乳清发酵液的研究及应用

徐睿庸，陈阳燕，吴丽娇

（杭州汇捷食品化工有限公司，杭州 310011）

乳清发酵液的研究及应用

徐睿庸，陈阳燕，吴丽娇

（杭州汇捷食品化工有限公司，杭州 310011）

以乳清为原料经特殊菌种长时发酵后，对其发酵产物进行生物酶解。较佳酶解条件为：蛋白酶添加量18 000 U/g，水解温度45℃，水解pH4.5，蛋白底物质量分数为2%，此条件下发酵液的风味最好。应用在pro1.0%Calpis饮料中能显著增强发酵感。

乳清；发酵；酶解；Calpis饮料

0 引 言

乳清是乳中酪蛋白凝结滤去后剩余的呈绿色的、半透明的液体成分，是工业生产干酪、干酪素的副产物，每生产1 kg干酪可得9 kg乳清，1 kg干酪素可得27 kg乳清[1]。乳清中含有丰富的蛋白质及少量脂肪、乳糖、维生素和矿物质等，是具有高价值及广泛应用的食品原料[2]。目前乳清主要被加工成乳清粉或乳清蛋白浓缩粉等，但仍有40%左右的乳清尚未利用。现在国内外的很多专家学者都在研究怎样合理的利用乳清来制作饮料，发酵酒等[3]。本研究利用乳清经特殊菌种发酵，酶解，过滤等工艺来制作发酵液。

1 实 验

1.1 材料与仪器

乳清粉（戴维林提供），蛋白酶（日本天野提供）。

均质机，UV-754紫外分光光度计，电热恒温培养箱，DELTA 320 pH计 （梅特勒-托利多仪器有限公司），台式离心机，洁净工作台。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

浓缩乳清粉→60℃溶解→均质→热处理（95℃；30 min）→冷却→接种→发酵→热处理（88℃；15 min）→匀浆→酶解→灭酶→冷却→4 000 r/min离心20 min→上清液（酶解液）→浓缩→过滤→发酵液。

1.2.2 水解度（DH）测定[4]

（1）总氮的测定采用凯氏定氮法。

（2）氨基态氮的测定采用茚三酮法。

（3）水解度的计算：水解度（%）=氨基氮/总氮×100。

1.2.3 酶活力的测定[5]

酶活力单位定义：在37℃下每分钟水解干酪素产生1 μg酪氨酸为一个酶活力单位（U）。酶液1 mL分别置于0，1，2号试管中（0号管加入质量分数为10%三氯乙酸3 mL），于37℃水浴中预热3 min，加入质量分数0.5%的干酪素2 mL，在3 7℃水浴中准确保温15 min，取出后在1和2号管中立即加入质量分数为10%三氯乙酸3 mL，过滤除去沉淀，取上清1 mL，加0.55 mo1/L碳酸钠5 mL，福林试剂1 mL，于30℃水浴中显色15 min，以0号管为空白，在680 nm波长处测得吸光值A680。

1.2.4 蛋白酶最适条件的选择

测试蛋白酶在不同水解温度、水解pH值、酶添加量、底物质量分数的活力水平。

1.2.5 工艺优化及感官评价

以水解度（DH）为指标，设计正交水平表，考察水解温度、水解pH值、酶添加量、底物质量分数对酶解发酵乳清的影响。同时发酵液从滋气味、色泽等方面进行感官评价。感官评定小组由10人组成，总分5分，风味越好则分值越高。1.2.6发酵液在pro1.0%Calpis饮料中的应用

在pro1.0%Calpis饮料中分别添加发酵液0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，对风味进行评定及描述。

2 结果与分析

2.1 蛋白酶最适条件的确定

图1为不同pH值下蛋白水解液的吸光值；图2为不同温度蛋白水解液的吸光值；图3为不同酶添加量蛋白水解液的吸光值；图4为不同底物质量分数蛋白水解液的吸光值。

由图1可以看出，蛋白酶在pH值为3～5时水解程度较好，适合发酵乳清的pH值范围。酶是特殊蛋白质，极易受环境pH影响，pH过高或过低均不利于酶促反应，因此有其最适的pH值范围。由图2可以看出，蛋白酶随温度升高活力增强，随后活力减弱，说明低温不利于酶活力的释放，高温会导致蛋白酶的失活。温度在50℃时，酶的活性最大，酶解效果最好。由图3可以看出，随酶添加量的增加，蛋白水解程度提高，而达到一定量时水解程度变化不大，这可能是在酶添加量20 000 U/g时大部分蛋白已被水解。由图4可以看出，蛋白底物质量分数在3%时比较利于酶的水解。而质量分数大于3%时，蛋白水解程度反而呈现下降趋势，这可能是由于随质量分数的增大，溶液的黏稠度增加，影响蛋白酶活力释放，不利于蛋白水解。

2.2 工艺优化及感官评价结果

由表1极差分析可知，蛋白水解的影响因素主次为：温度＞底物质量分数＞酶添加量＞水解pH值，最佳组合为A3B1C1D3。感官评分的影响因素主次为：酶添加量＞底物质量分数＞水解pH值＞温度，最佳组合为A1B2C1D1。由此可以看出，酶添加量的增加有利于蛋白水解，却对风味有较大影响，可能是酶会带来异味，因此酶添加量不宜过高。经验证，在A1B2C1D1的条件下，即蛋白酶添加量18 000 U/g，水解温度45℃，水解pH值为4.5，蛋白质底物质量分数为2%，发酵液的风味最好，蛋白水解程度较好。

表1 正交实验结果

2.3 乳清发酵液的应用

由表2可以看出，乳清发酵液在pro1.0%Calpis饮料中，添加质量分数0.1%就能体现发酵风味，随用量增加，发酵感随之增强，但也出现了涩味。乳清发酵液在用量0.2%～0.3%时，口感差别不大。因此从成本角度考虑，乳清发酵液用量在0.2%时就能达到较好的效果。

表2 乳清发酵液在pro1.0%Calpis饮料中的应用结果

3 结 论

乳清发酵产物经蛋白酶水解，通过综合考察蛋白水解度及风味，确定最佳水解条件：蛋白酶添加量18 000 U/g，水解温度45℃，水解pH值为4.5，蛋白底物质量分数为2%。此条件下具有较好的发酵风味，用量0.2%时，在pro1.0%Calpis饮料中效果明显。

[1]骆承庠.畜产品加工学[M].北京：农业出版社,1980.

[2]马俪珍，张秀红，蒋福虎，等.乳清的营养价值及乳清饮料的研究现状[J].中国乳品工业，1999，27（5）：47-50

[3]徐本发.酸奶和乳酸菌饮料的加工[M].北京：中国轻工业出版社，1994.

[4]刘斌，刘家才，王峰.酶解乳蛋白对酸奶质地和风味的影响[J].乳品加工，2008（1）：44-45

[5]余冰宾.生物化学实验指导[M].北京：清华大学出版社，2004.

Research and application of the whey fermentation flavor enhancer

XU Rui-yong,CHEN Yang-yan,WU Li-jiao
（VANKEM Food Chemicals Co.Ltd.,Hangzhou 310011，China）

Whey,as a material,was fermented by special cultures.Then the whey ferment was treated by the method of bioactive enzymolysis.The optimum conditions are substrate concentration about 2%,enzyme dosage about 18 000 U/g,pH 4.5 and temperature 45℃.The flavor is comfortable.And the sample could enhance the fermentation feeling applied in the pro 1.0%Calpis drinks.

whey；fermentation；enzymolysis；Calpis drinks

TS252.1

A

1001-2230（2010）11-0027-03

2010-08-16

徐睿庸（1982-），女，硕士，研究方向为乳品工艺。