不同脱苦方法对玉米活性肽苦味脱除效果的研究

战旭梅，刘萍，祁兴普，左成俊

（江苏农牧科技职业学院，江苏泰州225300）

随着人民生活水平的不断提高，消费者对食品营养与身体健康关系的认识更加深入，对食品营养的要求也逐渐提高。玉米活性肽具有天然、易被人体消化吸收、抗氧化等优良特性，符合消费者对健康食品的基本要求[1-3]。

玉米活性肽是玉米蛋白的水解产物，利用酶法对玉米蛋白进行水解生产的玉米肽具有高效性、安全性等特点[2]，另外，还可以利用其抗疲劳、抗氧化、促进乙醇代谢等活性[3-5]，开发成运动饮料、醒酒饮料等功能性食品。

但是，玉米蛋白水解后变为玉米肽会呈现出原来没有的苦味，苦味形成的主要原因是疏水性氨基酸残基的暴露。一般天然蛋白质的疏水基团常藏于分子内部，不会呈苦味，而当蛋白质水解成小分子肽时，疏水性氨基酸残基暴露，与味蕾上的受体蛋白紧密接触，产生苦味[6]，因此，限制了玉米活性肽在食品中的应用。

本文分别采用风味酶酶切法和活性炭吸附法对玉米活性肽脱苦进行研究。比较了2种方法对玉米活性肽脱苦效果的影响，旨在探求一种脱苦效果好的方法，对玉米活性肽在食品中的应用推广提供实际指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米蛋白粉：河北兴隆植物油有限公司，粗蛋白含量为60.29%；碱性内切蛋白酶（2.4AU/g）、复合风味蛋白酶（1 000 LAPU/g）：诺维信（中国）生物技术有限公司；其他试剂均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PRIMOR高速冷冻离心机：赛默飞世尔科技公司；LABCONCO-6L冷冻干燥机：美国LABCONCO公司；T6紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 浓缩玉米蛋白的制备

玉米蛋白粉→按料液比1∶15（g/mL）加入碱醇液[由0.1 mol/L NaOH与95%乙醇按45∶55（体积比）配制]→于55℃水浴中回流浸提→过滤→浸提液按1∶1（体积比）加水→调pH值至6.4→按5∶1（体积比）加2%NaCl溶液盐析→3 000 r/min离心10 min→取沉淀部分于低于60℃烘干→研细，过80目筛→玉米浓缩蛋白粉，备用[7]。

1.3.2 玉米粗肽（crude cornpeptide，CCP）的制备

玉米浓缩蛋白粉适量→加水[料液按1∶10（g/mL）配制]→95℃～100℃预变性10 min→冷却→调pH值至8.0，温度至55℃→加入0.5%的碱性内切蛋白酶酶解4 h→沸水浴10 min使酶灭活→超滤→真空浓缩→冷冻干燥→备用。

1.3.3 风味酶法脱苦试验方法

玉米浓缩蛋白粉→加水 [料液按1∶10配制（g/mL）]→95℃～100℃预变性10 min→冷却→调pH值至6.5，温度至50℃→加入风味蛋白酶酶解4 h→沸水浴10 min灭酶活→超滤→真空浓缩→冷冻干燥→对样品进行苦味评价

1.3.4 风味蛋白酶脱苦试验设计优化

以玉米活性肽苦味值的作为评价指标，分别讨论pH 值（5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5）、酶底比 E/S（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、酶解时间（1、2、3、4、5、6 h）的脱苦效果。基于单因素试验结果选取3个适宜水平进行正交试验，以苦味值为指标，确定风味酶脱苦的最佳条件。

1.3.5 活性炭脱苦试验方法

取一定量的玉米粗肽（CCP），按料液比 1∶10（g/mL）加水配成溶液，加入活性炭，调节pH值、温度，连续搅拌以使活性炭不沉淀为宜，搅拌2 h后过滤除去活性炭，真空浓缩，冷冻干燥，成品评定苦味。活性炭在使用前，先置于120℃的烘箱中活化4 h以上。

1.3.6 活性炭脱苦试验设计优化

以玉米活性肽苦味值作为评价指标，分别讨论pH值（1、2、3、4、5、6、7、8）、温度（30、35、40、45、50、55、60、65℃）、活性炭添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）的脱苦效果。基于单因素试验结果选取3个适宜水平进行正交试验，以玉米活性肽苦味值为指标，确定活性炭脱苦的最佳条件。

1.3.7 玉米活性肽苦味的评价方法

采用感官评定的方法，称取1 g玉米粗肽（CCP），溶于100 mL的纯水中，制备成玉米肽（CCP）溶液提供给20名品尝者（男、女各10名，20岁～30岁，均为不吸烟者），按照GB/T 12312-2012《感官分析味觉敏感度的测定方法》的方法，将结晶咖啡因（一水合物，分子量212.12）配成不同的浓度，见表1，根据此评分标准，品尝CCP溶液，并与标准比较评定苦味值，最后取平均值作为玉米活性肽最终苦味值。

表1 感官评定苦味标准Table 1 Bitter standard by sensory evaluation

2 结果与分析

2.1 风味蛋白酶酶解对玉米活性肽脱苦效果的影响

玉米蛋白水解为玉米粗肽时，疏水性氨基酸残基暴露出来，使玉米肽呈现苦味，疏水性氨基酸主要位于肽的末端，如果切除此类疏水性氨基酸，肽的苦味将会明显下降，这是采用酶切法脱除蛋白水解物中苦味的基础[8]。风味蛋白酶酶主要为外切蛋白酶，能够催化水解肽链末端的疏水性氨基酸，从而降低酶解产物的苦味强度[9]。

2.1.1 酶解pH值对玉米活性肽苦味值的影响

在酶底比E/S为1.5%，酶解时间为4 h的条件下，试验pH值对苦味值的影响，结果如图1所示。

图1 pH值对玉米肽苦味值的影响Fig.1 Effect of pH value on corn peptide bitterness

由图1可知，在pH值小于6.5时，苦味值随溶液pH值升高而逐渐下降，当pH值达到6.5时，苦味值最小，当pH值大于6.5后，随着pH值的升高，苦味值缓慢上升，苦味脱除效果减弱。因为pH值的变化，改变了风味蛋白酶的空间结构，从而使其活性降低，水解能力变弱，所以确定风味蛋白酶脱苦的最适pH值为6.5。

2.1.2 酶底比（E/S）对玉米活性肽苦味值的影响

在pH值为6.5，酶解时间为4 h的条件下，试验酶底比（E/S）对苦味值的影响，结果如图2所示。

图2 酶底比（E/S）对玉米肽苦味值的影响Fig.2 Effect of the ratio of enzyme to substrate（E/S）on corn peptide bitterness

随着酶底比（E/S）的增加，风味蛋白酶的水解能力变强，玉米活性肽苦味下降，到1.5%后继续增加酶底比（E/S），玉米肽的苦味值变化缓慢，从经济方面考虑，确定最酶底比（E/S）为1.5%。

2.1.3 酶解时间对玉米活性肽苦味值的影响

在酶底比（E/S）为1.5%，pH值为6.5的条件下，试验酶解时间对玉米活性肽苦味值的影响。结果如图3所示。

从图3中可以看出，随着酶解时间的增加，玉米肽的苦味值迅速下降，当酶解时间达到4 h后，再继续延长酶解时间，苦味值基本不变，说明玉米蛋白基本水解完全，所以确定最适的酶解时间为4 h。

2.1.4 风味蛋白酶酶解去除玉米肽苦味的正交试验

在单因素试验的基础上，以玉米肽的苦味值为指标，进行三因素三水平正交试验，因素水平表见表2，分析结果见表3。

图3 酶解时间对玉米肽苦味值的影响Fig.3 Effect of enzymolysis time on corn peptide bitterness

表2 风味蛋白酶酶解去除玉米肽苦味正交试验因素水平表Table 2 Level table of orthogonal experimental factors for corn peptide bitterness removal by flavor protease enzymatic hydrolysis

由表3可知，风味蛋白酶水解玉米蛋白对所产生玉米肽苦味值影响因素的主次顺序为：B＞C＞A，即酶底比（E/S）＞酶解时间＞pH值，最佳的试验方案为A1B2C1，即 pH 6.0，酶底比（E/S）1.5%，酶解时间 3 h。

验证试验：根据正交试验优化的条件，进行验证试验，在次条件下进行3次平行试验，得到玉米活性肽的苦味值平均值为1.07，基本尝不出苦味。

2.2 活性炭吸附对玉米活性肽脱苦效果的影响

活性炭是一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力，在食品工业等方面应用广泛。

2.2.1 溶液pH值对玉米活性肽苦味值的影响

在温度55℃，活性炭添加量3.5%的条件下，试验溶液的pH值对玉米活性肽苦味值的影响。结果如图4所示。

表3 风味蛋白酶酶解去除玉米肽苦味正交试验结果Table 3 Orthogonal experiment of corn peptide bitterness removal by flavor protease enzymatic hydrolysis

图4 溶液pH值对玉米肽苦味值的影响Fig.4 Effect of pH value on corn peptide bitterness

由图4可知，在pH值小于5.0时，玉米肽的苦味值随溶液pH值升高而降低，当pH值达到5.0时苦味值达到最小值，然后pH值增加，苦味脱除效果减弱。是因为活性炭在酸性条件下的吸附能力比在碱性条件下的吸附能力大，因此，确定溶液pH值5.0时，活性炭的脱苦效果最好。

2.2.2 活性炭用量对玉米活性肽苦味值的影响

在温度55℃，溶液pH 5.0的条件下，试验活性炭用量对玉米肽苦味值的影响。结果如图5所示。

由图5可以看出，玉米肽的苦味值与活性炭用量成反比。活性炭用量增加，玉米肽的苦味值逐渐降低，当活性炭用量为3.5%时，玉米肽溶液的苦味值已降低为1，基本尝不出苦味。继续增加活性炭的用量，苦味值基本不变，从降低成本的角度出发，选择活性炭用量为3.5%。

图5 活性炭用量对玉米肽苦味值的影响Fig.5 Effect of activated carbon dosage on corn peptide bitterness

2.2.3 温度对玉米活性肽苦味值的影响

在溶液pH 5.0，活性炭用量为3.5%的条件下，试验温度对玉米活性肽苦味值的影响，结果见图6。

图6 温度对玉米活性肽苦味值的影响Fig.6 Effect of temperature on corn peptide bitterness

由图6可以看出，在30℃～55℃范围内，随着温度增加，苦味值逐渐下降，到达55℃以后再增加温度就基本上没什么效果了，反而如果温度太高，会吸附玉米肽，造成玉米肽的损失。因此，选择活性炭脱苦的最佳温度为55℃。

2.2.4 活性炭吸附去除玉米肽苦味的正交试验

在单因素试验的基础上，以玉米肽的苦味值为指标，进行三因素三水平正交试验，因素水平表见表4，分析结果见表5。

由表5可知，活性炭吸附对玉米肽苦味值影响的主次顺序为：B＞C＞A，即活性炭添加量＞温度＞pH值，最佳的试验方案为A2B1C3，即活性炭添加量3.0%，温度 60℃，pH 5.0。

表4 活性炭吸附去除玉米肽苦味的正交试验因素水平表Table 4 Orthogonal experimental factor level table of corn peptide bitter removal by activated carbon adsorption

验证试验：根据正交试验优化的条件，进行验证试验，在次条件下进行3次平行试验，得到玉米活性肽的苦味值平均值为1.27，基本尝不出苦味。

表5 活性炭吸附去除玉米肽苦味的正交试验结果Table 5 Orthogonal test results of corn peptide bitterness removal by activated carbon adsorption

3 结论

本试验研究了风味蛋白酶和活性炭对玉米活性肽脱苦效果的研究，以得到玉米活性肽的苦味值为指标，试验得到最佳条件是：风味蛋白酶在pH6.0，酶底比（E/S）1.5%，酶解时间3 h，得到玉米活性肽苦味值为1.07，已基本尝不出苦味；活性炭在玉米活性肽溶液pH 5.0，温度60℃，活性炭添加量3.0%，吸附2 h，得到得到玉米活性肽苦味值为1.27，与风味蛋白酶酶解去除玉米肽苦味此效果相差不显著，但是，活性炭具有良好的吸附功能，除了可以吸附玉米活性肽的苦味，难免会造成营养的损失，因此，根据研究、生产的实际情况，选择合适的脱苦方法。