CN115211509A - 一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物酶制剂技术领域，具体提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，包括：10‑20％的蛋白质谷氨酰胺酶、10‑20％的肽谷氨酰胺酶、10‑20％的谷氨酰胺酶、5‑10％的内切蛋白酶、2‑8％的外切蛋白酶、2‑8％的稳定剂和14‑61％的载体。利用本发明复配酶制剂进行植物蛋白原料的酶解处理，相对于现有的化学法和蛋白酶法工艺，不仅能显著改善植物蛋白的溶解性、乳化性，减轻蛋白异味与致敏性，改善口感，且不需要提前对蛋白质进行预处理，同时，避免了化学法带来的环保问题，解决了常规蛋白酶处理引起的过度水解及苦味等问题。采用本发明提供的复配酶制剂及方法制备的液体植物蛋白基料既能因性能与口感的改善而获得一定的经济利益，有利于植物蛋白饮料行业的发展。
Description
技术领域
本发明属于生物酶制剂技术领域，具体涉及一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂及其应用。
背景技术
植物奶即植物蛋白饮料，是以植物果仁、果肉及大豆为原料，经加工、调配后，再经高压杀菌或无菌包装制得的乳状饮料。从产品成分和功能上，植物奶可以作为动物奶的替代品，其健康优势更为明显：不含胆固醇，脂肪尤其是饱和脂肪含量低，适合心血管疾病患者或者肥胖人群饮用；不含乳糖，适合乳糖不耐受人群饮用；含有牛奶等动物奶中缺少的元素，如燕麦中膳食纤维预防心血管疾病、豆奶卵磷脂促进新陈代谢等；能量相对较低，适合控制体重人士减少能量摄取。
植物蛋白饮料的技术核心在于优质液体植物蛋白基料的制备。目前，液体植物蛋白基料的制备主要采取化学法或者酶法。其中，化学法分为酸法、碱法及磷酸盐法：酸法脱酰胺时温度较高，易引起肽键断裂，蛋白质变性及氨基酸异构等，对蛋白质风味影响较大；碱法脱酰胺易破坏半胱氨酸，导致蛋白质营养价值下降；而且化学法都存在环保方面的问题。酶法主要是采用内切蛋白酶处理，内切蛋白酶能将蛋白质整体水解，但底物专一性较差，蛋白质很多功能消失，且会产生苦味等不良风味。
基于此，本发明根据液体植物蛋白基料的特点和需求出发，提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，相对于现有的化学法和蛋白酶法工艺，不仅能显著改善植物蛋白的溶解性、乳化性，减轻蛋白异味与致敏性，改善口感，且不需要提前对蛋白质进行预处理，同时，避免了化学法带来的环保问题，解决了常规蛋白酶处理引起的过度水解及苦味等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中底物专一性较差，蛋白质很多功能消失，且会产生苦味等不良风味的问题。
为此，本发明提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，包括：10-20％的蛋白质谷氨酰胺酶、10-20％的肽谷氨酰胺酶、10-20％的谷氨酰胺酶、5-10％的内切蛋白酶、2-8％的外切蛋白酶、2-8％的稳定剂和14-61％的载体。
其中，蛋白质谷氨酰胺酶可以特异性地将蛋白质的谷氨酰胺残基(L-β-谷氨酰胺)水解成L-谷氨酸残基和氨，从而改变蛋白质的一级、二级和三级结构，显著提高蛋白质溶解度，并改善乳化性、凝胶性等功能性质，对植物蛋白的改善起到主要作用；肽谷氨酰胺酶能起到与蛋白质谷氨酰胺酶类似的脱酰胺作用，但它的作用对象是低分子量的多肽谷氨酰胺残基，改善因部分水解产生的少量低分子肽的功能性质；谷氨酰胺酶能将谷氨酰胺水解为谷氨酸和氨，而谷氨酸作为天然的鲜味剂，对植物蛋白基料的风味有明显的改善作用；内切蛋白酶，例如中性蛋白酶能将大分子蛋白质水解成低分子肽或氨基酸，广泛用于各种动植物蛋白的酶解，适量使用可以在不影响植物蛋白整体性的前提下提升其溶解性，并产生一定量具有生物活性的小分子肽，进一步提高植物蛋白饮料的功能与价值；外切蛋白酶，例如氨基肽酶，水解过程中可除去苦味肽末端的疏水氨基酸，以消除植物蛋白基料中的苦味，同时能产生美味肽，从而植物蛋白饮料的风味及口感。
将以上酶制剂经过科学的设计与实验，合理复配在一起，能协同作用于植物蛋白基料的改性，使其具有更好的溶解度与乳化性、凝胶性等功能特性，并在口感方面获得显著提升，具有更高的营养和应用价值及接受度。
具体的，上述蛋白质谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；肽谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；内切蛋白酶的酶活为50000-300000U/g；外切蛋白酶的酶活为500-10000U/g。
具体的，上述内切蛋白酶包括中性蛋白酶、碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶中的至少一种。
具体的，上述外切蛋白酶包括氨基肽酶或羧基肽酶中的至少一种。
具体的，上述稳定剂包括氯化钠、甘油、海藻糖、甘露醇、山梨醇、肌醇中的至少一种。
具体的，上述载体包括玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、绿豆淀粉、β-环糊精、麦芽糊精、变性淀粉中的至少一种。
本发明提供的复配酶制剂的剂型可根据需要制成液体剂型、粉体剂型或微粒剂型。
本发明还提供了一种制备液体植物蛋白基料的方法，包括以下步骤：植物蛋白原料中加水得到蛋白水溶液，向蛋白水溶液中添加上述复配酶制剂进行酶解，反应后灭酶过滤即制得液体植物蛋白基料。该液体蛋白基料经调配、均质、杀菌等工序处理后可制得植物蛋白饮料。植物蛋白原料可选用大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大米蛋白粉、小麦蛋白粉、燕麦粉、豌豆蛋白粉、核桃蛋白粉、杏仁蛋白粉、椰肉蛋白粉等。
具体的，上述述蛋白水溶液中植物蛋白原料与水的质量比为1:(9-99)；所述复配酶制剂的添加量为植物蛋白原料重量的0.1-1.0％。
具体的，上述酶解条件为：温度为40-60℃，pH值为5.0-8.0，时间为30-360min，搅拌速度为20-500rpm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的这种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂属于绿色安全型生物添加剂，利用本发明复配酶制剂进行植物蛋白原料的酶解处理，相对于现有的化学法和蛋白酶法工艺，不仅能显著改善植物蛋白的溶解性、乳化性，减轻蛋白异味与致敏性，改善口感，且不需要提前对蛋白质进行预处理，同时，避免了化学法带来的环保问题，解决了常规蛋白酶处理引起的过度水解及苦味等问题。采用本发明提供的复配酶制剂及方法制备的液体植物蛋白基料既能因性能与口感的改善而获得一定的经济利益，也有利于植物蛋白饮料行业的蓬勃发展。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。
下面通过具体实施例对本发明的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂及其应用的效果进行研究。本发明实施例中使用的酶制剂为武汉新华扬生物股份有限公司的酶制剂产品，其中蛋白质谷氨酰胺酶的酶活为500U/g，检测标准为武汉新华扬企业标准；肽谷氨酰胺酶的酶活为200U/g，检测标准为武汉新华扬企业标准；谷氨酰胺酶的酶活为200U/g，检测标准为武汉新华扬企业标准；中性蛋白酶的酶活为100000U/g，检测标准为GB/T1886.174；氨基肽酶的酶活为2000U/g，检测标准为武汉新华扬企业标准。
实施例1：
本实施例提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，按质量百分比，包括15％的蛋白质谷氨酰胺酶、15％的肽谷氨酰胺酶、15％的谷氨酰胺酶、8％的中性蛋白酶、5％的氨基肽酶、5％的氯化钠和37％的玉米淀粉，将各组分混合均匀即得复配酶制剂。
利用上述复配酶制剂，以不同植物蛋白原料为底物制备液体植物蛋白基料，研究不同添加量的复配酶制剂对不同植物蛋白的改性效果，具体方法如下。
试验组1：称取20kg大豆蛋白粉，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以大豆蛋白粉重量计，按0.1％的添加量向蛋白水溶液中添加上述复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min，升温至90℃灭酶20min结束反应，制得大豆液体植物蛋白基料。
试验组2：采用与试验组1相同的方法制备大豆液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.2％。
试验组3：采用与试验组1相同的方法制备大豆液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.5％。
试验组4：采用与试验组1相同的方法制备大豆液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为1.0％。
试验组5：称取20kg大米蛋白粉，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以大米蛋白粉重量计，按0.1％的添加量向蛋白水溶液中添加上述复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min，升温至90℃灭酶20min结束反应，制得大米液体植物蛋白基料。
试验组6：采用与试验组5相同的方法制备大米液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.2％。
试验组7：采用与试验组5相同的方法制备大米液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.5％。
试验组8：采用与试验组5相同的方法制备大米液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为1.0％。
试验组9：称取20kg小麦蛋白粉，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以小麦蛋白粉重量计，按0.1％的添加量向蛋白水溶液中添加上述复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min，升温至90℃灭酶20min结束反应，制得小麦液体植物蛋白基料。
试验组10：采用与试验组9相同的方法制备小麦液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.2％。
试验组11：采用与试验组9相同的方法制备小麦液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为0.5％。
试验组12：采用与试验组9相同的方法制备小麦液体植物蛋白基料，区别在于复配酶制剂的添加量为1.0％。
对各试验组制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量，并随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体植物蛋白基料的口感和稳定性进行打分，以1-10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标评估和打分在液体植物蛋白基料灭酶结束并室温放置30min后进行，结果如表1所示。
表1实施例1液体植物蛋白基料的评估结果
实施例2：
本实施例提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，按质量百分比，包括10％的蛋白质谷氨酰胺酶、10％的肽谷氨酰胺酶、10％的谷氨酰胺酶、5％的中性蛋白酶、2％的氨基肽酶、5％的氯化钠和58％的玉米淀粉，将各组分混合均匀即得复配酶制剂。
将上述复配酶制剂用于生产液体植物蛋白基料，具体步骤如下：
称取20kg植物蛋白原料，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以植物蛋白原料重量计，按0.5％的添加量向蛋白水溶液中添加复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min后升温至90℃灭酶20min结束反应，制得液体植物蛋白基料。上述植物蛋白原料分别为大豆蛋白粉(试验组13)、大米蛋白粉(试验组14)和小麦蛋白粉(试验组15)。
为考察复配酶制剂对植物蛋白的改性效果，对制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量，并随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体植物蛋白基料的口感和稳定性进行打分，以1～10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标评估和打分在液体植物蛋白基料灭酶结束并室温放置30min后进行，结果如表2所示。
表2实施例2液体植物蛋白基料的评估结果
实施例3：
本实施例提供了一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，按质量百分比，包括20％的蛋白质谷氨酰胺酶、20％的肽谷氨酰胺酶、20％的谷氨酰胺酶、10％的中性蛋白酶、8％的氨基肽酶、5％的氯化钠和17％的玉米淀粉，将各组分混合均匀即得复配酶制剂。
将上述复配酶制剂用于生产液体植物蛋白基料，具体步骤如下：
称取20kg植物蛋白原料，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以植物蛋白原料重量计，按0.5％的添加量向蛋白水溶液中添加复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min后升温至90℃灭酶20min结束反应，制得液体植物蛋白基料。上述植物蛋白原料分别为大豆蛋白粉(试验组16)、大米蛋白粉(试验组17)和小麦蛋白粉(试验组18)。
为考察复配酶制剂对植物蛋白的改性效果，对制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量，并随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体植物蛋白基料的口感和稳定性进行打分，以1～10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标评估和打分在液体植物蛋白基料灭酶结束并室温放置30min后进行，结果如表3所示。
表3实施例3液体植物蛋白基料的评估结果
比较例1：
本比较例不添加酶制剂制备液体植物蛋白基料，具体方法如下。
对照组1：称取20kg大豆蛋白粉，加入980kg水，55℃，200rpm搅拌180min后升温至90℃，保持20min，制得液体植物蛋白基料。
对照组2：称取20kg大米蛋白粉，加入980kg水，55℃，200rpm搅拌180min后升温至90℃，保持20min，制得液体植物蛋白基料。
对照组3：称取20kg小麦蛋白粉，加入980kg水，55℃，200rpm搅拌180min后升温至90℃，保持20min，制得液体植物蛋白基料。
对制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量。随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体植物蛋白基料的口感和稳定性进行打分，以1-10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标和打分结果如表4所示。
表4比较例1液体植物蛋白基料的评估结果
表4与表1相比，使用本发明提供的复配酶制剂，对液体植物蛋白基料的各项指标都有明显的改善作用，且随着本发明复配酶制剂添加量的提高，改善效果也越大。同时，随着酶制剂添加量的增加，改善的幅度有所降低，说明酶制剂的作用效果有其极限。
比较例2：
本比较例的酶制剂按质量百分比计，包括58％的中性蛋白酶、5％的氯化钠和37％的玉米淀粉，将各组分混合均匀即得复配酶制剂。
将上述复配酶制剂用于生产液体植物蛋白基料，具体方法如下。
对照组4：称取20kg大豆蛋白粉，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以大豆蛋白粉重量计，按0.5％的添加量向蛋白水溶液中添加复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min后升温至90℃灭酶20min结束反应，制得液体植物蛋白基料。
对照组5：采用与对照组4相同的方法制备液体植物蛋白基料，区别在于将大豆蛋白粉替换为大米蛋白粉。
对照组6：采用与对照组4相同的方法制备液体植物蛋白基料，区别在于将大豆蛋白粉替换为小麦蛋白粉。
为考察复配酶制剂对植物蛋白的改性效果，对制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量，并随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体燕麦基料的口感和稳定性进行打分，以1～10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标评估和打分在液体植物蛋白基料灭酶结束并室温放置30min后进行，结果如表5所示。
表5比较例2液体植物蛋白基料的评估结果
本比较例使用的是目前常用的蛋白酶法处理植物蛋白原料的工艺，与本发明实施例相比，比较例2因蛋白酶的内切作用产生较多的小肽，一方面对植物蛋白的整体性改变较大，另一方面因过度酶解产生的苦味肽影响产品口感，不如本发明复配酶制剂处理工艺，既兼顾了植物蛋白的整体性与适量活性小肽的生成，又极大地改善了蛋白的功能性质与口感，更好地契合市场的追求。
比较例3：
本比较例的酶制剂按质量百分比计，包括58％的蛋白质谷氨酰胺酶、5％的氯化钠和37％的玉米淀粉，将各组分混合均匀即得复配酶制剂。
将上述复配酶制剂用于生产液体植物蛋白基料，具体方法如下。
对照组7：称取20kg大豆蛋白粉，加入980kg水，搅拌升温至55℃得到蛋白水溶液，以大豆蛋白粉重量计，按0.5％的添加量向蛋白水溶液中添加复配酶制剂进行酶解，控制pH值在7.0左右，搅拌速度为200rpm，反应180min后升温至90℃灭酶20min结束反应，制得液体植物蛋白基料。
对照组8：采用与对照组7相同的方法制备液体植物蛋白基料，区别在于将大豆蛋白粉替换为大米蛋白粉。
对照组9：采用与对照组7相同的方法制备液体植物蛋白基料，区别在于将大豆蛋白粉替换为小麦蛋白粉。
为考察复配酶制剂对植物蛋白的改性效果，对制得的液体植物蛋白基料的指标进行检测，采用微量弥散法测脱酰胺度，考马斯亮蓝法测蛋白质溶解度，参考QB/T 5298测小肽含量，并随机选择10人通过品尝和目测沉淀量对液体燕麦基料的口感和稳定性进行打分，以1-10分计，取平均值，分值越大口感越好、沉淀越少。
各指标评估和打分在液体植物蛋白基料灭酶结束并室温放置30min后进行，结果如表6所示。
表6比较例3液体植物蛋白基料的评估结果
对比表6和表1中相同添加量对应的数据可知，仅采用蛋白质谷氨酰胺酶制备的液体植物蛋白基料相较于利用本发明提供复配酶制剂制备的液体植物蛋白基料，虽然脱酰胺度、蛋白质溶解度相近，但小肽含量明显不如本发明，口感也有所下降。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于，包括：10-20％的蛋白质谷氨酰胺酶、10-20％的肽谷氨酰胺酶、10-20％的谷氨酰胺酶、5-10％的内切蛋白酶、2-8％的外切蛋白酶、2-8％的稳定剂和14-61％的载体。
2.如权利要求1所述的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于：所述蛋白质谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；所述肽谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；所述谷氨酰胺酶的酶活为100-1000U/g；所述内切蛋白酶的酶活为50000-300000U/g；所述外切蛋白酶的酶活为500-10000U/g。
3.如权利要求1所述的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于：所述内切蛋白酶包括中性蛋白酶、碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶中的至少一种。
4.如权利要求1所述的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于：所述外切蛋白酶包括氨基肽酶或羧基肽酶中的至少一种。
5.如权利要求1所述的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于：所述稳定剂包括氯化钠、甘油、海藻糖、甘露醇、山梨醇、肌醇中的至少一种。
6.如权利要求1所述的用于制备液体植物蛋白基料的复配酶制剂，其特征在于：所述载体包括玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、绿豆淀粉、β-环糊精、麦芽糊精、变性淀粉中的至少一种。
7.一种制备液体植物蛋白基料的方法，其特征在于，包括以下步骤：植物蛋白原料中加水得到蛋白水溶液，向蛋白水溶液中添加如权利要求1-6任意一项所述的复配酶制剂进行酶解，反应后灭酶过滤即制得液体植物蛋白基料。
8.如权利要求7所述的制备液体植物蛋白基料的方法，其特征在于：所述蛋白水溶液中植物蛋白原料与水的质量比为1:(9-99)；所述复配酶制剂的添加量为植物蛋白原料重量的0.1-1.0％。
9.如权利要求7所述的制备液体植物蛋白基料的方法，其特征在于，酶解条件为：温度为40-60℃，pH值为5.0-8.0，时间为30-360min，搅拌速度为20-500rpm。
10.一种液体植物蛋白基料，其特征在于：所述液体植物蛋白基料采用如权利要求7-9任意一项所述方法制备。
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