一种乳清多肽饮品的生产方法与流程

本发明属于食品加工工艺技术领域。具体涉及用大豆乳清废水制备乳清多肽饮料的方法。

背景技术：

我国是大豆的原产地和种植中心，大豆也是我国人民膳食中主要食品之一，大豆中富含优质蛋白、脂肪和维生素等多种营养成分，其中蛋白质含量高达40％左右。我国于20世纪80年代开始生产大豆分离蛋白，并随着食品工业的发展而迅速发展起来。

大豆分离蛋白多用传统“碱溶酸沉法”生产，而目前困扰企业的最大问题是其副产物—大豆乳清废水的直接排放会造成环境污染。据统计每生产1吨大豆分离蛋白需排放10吨高浓度大豆乳清水。大豆乳清水含固形物约2％，富含乳清蛋白、大豆低聚糖，少量大豆异黄酮、皂甙等生物有机成分，COD(化学需氧量)和BOD(生物需氧量)均高于10000mg/L，是一宝贵生物资源。对大豆乳清废水不加以处理利用，不仅是对环境污染问题，更是对资源的极大浪费。

大豆乳清蛋白中包含球蛋白、白蛋白、胰蛋白酶抑制剂、细胞色素C等多种生理活性物质。其中胰蛋白酶抑制剂是广谱的抗致癌因子，能够预防口腔癌、结肠癌等多种癌症的发生，还可降低胆固醇水平的作用。

为更好地利用乳清废水中乳清蛋白等有用资源，李佳栋等以大豆乳清水为原料，经抽滤、脱色、脱味、脱盐等处理工艺得到大豆乳清蛋白饮料。喻东等用大豆乳清废水发酵产朊假丝酵母生产单细胞蛋白。而本发明直接以大豆乳清废水为原料，利用特定的蛋白酶水解乳清蛋白产生低分子肽类，使得终产品中的营养成分更易被人体消化、吸收，同时使用本发明所述方法制备的产品，还具有低抗原性、降血压和降低胆固醇水平的作用。大豆多肽既营养又保健，大豆乳清多肽饮品具有较高的研究价值和良好的产业化应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是生产一种以丰富的生物有机资源——大豆乳清废水为原料的乳清多肽饮品，采用酶解和调配工艺，将大豆乳清废水变废为宝，为豆制品企业增加新的经济增长点。

本发明所述的利用大豆乳清废水制备乳清多肽饮品的方法是，先将大豆乳清废水进行热处理，将冷却后的废水酶解并过滤，得到上清液，对上清液进行调配，最后杀菌及灌装。

具体的步骤如下：

(1)先将大豆乳清废水80～100℃热处理5～30min，使蛋白适度变性，以保证蛋白质最大限度的酶解；其中，优选的处理条件为：95℃热处理15min。

(2)冷却后进行大豆乳清废水酶解，选用胃蛋白酶进行水解，其中，福林-酚法测定可溶蛋白含量，三氯乙酸(TCA)沉淀法测定肽产率。85～100℃灭酶处理5～15min，并过滤取上清液进行调配后获得口味偏酸的终产品，其中，优选的处理条件为：95℃灭酶处理10min。

对于上文所述的乳清多肽饮品的生产方法，具体的，步骤(2)中酶解过程条件是：pH4.2～5.0，25～40℃下反应1～3h，加酶量为1000～12000U/g大豆乳清蛋白。更优选的情况下，步骤(2)中酶解过程条件是：pH 4.5，37℃下反应2h，加酶量为8000U/g大豆乳清蛋白。

对于上文所述的乳清多肽饮品的生产方法，具体的，步骤(2)中所述的调配，是加入苹果酸或柠檬酸、糖、苹果味香精或柠檬味香精。更优选的情况下，苹果酸或柠檬酸添加量为0.1％、糖添加量为6.0％、苹果香精或柠檬香精添加量为0.015％。

对于上文所述的乳清多肽饮品的生产方法，具体的，步骤(2)还包括将调配好的料液进行高温杀菌的步骤，杀菌后料液冷却，进行中温无菌灌装。所述的杀菌温度110℃，时间是15min。

采用本发明的技术方案的有益效果是：本发明是用酶解法，利用大豆乳清废水制备乳清多肽饮品，是一种变废为宝，大幅减少食品加工废水对环境污染和资源浪费的技术。本发明的乳清多肽饮品营养价值高，将大豆乳清蛋白酶解为多肽，更易消化吸收，且多肽作为一种生物活性物质具有多种保健功能，对人体具有调节作用，有利于人体健康，适用人群广泛。本发明的饮品制作工艺简便可行，口味偏酸，无豆腥味，具有很好的市场前景。

附图说明

图1：热处理条件确定及酶的选择，对风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和胃蛋白酶进行筛选；

图2：热处理温度对酶解效果的影响；

图3：热处理时间对酶解效果的影响；

图4：酶解温度对酶解效果的影响；

图5：酶添加量对酶解效果的影响；

图6：时间对酶解效果的影响。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中使用的蛋白酶均可以由商业途径获得，具体使用的风味蛋白酶(1.59×10⁵U/g)、木瓜蛋白酶(1.52×10⁴U/g)、菠萝蛋白酶(3.44×10⁴U/g)均购于广西南宁庞博生物工程有限公司；胃蛋白酶(3.93×10⁴U/g)购于华美生物工程公司。

下述实施例中使用的大豆乳清废水的来源为：生产大豆分离蛋白的食品企业排出的有机废水。

下述实施例中使用的测定方法包括：可溶蛋白含量测定方法为福林-酚法，肽产率测定方法为三氯乙酸(TCA)沉淀法。相对肽产率则以肽产率最高者计为100％。感官评定方法：检验区环境温度20～25℃，相对湿度50％～60％。保证空气流通，足够亮度。被检测样品，装入形状、大小相同的容器中，统一编号。被检测样品温度在15℃左右。感官评定人员为10名(5男、5女)22～25岁的不吸烟者。按表1指标对产品的色泽、风味、口感等进行综合感官评价。

表1感官评定评分指标

下述实施例的工艺流程是：

大豆乳清废水→热处理→冷却→酶解→灭酶→过滤→上清液→调配→杀菌→灌装→大豆乳清多肽饮料

实施例1乳清多肽饮品关键酶系的筛选

1.热处理：将大豆乳清废水95℃热处理15min，使蛋白适度变性，以保证蛋白最大限度的酶解。

2.酶解：步骤1产物进行酶解，加酶量为1000U/g大豆乳清蛋白，37℃水解30min，所述的酶为风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶。

3.灭酶与杀菌：步骤2的产物经95℃灭酶处理10min。

图1表明，胃蛋白酶的水解效果要明显高于其它三种酶，且其热处理组的肽得率更大。因此确定将大豆乳清废水先进行热处理后，再用胃蛋白酶进行酶解。

实施例2不同热处理条件对乳清多肽饮品酶解效果的影响

1.热处理：热处理温度分别选择80℃、85℃、90℃、95℃、100℃进行热处理，热处理时间分别为5min、10min、15min、20min、30min。

2.酶解：步骤1产物进行酶解，用胃蛋白酶(1000U/g大豆乳清蛋白)37℃水解30min。

3.灭酶与杀菌：步骤2的产物经95℃灭酶处理10min。

由图2看出，80～90℃肽产率随热处理温度的升高而增大，95℃达到最大，95℃后随着热处理温度的升高，肽产率降低，表明热处理温度过高，会导致部分蛋白变性过度，更不利于水解。90℃与95℃热处理对肽产率的影响差异不显著，综合考虑选取95℃作为热处理温度。

图3表明，热处理5～15min时，肽产率逐渐增大；但15min后，随着热处理时间的增加，肽产率逐渐降低。表明热处理时间过长，蛋白质热变性过度，若时间过短，则变性不完全，酶切位点不会完全暴露。其中15min时热处理效果显著性最大，为热处理的最适时间。

实施例3不同酶解温度对乳清多肽饮品酶解效果的影响

1.热处理：95℃热处理15min，使蛋白适度变性，以保证蛋白最大限度的酶解。

2.酶解：步骤1产物进行酶解，用胃蛋白酶(1000U/g大豆乳清蛋白)分别在36℃、37℃、38℃、39℃、40℃下酶解30min。

3.灭酶与杀菌：步骤2的产物经95℃灭酶处理10min。

图4表明，在酶解时间、反应初始pH和加酶量恒定时，38～40℃对肽产率无显著性影响，而36℃、37℃与其它组均有显著性差异，且37℃肽产率最高，确定为适宜水解温度。

实施例4不同加酶量对乳清多肽饮品酶解效果的影响

1.热处理：95℃热处理15min，使蛋白适度变性，以保证蛋白最大限度的酶解。

2.酶解：步骤1产物进行酶解，加酶量分别为2000U/g、4000U/g、6000U/g、8000U/g、10000U/g、12000U/g大豆乳清蛋白的胃蛋白酶在pH 4.5，37℃水解30min。

3.灭酶与杀菌：步骤2的产物经95℃灭酶处理10min。

图5表明，肽产率随酶量增加而增大；在加酶量8000U/g时，酶解接近饱和，之后水解产物增加并不明显。确定胃蛋白酶的最适加酶量为8000U/g大豆乳清蛋白。

实施例5不同酶解时间对乳清多肽饮品酶解效果的影响

1.热处理：95℃热处理15min，使蛋白适度变性，以保证蛋白最大限度的酶解。

2.酶解：步骤1产物进行酶解，胃蛋白酶在加酶量为8000U/g大豆乳清蛋白、pH 4.5、37℃水解大豆乳清废水1h、1.5h、2h、2.5h、3h等不同时间。

3.灭酶与杀菌：步骤2的产物经95℃灭酶处理10min。

图6表明，酶解2～2.5h间显著性差异不大，但2h时肽产率相对较大，且酶解时间越长，肽产率有下降的趋势，因此确定适宜酶解时间为2h。

综合比较，大豆乳清废水经95℃、15min热处理后，加入8000U/g蛋白的胃蛋白酶，于37℃酶解2h后，其肽产率为21.97％。与未优化相比，肽产率提高了71.5％。

实施例6乳清多肽饮品最佳调配比例的确定

经检测大豆乳清废水中Na含量为1100-1150mg/L，在运动饮料国标GB15266-2009(50～1200mg/L)范围内，确定调配乳清多肽饮品前不需脱盐。

考虑到乳清多肽饮料产品配方的交互影响，用L₉(3⁴)正交表，以柠檬酸(0.1％、0.2％、0.3％)、蔗糖(4.0％、5.0％、6.0％)、柠檬味香精(0.010％、0.015％、0.020％)为因素，设计三因素三水平正交试验，以感官评定作为指标，确定大豆乳清多肽饮品的最适调配比例。

表2大豆乳清多肽饮品调配正交试验L₉(3⁴)结果及极差分析

表3感官评定方差分析表

注：“**”表示差异显著,F＝8.94>F_0.01(2,8)。

由表2可得，影响大豆乳清多肽饮品风味的主次关系为B(蔗糖量)>A(柠檬酸量)>C(柠檬香精量)。正交试验最适配方为A₁B₃C₂，即柠檬酸0.1％、蔗糖6.0％和柠檬味香精0.015％，该配方产品色泽明亮，口感酸甜可口，品质稳定。

表3表明，柠檬酸量、柠檬味香精量对饮料最终口感的影响不显著，而糖量对口感的影响极显著性。蔗糖量直接影响着产品风味，所制得的饮料为酸甜口味。