復合酶解法制備酵母抽提物的研究

啤酒公司每年都會產生大量剩余的母素。啤酒廢水中含有豐富的氨氮素。這是一個寶貴的財富。扔掉后，它會對自然環境產生重大影響，增加廢水處理成本，這是社會財富的雙重浪費。利用廢棄酵母原料,采用復合酶解法,經生化反應等工藝處理制成富含多種氨基酸、核酸降解物、B族維生素等生長因子的酵母抽提物。酵母抽提物營養豐富,廣泛應用于生物實驗室和制藥業、發酵行業以及醫用保健、食品等方面。1材料和方法1.1蛋白質含量啤酒廢酵母粉(采用回收后的干酵母作為試驗的原料,水分含量4.68%,蛋白質含量55.63%):由河南府泉酒業有限公司提供。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,風味蛋白酶A、風味蛋白酶B,酵母抽提酶、干酵母酶1#、干酵母酶2#等:無錫酶制劑廠生產。1.2分析蛋白質含量:凱氏定氮法;α-氨基酸態氮含量:茚三酮比色法;水分含量:烘干法;pH值測定:S-3C型pH計。1.3pahs用量的確定及其-氮基氮含量測定啤酒廢酵母→干燥→粉碎→加入無菌水(重量比按1:4)→用40%的NaOH調pH值為8.5→通過計算準確加入所需蛋白酶的量(搖勻)→酶解(18h～20h)→過濾并稀釋20倍→用茚三酮法測定α-氮基氮含量2結果與討論2.14蛋白酶酶解情況根據有關資料介紹,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,因此試驗選擇了4種堿性蛋白酶,分別按生產廠家推薦的添加量進行酶制劑添加,并分別在各自最適的作用溫度及pH值進行酶解,4種堿性蛋白酶的對比酶解情況見表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味蛋白酶可以很好地增強酶解效果,還可以賦予酵母抽提物較好的風味。堿性蛋白酶A和2種風味蛋白酶的復合酶解對比試驗情況見表2。堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A復合酶解起始pH值為8.5,45℃酶解20h,酶解終了pH值為6.41,α-氨基酸態氮的含量為4352.8mg/L,堿性蛋白酶A和風味蛋白酶B復合酶解起始pH值為8.5,45℃酶解20h,酶解終了pH值為6.66,α-氨基酸態氮的含量為3902.5mg/L。從表2可以看出,堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A的復合酶解情況優于堿性蛋白酶A和風味蛋白酶B的復合。采用復合酶解的方法進行酶解,其速率快,效果好,這是因為蛋白酶水解蛋白質時,作用部位因肽鏈種類而異,由于各種酶切點不同,產物不同,采用復合酶解,可以使切點增加,裂開肽鏈增多。其他3種堿性蛋白酶按上述方法進行對比試驗,其結果與4種堿性蛋白酶的單酶酶解試驗結果一致。復合酶解優于單酶酶解,特別是通過與風味蛋白酶進行復合酶解更能達到較高的α-氨基酸態氮水平及較好的風味。2.3酶解酵母的試驗酵母抽提酶是一種含內切酶、外切酶、風味酶及磷酸二脂酶的復合酶;而干酵母酶1#和干酵母酶2#則是共同用于酵母酶解,因為這些酶都是用于酵母酶解的專用酶,所以沒再進行堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A的復合酶解試驗,酵母抽提酶的酶解試驗情況見表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-氨基酸態氮的含量為3230.6mg/L,干酵母酶1#和干酵母酶2#復合酶解起始pH值為7.2,酶解終了pH值為6.25,45℃解20h,α-氨基酸態氮的含量為3115.Omg/L。2.4-氨基酸態氮的含量選擇用堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A進行復合酶解制備酵母抽提物。其工藝條件為料水比1:4,復合酶添加量0.4%(以干酵母粉計,堿性蛋白酶添加量0.2%,風味蛋白酶A添加量0.2%),最適酶解溫度45℃,堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A復合酶解過程中的pH值變化情況見表4。從表4可以看出,隨著酶解過程的進行及酶解產物的增加,致使pH值下降,且這種下降在酶解過程的前期尤為明顯。經反復試驗,連續8h調整pH值,試驗結果對最終α-氨基酸態氮的含量影響并不大。應用堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A進行酶解試驗,啤酒發酵后剩余的廢酵母泥在貯存和干燥過程中,部分酵母細胞發生自溶及破壁,故干燥酵母中含有相當數量的α-氨基酸態氮,在料水比為1:4的情況下,攪拌均勻后進行過濾,測定α-氨基酸態氮的含量為900mg/L左右。在實際試驗過程中,連續20h攪拌,對實際的α-氨基酸態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內遞增較為明顯,而在以后的時間內卻逐漸變得緩慢起來。經試驗,每100kg干燥酵母粉在酶解至α-氨基酸態氮的含量為4000mg/L左右時,經徹底的離心洗滌,可得到外觀浸出物濃度為10°p的醪液700L,即收得率1:7。通過對堿性蛋白酶A和風味蛋白酶A進行復合酶解試驗,制定出了最佳的酶解工藝技術路線,在料水比1:4、酶制劑添加量0.4%(以干酵母粉計)、溫度45℃、最適酶解pH值為8.5,酶解時間18h～20h的工藝條件下,制備出的酵母抽提物的α-氨基酸態氮含量達4500mg/L,并且所制備的酵母抽提物的風味優良。3通過吸收細胞中的可溶性營養和風味物質酵母抽提物又稱酵母精,是以啤酒廢酵母為原料,采用復合酶解法,通過將酵母細胞內蛋白質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胞中抽提出來所制得的人體可直接吸收利用的可溶性營養及風味物質的濃縮物。酵母抽提物中含有豐富的氨基酸、小分子肽類、呈味核苷酸、維生素B族、微量元素和揮發性芳香化合物等組分,具有營養、調味和保健功能,可應用于調味品、香精、方便食品、膨化食品、肉制品、水產制品、飲料等方面,在食品工業中具有廣闊的應用前景。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麥汁生產采用65%的優質大麥芽,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),在煮沸結束前15min加入適量酵母抽提物。將啤酒生產使用的麥芽量降低5%,加大糖漿的使用量,由于糖漿缺乏酵母菌生長繁殖及發酵所需的α-氨基酸態氮等營養物質,添加酵母抽提物可以進行相應的補充,使之達到啤酒正常生產時的α-氨基酸態氮水平,從而保證酵母菌的繁殖及發酵的正常進行。在發酵過程中酵母菌的高峰值達72.0×106個/mL,麥汁的極限發酵度為83%～85%,啤酒的發酵度為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,泡沫潔白細膩,口感純正、淡爽、柔和,通過較長時間的存放,其風味沒有變化,穩定性較好。3.2酵母抽提物在養肉業上的添加對產品的影響將酵母抽提物添加到各類肉制品中(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。在肉制品生產中添加0.2%～1.0%的酵母抽提物,可以起到增強色澤、烘托肉風味、掩蔽不良氣味、增強產品鮮美感、改善產品肉質原味及醇厚味,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色澤,強化風味,增強產品鮮味、肉質感及厚味,增進食欲,還可提高鹵水老湯的利用率。在火腿及腸類制品中加入0.6%酵母抽提物,可改善其質量;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照相比,不僅色感好,而且顏色穩定,貯存過程中不易褪色,香氣更為濃郁,味道更為醇厚,肉香味明顯增強,可抑制肉味的不愉快氣味。3.3酵母抽提物對蠔油感官評價的影響酵母抽提物由于其獨特的調味特性和優良的營養保健特性,在天然調味料領域中正逐步取代其他調味料而占主導地位,應用范圍非常廣泛。在高級生抽醬油、蠔油、高級雞精、雞粉、牛肉精、醬類、腐乳、食醋中添加1%～5%的酵母抽提物,賦予強烈的鮮味和各種調味料的特征風味。例如一般配制蠔油所使用的蠔水為大蠔煎煮所得的蠔汁,蛋白質含量>6%。酵母抽提物蛋白質含量>60%,與蠔水共用,其蛋白質可代替部分蠔蛋白質,降低蠔水用量。蠔油生產的主要工藝特點為以蠔汁為原料,輔以酵母抽提物、水解蛋白、味精等增鮮劑改善風味和口感,可以很好地體現蠔的鮮味和風味。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,大開胃口;協調平衡各味,促使五味調合;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、味精的調味不足問題。3.4酵母抽提物對其他風味及營養方面的影響在方便面、干食面制作中,和面時直接加入0.5%～1.5%的酵母抽提物,方便面、干食面口味、風味得到明顯改善。由于酵母抽提物中還含有谷胱苷肽和海藻糖,對面體的本身起到良好的品質改良作用。酵母抽提物可用于方便面的調料和湯料包的制作,促使香氣更加濃郁,味道更加鮮美,調料包中添加0.5%～4.0%的酵母抽提物,可增強產品的鮮味、醇厚感,提高產品適口性和營養,使得方便面的口感和風味達到一個全新的概念。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味,改善口感及結構,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。酵母抽提物在面團中通過與面筋基質相互作用,可以改善面團的延展性及烘焙特性,使產品的口感和結構得以改善。而酵母抽提物中所含有的海藻糖具有優異的防止淀粉老