（陈竞新）酶解材料论文

虾味调味粉酶解工艺条件研究陈竞新 丁禹 吴盛楠指导老师：刘欣副教授学院名称：食品学院专业名称：食品科学与工程 2006年4月12日摘 要以毛虾为原料制作成虾味调味粉，其中酶解是关键工艺步骤之一，本项目对蛋白酶酶解的条件进行了研究。在酶解反应中，以氨基酸态氮含量、酶解风味为评价指标，经单因素筛选、复配酶解等实验，确定各个因素对酶解作用的影响大小顺序是：酶解温度酶解时间加酶量。酶解反应的最适作用条件为：在55的条件下，固液比为1：4，添加蛋白酶600u/g，其中木瓜酶与风味酶的用量比为1：2；，酶解最佳时间为5.5h。关键词：毛虾 蛋白酶 酶解反应 虾味调味粉酶解工艺研究1前言虾粉是以原虾或虾的加工下脚料为原料制作出来的一种虾味调味粉。,虾粉含粗蛋白45.2%,和豆饼差不多,含赖氨酸3.84%,稍低于鱼粉,高于豆饼,粗脂肪、钙和磷含量也丰富,因此,虾粉是一种营养丰富的风味天然的调味料,值得开发利用。我国虾产量一直以来都居世界前列，我国黄海、东海沿海每年都将捕捞到大量的小型经济毛虾(毛虾、糠虾、小型磷虾)。由于其个体小，加工困难，大部分都被用做肥料和饵料，仅少量用于腌制虾粉、虾酱等调味品，不仅造成了资源浪费，而且在一定程度上形成环境污染。小型虾具有丰富的营养物质，以小型磷虾为例，其蛋白质含量为%左右，且蛋白质所含的必需氨基酸和对虾、梭子蟹、虹鳟等水产品相近。而小型虾作为生物链的前端，如能直接被利用,将大大提高现有的动物蛋白的产量。随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提高，人们对食品质量的要求也越来越高，食品除了要具有丰富的营养之外，还要讲求色、香、味和天然性。虾是一种具有独特风味的食物，它除具有丰富的营养之外，还具有四十多种生香成份，因此亦是一种天然的、具有保健作用的调味珍品。虾味调味粉的制作工艺中，简单的制作可以是直接把原料虾磨浆过滤干燥制粉即可，或者是采用酸水解法，但是如果在干燥之前加入酶解这一工序的话，所生产的调味品中各种氨基酸组成配比合理，产品质量更为优越，而且可以解决了酸法水解存在的氯丙醇毒性和破坏氨基酸的问题。因此我们进行了利用木瓜蛋白酶和风味蛋白酶水解毛虾，生产虾调味粉的研究。本项目可更高效地开发和利用小型虾作为直接食用调味品,具有巨大的社会效益和经济效益。2材料和方法21材料、仪器211 原料毛虾购于市场，粉碎，放于20冰箱下保存。212酶酶名称生产厂家风味蛋白酶远天酶制剂厂木瓜蛋白酶诺维信有限公司213化学试剂试剂名称生产厂家浓硫酸广州市东红化工厂硫酸铜广州市东红化工厂硫酸钾台山粤仪试剂塑料有限公司硼酸广州化学试剂厂氢氧化钠汕头市西庞化工厂柠檬酸广州市东红化工厂甲醛广州市东红化工厂三氯乙酸上海凌峰化学试剂有限公司酪蛋白上海伯奥生物科技有限公司酪氨酸上海伯奥生物科技有限公司盐酸广州市东红化工厂磷酸氢二钠汕头市光华化工厂214实验仪器仪器名称生产厂家1011型电热鼓风干燥箱上海沪南科学仪器有限公司PHS3C精密PH计上海虹益仪器厂E201C9复合电极上海精密科学仪器有限公司DDY1C型自动定氮仪北京兴华真空仪表厂DK8D型电热恒温水槽上海森信实验仪器有限公司SZF06脂肪测定仪上海新嘉电子有限公司AD4714A水分测定仪日本AND公司UV755B紫外可见分光光度计上海精密科学仪器有限公司HHS114电热恒温水浴锅上海悦丰仪器仪表有限公司JYT5架盘药物天平上海医用激光仪器厂LG102.4A离心机北京医用离心机厂BS110S电子天平北京赛多利斯天平有限公司BJ610电子天平广州商隆科学仪器有限公司HJ6磁力搅拌器常州国华电器有限公司QA09028移液枪大龙医疗设备有限公司远红外线烘箱广州冶金机械厂22 虾粉的主要品质检测及测定方法221 酶活的测定：福林酚法222 水分的测定：直接干燥法；223 灰分的测定：高温灼烧法；224 还原糖的测定：直接滴定法；225 总糖的测定：蒽酮比色法；226 总氮的测定：微量凯式定氮法；227 脂肪的测定：索式提取法；228 可溶性固形物含量的测定：WYT手持糖度计；229 食盐的测定：硝酸盐滴定法；2210 无盐固形物：105烘干法；2211 细菌总数的测定：平板倾注法；2212 大肠菌群的测定：多管发酵法。2213 铅的测定：原子吸收分光光度法；2214 砷的测定：银盐测砷法。2215 氨基酸态氮测定：甲醛电位滴定法；2216 游离氨基酸组分分析：高效液相色谱仪和氨基酸分析柱分析。23工艺流程毛虾 清洗 磨碎 加酶水解 灭酶 真空浓缩 烘干 酶解虾粉辅料调配包装 成品（虾粉）2.4 实验方法241 测定酶活力标准曲线和各种实验用酶的活力值242 酶的筛选，根据各种酶的活力值和感官评价确定最适实验用酶223 确定不同用酶量对FAN值的影响224 确定不同固液比对酶解效果的影响225 确定酶解温度对氨基酸态氮的影响226 确定pH对酶解效果的影响227 确定不同酶解时间对酶解效果的影响228 确定不同的酶添加方法对酶解效果的影响229从所实验的结果得出效果较好的酶，做酶解的正交实验并进行方差分析3.实验结果与分析3.1酶的筛选3.1.1各种蛋白酶的活力的测定 酶活力的定义为：1g固体酶粉（或1ml液体酶），在一定温度和pH值条件下 ，1min水解酪蛋白产生1ug酪氨酸为1个活力单位，以U/g（或U/ml）表示。实验所用蛋白酶的活力及作用性质如表1所示。 表1 各种蛋白酶的活力的测定蛋白酶名称酶活力(105U/g)最适温度（）最适pH值木瓜蛋白酶风味蛋白酶远天复合蛋白酶诺维信复合蛋白酶中性蛋白酶0.3890.1130.190.3840.261507050357035604555pH5.09.0pH5.07.0pH5.09.0pH5.57.5pH5.57.53.1.2各种蛋白酶酶解液感官评价表2 各种蛋白酶酶解液的感官评价蛋白酶名称酶解液感官评价木瓜蛋白酶风味蛋白酶远天复合蛋白酶诺维信复合蛋白酶中性蛋白酶有苦味 虾香味较好 回味甘甜 鲜味好无苦味 虾香浓郁 后味较好轻微苦味 有虾香味 酶的溶解性差有苦味 虾香味较弱 鲜味一般有苦味 虾香味较弱 水解较彻底 渣少感官评价结果表明，虾头经风味蛋白酶和木瓜蛋白酶作用后，苦味较弱，酶解液风味较好。综合以上数据，使用风味蛋白酶和木瓜蛋白酶的酶解效果较好。32不同用酶量对FAN(氨基酸态氮含量)值的影响321木瓜蛋白酶用酶量对FAN值的影响木瓜蛋白酶在50的条件下，固液比为1：5，添加不同的酶量,酶解5h。图1 木瓜蛋白酶用酶量对FAN值的影响如图1所示，木瓜蛋白酶添加量达到700U/g后，水解度的变化量不大，再增加添加量的意义不大，所以选择加酶量为700U/g322风味蛋白酶用酶量对FAN值的影响风味蛋白酶在50的条件下，固液比为1：5，添加不同的酶量,酶解5h。图2 风味蛋白酶用酶量对FAN值的影响如图1所示，风味蛋白酶添加量达到600U/g后，继续增加加酶量，酶解效果基本没有变化，再增加添加量没有意义，所以选择加酶量为600U/g33不同固液比对酶解效果的影响331木瓜蛋白酶不同固液比对酶解效果的影响添加木瓜蛋白酶，加酶量为700u ，温度为50，加入不同量的水。图3 木瓜蛋白酶不同固液比对酶解效果的影响如图3所示，木瓜蛋白酶固液比为1：4时对毛虾的酶解效果最好，所以选用1：4固液比。332风味蛋白酶不同固液比对酶解效果的影响添加风味蛋白酶，加酶量为600u ，温度为50，加入不同量的水。图4风味蛋白酶不同固液比对酶解效果的影响如图4所示，风味蛋白酶固液比为1：4时对毛虾酶解效果最好，所以选用1：4固液比。34不同酶解温度对氨基酸态氮的影响341木瓜蛋白酶酶解温度对氨基酸态氮的影响添加木瓜蛋白酶，加酶量为700u，固液比为1：4。图5 木瓜蛋白酶酶解温度对氨基酸态氮的影响如图5所示，木瓜蛋白酶在60时，对毛虾的酶解效果最好，但是相比55的酶解效果，差值非常小，从经济角度考虑，选择60的酶解温度效率低于55，由此确定木瓜蛋白酶对毛虾酶解的最适温度为55342风味蛋白酶酶解温度对氨基酸态氮的影响添加风味蛋白酶，加酶量为600u，固液比为1：4。图6 风味蛋白酶酶解温度对氨基酸态氮的影响图6风味蛋白酶酶解温度对氨基酸态氮的影响如图6所示，风味蛋白酶在50时，对毛虾的酶解效果最好，由此确定风味蛋白酶对毛虾酶解的最适温度为50。35不同pH对酶解效果的影响351木瓜蛋白酶在不同pH条件下对酶解效果的影响添加木瓜蛋白酶700u，在55条件下，固液比为1：4。图7 木瓜蛋白酶在不同pH条件下对酶解效果的影响如图7所示，木瓜蛋白酶在以自来水作为溶剂的条件下酶解效果最好，所以确定以自来水作为木瓜蛋白酶的酶解溶剂。352风味蛋白酶在不同pH条件下对酶解效果的影响添加风味蛋白酶600u，在50条件下，固液比为1：4。表8 风味蛋白酶在不同pH条件下对酶解效果的影响如图7所示，风味蛋白酶在以自来水作为溶剂的条件下酶解效果最好，所以确定以自来水作为风味蛋白酶的酶解溶剂。36不同时间对酶解效果的影响361木瓜蛋白酶在不同时间条件下对酶解效果的影响添加木瓜蛋白酶,加酶量为700u，固液比为1：4，温度55，ph为自来水的自然pH。图9 木瓜蛋白酶在不同时间条件下对酶解效果的影响如图9所示，木瓜蛋白酶对毛虾进行酶解，5h后酶解趋于饱和，时间增加，酶解效果的变化不大，所以，木瓜蛋白酶对毛虾的最佳酶解时间在5h以内。362风味蛋白酶在不同时间条件下对酶解效果的影响添加风味蛋白酶,加酶量为600u，固液比为1：4，温度50，ph为自来水的自然pH。图10 风味蛋白酶在不同时间条件下对酶解效果的影响如图10所示，风味蛋白酶对毛虾进行酶解，5h后酶解趋于饱和，时间增加，酶解效果的变化不大，所以，风味蛋白酶对毛虾的最佳酶解时间在5h以内。37酶的添加方法对酶解效果的影响木瓜蛋白酶与风味蛋白酶的加酶量的比为1:2，固液比为1：4，温度50，ph为自来水的自然pH，加热时间5h。注：“1h木风”表示先加入木瓜蛋白酶酶解1h，再加入风味蛋白酶酶解至5h。“1h风木”表示先加入风味蛋白酶酶解1h，再加入木瓜蛋白酶酶解至5h。“木风”表示同时加入木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，酶解至5h。图11 酶的添加方法对酶解效果的影响如图11所示，1h木风的酶解效果最好，所以选用先加入木瓜蛋白酶酶解1h，再加入风味蛋白酶酶解至5h的添加方法。38正交实验381正交实验设计方案 表3 水平因素表因素水平 温度() 时间(h) 加酶量(u/g) A B C1 50 4.5 6002 55 5 6503 60 5.5 700382 正交实验结果直观分析 表4 酶解毛虾正交实验结果表序号 温度() 时间(h) 加酶量(u/g) 氨基酸态氮含量 A B C （g/100ml）1 1 1 1 0.743782 1 2 2 0.795293 1 3 3 0.862774 2 1 2 0.843935 2 2 3 0.888776 2 3 1 1.007287 3 1 3 0.822718 3 2 1 0.801739 3 3 2 0.80626K1 0.801 0.804 0.851 K2 0.913 0.829 0.868K3 0.810 0.088 0.017R 0.112 0.088 0.017由表4可以看出，酶解影响因素的影响力大小为：酶解温度酶解时间加酶量。其酶解的最佳组合为：在55的条件下，固液比为1：4，pH为自来水的自然pH，添加蛋白酶650u/g，其中木瓜酶与风味酶的用量比为1：2，酶解5.5h，同时FAN值达到1.0438g/100ml。383 正交实验感官评定对酶解液风味的感官评定，主要对其香气、颜色、及口味这个属性进行评定。表5 正交实验感官评定序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 感官评定 (平均分) 13.5 12.5 14 14 12.5 14 11 13 11 从表5的感官评定可以看出序号6的最好，其酶解液虾香味浓郁，颜色正常，不发黑，无胺味，鲜味重，其酶解的条件为：在55的条件下，固液比为1：4，pH为自来水的自然pH，添加蛋白酶600u/g，其中木瓜酶与风味酶的用量比为1：2，酶解5.5h。384 正交实验感官评定从正交实验的直观分析和感官评定可以看出，在整个的影响因素中，温度对酶解的影响是最大的，且在55的条件下水解效果比较理想；而在酶用量因素中，虽然总添加量为650u/g时的FAN值是最高，水解效果最好，但是其水解效果与600u/g的添加量时的效果差别不大，风味也没明显的差别。因此，为了节省酶的添加量，降低成本，在酶的添加量使用中确定添加的酶为600u/g。综合以上正交分析，确定添加蛋白酶600u/g，其中木瓜酶与风味酶的用量比为1：2，木瓜蛋白酶作用1h后再添加风味蛋白酶，在55的条件下，固液比为1：4，pH为自来水的自然pH，酶解5.5h。 4总结利用复合蛋白