齐海萍，胡文忠，姜爱丽，田密霞

(大连民族学院教育部国家民委重点实验室，辽宁大连，116600)

菠萝蛋白酶是从菠萝(Anana comosus)果、茎等提取的一种蛋白水解酶，菠萝蛋白酶在医药、食品、化妆品等方面有广泛的应用，特别是在水解蛋白制备营养口服液上有着良好的应用前景［1］。1891年，Marcno发现菠萝汁中含有蛋白水解酶［2］，随后国内外学者对菠萝蛋白酶的提取及酶学特征进行了广泛研究［3－5］。

乳清蛋白质是热敏性的蛋白质，在制作饮料热处理过程中容易发生热变性而降低在水中的溶解度，也使乳清的利用范围受到很大的限制［6－7］。同时产生的沉淀也影响了饮料产品的感官特性;若弃去沉淀，则其营养价值会大大降低［8］。本文旨在研究利用菠萝汁中含有菠萝蛋白酶的特点，对酶水解乳清蛋白的工艺进行优化，从而制备应用价值优于乳清蛋白的乳清多肽，提高了乳清蛋白的利用率，为乳清蛋白的深度开发利用提供参考。

1 材料与仪器

乳清蛋白粉，沈联公司。

恒温水浴箱;离心机;精密pH计。

果糖;茚三酮;甘氨酸。

2 方法

2.1 菠萝汁制备

选取8、9成熟的菠萝，清洗干净后切成块状，利用榨汁机榨汁，菠萝汁用滤布粗滤，再用离心机离心分离(转速4 000 r/min，15 min)，取上清液为酶源，冷藏待用。

2.2 乳清蛋白酶法水解工艺的研究

2.2.1 酶解时间对水解度的影响

在菠萝汁用量15%;乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解温度为45℃条件下，选取酶解时间为10，20，30，40，50，60，70，80 min，对其水解度进行测定。

2.2.2 酶解温度对水解度的影响

在菠萝汁用量15%;乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解时间为60 min，条件下，选取选用水解温度为 25，30，35，40，45，50℃，对其水解度进行测定。

2.2.3 菠萝汁用量对水解度的影响

在乳清蛋白用量2%;pH=7.0;水解时间为60 min;水解温度为45℃条件下，选取菠萝汁用量分别为5%，10%，15%，20%，25%;对其水解度进行测定。

2.2.4 乳清蛋白用量对水解度的影响

在菠萝汁用量15%;pH=7.0;水解时间为60 min;水解温度为45℃条件下，选取乳清蛋白用量分别为1%，2%，3%，4%，5%，6%;对其水解度进行测定。

2.2.5 pH值对水解度的影响

在乳清蛋白用量分别为2%;菠萝汁用量15%;pH=7.0;水解时间为60 min;水解温度为45℃条件下，选取 pH 值为 5，5.5，6，6.5，7，7.5，8;对其水解度进行测定。

2.3 酶解条件的优选

选取菠萝汁用量、乳清蛋白用量、温度、时间为影响酶解效果的4个因素，各取3水平，选用L9(34)正交表安排实验，以乳清蛋白水解度为评价指标，对乳清蛋白酶解最佳条件进行优选。

2.4 水解度的测定

茚三酮法。

2.5 产品感官评定

采用加权系数法，根据产品的酸味、甜味、苦味、气味和组织状态对感官的重要程度，确定其相应的分值比例，总分值为100分。产品感官评定细则见表1。

表1 产品感官评定细则

3 结果与讨论

3.1 乳清蛋白水解工艺的结果分析

3.1.1 酶解时间对水解度的影响

酶解时间对水解度的影响见图1。由图1可知，水解度随着时间的延长逐渐升高，但在60 min以后增长变化不大，可能是根据试验结果，将酶解时间确定为60 min。

图1 水解时间对水解度的影响

3.1.2 酶解温度对水解度的影响

酶解温度对水解度的影响见图2。由图2可知，水解度随着温度的升高逐渐升高，但在40℃以后增长变化不大，根据试验结果，将酶解温度确定为40℃。

图2 水解温度对水解度的影响

3.1.3 菠萝汁用量对水解度的影响

菠萝汁用量对水解度的影响见图3。由图3可知，水解度随着菠萝汁浓度的提高逐渐升高，在用量超过15%以后水解度变化不明显，根据试验结果，将菠萝汁用量确定为15%。

图3 菠萝汁用量对水解度的影响

3.1.4 乳清蛋白用量对水解度的影响

乳清蛋白用量对水解度的影响见图4。由图4可知，水解度随着乳清蛋白浓度的提高逐渐升高，在用量超过2%以后水解度没明显变化，根据试验结果，将乳清蛋白用量确定为2%。

图4 乳清蛋白用量对水解度的影响

3.1.5 pH值对水解度的影响

pH对水解度的影响见图5。由图5可知，pH值对乳清蛋白水解度的影响不大，根据试验结果，将水解液pH值确定自然pH值。

3.1.6 乳清蛋白酶解正交因素水平表

乳清蛋白酶解正交方案及结果见表2、表3。

图5 pH值对水解度

表2 乳清蛋白酶解条件正交因素水平表

由表2，表3可知，采用极差分析法，根据各因素的K和R值的大小，对试验结果进行分析，可以判断出各因素对指标影响的主次顺序为:菠萝汁＞酶解时间＞酶解温度＞乳清蛋白。即在酶解过程中，菠萝汁为主要因素，酶解时间和酶解温度为次要因素。乳清蛋白酶解的最佳条件为 A3B2C1D3，即菠萝汁用量20%;乳清蛋白2%;酶解时间为60 min;酶解温度为45℃。

3.2 乳清多肽菠萝饮料配方设计

乳清蛋白经过水解后产生的很多短肽和疏水性氨基酸会带有苦味，因此需要对其进行包埋，而β-环状糊精的空穴结构使得其被广泛应用于蛋白水解液的包埋，因此实验选择β-环状糊精为包埋剂。另外糖酸比也是影响饮料口味好坏的关键因素，本实验选择柠檬酸和苹果酸作为复合酸味剂(质量比1∶1)，蔗糖作为甜味剂，以达到改善饮料口味的目的，实验结果如表4所示。从表4可看出，影响乳清多肽菠萝饮料风味的主次关系为A(蔗糖量)＞DCMC＞B(酸量)＞C(β-环状糊精量)，最佳组合条件应为A2B2C3D2，即蔗糖量为5%、酸量(柠檬酸和苹果酸质量比1∶1)0.1%、β-环状糊精量为1.5%和CMC量为0.3%。所得产品口感良好，品质稳定。

表3 乳清蛋白酶解条件正交实验结果与分析

表4 乳清蛋白菠萝饮料的调配正交实验结果与分析

4 结论

利用菠萝汁(菠萝蛋白酶)能有效促进乳清蛋白的水解，菠萝汁＞酶解时间＞酶解温度＞乳清蛋白。即在酶解过程中，菠萝汁为主要因素，酶解时间和酶解温度为次要因素。乳清蛋白酶解的最佳条件为A3B2C1D3，即菠萝汁用量20%;乳清蛋白2%;酶解时间为60min;酶解温度为45℃。影响乳清多肽菠萝饮料风味的主次关系为A(蔗糖量)＞DCMC＞B(酸量)＞C(β-环状糊精量)，最佳组合条件应为蔗糖量为5%、酸量(柠檬酸和苹果酸质量比1∶1)0.1%、β-环状糊精量为1.5%和CMC量为0.3%。所得产品口感良好，品质稳定。

［1］ 吴茂玉，马超，乔旭光，等.菠萝蛋白酶的研究及应用进展［J］.食品科技，2008，(8):17－20.

［2］ Maurer H R.Bromelain:biochemistry，pharmacology and medical use［J］.Cellular and Molecular Life Sciences.2001，58:1 234－1 245.

［3］ Murachi T，Yasui M，Yasuda Y.Purification and physicalcharacteriza － tion of stem bromelain［J］.Biochemistry，1964，(3):48－55.

［4］ Ota S，Muta E，Katahira Y，et al.Reinvestigation of fractionation－and some properties of the proteolytically active components of stem and fruit bromelains［J］.J Biochem，1985，98(1):219－228.

［5］ Chen Dong－Hwang，Huang Shih－Hung.Fast separation of bromelain by polyacrylic acid－bound iron oxide magnetic nanopar － ticles［J］.Process Biochemistry，2004，39(12):2 207－2 211

［6］ 郭本恒，孔保华.保健与功能食品［M］.哈尔滨:黑龙江科技出版社，1996.

［7］ 顾瑞霞.新型乳制品［J］.中国乳品工业，1993(2):19－21.

［8］ 吴晓峰.乳副产品——酪乳和乳清的利用［J］.中国乳品工业，1989(5):15－16.