蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化

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1、蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化HI粗油深加工及食品蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化z,e搏CERE钿AL&F饲EED料iNDlUSTRY,-,刘达玉,张学峰,夏兵兵,吴建国(1.成都大学生物产业学院,四川成都610106;2.四川理丁学院生物【程学院,四川自贡643000)摘要:分别采用酒用酸性蛋白酶,木瓜蛋白酶水解糯米酒糟,优化提高水解液中氨基态氮含量的工艺条件.不同蛋白酶的水解实验结果表明,酒用酸性蛋白酶的水解效果最理想.糯米酒糟水解的最优条件为:加酶量2000U/g酒糟,料液比1:3,pH3.5,温度40c,时间5h.在此X-艺条件下,水解液中氨基态氮含量达到0.75g/1,比初始糯米

2、酒糟液提高了368.75.关键词:糯米;酒糟;蛋白酶;水解;氨基态氮中图分类号:TS201.3;TS201.25文献标志码:A文章编号:1003OptimizationhydrolysisprocessingofglutinousricewineleesbyproteaseLiuDayu,ZhangXuefeng,XiaBingbing.,WuJianguo(1.CollegeofBiologyhldustry,ChengduUniversity,Chengdu610106,China;2.CollegeofBiologyEngineering,SichuanInstituteofScienc

3、eandFechnology,Zigong643000,China)ABSTRACT:Inordertoincreaseaminonitrogencontentinthehydrolysate,thehydrolysisprocessingofglutinousricewineleeswereoptimizedbyacidproteaseforalcoholicbeverageandpawpawprotease,respectively.ThehydrolysisexperiIllentresuhsofdifferentproteaseshowedthatacidproteaseforalco

4、holicbeveragewasbetter;Fheoptimalhydrolysisconditionswere:proteaseanlountof2000Uper1gwinelees.solidliquidratioof1:3,pH3.5,reactiontemperature4OCandreactiontime5h.Undertheseconditions.aminonitrogencontentinhydrolyzateachievedto0.75g/I,whichwasincreasedby368.75comparedtothatoftheinitialglutinousricewi

5、nelees.KEYWORDS:glutinousrice;winelees;protease;hydrolysis;aminonitrogen醪糟凶其含有丰富的糖类和特有的风味物质,以及低度的酒精含量,在川菜烹饪,特色肉食品加一厂,民间家庭都具有广泛的消费市场.氨基酸和糖类的美拉德反应,是制取各种风味剂特别是在菜肴香精的重要生化技术手段,酶解使醪糟酒中保持很高的氨基酸含量,适度的酒精含量,既提高了烹饪醪糟的营养价值,又促成了菜肴在高温烹饪过程中,氨基酸,糖类与油脂,调料混合在一起,发生复杂的美拉德反应,生成浓郁的香味物质和色素物质,更显着地提高烹饪菜肴的色香味,与传统醪糟相比,更进一步提高烹

6、饪食品风味.为探求一种高产烹饪液体醪糟的蛋白酶解T艺条件,将糯米酒糟中蛋白质尽可能全部水解利,提高原料利用率和出品率,生产无渣液态醪糟,作为传统烹饪醪糟的替代产品.新型无渣液态醪糟二次发酵lr艺流程:第一次,浸米一蒸煮一+淋饭一复合菌接种一复合发酵一压榨一醪糟酒半成品一灭菌一冷却一醪糟酒;第二次,酒糟及酒的沉淀物一灭菌冷却一生物酶解一压榨一灭菌冷却一二次醪糟酒.将阅次产品进行勾兑,即为液体醪糟酒.第二次酶解加入酸性蛋白酶,使酒糟中蛋白质进一步水解,保证_r醪糟酒中氨基酸含量,将糯米绝大部分加T成液体醪糟,只留下很少崮态酒糟.现有对酶法水解酒糟的研究颇多,然而其蟹酶添加量按照酒糟质量的百分比进行

7、添加,忽略了不同蛋白酶的酶活力不同,即使同一蛋白酶,型号不同,酶活力亦不同,造成了不同蛋白酶水解酒糟结果不具备对比性,同时也忽视了酶具有异味和颜色,会影响氨基酸水解液及其产品的风味.酶法水解酒糟不仅仅是一味通过增加蛋白酶用量,来提高酒糟水解液中氨基态氮含量.为此,笔者根据蛋门酶的特性,从不同角度优化蛋白酶的最佳水解条件,以获得氨基酸含量较高的水解液.收稿Ij期:20110519;修回日期:2011-0824基金项目:四川省教育厅川菜研究项目烹饪型液体醪糟的开发研究(CC07Z02)作者简介:刘达玉(1964一),男,教授,硕士,主要从事食品研究与产品开发.通讯作者:张学峰(1984一),男,硕

8、士研究生,从事发酵食品研究与开发.刘达玉等:蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化/2011年第9期1材料与方法1.1材料与仪器糯米酒糟:本实验室生产醪糟酒所得副产物,蛋白质质量分数15.44,水分52.55.食用级蛋白酶:酒用酸性蛋白酶(酶活力50000U/g),木瓜蛋白酶(酶活力650000U/g).FOSS凯氏定氮仪,HI98107pH计,HHz4恒温水浴锅,851磁力搅拌器等.1.2实验方法称取5Og湿糯米酒糟放进250ml烧杯中,根据设定的液固比加入定量的蒸馏水,充分搅拌后,用质量分数10NaOH或者质量分数10柠檬酸调节pH值至所需值.再加人设定量的蛋白酶,保证每克糯米酒糟达到设定的酶活力,

9、最后放人恒温水浴中,使其发生反应,根据需要确定时间.水解结束后,对蛋白酶进行灭活处理,对酶解液进行离心,取上清液,弃去沉渣,测定水解液中氨基态氮含量.1.3分析方法(1)蛋白酶活力的测定采用福林一酚试剂法.(2)蛋白质的测定采用凯氏定氮法.(3)酸度采用pH计测定.(4)游离氨基态氮的测定采用甲醛滴定法.由于加酶量10003000u/(g酒糟),对蛋白酶来说,相当于添加质量分数0.020.06,而糯米酒糟中蛋白质质量分数15.44.因此,蛋白酶占总蛋白质/总氮的比例非常低,约0.130.39,总氮测定数据中已经扣除.由于酶本身不会转化为氨基态氮,凶此,添加的酶对氨基态氮几乎无影响.2结果与分析

10、2.1酒用酸性蛋白酶水解酒糟的最佳工艺确定2.1.1酶解时问的确定选定酶解条件为:温度40C,pH3.0,加酶量l000u/(g酒糟),料液比l:3,对糯米酒糟水解7h,每小时取样测定氨基态氮含量.由图l可知,随酶解时间延长,水解液中氨基态氮含量不断增加.在45h,氨基态氮含量增幅较快;在57h,氨基态氮含量增长趋势极为缓慢.这主要是凶为随着水解时间的延长,底物浓度显着降低,溶液中水解产物的浓度逐渐增大,所以过高的产物浓度和过低的底物浓度会对水解反应产生抑制作用.因此,出现5h后氨基态氮含量增长明显减弱的现象.试验中同时发现,酶解时间超过5h后,水解液容易变混浊,综合考虑确定酒用酸性蛋白酶水解

11、糯米酒糟的最佳时间为5h.0.40.20246时间,h一图1酒糟中氨基态氮含量随酶解时间的变化2.1.2酶解温度的确定温度对酶促反应的影响有两个方面,一是酶促催化反应,和一般的化学催化反应一样,随温度的升高而加速;二是温度过高会造成酶的失活,使反应速度减慢.因此,酶催化反应有一个最适温度,但这个温度不是酶的特征常数,即不是一成不变的,它受酶促反应体系中多种因素的影响,需要在具体的运用中加以优化5.选定酶解条件为:pH3.0,加酶量1000u/(g酒糟),料液比为1:3,分别于35,40,45,5O下对酒糟水解5h.由图2可知,在3540,氨基态氮含量上升较快,而在4055,氨基态氮含量缓慢下降

12、,故确定最佳酶解温度为4O.删血醐I砥温度/:图2酒糟中氨基态氦含量随酶解温度的变化2.1.3酶解pH值的确定每种酶都有最适的pH值,当反应条件远离该值时,酶活性中心的构象甚至整个酶分子结构发生改变,而导致酶蛋白变性失活,酶活力中心常含有可离解的基团,这些基团的离解程度以及活力中心结构与pH值密切相关,同时底物也受pH值影响,从而pit值能显着影响酶一底物(ES)的结合与反应.选定酶解条件为:时间5h,温度4O.C,加酶量1000U/(g酒糟),料液比为1:3,分别于pH值为2.5,3.0,3.5,4.0条件下对酒糟水解,结果如图3所示.在pH2.53.5,氨基态氮含量上升较快,而pH值大于3

13、.5时,氨基态氮含量有所降低.因此,糯米酒糟水解的pH值应控制在3.5左右.一皿唧缸蝴_瓣pH值图3酒糟中氨基态氮含量随pH值的变化2.1.4加酶量的确定选定酶解条件为:时间5h,温度4O,pH3.5,料液比为1:3,在五个平行样中分别加入800,1000,1500,2000,3000U/(g酒糟)的酒用酸性蛋白酶进行水解,分别取样测定不同加酶量下的氨基态氮含量,如图4所示,图中酒酶代表酒用酸性蛋白酶.当加酶量小于2000u/(g酒糟)时,氨基态氮含量随加酶量的增加迅速提高,当加酶量大于2000u/(g酒糟)时,其提高减缓,考虑到成本因素,故确定其最佳加酶量为2000U/(g酒糟).一如酒黼添

14、加量/U(g酒糟)图4酒糟中氨基态氦含量随加酶量的变化2.1.5底物浓度的确定选定酶解条件为:时间5h,温度4O,pH3.5,加酶量2000U/(g酒糟),分别于1:2,1:3,1:4料液比下水解,测定不同料液比下的氨基态氮含量.由图5可知,随着料液比的增加,氨基态氮含量逐渐降低,且料液比越大氨基态氮含量降低幅度越大,这主要是由于水解液体积增加造成的.料液比1:3与1:2相比水解度稍低,但与料液比1:4相比较高,综合考虑水解液体积与浓度,同时考虑到水解液中氨基态氮总量,故最佳料液比为1:3.一抽拍血鞫酶料液比图5酒糟中氨基态氮含量随料液比的变化刘达玉等:蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化/2Ol1年

15、囊9期2.2木瓜蛋白酶水解酒糟的最佳工艺的确定2.2.1酶解时间的确定选定酶解条件为:温度55.C,pH6.4,加酶量1000U/(g酒糟),料液比1:3,对酒糟进行水解7h,每小时取样测定氨基态氮含量.由图6可知,木瓜蛋白酶水解酒糟反应符合一级反应方程式,最初的15h内水解反应迅速,5h后水解度增加缓慢.综合考虑木瓜蛋白酶水解糯米酒糟的最佳水解时间为5h.如醐时,h图6酒糟中氨基态氮含量随酶解时间的变化2.2.2酶解温度的确定选定酶解条件为:pH6.4,加酶量1000U/(g酒糟),料液比为1:3,分别于45,5O,55,6O,65下对酒糟水解5h.酶解后测定不同酶解温度下的氨基态氮含量.由

16、图7可知,在4060时,随温度升高,氨基态氮含量逐渐增加,当大于6O时,氨基态氮含量出现下降趋势.故木瓜蛋白酶最佳水解温度为60如埔蛹温度图7酒糟中氨基态氮含量随酶解温度的变化2.2.3酶解PH值的确定选定酶解条件为:时间5h,温度6O.C,加酶量1000U/(g酒糟),料液比为1:3,分别于pH6.0,6.5,7.0,7.5条件下对酒糟水解,测定在不同pH值条件下的氨基态氮含量.由图8可知,介于pH6.57.0之间出现氨基态氮含量的峰值,故木瓜蛋白酶水解糯米酒糟的最适pH值选定在6.8附近.刘达玉等:蛋白酶水解糯米酒糟的工艺优化/2011年第9期咖如蝴撅pH值图8酒糟中氨基态氮含量随pH值的

17、变化2.2.4加酶量的确定选定酶解条件为:时间5h,温度6O,pH6.8,料液比为1:3,在5个平行样中分别加入800,1000,15O0,2000,3000u/(g酒糟)的木瓜蛋白酶进行水解,分别取样测定不同加酶量下的氨基态氮含量,如图9所示,图中木酶代表木瓜蛋白酶.由图9可知,随着酶用量的增加,氨基态氮含量逐渐增加,而当加酶量超过2000u/(g酒糟)后,氨基态氮含量增加减缓,从生产成本考虑,故选用最佳木酶添加量为2oooU/(g酒糟).捌抽蝴木酶添加量/U.(g酒糟)图9酒糟中氨基态氮含量随加酶量的变化2.2.5底物浓度的确定选定酶解条件为:时间5h,温度60.C,pH6.8,加酶量20

18、00u/(g酒糟),料液比分别为1:2,1:3,1:4下水解,测定不同料液比的氨基态氮含量.由图1O可知,随着料液比的增加,氨基态氮含量逐渐降低,且料液比越大氨基态氮含量降低幅度越大,料液比1:3与1:2相比水解度稍低,但远高于料液比l:4,综合考虑水解液体积与浓度,同时考虑到水解液中氨基态氮总量,故最佳料液比为1:3皿茁l忸血鞫墉料液比图10酒糟中氨基态氮含量随料液比的变化2.3两种蛋白酶对比重复试验不同蛋白酶的酶解工艺指标对照结果见表1.经比较可知,酒用酸性蛋白酶水解糯米酒糟,所得氨基态氮含量最高,故若选用单一酶水解酒糟时,两种蛋白酶中,首选酒用酸性蛋白酶.水解过程中,酒用酸性蛋白酶pH3

19、.5,较接近糯米酒糟液的自然pH3.83,而木瓜蛋白酶最适pH值为6.8,调节水解体系的pH值时会经过等电点,从而造成水解效果欠佳.表1不同蛋白酶的酶解工艺指标对照3结论(1)在两种蛋白酶中,酒用酸性蛋白酶的水解效果较好,其最佳工艺条件为:酶解时间5h,温度4O,pH3.5,加酶量2000u/(g酒糟),料液比1:3.该方法所得糯米酒糟水解液中氨基态氮含量比初始糯米酒糟液提高了368.75.(2)通过对比可知,水解过程中,酒用酸性蛋白酶pH3.5,较接近糯米酒糟液的自然pH3.83,而木瓜蛋白酶最适pH值为6.8,调节水解体系pH值时会经过等电点,从而造成水解效果欠佳.(3)由于糯米酒糟蛋白质的结构特点带来了水解的困难,糯米酒糟蛋白质的水解度还有待于进一步研究提高.参考文献1刘彬,黄文,单麟军,等.酶水解米渣蛋白的工艺研究J.粮食与饲料工业.2005(8):6-8.E23潘韵,何国庆,玄国东,等.酶法水解米糟提取蛋白质的研究口.食品与发酵工业,2003(6):lO4一lo5.E3卢虹,邱雁临,余斐.米渣蛋白复合氨基酸水解工艺的研究J.粮油食品科撩,2000(6):2627.4吴谋成.食品分析与感官评定M.中国农业出版社,2002:69-71.53刘达玉,左勇.酶解法提取薯渣膳食纤维的研究EJ3.食品工业科技,2005(5):9092.(责任编辑:赵琳琳)