高蛋白低聚肽奶粉生产过程中的风味控制

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中国乳品工业

CHINA dairy INDUSTRY

高蛋白低聚肽奶粉生产过程中的风味控制

任国谱１，李忠海１，彭灿２，肖莲荣２

（１．中南林业科技大学食品科学与工程学院，长沙４１０００４；２．湖南亚华乳业有限公司技术中心，长沙４１０２００）摘

要：研究了高蛋白低聚肽奶粉的生产过程中的各种因素对产品风味的影响。结果表明，脱酰胺反应会使产品具有氨味和辛辣味；还

原处理和加热处理，对脱脂乳粉和乳清浓缩蛋白的酶解速度和水解液风味都无明显影响；不同的酶解顺序对乳蛋白水解液的风味影响显著；用风味剂不能有效地掩盖酶解液的不良风味。因此，工艺过程中酶的种类、水解度的控制以及酶的水解顺序对产品的风味影响很大。

关键词：酰胺；还原反应；蛋白酶；奶粉；低聚肽中图分类号：ＴＳ２５２．５１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－２２３０（２００８）０５－０００８－０４

Ｆｌａｖｏｒｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｈｉｇｈ－ｐｒｏｔｅｉｎ＆ｐｅｐｔｉｄｅ－ｅｎｒｉｃｈｅｄｍｉｌｋｐｏｗｄｅｒ

ＲＥＮＧｕｏ－ｐｕ１，ＬＩＺｈｏｎｇ－ｈａｉ１，ＰＥＮＧＣａｎ２，ＸＩＡＯＬｉａｎ－ｒｏｎｇ２

（１．ＦｏｏｄＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｎａｎＡｖａｄａｉｒｙＣｏｒｐ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０２００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｌａｖｏｒｏｆｈｉｇｈ－ｐｒｏｔｅｉｎ＆ｐｅｐｔｉｄｅ－ｅｎｒｉｃｈｅｄｍｉｌｋｐｏｗｄｅｒｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｄｅａｍｉｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｉｌｋｐｒｏｔｅｉｎｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｓｐｉｃｙｏｒａｍｍｏｎｉａ－ｌｉｋｅｆｌａｖｏｒ．Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｈａｄｎｏｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｅｎｚｙｍｅｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｌａｖｏｒｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ．Ｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｚｙｍｅｓｃｏｕｌｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｆｌａｖｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｔａｓｔｅｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅｃａｎｎｏｔｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙａｄｄｉｎｇｃｏｎｄｉｍｅｎｔ．Ｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｅｎｚｙｍｅ，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｄｅｇｒｅｅａｎｄｔｈｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｅｎｚｙｍｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｗｅｒｅｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｆｌａ－ｖｏｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｍｉｄｅ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｅｎｚｙｍｅ；ｍｉｌｋｐｏｗｄｅｒ；ｐｅｐｔｉｄｅ

０引言

（氨味）等不良风味［３￣６］，因此，目前市场上的肽类产品多以胶囊或片剂出现，因为胶囊或片剂可以掩盖不良风味。而从消费者的角度看，胶囊和片剂通常是药物或保健品，而不是营养品或食品，食品就应该具有食品的属性，即“色、香、味、形、质”。另外，奶粉的感官评定中，滋气味是最重要的指标之一，因此，需要控制好水解度，既要达到低聚肽的含量要求，又要有较好的风味。

机理或结构研究中，有时使用纯度很高的酶，以进行定位水解，但这些酶的价格昂贵，应用到实际生产中是不现实的；因此，随机酶解反应是常见的，但随机酶解会给风味控制带来困难。本文研究了各种因素对风味的影响，如水解度与风味的关系、水解顺序对风味的影响、还原作用的影响、加热变性的影响等。

氨基酸具有咸、甜、苦、酸、鲜味［１，２］，其中谷氨酸（Ｇｌｕ）及其盐等８种氨基酸呈鲜味，Ｇｌｕ钠即味精是日常生活中最常用的鲜味品；甘（丙、丝、苏、脯）氨酸等

１１种氨基酸呈甜味，天门冬氨酸Ａｓｐ等４种氨基酸呈酸

味，亮氨酸Ｌｅｕ等１１种氨基酸呈苦味，天门冬酰胺Ａｓｎ等３种氨基酸呈咸味，此外，一些氨基酸有特殊的呈味作用，如甘氨酸Ｇｌｙ，对糖精有抑苦扬甜的作用，对味精有增效作用等。

蛋白质水解后会产生苦味、涩味、辛辣味、刺激味

收稿日期：２００８－０１－３０

基金项目：国家十一五支撑计划“农牧交错区奶牛养殖技术规范建立与

高产核心牛群构建”课题（２００６ＢＡＤ０４Ａ１５）；国家农业转化基金

“高蛋白肽奶粉的中试与产业化示范”项目（２００６ＧＢ２Ｄ２００２０２）。

作者简介：任国谱（１９６４－），男，博士后，从事食品科学与工程方面的

研究。

１

１．１

实验

材料及仪器设备

脱脂乳粉；浓缩乳清蛋白（ＷＰＣ８０），风味酶和

ｐｒｏｔａｍｅｘ；胰蛋白酶（ＢＩＢ分装，５μｇ／ｇ），碱性蛋白酶

８２００８年第３６卷第５期（总第２１０期）

ＲｅｓｅａｒｃｈＰａｐｅｒｓ研究报告

和酸性蛋白酶；复合酶Ａ和复合酶Ｂ（自制）。

紫外可见分光光度计（ＵＶ－９１００型），（ＬＤ５－２Ａ型）。

离心机

２

２．１

结果与讨论

脱酰胺反应对风味的影响

碱性蛋白酶、木瓜酶等除可作用于肽键外，还具

１．２方法

（１）蛋白质量分数的测定采用微量凯氏定氮法［７］。（２）水解度（ＤＨ）的测定采用ｐＨ－ｓｔａｔ法［８］。

（３）肽质量分数的测定采用文献［９］中的方法进行。（４）酶解实验程序。称取２０．００ｇ乳清浓缩蛋白或

有水解酯键、酰胺基和转酯及转肽的能力［１０］，乳蛋白中含有Ｇｌｎ和Ａｓｎ。因此，酶解过程中会有游离氨的产生，酸性条件下，这些游离氨以ＮＨ４＋的方式存在，碱性条件下，它们会在工艺过程中部分挥发出来，但大部分仍然被束缚在体系中。

图１为碱性蛋白酶（碱）、中性蛋白酶（中）、复合酶复合酶Ｂ（复Ｂ）、酸性蛋白酶（酸）及木瓜酶Ａ（复Ａ）、

（木）在不同的作用时间下对乳清浓缩蛋白中酰胺的水解情况。

２４．００ｇ脱脂乳粉，加入蒸馏水２００ｍＬ，调ｐＨ值和温度

到选择的条件下，

加质量分数为２％的酶进行酶解反

应，记录耗碱量，每１５ｍｉｎ取样，按（２）中的方法计算水解度ＤＨ，并取样调ｐＨ值至７．０品尝确定其风味。

（５）康维（Ｃｏｎｗｅｙ）法测定酰胺浓度［７］：取样品

２．５ｍＬ于具塞试管中，加入０．５ｍＬ的ＨＣＩ（浓度为１２ｍｏｌ／Ｌ），沸水浴水解３ｈ后放冷，准确吸取水解液０．５ｍＬ于Ｃｏｎｖｅｙ皿的一角，另一角加入０．５ｍＬ质量分

数为４０％的ＮａＯＨ，中间小室加入硼酸指示剂０．５ｍＬ，阿拉伯胶封盖后，４０℃保温３ｈ，最后用浓度为０．０１ｍｏｌ／Ｌ的标准ＨＣＩ溶液滴定，该法得到的是天门冬酰氨Ａｓｎ和谷氨酰胺Ｇｌｎ之和，其计算公式为

酰胺（ｍｏｌ／Ｌ）＝ＮＶＴ／Ｖｓ，

式中：Ｎ为标准ＨＣＩ的浓度（ｍｏｌ／Ｌ），Ｖ为标准ＨＣＩ的消耗体积（ｍＬ），Ｔ为换算系数，Ｔ＝水解反应总体积／取用水解液的体积；Ｖｓ为水解体系中所用蛋白样品的体积（ｍＬ）。

（６）乳清浓缩蛋白的脱酰胺反应。准确称取６ｇ乳清浓缩蛋白于烧杯中，加入１２０ｍＬ蒸馏水，调ｐＨ值到所需要的值（ｐＨ值分别为４．０和１０．０），用相同ｐＨ值的蒸馏水定容到１５０ｍＬ，均匀取样１０ｍＬ于特制的水解管中，真空脱气后于酒精喷灯上封口，然后在所需要的温度下（８０℃）恒温２ｈ，每隔０．５ｈ分别取样冷却到室温后，打开水解管，调ｐＨ值到中性后进行风味评价。

图１

酶解过程的影响

由图１可以看出，除复合酶Ａ和复合酶Ｂ对酰胺基的水解作用较少外，其他酶对酰胺基都有较大的水解作用，以中性蛋白酶为最大，反应６ｈ，酰胺水解率可达酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶次之，它３９％，碱性蛋白酶、

们对酰胺基的水解作用，中性蛋白酶和木瓜酶可能是单纯酶的作用结果，碱性蛋白酶和酸性蛋白酶除酶本身的作用外，ｐＨ值的影响也可能存在，水溶液中在ｐＨ值为６．５附近酰胺基最为稳定［１０］，过酸或过碱都将影响酰胺基的稳定性，因而酶解体系中，不可避免地产生游离氨。

为了弄清这些游离氨对风味的影响，在不加酶的情况下，进行脱酰胺反应，这样就可排除酶解对风味的影响。表１为在温度８０℃，酸性（ｐＨ值为４．０）或碱性（ｐＨ值为１０．０）的条件下，脱酰胺反应对风味的影响。

表１

酸性和碱性脱酰胺反应对蛋白液风味的影响

酸性脱酰胺（ｐＨ＝４．０）碱性脱酰胺（ｐＨ＝１０．０）

反应时间／ｈ

（７）酰胺水解率计算

酰胺（ＡＭ）水解率（％）＝［（ＡＭ０－ＡＭｔ）×１００］／ＡＭ０，式中：ＡＭ０为反应前酰胺基质量分数；ＡＭｔ为反应

ｔ时间后同量样品的酰胺基质量分数。

（８）还原剂处理。称取２０．００ｇ乳清浓缩蛋白或

２４．００ｇ脱脂乳粉，加入１００ｍＬ浓度为６ｍｏｌ／Ｌ的脲，并

加入４ｍＬ的β－巯基乙醇，室温下搅拌３ｈ后，加入４ｍＬ质量浓度为２３０ｇ／Ｌ的碘乙酸钠，室温下反应２ｈ后，对蒸馏水透析去脲，然后加蒸馏水至２００ｍＬ备用。

（９）热变性试验。称取２０．００ｇ乳清浓缩蛋白或

０．５１．０１．５２．０

－＋＋＋＋

＋＋＋＋＋＋＋

２４．００ｇ脱脂乳粉，加入２００ｍＬ水混和均匀，于沸水浴

中加热处理３０ｍｉｎ，立即于冰水中冷却备用。

（１０）风味评价［１０］。苦味程度采用５级评价，分为无（－）、轻微（＋）、中等（＋＋）、强（＋＋＋）和很强（＋＋＋＋）５个等级。品尝小组成员６人，打分后求其平均值，然后与相应的苦味等级相对应。

可见，酸性和碱性条件下均可发生脱酰氨反应，并且碱性条件下的氨味较重，这与碱性条件下，脱酰氨反应容易发生的道理是一致的。

２．２还原剂对风味的影响

从理论上来说，向酶解体系中加入适量的还原剂

Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．５２００８（ｔｏｔａｌ２１０）

９

研究报告ＲｅｓｅａｒｃｈＰａｐｅｒｓ

打开－Ｓ－Ｓ－键，将有利于酶解反应的进行。图２和图３分别为碱性蛋白酶和胰蛋白酶在预先还原－Ｓ－Ｓ－键的情况下（图中分别用还碱性蛋白酶、还胰蛋白酶表示），脱脂乳粉和乳清浓缩蛋白酶解反应的ＤＨ变化情况；表２和表３则是还原剂对脱脂乳粉和乳清浓缩蛋白酶解所产生水解液风味的影响，为了便于比较，不还原时的作用情况也在对应的图中出现。

２．３热变性对风味的影响

蛋白酶极难作用于内层结构中的肽键，当通过加

热使蛋白质变性，分子结构变得松散和舒展后，酶分子就会很容易作用于暴露了的肽键，因此理论上讲，热变性有利于酶解反应的进行。图４￣图６分别是热变性对乳清浓缩蛋白水解度、低聚肽得率以及酸溶性氮溶解指数ＮＳＩ的影响；表４和表５分别是对应的风味变化情况（图表中分别用热碱性蛋白酶、热胰蛋白酶、热热风味酶表示）。ｐｒｏｔａｍｅｘ、

图２还原剂对脱脂奶粉水解度的影响

图４

热变性对乳清浓缩蛋白水解度的影响

图３还原剂对乳清浓缩蛋白水解度的影响

图５

热变性对低聚肽得率的影响

结果显示，还原反应对脱脂奶粉和乳清浓缩蛋白的水解度和水解液的风味都没有非常明显的改善。因此，酶解时不需要用还原剂进行处理。

表２

０１５３０４５６０１２０１８０

还原反应对脱脂奶粉酶解液风味的影响

还碱性蛋白酶

胰蛋白酶还胰蛋白酶

反应时间／ｍｉｎ碱性蛋白酶

－＋＋＋＋＋＋＋＋＋

－＋＋＋＋＋＋＋＋

－＋＋＋＋＋＋

－＋＋＋＋＋＋

图６热变性对脱脂奶粉酸溶性ＮＳＩ的影响

表３

０１５３０４５６０１２０１８０

还原反应对乳清浓缩蛋白酶解液风味的影响

碱性蛋白酶

还碱性蛋白酶胰蛋白酶还胰蛋白酶

由图４和表４可以看出，加热处理乳清浓缩蛋白，对水解速度和风味程度都没有明显的改变。

图５，图６和表５表明，加热处理脱脂乳粉，对蛋白质的水解速度和风味程度没有明显的改变，这可能是由于它们在水中的溶解度较高，蛋白酶有足够的作用位点，所以即使热变性增加了酶的作用位点，也不能显著改善蛋白的酶解程度。因此，酶解时不需加热处理。

反应时间／ｍｉｎ

－－－－＋＋＋＋＋＋

－－－＋＋＋＋＋＋＋

－－－－－＋＋

－－－－－＋＋

２．４水解度对风味的影响

表６为复合酶Ｂ水解脱脂乳粉，在不同水解程度下

１０２００８年第３６卷第５期（总第２１０期）

ＲｅｓｅａｒｃｈＰａｐｅｒｓ研究报告

表４

０１５３０４５６０１２０１８０

热变性对乳清浓缩蛋白水解液风味的影响

碱性蛋白酶

还碱性蛋白酶胰蛋白酶还胰蛋白酶

表７

反应时间／ｍｉｎ

酶解顺序对脱脂奶粉风味的影响

先复合酶Ｂ后ｐｒｏｔａｍｅｘ先ｐｒｏｔａｍｅｘ后复合酶Ｂ

反应时间／ｍｉｎ

－－－－＋＋＋＋＋＋

－－－－＋＋＋＋

－－－－－＋＋

－－－－－＋＋

３０６０９０１２０１５０１８０

－－－＋＋＋＋＋＋＋＋

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

表５

反应时间／ｍｉｎ

热变性对脱脂奶粉水解液风味的影响

Ｐｒｏｔａｍｅｘ

－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

热ｐｒｏｔａｍｅｘ

风味酶

热风味酶

表８

酶解液

阿斯巴甜

掩盖或风味调配对脱脂奶粉酶解液风味的影响

香草牛奶香精香精

香草香阿斯巴精＋牛

甜＋牛奶

阿斯巴甜＋香草香精苦，怪味

阿斯巴甜＋香草香精＋牛奶香精苦，怪味

０１５３０４５６０１２０１８０

－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

－－＋＋＋＋＋

－－＋＋＋＋＋＋

奶香精香精

苦，怪味

苦涩苦涩甜苦涩苦涩苦涩

由表８可以看出，风味剂不能有效的掩盖酶解液的苦涩味，而且与之调配会产生难以接受的怪味。

３结论

得到的酸溶蛋白质量分数和苦味程度。

表６

０１５３０４５６０９０１２０

（１）脱酰胺反应会使产品具有氨味或辛辣味。（２）还原处理和加热处理脱脂乳粉和乳清浓缩蛋白对酶解速度和水解液风味都无明显影响。

（３）不同的酶解顺序对脱脂奶粉水解液的风味有显著的影响，一般是随着水解度的提高而使水解液苦味增强。

（４）风味剂不能有效的掩盖酶解液的不良风味，而且调配液会产生怪味。

不同水解程度下的酸溶蛋白质量分数和苦味程度

苦味程度

酸溶蛋白质量分数

反应时间／ｍｉｎ

－－－＋＋＋＋

０．３５．８１０．６１３．１１５．２１８．３２０．６

参考文献：

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由表６可以看出，水解３０ｍｉｎ，没有苦味产生，此时酸溶蛋白质量分数为１０．６％，体系中的肽质量分数为

２．５１％（干基）。２．５

酶解顺序对风味的影响

酶解顺序可在一定程度上控制二次酶解的位点，因此会得到不同组成的肽混合物。表７为相同水解时间的条件下，

复合酶Ｂ和ｐｒｏｔａｍｅｘ的使用顺序对脱脂

奶粉水解液的风味影响。

由表７可以看出，不同的酶解顺序对脱脂奶粉水解液的风味影响显著。二次酶解提高了水解程度，一般也使得苦味程度增强，而对脱脂奶粉水解时，若先用ｐｒｏｔａｍｅｘ水解再用复合酶Ｂ水解能够降低水解液的苦味程度。

２．６掩盖或风味调配对风味的影响

为了得到含量足够的肽，需要提高水解度，但随

着水解度的提高，酶解液的苦味及其它异味感增强，如果这种风味不良的酶解液能通过掩盖的方法得到改善，那么加工工艺将大大简化。用不同的风味剂对脱脂乳粉的ｐｒｏｔａｍｅｘ的酶解液（水解６０ｍｉｎ）进行调配，结果如表８所示。

Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．５２００８（ｔｏｔａｌ２１０）

１１

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