元向東+王海峰
摘要:以3種脫苦劑風(fēng)味蛋白酶、活性炭和β-環(huán)糊精對骨膠原蛋白溶液的脫苦效果進行對比研究。結(jié)果表明,風(fēng)味蛋白酶作為脫苦劑的最佳條件:酶用量為8 000 U,pH值=6.5,溫度為45 ℃,時間為3.0 h;活性炭作為脫苦劑的最佳條件:活性炭用量為1%,pH值=7,溫度為40 ℃,時間為0.5 h;β-環(huán)糊精作為脫苦劑的最佳條件:β-環(huán)糊精用量為2.0%,pH值=7,溫度為35 ℃,時間為1.0 h。通過對3種脫苦劑風(fēng)味蛋白酶、活性炭和β-環(huán)糊精對骨膠原蛋白溶液脫苦后的效果進行對比,結(jié)果表明風(fēng)味蛋白酶脫苦效果最好。
關(guān)鍵詞:骨膠原蛋白;風(fēng)味蛋白酶;活性炭;β-環(huán)糊精;脫苦劑;酶用量;pH值;溫度
中圖分類號: TS201.2+1文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2017)17-0186-03
膠原蛋白是一類在所有哺乳動物中都存在的纖維狀、大分子蛋白質(zhì),是哺乳動物細胞中最豐富的蛋白質(zhì),約占整個細胞總蛋白的1/4[1-2],主要存在于哺乳動物的皮、肌腱、骨等組織中,起著支撐、保護機體的作用[3-4]。膠原蛋白種類較多,其中Ⅰ型膠原蛋白主要存在于動物的皮和骨中[5-6]。膠原蛋白有很強的生物活性及生物功能,它參與細胞的遷移、分化、增殖,使皮膚、骨骼、軟骨、肌腱、韌帶和血管保持一定的機械強度和彈性。在醫(yī)學(xué)上已用于藥物膠囊、緩釋劑、止血、人體組織代替物、修復(fù)皮膚等[7-8];在食品工業(yè)中用來制作腸衣等可食性包裝材料和固定化酶載體等[9-10]。動物骨骼經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砗罂傻玫侥z原蛋白,同時產(chǎn)生了大量的苦味肽,苦味肽的苦味主要是由構(gòu)成肽鏈疏水性氨基酸引起的。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水解時,肽鏈含有的疏水性氨基酸就會暴露出來,接觸味蕾呈現(xiàn)苦味[11]。這些苦味肽的形成引起食品的風(fēng)味缺陷,限制了其應(yīng)用。目前,國內(nèi)關(guān)于掩蓋和除去骨膠原蛋白苦味的研究報道很少,本研究對骨膠原蛋白脫苦工藝條件進行優(yōu)化,以期為改善骨膠原蛋白口感提供技術(shù)支持,改善食品的風(fēng)味缺陷,擴大骨膠原蛋白的應(yīng)用。
1材料與方法
1.1試驗材料
骨膠原蛋白由包頭東寶生物技術(shù)股份有限公司提供;風(fēng)味蛋白酶由諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司提供;活性炭、β-環(huán)糊精。
1.2儀器與設(shè)備
主要儀器有AR1140電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]、pH值計(PHS-3B型上海雷磁儀器廠)、數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海實驗儀器廠有限公司)、自動攪拌器(上海精密科學(xué)儀器廠)。
1.3感官鑒定方法
固定10名品嘗者對骨膠原蛋白溶液苦味進行綜合評價,并將咖啡因配成濃度分別為0、0.025%、0.050%、0100%、0.200%、0.300%,其對應(yīng)的評分值和苦味程度分別為0(無苦味)、1(略有苦味)、2(苦味較弱)、3(苦味一般)、4(苦味較重)、5(苦味極重)。按此評分標準,10名品嘗者品嘗骨膠原蛋白溶液的苦味,并與標準液比較進行評分,取平均值表示苦味程度。
2結(jié)果與分析
2.1風(fēng)味蛋白酶作為脫苦劑的單因素及正交試驗
2.1.1酶的用量對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液,pH值=7.0,反應(yīng)溫度為45 ℃,反應(yīng)時間為3 h條件下,以上述苦味評分方法為指標,分別研究酶用量為5 000、8 000、11 000、14 000、17 000、20 000 U對脫苦效果的影響。
由圖1可看出,隨著酶用量的增大,骨膠原蛋白溶液的苦味值越來越小,當(dāng)酶用量在11 000 U時,苦味評分為0.83,從11 000 U之后苦味評分基本趨于平穩(wěn)狀態(tài)。主要是因為風(fēng)味蛋白酶是疏水性專一性的酶,水解后使疏水性氨基酸比較多的位于多肽末端,從而使苦味值降低。同時考慮到酶的成本也比較高,所以選擇11 000 U為最適加酶量。
2.1.2pH值對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液,風(fēng)味蛋白酶加入量為11 000 U,反應(yīng)溫度為45 ℃,反應(yīng)時間為3 h條件下,以上述苦味評分方法為指標,分別研究pH值為6.0、6.5、7.0、7.5、8.0時,對脫苦效果的影響。
由圖2可看出,當(dāng)pH值在6.0~7.0范圍時,骨膠原蛋白溶液的苦味值隨著pH值的升高而降低;當(dāng)pH值=7.0時,苦味值最低;當(dāng)pH值大于7.0時,苦味值與pH值呈正相關(guān)。造成這樣的原因主要是pH值的改變能影響酶活性中心上的必需基團解離程度,同時也影響底物和輔酶的解離程度,進而影響酶對底物的結(jié)合和催化作用。所以選擇pH值=7.0為風(fēng)味蛋白酶的最適pH值。
2.1.3溫度對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液,風(fēng)味蛋白酶加入量11 000 U,pH值=7.0,反應(yīng)時間為3 h條件下,以上述苦味評分方法為指標,分別研究溫度為35、40、45、50、55 ℃對脫苦效果的影響。
由圖3可看出,當(dāng)溫度在35~45 ℃范圍之內(nèi)時,骨膠原蛋白溶液的苦味值隨著溫度的升高而降低;當(dāng)溫度為45 ℃時,苦味值最低為1.2;當(dāng)溫度大于45 ℃時,隨著溫度的升高,苦味值增大。這主要是因為溫度過高引起維持風(fēng)味蛋白酶分子結(jié)構(gòu)的次級鍵解體,導(dǎo)致蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使酶活性減弱。因此選擇45 ℃為最適反應(yīng)溫度。
2.1.4時間對脫苦效果的影響在一定量的骨膠原蛋白溶液,風(fēng)味蛋白酶加入量11 000 U,pH值=7.0,反應(yīng)溫度為 45 ℃ 條件下,以上述苦味評分方法為指標,分別研究時間為1、2、3、4、5 h對脫苦效果的影響。由圖4可看出,苦味評分值與酶解時間呈負向相關(guān)。當(dāng)酶解時間在1~3 h范圍時,苦味評分值下降輻度較大;當(dāng)酶解時間大于3 h時,苦味評分值變化幅度不大。這是由于產(chǎn)物的不斷增加,酶可以作用的肽鍵在不斷地減少,酶的催化反應(yīng)達到平衡狀態(tài),酶活性受到抑制。為了節(jié)約成本,綜合考慮選擇3 h為最適酶解時間。endprint
2.1.5風(fēng)味蛋白酶脫苦正交優(yōu)化試驗根據(jù)上述單因素試驗,選取風(fēng)味蛋白酶用量、pH值、溫度、時間,按照正交表 L9(34) 進行正交優(yōu)化試驗(表1),以上述苦味評分方法為指標確定骨膠原蛋白脫苦的最佳工藝條件(表2)。
2.2活性炭作為脫苦劑的正交試驗
根據(jù)單因素試驗,選取活性炭的用量、pH值、溫度、時間,按照正交表L9(34)進行正交優(yōu)化試驗(表3),以上述苦味評分方法為指標,確定以活性炭為脫苦劑的骨膠原蛋白脫苦的最佳工藝條件(表4)。
2.3β-環(huán)糊精作為脫苦劑的正交試驗
根據(jù)單因素試驗,選取β-環(huán)糊精的用量、pH值、溫度、
2.4風(fēng)味蛋白酶、活性炭和β-環(huán)糊精作為脫苦劑脫苦效果的對比結(jié)果
由表7可看出,風(fēng)味蛋白酶、活性炭和β-環(huán)糊精的脫苦
3結(jié)論
風(fēng)味蛋白酶作為脫苦劑的最佳條件為:用量8 000 U,pH值=6.5,溫度45 ℃,時間3.0 h,脫苦后的骨膠原蛋白溶液基本沒有苦味?;钚蕴孔鳛槊摽鄤┑淖罴褩l件為用量1.0%,pH值=7,溫度40 ℃,時間0.5 h,脫苦后的骨膠原蛋白溶液明顯感覺不出苦味。β-環(huán)糊精作為脫苦劑的最佳條件為用量2.0%,pH值=7,溫度35 ℃,時間1.0 h,脫苦后的骨膠原蛋白溶液基本沒有苦味,但有一股其他的味道。風(fēng)味蛋白酶、活性炭和β-環(huán)糊精在最佳條件下對骨膠原蛋白做脫苦試驗,結(jié)果表明,風(fēng)味蛋白酶效果最好。
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