可提高凝胶的持水悭熊，使浓度为2 触摄 自矮溶液氇哥疆皎律纯。瓿一f a d i l 等9 发臻尽管转谷复c 酰胺辩使大豆鬣自分子煎增 加2 4 心0 7 倍，但聚合物的髓水性降低。溶解性增加枉制造生产香肠、黢酪乳等食 品过程巾，所添船的食，最腔荔发生燧东收缩 搴恩；虽然痰露擞鹃埂蛟蠢较妊熬缳东 健，毽箕受温度的髟晌律搠较显著，所议其保水性能不稳定利用转谷氨酰胺酶就 可以解决食品胶的脱水收缩作用释肠、酸酪乳等经转谷氯酰胺酶处理过后。其脱 衣牧绞髂翅溪象藏霹簸捧鹾遽主妥避鑫为辨形成熬交联艇整虽自_ 菱形藏震杂豹、严 密的空间网络结构，对水分的包容索缚能力增强。 ( 6 提高蛋白质的热稳定性 燕热照瑾荔使餐鑫震受性，降低其功髂特性通过转谷氨毹胺酶发生交联所产 生的。( y g l u ) l y s 键悬挺价结，热稳定性高，增强了蛋内质鄹络强度，提高 _ 凝荻新袋强度褥菠豹凝骏具有热可建毪；加热熔他，冷却凝圃莉掰转谷氨虢 胺酶处理明胶。引入共价键可明显地提高其凝胶热稳定性经过转谷氮虢胺酶催化 交联豹多嚷璩蛋巍褒凌氆皲赛翡熟稳定经，壕秘聚合零一藐球辫自鄢使穰1 0 0 c 的 环境下也可持续3 0 m i n 也不变性，前天然b 一乳球蛋向在7 0 c 时就很快变性”。 1 i ，5 转签羲酸薮簿在食菇二 韭孛妻孽应壤 由于经过转谷氦酰胺酶处理过的蛋白质具有良盎，的理化特性和功能效价，它现 在已被广泛耀 痰剿菇”“”、垒铡菇“、瑟；蒜g 赫”。“5 、襞翻鑫”等食晶行 业中。 衰3 转谷氯酰胺奠在食品工业中的应用概览 来源 产品 作用 肉 汉堡包 提高弹性、质地、 内包 口味以及风味 烧麦、汤圆 灌装肉 冻肉 模型内 浸溃肉 良好的质地和外观 改善质地、降低成本 对内进行改型再塑造 改善肉的风味及延长 贮藏期 鱼鱼内泥 碎盘产品 提高质地和外观 明显增加凝胶强度 虾内泥改善质地 骨驶娘鱼翔模拟美昧品模拟 小麦焙坶品改瞢质地，增大体积 蔬菜、水果矿物质吸收促进剂改善肠道矿物质吸收 6 脞交联蛋白质 甜食 降低过敏性 具有良好质地、弹性和结实的低热量食品 翌j ! 查些奎堂堡主兰丝丝奎 食品、化牧品、药物 良好的凝胶性及牲性 脂肪、油、蛋白质 固体脂肪 有良好的质地及口味、风味的猪肉替代物 植物蛋白 蛋白糟 形成具有良好质地及口味的冻胶 调味品 调味品改善口味和风味 1 2 酸奶 酸奶是利用保加利亚乳杆菌( l a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u s ) 和噌热链球菌 ( s t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s ) 等徽生物对乳的乳酸发酵作用而得到的一种凝固发 酵乳制品，含有大量活的乳酸菌( l 柚) 它以其独特的风味和较高的营养保健功能而 得到广大渭费者的青睐它对各个年龄段的人群都是一种良好的辅助食品特别对 婴幼儿和老年人，更具有易消化、朴钙等营养保健特点近年来。酸奶的生产在我 国发展迅速，酸奶品种也呈多样化趋势”“” 酸奶生产已经有很久的历史，在罗马皇帝e l u g a b a l u m ( b 2 1 8 2 2 2 ) 的传记中， 记载有两种酸奶的制作方法。史料记载，酸奶起源于亚洲。8 世纪的十耳其语中出 现“y o g h u r t ”一词。英语“酸奶”( y o 曲u r t ，y o g u r t ) 的称谓由此演，翌而来。后来酸 翌j ! 查些查兰堡圭兰丝堡! l 一 食品、化妆品、药物 良好的凝胶性及粘性 脂肪、油，蛋白质 固体脂肪 有良好的质地及口味、风味的猪肉替代物 植物蛋白 蛋白粉 形成具有良好质地及口味的冻胶 调味品 调味品 改普口味和风味 蛋白质冻胶 蛋白质冻胶 改善强度 米粘米饭增加强度井在贮藏中保持原有u 味和质地 1 2 酸奶 酸奶是利用保加利亚乳杆菌( l a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u s ) 和嗜热链球菌 ( s t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s ) 等徽生物对乳的乳酸发酵作用而得到的一种凝固发 酵乳制品，含有大量活的乳酸菌( l 佃) 它以其独特的风味和较高的营养保健功能而 得到广大消费者的青睐它对各个年龄段的人群都是一种良好的辅助食品特别对 婴幼儿和老年人，更具有易消化、朴钙等营养保健特点近年来。酸奶的生产在我 国发展迅速，酸奶品种也呈多样化趋势”“ 酸奶生产已经有很久的历史，在罗马皇帝e l u g a b a l u m ( d 2 1 8 2 2 2 ) 的传记中， 记载有两种酸奶的制作方法。史料记载，酸奶起源于驱洲。8 世纪的十耳其语中出 现“y o g b u r t ”词。英语“酸奶”( y o 曲u r t ，y o g u r t ) 的称谓由此演娈而米。后来酸 芟塑垄 壁垒堑壁堕蔓垄登堕型墼塑! 盟鏖里! 堕丝竺兰：! 昱一 奶的做法从土耳其传到保加利亚些人认为酸奶起源于巴尔干地区，另据文献报 道，公元6 4 1 年唐朝文成公主进藏时，就已有“酸奶”的记载但公认的是，最先研 究出一套比较完善的酸牛奶制作技术的是保加利亚人，之后逐渐传播到世界各地； 第二次世界大战以后，酸奶风靡欧美各国成为大众营养食品。1 9 1 1 年，上海可的 牛奶公司( 上海乳品二厂的前身) 开始生产酸奶，是我国第一家用机器生产酸奶的厂 家。 1 2 1 酸奶的营养价值 酸奶是以牛乳或乳制品为原料，经均质( 或不均质) 、杀菌( 或灭菌) 、冷却后， 加入特定的微生物发酵荆而制成的产品由于乳酸茁的发酵作用，使营养成分比 牛乳更趋完譬更易于消化吸收。 有史料记载，我国古时就知晓乳品具有制止呕吐、消除疲劳、润肠止泻、祛除 黄疽等效用。古代人不仅将酸奶当做食品，而且有些地区的入还做为药品或化妆品， 可见酸奶的营养保健作用有着悠久的历史“ t 1 ) 酸奶中的碳水化台物容易消化牛乳中的碳水化合物以乳糖为主约占4 5 制成酸奶后有2 0 3 0 变为乳酸及其它有机酸如苯甲酸、柠檬酸、醋酸及酪酸等 产生的酸味物质除供给机体能源外。还有以下营养和生理效果：提高乳的保存性； 增加乳的爽快风味：抑制有害徽生物的繁殖；促进胃肠蠕动和胃液分泌：提高机体 对c a 、p 、f e 的吸收利用此外。乳糖还有部分分解为葡萄糖和半乳糖，除供给能 源外半乳糖可参与脑苷脂和神经物质的合成，有助于耍幼儿脑和神经系统的发育 并且。由于乳酸菌的发酵作用，酸奶中乳糖含量大大降低对于体内缺少乳糖 酶的人来说可安心食用不会发生饮用牛奶时出现的骏泻、恶心等所谓乳糖不耐症 状 ( 2 ) 酸奶中蛋白质易于吸收牛乳中蛋白质经过乳酸菌的发酵，可变为徽细的凝 块，更易于消化游鼻氨基酸约比牛奶增加4 倍，多肽类也增多，从而容易受消化 酶作用，易于吸收如果将馥奶按千物质计算，其中1 为乳酸蘸菌体细胞，这种菌 体细胞中的蛋白质含必需氰基酸丰富。营养价值更高 ( 3 ) 胆固醇与脂肪的代谢优于牛乳酸奶中约含3 的脂肪，其脂肪球小，易于消 化：低级脂肪酸高而容易代谢：必需脂肪酸含量较多；乳脂中的磷脂能促进脂肪乳 化，调节胆i 酬尊浓度。另外酸奶中脂类因受乳酸菌脂酶的作用，不仅产生少量的 游离脂肪酸。而且脂肪的构造发生变化，易于消化吸收。 8 塑! ! 壅些查堂堡主兰垒丝苎 ( 4 ) 维生素和矿物质含量丰富酸奶中含有丰富的醮溶性维生素如v 一、b 一胡萝 h 素、v 。、v 。由于乳酸菌的发酵作用，可合成大量的b 族维生素如v b , 、v 位、v “等。 矿物元素中k 和p 含量较多tf e 和i 稍低。 1 2 2 酸奶的保健功能 酸奶由于乳酸菌的发酵作用，在营养成分得到改善的同时- 也产生了一些生理 活性物质如有机酸、芳香物质、抗生物质、s o d 、细胞壁外多糖、活性酶、乳酸菌增 殖因子及乳酸菌等，对机体功能有显著的调节作用，达到防病治病的功能“1 。 ( j ) 酸奶对肠道菌群有改善作用在人的肠道内共生着许多细菌，包括对机体有 益的和有害的两大类群在正常情况下，肠道内的有益菌占多数，这称为肠道菌群 的平衡状态当由于某种因素( 过度疲劳、过食、偏食、服用化学药品等) 使肠内菌 群混乱时，有害菌占据优势从而导致疾病的发生为保证人体健康增加有益菌 群第一要注意食物的摄取，使肠内菌群的平衡起有益作用：第二就是食用酸奶。 酸奶具有较强的抗菌活性，可抑制有窖菌生长，使有益菌如嗜酸杆菌、双歧杆 菌占优势嘈酸杆菌会产生有机酸、过氧化氢及抗生素物质，双歧杆菌具有防止便 秘、预防及治疗细菌性下痢、维持肠道菌群平衡、合成v e 群等功能而且它还可以 利用其它细菌不能利用的低聚糖类 2 ) 酸奶：珏有整肠作用预防肠道疾病肠道荫群中，存在有产生氮、吲哚、酚 类、硫化氢、二甲胺等腐败产物的细菌，这些物质对细胞有毒性，是诱发肠道疾病 如下痢、便秘、鼓肠、腹痛等的原因，对此一般采用抗生素治疗而抗生素对肠道 菌群平衡有破坏作用，在杀灭有害菌的同时，有益菌亦遭受破坏若长期食用酸奶， 调整肠道茁群。使庸败有毒物质大大减少。剐可达到预防与治疗的目的 此外前面提到的乳糖不耐症。即喝牛奶时出现的腹泻、呕吐等现象。只要改 喝鲜奶为酸奶即可避免 ( 3 臧奶能降低血清中胆圃醇禽量，预防心m 管疾病研究证明食用酸奶能使 血清中胆固醇含量降低，这是由于乳酸茁可在肠道内吸附、繁殖，从而干扰了小肠 壁对胆固醇的吸附也有人认为是微生物细胞吸收了胆固醇通过微生物代谢将胆 固醇转化为胆酸及胆汁酸而捧出体外 ( 4 ) 酸奶具有抗肿瘤效果肠道中有害菌产生的酚类、吲哚、亚硝酸、亚硝胺、 偶氮化台物等物质具有强致癌性。而通过乳酸菌作用，可调整肠内菌群。抑制有害 菌过量生成t 同时降低了各种有害物质( 致癌诱变荆) 的浓度，减少了肿瘤发生率。 9 莶塑垄 茎查墨墼蔓垄墨曼型墼塑! 堕壁旦塑塞垫塑兰! ! ! l 并且试验还证实，食用酸奶后，酸奶中乳酸茁对体内的巨噬细胞有激活作用增强 了机体的免疫力，所以酸奶有抑制癌病变的作用此外，牛乳中固有的一种反式脂 肪酸共轭亚油酸，有抗氧化、清除氧自由基作用，可有效地抑制乳癌、皮肤癌 的发生发展。 ( 5 ) 酸奶具有防衰老和延年益寿之功引起机体衰老的原因很多，一般认为是由 于自由基的过量产生及其诱导的氧化反应使生物膜受损，酶反应活性降低，细胞功 能损害自由基活性越强，细胞损伤得就越厉害。机体衰老得就越快，而酸奶中由 于有s o d 及其它类抗氧化物质，可清除自由基，阻止老化的发生因此，在高龄化 社会即将到来之际，酸奶制品作为老年人食品更具意义 ( 6 ) 酸奶对胃病、便秘、糖尿病、肝病等有一定的疗效。据报道，对胃酸缺乏者 若每天饮用5 0 0 m 1 的酸奶，可以恢复健康：长期食用加蜂密的酸奶或加蔬菜、草莓 的酸奶，对慢性便秘有很好的效果；酸奶对糖尿病患者报适宜。但酸奶中忌加蜂密 或蔗糖。可食用淡酸奶或胡萝i - 酸奶：酸奶食有良质的蛋白质和维生素，对恢复肝 细胞活力、保护肝脏是最好的食品” 1 2 3 酸奶的生产 按生产方法和凝块的物理结构。酸奶分为两大类即凝固型馥奶和搅拌型酸奶 乳酸菌在乳中生长繁殖。发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸。导致乳的p l i 值下 降使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集我们把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸 奶搅拌性酸奶是在凝固性酸奶的基础上发展起来的一种发酵乳制品，它指经过预 处理的愿料乳接种发酵剂后，进行发酵至凝结，然后经适度的搅拌、冷却、灌装即 为成品，成品呈流体状，有一定黏度除此两大类外。还有浓缩酸奶、干燥酸奶、 冷冻酸奶等我田目翦所生产的酸奶主要是凝固型酸奶和搅拌型酸奶 ( 1 凝固型酸奶加工工艺流程1 ， 原料乳验收过滤、净化一标准化一预热、均质一杀菌一加塘一冷却添加发 酵剂一小容器灌装培彝冷却一后熟一成器 ( 2 ) 搅拌型酸奶加工工艺流程“1 原料乳验收一过滤、净化一标准化一预热、均质一杀菌加糖、稳定剂一冷却 一添加发酵剂培养罐培养一冷却、搅拌一潦装成品。 1 2 4 酸奶常见缺陷 酸奶常见的质量缺陷一般包括三方面即外观变化、风味与芳香及硬度和黏度 0 塑苎查些盔! 塑主! 丝丝墨 的变化。 ( 1 ) 外观变化 质量优良的酸奶外观表面应是均匀光滑、羊脂状的，具有新鲜外观。常见的外 观缺陷是组织砂状。即酸奶组织在外观上有许多砂状颗粒存在，这些颗粒虽然不影 响口感和质量，但外观不细滑，影响消费者购买心理和产品销售。分析这些砂状颗 粒，发现它比周围酸奶组织含有更多的蛋白质( 8 2 ) 和磷( 4 1 ) ，含少量脂肪和乳糖， 为较密集的物质结构镜检未发现颗粒中含有嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌，从而 排除了为脂肪颗粒和菌种分布不均造成之说 形成酸奶砂状组织的原因有如下几种”1 g a v i n 研究发现高发酵温度可引起 酸奶产生砂状组织s t o y s n o v 研究认为是发酵荆活力低和接种发酵剂太多( 勰) 所 致，发酵剂接种量应为2 5 s t o r c k 发现发酵期间的振动与此有关。还有人认为， 牛乳过度浓缩或过多添加奶粉造成干物质含量过多也会造成砂状组织。在3 8 c 以上 搅拌凝胶体降温太慢也会导致砂状组织 用牛奶制做酸奶的砂状组织，主要是由于生产厂家为防止降温缓慢造成过酸现 象，而在较高温度下，剐结束就开始搅拌所造成，适宜的搅拌温度应在1 8 ( 2 以下。 g n i r g u i s ( 1 9 9 9 ) 指出延长搅拌时间( 1 3 m i n ) 并不降低颗粒蕾。而增加搅拌速度 ( 5 0 4 0 0 r m i n ) 可减少顿粒量6 魄7 傩，但这同时会造成酸奶粘度从1 1 7 p a s 降为 7 7 p a s 他还发现搅拌速度并不增加脱水收缩作用一些工厂甩大容量发酵罐生产 酸奶，牛奶的升沮和降沮都根馒，从均质后6 0 上升到9 5 c 需报长时间。在9 5 c 保持5 l 钿i n 。又从9 5 下降冷却到接种对的4 5 又经过较长时问。这势必造成 牛奶热处理过度。也是酸奶出现砂状组织的重要原因之一当在4 5 接种发酵剂后， 这时可能是在4 3 4 4 c 下发酵。而不一定是在量佳的4 2 下发酵，这样发酵温度较 高造成砂状颗粒较多 ( 2 ) 风味与芳香 风味包括口味和气味。这是左右市场消费者的重要因素原料乳的饲料臭、牛 体臭、氧化臭味等会造成酸奶的气味不良。 造成酸奶无芳香味的主要膀c 因是操作工艺不当。如没有利用发酵产香 j 艺处理 或发酵剂制做不好造成酸奶中的嗜热链球菌增殖，以致与保加利亚乳杆菌比例失 调。据国外试验，发酵剂两种菌( 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌) 的混合比例以1 ：1 为住t 正常生产的酸奶以保持上述比例为宜，任何一方占优势均会导致产香不足风 苎塑垄茎签墼壁壁鳖垄墨璺翌墼塑妻塑蜜旦里墨垫塑j ! 皇! l 味变异】。高温短时发酵和乳固体含量不足也是造成芳香味不足的因素，芳香味主 要来自发酵剂酶分解柠糠酸产生的丁二酮物质，所以原料乳应保证足够的柠糠酸含 量 正常情况下酸奶的异味主要由发酵剂或发酵过程中杂菌污染引起特别是丁酸 菌污染使产品带有刺鼻怪味，酵母味的产生伴有组织中出现气泡，这在玻璃瓶装酸 奶中明显可见大肠杆菌污染造成风味不纯也比较多见解决办法除严格控制卫生 条件和牛奶消毒外还要注意搅拌等操作过程中避免混入空气 酸奶的酸度、甜度、口感有地域特殊性要根据当地消费者的特点决定最终发 酵产酸程度和适宜加糖量酸奶制品适宜的d l i 值为4 7 左右，加糖量蹦1 0 各 生产厂家应根据自己的工艺流程、销售系统掌握各阶段适宜酸度另外还要注意加 果酱( 或果汁) 酸奶应考虑果酱的酸度。这样才能更好掌握好发酵时间，以防j t 加果 酱后酸奶过酸 酸奶的焦糊味是由于过度熟处理或添加了风味不良的炼乳或奶粉造成的 苦味 刚来自蛋白质分解菌污染或酸奶的长时间贮藏；不爽口、不滑漓的口感。一是发酵 产生粘液过多。二是乳酸产生量不足 【3 ) 硬度与黏度 凝固型酸奶虚具有较高的黏度、一定的硬度且应谴免大量乳清析出 由于原料奶总千物质含量低，馥奶凝胶体机械振动过度产酸造成乳清析出是早 已公认的说法原料奶的热处理不当也会造成乳清析出其原因是由予热处理沮度 偏低或时问不够不足以使至少7 5 的乳清蛋白变性( 变性乳清蛋白可与酪蛋白形成 复合物。而能容纳更多水分，并且具有最小的脱水收缩作用据研究耍保证酸奶吸 收大量的水分和不发生脱水收缩作用，至少应使7 鼹扮乳清蛋白变性，这就要求8 5 、2 0 3 0 m i n 或骑、5 l o m i n 较佳的热处理哪加热( 1 3 5 1 5 0 、2 4 m i n ) 处理虽然达到灭菌效果，但远不能导致7 5 的乳清蛋白交性，所以对酸奶生产是不 适应加热处理据璃典人综合各方面因素研究提出对原科奶的最佳热处理条件是 9 5 1 2 、5 m i n 牛奶的盐平衡特别是钙盐不足也会造成乳清析出”1 牛奶中钙盐含量受到饲料 和季节性及奶牛妊娠生理状况影响，给牛奶添加氯化钙不仅能减少乳清析出。而且 赋于酸奶一定硬度特征最适添加浓度是每l o o m l 牛奶中添加3 5 的氯化钙溶液 05 m 】。 1 2 塑! ! 壅些查兰堡圭兰堡堡壅一一 另外，在酸乳的后发酵过程中。必须掌握适宜的冷却速度。当冷却速度过快时， 蛋臼质肽链因收缩过快而断裂，酸奶蛋白质亲水性降低。乳清析出。当冷却过慢时， 也会使产品变酸。所以其最佳冷却条件是在l 1 5 h 内将温度降到1 0 1 5 c 。 还可加入l 1 5 明胶或琼脂、c m c n a 等稳定剂以减少乳清的析出但会 增加成本，而且有些稳定荆对酸奶味道或对人体健康不利。 1 3 立题依据及研究意义 1 3 1 立题依据 酸奶是用经过处理的乳酸杆菌发酵制成，牛奶经过酸化后，不仅可以保留牛奶 中原有的营养，而且经过微生物的代谢作用和化学反应还可以产生些牛奶中原来 没有的有利于人体健康的成分其中，氨基酸的含量可增加1 0 1 7 ，酸奶中的乳 酸杆菌能在肠道里合成维生素b 。和叶酸等人体必需的营养素还可以把牛奶的乳糖 分解成乳酸，使之容易被人体利_ i j 医学研究表明，人体肠道寄居着一些不良菌株，它们通过分解发酵产生一些毒 素，有损于人体器官与功能。饮用酸奶可以增加乳酸杆菌，减弱肠道的致病菌从 而达到健身延年的目的。 酸奶还可预防老年骨质疏松症、孕产妇缺钙症、小儿佝偻病等，阻碍铅等有害 物质的吸收酸奶中富舍的维生素 、c 、e 等可减少皮肤中的黑色素沉着对美 容有较好的效果，是一种老少成宜的保健食晶越来越受到大众的欢迎但在工业 化生产过程中，经常出现乳清析出、持水力降低等物性缺陷。使生产商深感头疼 纷纷寻求解决的方法。 将转谷氨酰胺群作为酸奶生产稳定剂对改善酸奶的物理性质有一定作用。相 对于其他稳定剂而言，其独特的优点在于： ( 1 ) 可改善食品质构及其物理性质 ( 2 ) 商用转谷氨酰胺酶是用发酵法制成。使用淀粉和其他原料进行发酵。非常安 全。安全性已经过急性毒性试验、亚急性毒性试验、变异原性试验等各种安 全性试验的确认 ( 3 ) 由于其催化反应可在较广的p h 范围内进行，因此可有效的应用于各种食品加 j ：i = 艺，不受食品类型的限制。 ( 4 ) 功能多样性。除了可改善食品质构外，还可提高食品的营养价值、防腐能力 和热稳定性，增强食晶的持水能力。减少食品对人体健康的危害。 苎塑垄壁箜墨壁壁曼壅鳖堕型墼塑主堕蜜旦翌壅三塑羔至旦旦一 1 3 2 研究开发的前景与意义 目前，无论发达田家或发展中田家都对新型食品的研究给予越来越多的重视 所谓新型食品，是指必须满足或具有营养价值商、质地结构好、口感好、安全卫生、 外表美观、贮存期长和抗过敏等特点的食品”由于酶法在生产过程中表现出的反 应条件的温和性和副产品少的专一性。因此采用酶技术生产或改造新型食品具有很 重要的发展潜力 转谷氨酰胺酶能提高蛋白质的功能特性和改善其结构，井能通过引入赖氨酸而 提高蛋白质的营养效价，而被其处理过的食品具有良好的外观和质构，还能延长货 架期以及减少食品中的过敏源“此外该酶可分解谷氨酰胺生成谷氨酸和氨而谷 氨酸在食品美味上起着重要作用，因此通过该酶可增强食品的风味在乳品工业中， 转谷氨酰胺酶主要用于千酪、酸奶以及脱脂乳等的生产。应用它可以是产品具有嶷 好的感官性能及物理特性，它的应用及研究已成为世界乳品行业的热点之一 总而言之，将转谷氨酰胺酶应用于酸奶生产中不仅可以找到一种新型食品， 还可以提高酸奶的物理性质降低酸奶在工业化生产中的质量风险，增强市场竞争 力。 综上所述，本研究的意义如f ： ( 1 ) 作为一种新型添加荆，转谷氨酰胺酶可广泛应用于食品工业中，在田内外具 有巨大的潜在市场本研究对生产实践具有一定的指导意义 ( 2 ) 关于转谷氟酰胺酶在乳品工业中的应用研究。嗣外二十世纪九十年代才刚刚 起步目前仍有许多未明之处需进一步研究探索：特别是其在酸奶中的应用直到 1 9 9 4 年才见报道在田内还未见报道，本研究对推进国内的研究有一定理论意义 1 3 3 研究内容 本研究的目的是探索转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理品质的影响，并找出转谷 氨酰胺酶应用于工业化生产的量佳工艺条件，同时研究厂家提供的三种转谷氨酰胺 酶对凝固型酸奶物理品质影响有何不同 凝固型酸奶的生产工艺删 原料乳一预热( 6 0 - - 7 0 ) 一均质( 1 6 l 删阳) 一杀菌( 9 5 ，5 m i n ) 一冷却 ( 4 3 4 5 ) 一添加发酵剂( 1 瓤) 一培养( 4 1 4 3 c ，2 3 h ) 一冷藏( 4 c ) 菌种的活化 培养基：将脱脂乳粉按照1 1 比例复员为脱脂乳，再经1 1 5 c 。l o m i n 灭菌制得。 接种量：3 培养温度：4 l 将冻干菌种在洁净工作台中接入培养基，培养至培养基凝乳，雨继续洒化直到 菌种活力完全恢复。 本研究的内容包括： 1 4 ( 1 ) 转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影响。 通过钡0 定酸奶的物理性质指标。探讨转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影 响。 ( 2 ) 转谷氨酰胺酶应用于凝固型酸奶生产的最佳工艺条件。 摸索适宜的工艺条件，将转谷氨酰胺酶应用于凝捆型酸奶的生产工艺中。 ( 3 ) 不同品种的转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影响 通过测定酸奶的物理性质指标。探讨不同品种的谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性 质的影响。 2 材料与方法 2 1 材料 牛乳：由河北农火标本园提供 2 1 1 试剂 转谷氨酰胺酶( t g - b ) ：一鸣精细化i ：有限公司产品，江苏 转谷氨酰胺酶( 制面用) ：味之索公司产品，日本 转谷氨酰胺酶( 豆腐用) ：味之素公司产晶，日本 2 1 2 仪器 n i ) j 一8 s 型数显粘度计：上海天平仪器厂 酸度计：p h - h j 9 0 b ，北京海淀航天计算机公司 电热干燥箱：上海申光仪器仪表公司 电热恒温培养箱：s k p - 0 1 型湖北省黄石市医疗器械厂 不锈钢电热恒温水浴锅：g s y i i 型北京市医疗设备厂 离心机：8 0 - 2 型台式，上海手术机械厂 电子天平：f a 2 1 0 4 型。上海天平仪器厂 c c u l a b ，北京奏多利斯仪器系统有限公司 灭菌锅：y x q g 0 2 型电热式蒸汽消毒器，山东新华医疗器械股份有限公司 架盘天平：h c t p l 2 型，天津市天平仪器有限公司 冰箱： 2 1 3 菌种 由北京三元乳业提供 2 2 方法 2 2 1 转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影响 将转谷氨酰胺酶按文献提供的方法添加”：原料乳灭菌后，冷却至2 5 ( 2 ，按i 量添加酶。2 5 c 下搅拌】h 然后2 5 下静置l h 。再将原料乳加热到9 5 c ( 使酶 灭活) ，立即冷却至4 1 ( 2 接种。待酸奶发酵成熟后，测定其乳清析出率、持水力、 1 5 苏海龙 转谷氮酰胺酶在凝固型酸奶中的应用研究 2 0 0 3 年6 月 表观粘度、贮存粘度及感官品质，与同样发酵条件的未经转谷氨酰氨酶处理的对照 样品进行比较。 ( 1 ) 乳清析出的测定1 6 ” 将酸奶在4 下放置5 天，然后测定总高度( h ) 和乳清析出层的高度( h ) ，用 下式表示： 乳清析出( ) = ( h h ) 1 0 0 ( 2 ) 持水力的测定”“ 以离心管取待测样5 m l ，并测定样重- 0 后。放入离心机，以3 0 0 0 r m i n 离心3 0 m i n 后，取出离心管静置l o m i n ，除去上清液，测残余物的重量。酸奶持水力按下式计 算： 持水力( ) = ( ) 1 0 0 ( 3 ) 表观牯度的测定” 采用n d j 一8 s 型数显粘度计( 上海天平仪器厂) ，根据测定的粘度范围选择转子、 转速。测定温度为2 0 ，测定时间为1 5 s 。 ( d ) 贮存粘度的测定 在酸奶成熟后第l 、3 、5 、7 、9 、1 l 、1 3 、1 5 天时测定其粘度，方法同2 2 5 得出的曲线即为贮存粘度的变化曲线 ( 5 ) 感官品质的测定 酸奶成熟后邀请1 0 位评审员对酸奶成品进行感官评价从香气、色泽、滋味、 口感、细织状态儿方面进行评价 口感是指产品的稠、稀、粘和滑克等滋味是指酸、甜、色、苦和成等 组织状态的评定：将酸奶凝胶倾倒在光滑的黑瓷扳上。略微倾斜转动，仔细观 察组织状态是否细腻均匀，是否有颗粒，流动性如何酸奶的感官评定表如下： 表4 酸奶感官评定裹 香气色泽滋味 口喀组织状态 样品2 综台评价 一_ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ - - ，_ 一 2 2 2 转谷氨酰胺酶应用于凝固型酸奶生产的最佳工艺条件。 本研究主要从酶处理方式、酶用量两个因素出发进行j l j 艺条件优化。 ( 1 ) 处理方式的选择 6 翌! ! 查些查兰堡主兰堡笙兰一 由于本研究着眼于转谷氨酰胺酶在凝固型酸奶生产中的应用，在凝固型酸奶生 产工艺中。酸奶成熟后不能搅拌，所以转谷氮酰胺酶的添加需在发酵前进行。同时 因此选用下面三种添加方法 方法l ：原料乳灭菌后，冷却至2 5 ，添加转谷氨酰胺酶，2 5 下搅拌l h ， 然后2 5 下静置l h 再将原料乳加热到9 5 ( 使酶灭活) ，立即冷却至4 l ，然后 接入发酵剂进行发酵。 方法2 ：原料乳灭菌后，冷却至2 5 ，添加转谷氨酰胺酶，2 5 下搅拌0 5 h ， 然后2 5 下静置0 5 h 再将原料乳加热到9 5 ( 使酶灭活) ，立即冷却至4 1 ，然 后接入发酵剂进行发酵。 方法3 ：原料乳灭菌后，冷却至4 l ，添加转谷氨酰胺酶，与发酵剂同时加入 原料乳中开始发酵。 ( 2 ) 酶用量的选择 由于转谷氮酰氮酶的价格、从工业化生产的成本角度出发选用o 5 、l 、 2 三种用量。 ( 3 ) 试验方案 本试验的试验方案见表5 。每组试验做三个平行样。取其平均值作为实验结果。 表5 试验方案 7 苏海龙 转谷氮酰胺酶在凝固型酸奶中的应用研究2 0 0 3 年6 月 ( 4 ) 成品的物理性质测定。 酸奶物理性质的检测指标仍是乳清析出率、持水力、表观粘度、贮存粘度、感 官品质几项。涮定方法同上。 2 2 3 不同品种的转谷氨酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影响 现在有三种转谷氨酰胺酶，分别是：转谷氨酰胺酶( t g - b ) ：一鸣精细化工有 限公司产品；转谷氨醌胺酶( 制面用) ：昧之素公司产品；转谷氨酰胺酶( 豆腐 用) ：味之素公司产品 采用由2 2 2 的试验结果得到的转谷氮酰胺酶在凝固型酸奶中应用的最佳工艺 条件，将这三种转谷氮崴胺酶应用于凝固型酸奶生产中，看看它们对凝固型酸奶物 理性质的影响有无不同，如果有不同，找出最适合应用于凝固型酸奶生产的一种。 酸奶物理性质的检溯指标仍是乳清析出率、持水力、表观粘度、贮存粘度、感 官品质几项测定方法同上。 3 结果与分析 3 1 转谷氮酰胺酶对凝固型酸奶物理性质的影晌 3 1 1 乳清析出率的比较 为使结果合理并且其有代表性，在同样条件下做四组经转谷氨酰胺酶处理的样 品及对照样品。分别测定四组样品的乳清析出率，结果见图2 1 8 圈2 ：罩i i 精析出搴的比较 从图2 可以看出，四组对照样品的乳清析出率均在2 0 - 2 5 之间。与对照样 品相比，加入转谷氨酰胺酶后，酸奶的乳漓析出率大大降低t 在0 1 0 5 之l l 。 与对照样品相比，相差极大由此我们可以得出如下结论：即添加转谷氨酰胺酶， 能够使酸奶的乳清析出率降低。 在凝固型酸奶生产中，乳酸菌在乳中生长繁殖，分解乳糖形成乳酸，乳的p h 值随之下降，使乳中的酪蛋白在等电点附近形成沉淀凝集物，成为凝胶状态。这种 凝胶体系是靠很弱的非共价键。主要是氨键来维持，而乳清蛋白较难形成凝胶。乳 清析出的直接原因是在生产过程中，乳中的蛋白质胶粒网络结构易被破坏，水合作 用降低，使形成的凝胶产生脱