復(fù)合酶解法制備酵母抽提物的研究

復(fù)合酶解法制備酵母抽提物的研究

啤酒公司每年都會(huì)產(chǎn)生大量剩余的母素。啤酒廢水中含有豐富的氨氮素。這是一個(gè)寶貴的財(cái)富。扔掉后，它會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生重大影響，增加廢水處理成本，這是社會(huì)財(cái)富的雙重浪費(fèi)。利用廢棄酵母原料,采用復(fù)合酶解法,經(jīng)生化反應(yīng)等工藝處理制成富含多種氨基酸、核酸降解物、B族維生素等生長(zhǎng)因子的酵母抽提物。酵母抽提物營(yíng)養(yǎng)豐富,廣泛應(yīng)用于生物實(shí)驗(yàn)室和制藥業(yè)、發(fā)酵行業(yè)以及醫(yī)用保健、食品等方面。1材料和方法1.1蛋白質(zhì)含量啤酒廢酵母粉(采用回收后的干酵母作為試驗(yàn)的原料,水分含量4.68%,蛋白質(zhì)含量55.63%):由河南府泉酒業(yè)有限公司提供。酶制劑:堿性蛋白酶A、堿性蛋白酶B、堿性蛋白酶C、堿性蛋白酶D,風(fēng)味蛋白酶A、風(fēng)味蛋白酶B,酵母抽提酶、干酵母酶1#、干酵母酶2#等:無(wú)錫酶制劑廠生產(chǎn)。1.2分析蛋白質(zhì)含量:凱氏定氮法;α-氨基酸態(tài)氮含量:茚三酮比色法;水分含量:烘干法;pH值測(cè)定:S-3C型pH計(jì)。1.3pahs用量的確定及其-氮基氮含量測(cè)定啤酒廢酵母→干燥→粉碎→加入無(wú)菌水(重量比按1:4)→用40%的NaOH調(diào)pH值為8.5→通過(guò)計(jì)算準(zhǔn)確加入所需蛋白酶的量(搖勻)→酶解(18h～20h)→過(guò)濾并稀釋20倍→用茚三酮法測(cè)定α-氮基氮含量2結(jié)果與討論2.14蛋白酶酶解情況根據(jù)有關(guān)資料介紹,中性蛋白酶和酸性蛋白酶在制備酵母抽提物中的酶解情況較差,因此試驗(yàn)選擇了4種堿性蛋白酶,分別按生產(chǎn)廠家推薦的添加量進(jìn)行酶制劑添加,并分別在各自最適的作用溫度及pH值進(jìn)行酶解,4種堿性蛋白酶的對(duì)比酶解情況見(jiàn)表1。堿性蛋白酶A的酶解起始pH值為8.5,45℃酶解20h,酶解終了pH值為6.63,α-氨基酸態(tài)氮含量為3304.5mg/L;堿性蛋白酶B的酶解起始pH值為8.5,50℃酶解20h,酶解終了pH值為6.67,α-氨基酸態(tài)氮含量為3060.6mg/L;堿性蛋白酶C的酶解起始pH值為7.0,55℃酶解20h,酶解終了pH值為6.56,α-氨基酸態(tài)氮的含量為2960.8mg/L;堿性蛋白酶D的酶解起始pH值為8.5,60℃酶解20h,酶解終了pH值為6.70,α-氨基酸態(tài)氮的含量為2790.0mg/L。從表1可以看出,4種堿性蛋白酶中,堿性蛋白酶A的酶解情況最為理想。2.2酶解情況的比較添加風(fēng)味蛋白酶可以很好地增強(qiáng)酶解效果,還可以賦予酵母抽提物較好的風(fēng)味。堿性蛋白酶A和2種風(fēng)味蛋白酶的復(fù)合酶解對(duì)比試驗(yàn)情況見(jiàn)表2。堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A復(fù)合酶解起始pH值為8.5,45℃酶解20h,酶解終了pH值為6.41,α-氨基酸態(tài)氮的含量為4352.8mg/L,堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶B復(fù)合酶解起始pH值為8.5,45℃酶解20h,酶解終了pH值為6.66,α-氨基酸態(tài)氮的含量為3902.5mg/L。從表2可以看出,堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A的復(fù)合酶解情況優(yōu)于堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶B的復(fù)合。采用復(fù)合酶解的方法進(jìn)行酶解,其速率快,效果好,這是因?yàn)榈鞍酌杆獾鞍踪|(zhì)時(shí),作用部位因肽鏈種類(lèi)而異,由于各種酶切點(diǎn)不同,產(chǎn)物不同,采用復(fù)合酶解,可以使切點(diǎn)增加,裂開(kāi)肽鏈增多。其他3種堿性蛋白酶按上述方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),其結(jié)果與4種堿性蛋白酶的單酶酶解試驗(yàn)結(jié)果一致。復(fù)合酶解優(yōu)于單酶酶解,特別是通過(guò)與風(fēng)味蛋白酶進(jìn)行復(fù)合酶解更能達(dá)到較高的α-氨基酸態(tài)氮水平及較好的風(fēng)味。2.3酶解酵母的試驗(yàn)酵母抽提酶是一種含內(nèi)切酶、外切酶、風(fēng)味酶及磷酸二脂酶的復(fù)合酶;而干酵母酶1#和干酵母酶2#則是共同用于酵母酶解,因?yàn)檫@些酶都是用于酵母酶解的專(zhuān)用酶,所以沒(méi)再進(jìn)行堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A的復(fù)合酶解試驗(yàn),酵母抽提酶的酶解試驗(yàn)情況見(jiàn)表3。酵母抽提酶酶解起始pH值為6.3,酶解終了pH值為5.87,50℃酶解20h,α-氨基酸態(tài)氮的含量為3230.6mg/L,干酵母酶1#和干酵母酶2#復(fù)合酶解起始pH值為7.2,酶解終了pH值為6.25,45℃解20h,α-氨基酸態(tài)氮的含量為3115.Omg/L。2.4-氨基酸態(tài)氮的含量選擇用堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A進(jìn)行復(fù)合酶解制備酵母抽提物。其工藝條件為料水比1:4,復(fù)合酶添加量0.4%(以干酵母粉計(jì),堿性蛋白酶添加量0.2%,風(fēng)味蛋白酶A添加量0.2%),最適酶解溫度45℃,堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A復(fù)合酶解過(guò)程中的pH值變化情況見(jiàn)表4。從表4可以看出,隨著酶解過(guò)程的進(jìn)行及酶解產(chǎn)物的增加,致使pH值下降,且這種下降在酶解過(guò)程的前期尤為明顯。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),連續(xù)8h調(diào)整pH值,試驗(yàn)結(jié)果對(duì)最終α-氨基酸態(tài)氮的含量影響并不大。應(yīng)用堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A進(jìn)行酶解試驗(yàn),啤酒發(fā)酵后剩余的廢酵母泥在貯存和干燥過(guò)程中,部分酵母細(xì)胞發(fā)生自溶及破壁,故干燥酵母中含有相當(dāng)數(shù)量的α-氨基酸態(tài)氮,在料水比為1:4的情況下,攪拌均勻后進(jìn)行過(guò)濾,測(cè)定α-氨基酸態(tài)氮的含量為900mg/L左右。在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中,連續(xù)20h攪拌,對(duì)實(shí)際的α-氨基酸態(tài)氮的含量增加影響不大。從表4可以看出,酵母抽提物的收得率在酶解前10h內(nèi)遞增較為明顯,而在以后的時(shí)間內(nèi)卻逐漸變得緩慢起來(lái)。經(jīng)試驗(yàn),每100kg干燥酵母粉在酶解至α-氨基酸態(tài)氮的含量為4000mg/L左右時(shí),經(jīng)徹底的離心洗滌,可得到外觀浸出物濃度為10°p的醪液700L,即收得率1:7。通過(guò)對(duì)堿性蛋白酶A和風(fēng)味蛋白酶A進(jìn)行復(fù)合酶解試驗(yàn),制定出了最佳的酶解工藝技術(shù)路線,在料水比1:4、酶制劑添加量0.4%(以干酵母粉計(jì))、溫度45℃、最適酶解pH值為8.5,酶解時(shí)間18h～20h的工藝條件下,制備出的酵母抽提物的α-氨基酸態(tài)氮含量達(dá)4500mg/L,并且所制備的酵母抽提物的風(fēng)味優(yōu)良。3通過(guò)吸收細(xì)胞中的可溶性營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)酵母抽提物又稱(chēng)酵母精,是以啤酒廢酵母為原料,采用復(fù)合酶解法,通過(guò)將酵母細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解成氨基酸和多肽,核酸降解成核苷酸,并把它們和其他有效成分,如B族維生素、谷胱甘肽、微量元素等一起從酵母細(xì)胞中抽提出來(lái)所制得的人體可直接吸收利用的可溶性營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味物質(zhì)的濃縮物。酵母抽提物中含有豐富的氨基酸、小分子肽類(lèi)、呈味核苷酸、維生素B族、微量元素和揮發(fā)性芳香化合物等組分,具有營(yíng)養(yǎng)、調(diào)味和保健功能,可應(yīng)用于調(diào)味品、香精、方便食品、膨化食品、肉制品、水產(chǎn)制品、飲料等方面,在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。3.1酵母抽提物添加量的影響采取一鍋麥汁(約60t)加一鍋糖漿(約60t)的方法制備麥汁,10°P麥汁生產(chǎn)采用65%的優(yōu)質(zhì)大麥芽,35%的大米(酒花添加量增加70%);10°P糖漿水溶液采取先加熱水,再泵入糖漿的方法加入煮沸鍋,然后煮沸20min(不加酒花),在煮沸結(jié)束前15min加入適量酵母抽提物。將啤酒生產(chǎn)使用的麥芽量降低5%,加大糖漿的使用量,由于糖漿缺乏酵母菌生長(zhǎng)繁殖及發(fā)酵所需的α-氨基酸態(tài)氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),添加酵母抽提物可以進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充,使之達(dá)到啤酒正常生產(chǎn)時(shí)的α-氨基酸態(tài)氮水平,從而保證酵母菌的繁殖及發(fā)酵的正常進(jìn)行。在發(fā)酵過(guò)程中酵母菌的高峰值達(dá)72.0×106個(gè)/mL,麥汁的極限發(fā)酵度為83%～85%,啤酒的發(fā)酵度為66%～68%,雙乙酰峰值為0.3mg/L～0.4mg/L,成品啤酒中的雙乙酰含量為0.04mg/L～0.06mg/L,啤酒色澤淡黃、清亮透明、酒花香、麥芽香突出,酒體清亮透明,泡沫潔白細(xì)膩,口感純正、淡爽、柔和,通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的存放,其風(fēng)味沒(méi)有變化,穩(wěn)定性較好。3.2酵母抽提物在養(yǎng)肉業(yè)上的添加對(duì)產(chǎn)品的影響將酵母抽提物添加到各類(lèi)肉制品中(如火腿、香腸等),一般添加量為0.3%～0.8%,可起到增鮮、增香等作用,具有保證肉香熟成,形成肉類(lèi)誘人的天然色澤,延緩脂肪氧化、防止脫水等特殊功效。在肉制品生產(chǎn)中添加0.2%～1.0%的酵母抽提物,可以起到增強(qiáng)色澤、烘托肉風(fēng)味、掩蔽不良?xì)馕?、增?qiáng)產(chǎn)品鮮美感、改善產(chǎn)品肉質(zhì)原味及醇厚味,使組織更致密、切面更光滑的效果。在醬鹵制品中添加0.6%～4%的酵母抽提物可以增強(qiáng)色澤,強(qiáng)化風(fēng)味,增強(qiáng)產(chǎn)品鮮味、肉質(zhì)感及厚味,增進(jìn)食欲,還可提高鹵水老湯的利用率。在火腿及腸類(lèi)制品中加入0.6%酵母抽提物,可改善其質(zhì)量;在火腿腸中添加0.2%左右的膏狀酵母抽提物,火腿腸的色、香、味均得到明顯改善,效果極好,添加酵母抽提物的火腿腸與對(duì)照相比,不僅色感好,而且顏色穩(wěn)定,貯存過(guò)程中不易褪色,香氣更為濃郁,味道更為醇厚,肉香味明顯增強(qiáng),可抑制肉味的不愉快氣味。3.3酵母抽提物對(duì)蠔油感官評(píng)價(jià)的影響酵母抽提物由于其獨(dú)特的調(diào)味特性和優(yōu)良的營(yíng)養(yǎng)保健特性,在天然調(diào)味料領(lǐng)域中正逐步取代其他調(diào)味料而占主導(dǎo)地位,應(yīng)用范圍非常廣泛。在高級(jí)生抽醬油、蠔油、高級(jí)雞精、雞粉、牛肉精、醬類(lèi)、腐乳、食醋中添加1%～5%的酵母抽提物,賦予強(qiáng)烈的鮮味和各種調(diào)味料的特征風(fēng)味。例如一般配制蠔油所使用的蠔水為大蠔煎煮所得的蠔汁,蛋白質(zhì)含量>6%。酵母抽提物蛋白質(zhì)含量>60%,與蠔水共用,其蛋白質(zhì)可代替部分蠔蛋白質(zhì),降低蠔水用量。蠔油生產(chǎn)的主要工藝特點(diǎn)為以蠔汁為原料,輔以酵母抽提物、水解蛋白、味精等增鮮劑改善風(fēng)味和口感,可以很好地體現(xiàn)蠔的鮮味和風(fēng)味。又如在火鍋中加入0.2%～5.0%的酵母抽提物,可以起到增強(qiáng)鮮美感及醇厚感、掩蓋肉腥味;賦予火鍋立體口感,刺激食欲,大開(kāi)胃口;協(xié)調(diào)平衡各味,促使五味調(diào)合;去除原料的油膩感,突出原料的鮮味感等效果,酵母抽提物可以徹底解決火鍋中雞精、味精的調(diào)味不足問(wèn)題。3.4酵母抽提物對(duì)其他風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)方面的影響在方便面、干食面制作中,和面時(shí)直接加入0.5%～1.5%的酵母抽提物,方便面、干食面口味、風(fēng)味得到明顯改善。由于酵母抽提物中還含有谷胱苷肽和海藻糖,對(duì)面體的本身起到良好的品質(zhì)改良作用。酵母抽提物可用于方便面的調(diào)料和湯料包的制作,促使香氣更加濃郁,味道更加鮮美,調(diào)料包中添加0.5%～4.0%的酵母抽提物,可增強(qiáng)產(chǎn)品的鮮味、醇厚感,提高產(chǎn)品適口性和營(yíng)養(yǎng),使得方便面的口感和風(fēng)味達(dá)到一個(gè)全新的概念。焙烤食品(餅干、面包等)加工中,添加1%的酵母抽提物可以提供風(fēng)味,改善口感及結(jié)構(gòu),添加酵母抽提物的焙烤食品在香氣、色澤、酥脆性等方面有更好的表現(xiàn)。酵母抽提物在面團(tuán)中通過(guò)與面筋基質(zhì)相互作用,可以改善面團(tuán)的延展性及烘焙特性,使產(chǎn)品的口感和結(jié)構(gòu)得以改善。而酵母抽提物中所含有的海藻糖具有優(yōu)異的防止淀粉老