菠蘿牛奶多肽飲料的研制

梅芳，陳文學(xué)，胡月英

（1.光明乳業(yè)股份有限公司，上海 200436；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?570228；3.海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南?？?570228）

菠蘿牛奶多肽飲料的研制

梅芳1，陳文學(xué)2，胡月英3

（1.光明乳業(yè)股份有限公司，上海 200436；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?570228；3.海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南?？?570228）

摘 要：利用菠蘿自身的蛋白酶水解脫脂乳粉中的蛋白質(zhì)，研究菠蘿牛奶比例、溫度、pH、時間等水解因素以及多肽飲料配方工藝。通過水解條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計得到最佳水解條件為菠蘿與牛奶的比例為30%，水解溫度為55℃，水解pH為6，水解時間為4 h。通過響應(yīng)面中心組合試驗設(shè)計得到菠蘿牛奶多肽飲料的最佳配方為水解液、β-環(huán)糊精、蔗糖、檸檬酸添加量分別為：30%、1.4%、10.5%、0.225%。

關(guān)鍵詞：菠蘿；脫脂乳粉；水解蛋白質(zhì)；多肽飲料

菠蘿是一種味道可口的水果，菠蘿中富含維生素、碳水化合物、無機鹽及各種有機酸，風(fēng)味獨特，營養(yǎng)豐富[1]。菠蘿汁酸甜適中、芳香可口，并含有一種特殊的天然消化成分鳳梨酵素，能分解蛋白質(zhì)，幫助消化，促進食欲，對飲食保健最為有用[2]。1891年，Marcno[3]發(fā)現(xiàn)菠蘿汁中含有蛋白水解酶。菠蘿蛋白酶在醫(yī)藥、食品、化妝品等方面有廣泛的應(yīng)用，特別是在水解蛋白制備營養(yǎng)口服液上有著良好的應(yīng)用前景[4]。

牛乳不但含有豐富全面的營養(yǎng)成分，而且還是生物活性肽的重要來源，這些活性肽對于人體健康十分有益[5]。研究表明，牛乳蛋白水解蛋白肽具有調(diào)節(jié)免疫、降血壓、降低膽固醇、延緩衰老、促進脂肪代謝、抗過敏和抗凝血等生理功能[6-9]。近來，已經(jīng)有大量具有重要生物活性的短肽通過適當?shù)牡鞍酌杆獾玫?。由于這些蛋白資源十分豐富和廉價，這些生物活性肽不僅價格低廉、安全性較高、工藝簡單，而且容易進行工業(yè)化生產(chǎn)，所以這類研究越來越受到科學(xué)家們關(guān)注。其中齊海萍[10]等對菠蘿乳清蛋白多肽飲料進行了研究，所得產(chǎn)品口感良好，品質(zhì)穩(wěn)定。

目前，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對飲食營養(yǎng)的要求越來越高，同時也刺激了保健食品市場。本試驗以脫脂乳粉為原料，通過菠蘿蛋白酶進行水解，研究了乳源活性肽的最佳酶解工藝以及多肽飲料的調(diào)配，為實際生產(chǎn)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

菠蘿、白砂糖、檸檬酸均為食用級；脫脂奶粉：Fonterra Brands（China）Limited；β-環(huán)糊精：上海熔巖精細化工有限公司；谷胱甘肽：生工生物（上海）有限公司；三氯乙酸（TCA）：上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；雙縮脲試劑[11]。

722可見分光光度計：上海欣茂儀器有限公司；DENWER型電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；PL3002-N型電子精密天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JLL30-A型榨汁機；TG16-WS高速離心機：長沙平凡儀表有限公司；恒溫水浴鍋：金壇市大地自動化儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 菠蘿牛奶多肽飲料制作工藝流程：

菠蘿預(yù)處理：挑選八九成熟，外表呈黃色，氣味濃香的菠蘿為原料，洗凈，去皮，切塊，榨汁粗濾，再用離心機離心分離（4 000 r/min，15 min），取上清液備用。

沖調(diào)：將脫脂乳粉與水按1∶5的比例混合并攪拌至完全溶解。

混合：將沖調(diào)完成的脫脂乳粉與菠蘿汁按照一定比例混合。

調(diào)配：用不同比例調(diào)配得到的多肽飲料，通過添加白砂糖、檸檬酸、β-環(huán)糊精以感官評定為標準確定最佳調(diào)配比例。

1.2.2 多肽濃度的測定方法

三氯乙酸法，取2.5mL的水解液，加入2.5mL10%的TCA溶液，混合均勻，靜置10 min，在4 000 r/min離心15 min，將上清液轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，并用5%的TCA溶液定容，搖勻。然后取6.0 mL上述溶液，加入雙縮脲試劑4.0 mL（樣液∶雙縮脲試劑=3∶2，體積比），混合均勻，靜置10 min，于2 000 r/min離心10 min后于540 nm下測定OD值。對照標準曲線求得水解液中的多肽濃度 C（mg/mL）[12]。

1.2.3 菠蘿汁牛奶多肽飲料水解條件的設(shè)計

水解液中多肽的濃度會受到不同的菠蘿汁含量、水解溫度、水解pH、水解時間等因素的影響，在菠蘿蛋白酶的理論最適條件下，先進行單因素水解試驗確定響應(yīng)面的試驗水平，然后進行響應(yīng)面試驗確定最佳水解條件。以水解液中多肽濃度為指標。

1.2.3.1 單因素試驗方案

以水解液中多肽濃度為指標，研究水解pH、水解溫度、菠蘿汁含量、水解時間4個因素的影響規(guī)律。

1.2.3.2 響應(yīng)面試驗方案

根據(jù)單因素試驗結(jié)果設(shè)定因素水平，采用Box-Behnken試驗設(shè)計，選取水解pH、水解溫度、菠蘿汁牛奶的配比、水解時間進行響應(yīng)面優(yōu)化組合，因素水平設(shè)計見表1。

表1 Box-Behnken試驗設(shè)計因素水平及編碼Table 1 Levels and factors of experiment

添加白砂糖、檸檬酸、β-環(huán)糊精，將水解液進一步調(diào)配，使之符合色、香、味等感官品質(zhì)。通過中心組合設(shè)計試驗，其因素水平編碼表如表2所示。

表2 飲料調(diào)配試驗水平編碼表Table 2 Levels and factors of experiment

1.2.5 感官評定方法

感官評定由10位實驗室成員組成，對產(chǎn)品進行評審，從香氣、色澤、滋味等方面進行評定以及打分，感官評定如表3。

表3 菠蘿牛奶多肽飲料感官評定指標Table 3 Sensory evaluation norm of pineapple-milk polypeptide beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 水解條件的確定

2.1.1 標準曲線的制作

取10個50 mL的容量瓶，用5%的TCA溶液依次配制0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 和 1.8 mg/mL的谷胱甘肽三肽標準溶液，然后分別取6.0 mL標準溶液，加入4.0 mL雙縮脲試劑，混合均勻，靜置10 min，于2 000 r/min離心10 min，取上清液于540 nm下測定OD值。以谷胱甘肽的濃度為橫坐標X（mg/mL），OD值為縱坐標Y，制作標準曲線（圖1），得到回歸方程y=0.085x-0.001 8，R2=0.997 7。

圖1 谷胱甘肽標準曲線Fig.1 Standard curve of Glutathione

2.1.2 單因素試驗結(jié)果

2.1.2.1 菠蘿與牛奶的不同配比對水解液中多肽濃度的影響

FinishingBrands涂裝集團是世界上最大的涂裝設(shè)備及系統(tǒng)供應(yīng)商，是諸多涂裝技術(shù)的發(fā)明者和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。博蘭智涂裝設(shè)備（上海）有限公司是FinishingBrands涂裝集團在中國的全資子公司，從2005年進入中國市場以來，致力于推廣“高效、節(jié)能、環(huán)保”的新涂裝技術(shù)，為國內(nèi)各行各業(yè)的用戶提供產(chǎn)品銷售和服務(wù)支持。

在pH=6，溫度為55℃，菠蘿汁含量不同的條件下恒溫水解4 h，測得其水解液中的多肽濃度如圖2所示。

圖2 水解時不同菠蘿與牛奶的配比對生成多肽含量的影響Fig.2 The influence of pineapple-to-milk ratio on the concentration of peptide

結(jié)果顯示，在菠蘿汁含量為20%時，多肽濃度達到最大值，當菠蘿汁濃度大于20%時，隨著菠蘿汁濃度的提高，多肽的濃度反而下降。

2.1.2.2 不同溫度對水解液中多肽濃度的影響

在pH=6，菠蘿汁含量為30%，不同溫度條件下恒溫水解4 h，測得其水解液中的多肽濃度如圖3。

圖3 不同水解溫度對生成多肽含量的影響Fig.3 The influence of temperature on the concentration of peptide

從圖3可以看出，隨著溫度的升高，多肽濃度也逐漸增大，達到60℃時多肽濃度達到最大，當溫度再升高時，多肽濃度開始下降，可能是高溫破壞了酶的結(jié)構(gòu)，影響了酶的活性。

2.1.2.3 不同水解時間對水解液中多肽濃度的影響

在pH=6，溫度為55℃，菠蘿汁含量為30%的條件下恒溫水解不同的時間，測得其水解液中的多肽濃度如圖4。

圖4 不同水解時間對生成多肽含量的影響Fig.4 The influence of time on the concentration of peptide

從圖4可以看出，隨著反應(yīng)時間的延長，多肽濃度逐漸增加，但當反應(yīng)時間大于4 h后，反應(yīng)時間的延長，多肽的濃度減小。

2.1.2.4 pH條件對水解液中多肽濃度的影響

在55℃，菠蘿汁含量為30%，不同pH條件下恒溫水解3 h，測得水解液中的多肽濃度如圖5所示。

圖5 不同水解pH對水解液中多肽濃度的影響Fig.5 The influence of pH on the concentration of peptide

從圖5可以看出，隨著pH的增大，多肽濃度先逐漸增加，當pH為7時到達最高，當再增大pH，多肽濃度開始逐漸降低。

2.1.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

2.1.3.1 響應(yīng)面設(shè)計結(jié)果與分析

按表1因素與水平設(shè)計試驗方案進行試驗，結(jié)果見表4。

采用SAS對水解生成多肽的含量進行回歸分析得到以下回歸方程，試驗結(jié)果的方差分析見表5。

回歸方程如下：

表4 響應(yīng)面設(shè)計及試驗結(jié)果Table 4 Response surface central composite design layout and experimental results

對菠蘿水解牛奶生成多肽的數(shù)學(xué)模型進行方差分析，并對各因子的偏回歸系數(shù)進行檢驗，結(jié)果見表5。

表5 水解響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Table 5 Analysis of variance for each term in the fitted regression model

續(xù)表5 水解響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Continue table 5 Analysis of variance for each term in the fitted regression model

表5表明：F1值為3.87，P<0.05，失擬不顯著，說明回歸方程與實際情況的擬和的較好。該模型顯著一次項中X1、X2的偏回歸系數(shù)極顯著，說明菠蘿牛奶的配比、水解溫度對水解生成的多肽含量效果有極顯著影響；二次項X2X2、X3X3的偏回歸系顯著，二次項中X4X4的偏回歸系數(shù)達極顯著水平，其他各項的偏回歸系數(shù)均未達到顯著水平。

以水解液中的多肽濃度為準，將其回歸方程用SAS語言進行分析，得到最佳方案為：水解pH為6，水解溫度為55℃，水解時間為4 h，菠蘿汁含量為30%。對最佳方案進行驗證，測得水解液中多肽濃度為1.53 mg/mL與理論值的1.52 mg/mL相差不大，所以可認為其為最佳方案。

2.2 復(fù)合飲料的最佳配方

飲料的調(diào)配以多肽濃度為依據(jù)，尋找色香味俱佳的最佳配比。其中因素X1（果汁配比/%）的3個水平因子為6、10.5、 15；因素X2（白砂糖含量/%）的3個水平因子為1、1.4、1. 8；因素X3（酸含量/%）的3個水平因子為0.15、0.225、0. 30；因素X4（環(huán)糊精含量/%）的3個水平因子為 20、30、40。

表6 菠蘿牛奶多肽飲料配料響應(yīng)面試驗設(shè)計及實驗結(jié)果Table 6 Response surface central composite design layout and experimental results for pineapple-to-milk peptide

采用SAS對感官評分結(jié)果進行回歸分析得到以下回歸方程，試驗結(jié)果的方差分析見表7?；貧w方程如下：

對菠蘿水解牛奶生成多肽的數(shù)學(xué)模型進行方差分析，如表7所示，并對各因子的偏回歸系數(shù)進行檢驗，結(jié)果表明：F1 值為 0.6294，P＞0.05，失擬不顯著，說明回歸方程與實際情況的擬和的較好。該模型顯著一次項中X1的偏回歸系數(shù)極顯著，說明菠蘿牛奶的配料比對多肽含量效果有極顯著影響；二次項X2X2的偏回歸系顯著，其他各項的偏回歸系數(shù)均未達到顯著水平。

表7 菠蘿牛奶多肽飲料響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Table 7 Analysis of variance for each term in the fitted regression model for pineapple-to-milk peptide

以菠蘿牛奶多肽飲料的多肽濃度為準，將其回歸方程用SAS語言進行分析，得到最佳方案為：白砂糖為10.5%，β-環(huán)糊精為1.4%，酸為0.225%，果汁配比為30%。對最佳方案進行驗證，感官評分為79與理論值的79.318相差不大，所以可認為其為最佳方案。

3 結(jié)論

1）菠蘿牛奶多肽飲料的最佳水解條件為：菠蘿汁含量為30%，水解溫度為55℃，水解pH為6，水解時間為4 h。

2）通過SAS試驗設(shè)計建立了菠蘿水解牛奶蛋白質(zhì)中的菠蘿牛奶配比、溫度、pH值及時間4個主要因素的回歸方程以及菠蘿牛奶多肽飲料中，主要4個配料因素的回歸方程，此模型在試驗范圍內(nèi)能較準確地預(yù)測水解的效果。

3）4個因素對的風(fēng)味影響大小順序為：水解液的添加量＞β-環(huán)糊精＞白砂糖＞檸檬酸。白砂糖、奶粉、β-環(huán)糊精、檸檬酸、菠蘿汁最適添加量分別為：10.5%、4.44%、1.4%、0.225%、30%。以此作為配方生產(chǎn)出的飲料色澤明亮，酸甜可口。

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Development of Pineapple-milk Polypeptides Beverage

MEI Fang1，CHEN Wen-xue2，HU Yue-ying3
（1.Bright Dairy&Food Co.Ltd.，Shanghai 200436，China；2.College of Food Science and Technology，Hainan University，Haikou 570228，Hainan，China；3.College of Materials and Chemical Engineering，Hainan University，Haikou 570228，Hainan，China）

Abstract：Using the pineapple proteinase in itself hydrolysised the protein of skim milk， the hydrolysis factors including the pineapple milk proportion，the temperature，pH，time and other factors were studied and the prescription was also researched.The optimum condition of enzymatic hydrolysis was determined by response surface test，milk and pineapple 30%，the hydrolysis temperature 55℃，hydrolysis pH 6，and hydrolysis time 4 h.By response surface center combination experimental design the best milk peptide beverage was obtained，such as sugar，hydrolysate，β-CD，citric acid，for respectively 10.5%，30%，1.4%，and 0.225%.

Key words：pineapple；skim milk powder；hydrolyzed protein；peptide drinks

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.13.016

梅芳（1977—），女（漢），工程師，本科，研究方向：乳及乳制品。

2012-10-07