复合酶解法制备酵母抽提物的研究

复合酶解法制备酵母抽提物的研究

啤酒公司每年都会产生大量剩余的母素。啤酒废水中含有丰富的氨氮素。这是一个宝贵的财富。扔掉后，它会对自然环境产生重大影响，增加废水处理成本，这是社会财富的双重浪费。利用废弃酵母原料,采用复合酶解法,经生化反应等工艺处理制成富含多种氨基酸、核酸降解物、B族维生素等生长因子的酵母抽提物。酵母抽提物营养丰富,广泛应用于生物实验室和制药业、发酵行业以及医用保健、食品等方面。1材料和方法1.1蛋白质含量啤酒废酵母粉(采用回收后的干酵母作为试验的原料,水分含量4.68%,蛋白质含量55.63%):由河南府泉酒业有限公司提供。酶制剂:碱性蛋白酶A、碱性蛋白酶B、碱性蛋白酶C、碱性蛋白酶D,风味蛋白酶A、风味蛋白酶B,酵母抽提酶、干酵母酶1#、干酵母酶2#等:无锡酶制剂厂生产。1.2分析蛋白质含量:凯氏定氮法;α-氨基酸态氮含量:茚三酮比色法;水分含量:烘干法;pH值测定:S-3C型pH计。1.3pahs用量的确定及其-氮基氮含量测定啤酒废酵母→干燥→粉碎→加入无菌水(重量比按1:4)→用40%的NaOH调pH值为8.5→通过计算准确加入所需蛋白酶的量(摇匀)→酶解(18h～20h)→过滤并稀释20倍→用茚三酮法测定α-氮基氮含量2结果与讨论2.14蛋白酶酶解情况根据有关资料介绍,中性蛋白酶和酸性蛋白酶在制备酵母抽提物中的酶解情况较差,因此试验选择了4种碱性蛋白酶,分别按生产厂家推荐的添加量进行酶制剂添加,并分别在各自最适的作用温度及pH值进行酶解,4种碱性蛋白酶的对比酶解情况见表1。碱性蛋白酶A的酶解起始pH值为8.5,45℃酶解20h,酶解终了pH值为6.63,α-氨基酸态氮含量为3304.5mg/L;碱性蛋白酶B的酶解起始pH值为8.5,50℃酶解20h,酶解终了pH值为6.67,α-氨基酸态氮含量为3060.6mg/L;碱性蛋白酶C的酶解起始pH值为7.0,55℃酶解20h,酶解终了pH值为6.56,α-氨基酸态氮的含量为2960.8mg/L;碱性蛋白酶D的酶解起始pH值为8.5,60℃酶解20h,酶解终了pH值为6.70,α-氨基酸态氮的含量为2790.0mg/L。从表1可以看出,4种碱性蛋白酶中,碱性蛋白酶A的酶解情况最为理想。2.2酶解情况的比较添加风味蛋白酶可以很好地增强酶解效果,还可以赋予酵母抽提物较好的风味。碱性蛋白酶A和2种风味蛋白酶的复合酶解对比试验情况见表2。碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A复合酶解起始pH值为8.5,45℃酶解20h,酶解终了pH值为6.41,α-氨基酸态氮的含量为4352.8mg/L,碱性蛋白酶A和风味蛋白酶B复合酶解起始pH值为8.5,45℃酶解20h,酶解终了pH值为6.66,α-氨基酸态氮的含量为3902.5mg/L。从表2可以看出,碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A的复合酶解情况优于碱性蛋白酶A和风味蛋白酶B的复合。采用复合酶解的方法进行酶解,其速率快,效果好,这是因为蛋白酶水解蛋白质时,作用部位因肽链种类而异,由于各种酶切点不同,产物不同,采用复合酶解,可以使切点增加,裂开肽链增多。其他3种碱性蛋白酶按上述方法进行对比试验,其结果与4种碱性蛋白酶的单酶酶解试验结果一致。复合酶解优于单酶酶解,特别是通过与风味蛋白酶进行复合酶解更能达到较高的α-氨基酸态氮水平及较好的风味。2.3酶解酵母的试验酵母抽提酶是一种含内切酶、外切酶、风味酶及磷酸二脂酶的复合酶;而干酵母酶1#和干酵母酶2#则是共同用于酵母酶解,因为这些酶都是用于酵母酶解的专用酶,所以没再进行碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A的复合酶解试验,酵母抽提酶的酶解试验情况见表3。酵母抽提酶酶解起始pH值为6.3,酶解终了pH值为5.87,50℃酶解20h,α-氨基酸态氮的含量为3230.6mg/L,干酵母酶1#和干酵母酶2#复合酶解起始pH值为7.2,酶解终了pH值为6.25,45℃解20h,α-氨基酸态氮的含量为3115.Omg/L。2.4-氨基酸态氮的含量选择用碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A进行复合酶解制备酵母抽提物。其工艺条件为料水比1:4,复合酶添加量0.4%(以干酵母粉计,碱性蛋白酶添加量0.2%,风味蛋白酶A添加量0.2%),最适酶解温度45℃,碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A复合酶解过程中的pH值变化情况见表4。从表4可以看出,随着酶解过程的进行及酶解产物的增加,致使pH值下降,且这种下降在酶解过程的前期尤为明显。经反复试验,连续8h调整pH值,试验结果对最终α-氨基酸态氮的含量影响并不大。应用碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A进行酶解试验,啤酒发酵后剩余的废酵母泥在贮存和干燥过程中,部分酵母细胞发生自溶及破壁,故干燥酵母中含有相当数量的α-氨基酸态氮,在料水比为1:4的情况下,搅拌均匀后进行过滤,测定α-氨基酸态氮的含量为900mg/L左右。在实际试验过程中,连续20h搅拌,对实际的α-氨基酸态氮的含量增加影响不大。从表4可以看出,酵母抽提物的收得率在酶解前10h内递增较为明显,而在以后的时间内却逐渐变得缓慢起来。经试验,每100kg干燥酵母粉在酶解至α-氨基酸态氮的含量为4000mg/L左右时,经彻底的离心洗涤,可得到外观浸出物浓度为10°p的醪液700L,即收得率1:7。通过对碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A进行复合酶解试验,制定出了最佳的酶解工艺技术路线,在料水比1:4、酶制剂添加量0.4%(以干酵母粉计)、温度45℃、最适酶解pH值为8.5,酶解时间18h～20h的工艺条件下,制备出的酵母抽提物的α-氨基酸态氮含量达4500mg/L,并且所制备的酵母抽提物的风味优良。3通过吸收细胞中的可溶性营养和风味物质酵母抽提物又称酵母精,是以啤酒废酵母为原料,采用复合酶解法,通过将酵母细胞内蛋白质降解成氨基酸和多肽,核酸降解成核苷酸,并把它们和其他有效成分,如B族维生素、谷胱甘肽、微量元素等一起从酵母细胞中抽提出来所制得的人体可直接吸收利用的可溶性营养及风味物质的浓缩物。酵母抽提物中含有丰富的氨基酸、小分子肽类、呈味核苷酸、维生素B族、微量元素和挥发性芳香化合物等组分,具有营养、调味和保健功能,可应用于调味品、香精、方便食品、膨化食品、肉制品、水产制品、饮料等方面,在食品工业中具有广阔的应用前景。3.1酵母抽提物添加量的影响采取一锅麦汁(约60t)加一锅糖浆(约60t)的方法制备麦汁,10°P麦汁生产采用65%的优质大麦芽,35%的大米(酒花添加量增加70%);10°P糖浆水溶液采取先加热水,再泵入糖浆的方法加入煮沸锅,然后煮沸20min(不加酒花),在煮沸结束前15min加入适量酵母抽提物。将啤酒生产使用的麦芽量降低5%,加大糖浆的使用量,由于糖浆缺乏酵母菌生长繁殖及发酵所需的α-氨基酸态氮等营养物质,添加酵母抽提物可以进行相应的补充,使之达到啤酒正常生产时的α-氨基酸态氮水平,从而保证酵母菌的繁殖及发酵的正常进行。在发酵过程中酵母菌的高峰值达72.0×106个/mL,麦汁的极限发酵度为83%～85%,啤酒的发酵度为66%～68%,双乙酰峰值为0.3mg/L～0.4mg/L,成品啤酒中的双乙酰含量为0.04mg/L～0.06mg/L,啤酒色泽淡黄、清亮透明、酒花香、麦芽香突出,酒体清亮透明,泡沫洁白细腻,口感纯正、淡爽、柔和,通过较长时间的存放,其风味没有变化,稳定性较好。3.2酵母抽提物在养肉业上的添加对产品的影响将酵母抽提物添加到各类肉制品中(如火腿、香肠等),一般添加量为0.3%～0.8%,可起到增鲜、增香等作用,具有保证肉香熟成,形成肉类诱人的天然色泽,延缓脂肪氧化、防止脱水等特殊功效。在肉制品生产中添加0.2%～1.0%的酵母抽提物,可以起到增强色泽、烘托肉风味、掩蔽不良气味、增强产品鲜美感、改善产品肉质原味及醇厚味,使组织更致密、切面更光滑的效果。在酱卤制品中添加0.6%～4%的酵母抽提物可以增强色泽,强化风味,增强产品鲜味、肉质感及厚味,增进食欲,还可提高卤水老汤的利用率。在火腿及肠类制品中加入0.6%酵母抽提物,可改善其质量;在火腿肠中添加0.2%左右的膏状酵母抽提物,火腿肠的色、香、味均得到明显改善,效果极好,添加酵母抽提物的火腿肠与对照相比,不仅色感好,而且颜色稳定,贮存过程中不易褪色,香气更为浓郁,味道更为醇厚,肉香味明显增强,可抑制肉味的不愉快气味。3.3酵母抽提物对蚝油感官评价的影响酵母抽提物由于其独特的调味特性和优良的营养保健特性,在天然调味料领域中正逐步取代其他调味料而占主导地位,应用范围非常广泛。在高级生抽酱油、蚝油、高级鸡精、鸡粉、牛肉精、酱类、腐乳、食醋中添加1%～5%的酵母抽提物,赋予强烈的鲜味和各种调味料的特征风味。例如一般配制蚝油所使用的蚝水为大蚝煎煮所得的蚝汁,蛋白质含量>6%。酵母抽提物蛋白质含量>60%,与蚝水共用,其蛋白质可代替部分蚝蛋白质,降低蚝水用量。蚝油生产的主要工艺特点为以蚝汁为原料,辅以酵母抽提物、水解蛋白、味精等增鲜剂改善风味和口感,可以很好地体现蚝的鲜味和风味。又如在火锅中加入0.2%～5.0%的酵母抽提物,可以起到增强鲜美感及醇厚感、掩盖肉腥味;赋予火锅立体口感,刺激食欲,大开胃口;协调平衡各味,促使五味调合;去除原料的油腻感,突出原料的鲜味感等效果,酵母抽提物可以彻底解决火锅中鸡精、味精的调味不足问题。3.4酵母抽提物对其他风味及营养方面的影响在方便面、干食面制作中,和面时直接加入0.5%～1.5%的酵母抽提物,方便面、干食面口味、风味得到明显改善。由于酵母抽提物中还含有谷胱苷肽和海藻糖,对面体的本身起到良好的品质改良作用。酵母抽提物可用于方便面的调料和汤料包的制作,促使香气更加浓郁,味道更加鲜美,调料包中添加0.5%～4.0%的酵母抽提物,可增强产品的鲜味、醇厚感,提高产品适口性和营养,使得方便面的口感和风味达到一个全新的概念。焙烤食品(饼干、面包等)加工中,添加1%的酵母抽提物可以提供风味,改善口感及结构,添加酵母抽提物的焙烤食品在香气、色泽、酥脆性等方面有更好的表现。酵母抽提物在面团中通过与面筋基质相互作用,可以改善面团的延展性及烘焙特性,使产品的口感和结构得以改善。而酵母抽提物中所含有的海藻糖具有优异的防止淀粉老