《广州食品工业科技》Guangzh删F00dscienceandTechnology
v01.20
No.1(总79)
中图分类号:T0645.9+9;文献标识码:A;文章篇号:1007—2764(2004)01—0012—032
大豆蛋白水解液脱苦的研究
朱海峰1班玉风1周克仲2
(1.沈阳工业大学辽阳校区化工学院,辽阳111003)(2.辽阳石油化纤公司,辽阳111
003)
摘要:大豆蛋白酶解常常会产生苦昧,蛋白质水解物苦味肽的苦味是长期困扰其应用的问题.本文研究了酶法与微生物法对大
豆蛋白水解液脱苦的效果。结果表明:采用端肽酶黑曲霉酸性蛋白酶(3000u/g)与内切酶枯草杆菌碱胜蛋白酶(^lcalase2.4L)协
同作用水解大豆蛋白可有效降低水解液苦味,并且由酿酒酵母对水解液进一步处理后,大豆蛋白水解液的苦味降至更低。
关键词:大豆蛋白水解液;脱苦;黑曲霉酸|生蛋白酶;酿酒酵母
大豆蛋白是植物性食物中氨基酸组成比例最合理的蛋白质。通过水解大豆蛋白制成蛋白肽混合物可以提高大豆蛋白的加工性能、营养性以及生理保健功能。但水解后,原来处于蛋白质内部的疏水性氨基酸就会暴露出来,使水解产物呈现出一定的苦味,限制了水解产物的最终应用,因此必须将苦味消去。脱苦的主要方法有选择性分离法、掩盖法、膜分离法、和酶法。文献中报道的在大豆蛋白水解液中多采用活性炭吸附
法或活性炭吸附法与包埋法结合法进行脱苦【I“,但在脱苦过程中营养成分会有所损失。本文在制取大豆蛋白肽工艺中采用酶法和微生物法来脱除大豆蛋白水解液的苦味。1材料与方法1.1实验原料及药品
1.3工艺流程
大豆蛋白一酶解一灭酶一离心一水解液一脱苦・脱色一浓缩一喷雾干燥
1.4实验方法1.4.1酶解反应
将大豆蛋白在105℃下干燥至恒重,称取一定量上述原料加入发酵罐(置于磁力搅拌器上),按照设计的底物浓度向发酵罐中补适量自来水。连接发酵罐和超级恒温水浴,启动磁力搅拌器和超级恒温水浴,然
后在搅拌下以一定方式加入蛋白酶(单酶或双酶)进
行水解。水解结束后,水解液经过高温灭活(95℃下
加热5min),在4000r/Ⅱdn的条件下离心10II曲,取
适量上清液供分析用,同时小心取出全部残渣经充分
干燥后用于测定降解率HR。
HR定义为:(底物投料量一剩余残渣量)/底物
投料量。
1.4.2蛋白质水解度(}ID)测定
枯草杆菌(A1cal∞e)碱性蛋白酶2.4L:食品级(酶活力2.4Au幢),丹麦NoVO公司出品:黑曲霉酸性蛋白酶:食品级(酶活力3000u恸,北
京房山酶制剂厂出品:
大豆蛋白(含水量7.35%,蛋白质含量69.6%):市售:
酿酒酵母:大连理工大学生化实验室提供;其它试剂为国产试剂。1.2实验仪器
根据文献[3—5]介绍的甲醛滴定法测定。水解
度的定义为在水解过程中打开的肽键占蛋白质肽键总数的百分比。
1.4.3苦味评分标准
产品苦味的鉴定采用感官评价法。以20名品尝者(男、女备10名,均为不吸烟者)按照下面评分基准进行评分,最后得出平均值来表示苦味程度。
将Alcal∞e水解大豆蛋白18h的水解液定为10
分,取20rnl水解液10份,分别加入10、20、30、40、50、60、70、80、90、100ml的蒸馏水,搅拌均匀,
精密酸度计:pHs.2型,上海雷磁仪器厂:
台式离心机:80.1型,江苏省金坛市医疗仪器厂;
超级恒温水浴:501型,上海市实验仪器厂‘;水夹套式三口玻璃发酵罐:250“,自加工;
磁力搅拌器:78.1型,国华电器有限公司。
收稿日期:2003—10_29
作者简介:朱海嶂(1970~),男,讲师.研究方向为生物酶催化
将其苦味值分别定义为9、8、7、6、5、4、3、2、l、
0。
1.4.4大豆蛋白原料蛋白质含量的测定
采用凯氏定氮法测定蛋白质含量,见文献[5]。
32
万方数据
《广州食品工业科技》G岫Ⅱgzhou
FoodscienceandTechnologyv01.20No.1(总79)
2结果与讨论
文献报道蛋白质酶解过程多采用碱性蛋白酶”J。由于肽键的打开会导致水解液DH值下降,因此~般在水解过程都要外加碱以维持水解液的pH值,确保酶的最佳活性,从而提高蛋白质的降解率并尽可能降低肽分子量。但是水解过程中加碱恒pH值的后果是
增加了水解物下游处理过程中脱盐除杂难度,不利于
降低产品成本和提高产品纯度。
本文酶解反应都是在没有外加碱的pH渐变条件下进行的。2.1单酶水解
2.1.1
Alcalase水解条件
考察了反应温度、酶与底物比、反应时间对
A1calase水解大豆蛋白的影响,结果见图1—3。
50
48
46
基笈
器
一
瑟
划琏鞋翌
*
30
反应温度(℃)
图1温度对AIcaIase水解性能的影响
酶与底物比10¨l/g蛋白;底物浓度609/l:水解时间2h
FigI
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1412
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AIcafase酶与底物比(¨I/g)
图2酶与底物比对AlcaIase水解性能的影响底物浓度609/l,水解时间2h;反应温度70℃Fi昏2E位ctofprotease,sub蚰Iemclo
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图3
AIcalase水解大豆蛋白时降解率和水解度随时间的变化
底物浓度60∥l;酶与底物比l0“垤蛋白;反应温度70℃
F唔3prog啷sofsoybeanp∞teinhydrolysiswithAlcaIase
由以上试验可以看出单酶水解的最佳条件是:温度为70℃,酶与底物比的范围为10以O¨垤蛋白,反
应时间为2h。
2.12温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响
按同样方法,在不外加碱的情况下筛选出黑曲霉
酸性蛋白酶的水解适宜条件:酶与底物比2%;底物浓度609n;水解时间2h。温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响见图4。实验中发现酸性蛋白酶的降解率和水解度随温度变化的趋势4i一致。降解率在55℃有最大值,而水解度则随温度的提高而单调增加。这一点与AlcalaSe情况不同。在黑曲霉酸性酶水解大豆蛋白的条件下,蛋白的降解率很低,这可能是因为酸性
酶为端肽酶,不利于打开大分子的缘故。
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反应温度(℃)
图4温度对酸性蛋白酶水解性能的影响
F培.4Efi砘tofhydrolysist∞pemcI】reonPc响mlanceofacidicpmcease
2.2双酶协同水解的条件
在不外加碱的情况下大豆蛋白水解过程中水解液
的pH值不断下降,不利于Alcalase的水解活性,在Alcalase的水解体系中引入外切酶黑曲霉酸性蛋白酶后,因为水解液pH值的下降恰好有利于酸性蛋白酶
工作,因此采用外切酶黑曲霉酸性蛋白酶与内切酶
Alcal∞e碱性蛋白酶协同水解大豆蛋白,不但可降低
《广州食品工业科技》
Guan弘h删F00d
scienceand
Technolo科
v01.20
No.1(总79)
水解液苦味,还可能会提高降解率和水解液的水解度。我们首先通过正交试验优化了双酶水解大豆蛋白的水解条件。由于酸性蛋白酶的最高允许使用温度为60℃,
所以下列正交试验中温度点的选择为最高60℃。正交试验结果如表2所示。
按正交表b(34)设计试验表,反应时间为4h。
表1正交试验因素水平
Tab.1m缸t∞andlevcls0fOrdlo唧alkst
表2正交试验结果
m.2T1'emsI,l拓ofmeonhogomItc吐
k
13l5
6776
13525637513263.84
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14l
68“
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6995
138
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K1
1435705214374591465
7279131.757067
k4383225945082l
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49832I胂
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48082277
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478323.5l47.67“86
4883
24上6
4392
2359
R
425
092
259
36l
4.832.985.9l312
A2
~
B3B3
q
c3
DlD2
从正交试验得到的双酶协同水解的最佳水解条件为:底物浓度40鲫,水解温度为60℃,A1calase与底物比为15u垤蛋白,酸性蛋白酶与底物比为6%。
在此最佳水解条件下,考察了大豆蛋白水解降解
率和水解度随时间的变化情况。结果如图5所示。由图5可见,在使用双酶即在内切蛋白酶的水解体系中引入端肽酶的情况下,在水解18h的延长时间里,蛋白质降解率和水解液水解度都随着时间的延长明显增
万
方数据加。在水解时间达到18h时,原料降解率达到了约
76%,水解度达到了约26%,水解度在达到24h时仍呈上升趋势。以上双酶的水解行为及水解结果与Al∞la∞单独水解行为和水解结果明显不同。双酶水解的最佳时间确定为18h。
器
一
料鞋篷
时间(h)
围5双酶水解大豆蛋白降解率及水解度随时间的变化
2.3最佳水解条件下Alcal∞e单酶水解的苦味值及水解度和降解率
单酶水解最佳反应条件:底物浓度60虮。水解温度70℃,舢cala∞与底物比15u垤蛋白。与双酶水解
对照,水解时间取为18h。
大豆蛋白降解率为5l%,水解液水解度为11%。在水解的18h里,随着水解时问延长,水解液苦味逐
渐加重。水解18h后水解液味很苦,根据苦味评分标
准,苦味值定为10。
2.4最佳水解条件下双酶协同水解的苦味值
在双酶最佳水解条件下,水解初始,水解液味苦,
水解lh后水解液苦味显著下降,以后变化不大。水解结束后水解液稍苦,根据评定,苦味值降至6。
多肽的C一末端为疏水性残基,N端为疏水性或
碱性氨基酸残基,该多肽会呈现出较强的苦味。端肽酶可以从肽链的末端移去一个或几个氨基酸分子,例
如羧肽酶从C一端,而氨肽酶从N一端起作用而使苦味肽的苦昧减轻。黑曲霉酸性蛋白酶为羧肽酶,因此
当与内切酶Alcala∞碱性蛋白酶协同作用时,不但水
解度和降解率显著提高,而且水解液的苦味值也显著
下降。
2.5酿酒酵母对水解液的脱苦
取一定体积的双酶水解液接入l%的酿酒酵母,
先在35℃保温1h后,再升温至45℃保温静置12h。
水解液苦味值降为3。
酿酒酵母中存在一定的产氨肽酶体系“1,他们有能力从N一端将黑曲霉酸性蛋白酶作用后残留的苦
Fi95Pmg燃sofsoybc加prdceinhydrol”isunderdouble铷zyⅡ惜mode
《广州食品工业科技》Gua雌曲删Foodscjen∞-耐1kh肿lo科味肽进一步水解,使水解液苦味进一步降低。
2
v01.20No.1(总79)
裘迪红等.酶解鲐置蛋白制各低份子肽制品田.东海海洋,
…~
A结耠
2舯1,l孵):6M8
3
赵新淮等.蛋白质水解物水解度的确定【J】食品科学。1994
(1)将外切酶黑曲霉酸性蛋白酶与内切酶址al∞e
碱性蛋白酶结合使用水解大豆蛋白,不但可以有效降
和水解液的水解度。
4
(11):6“7
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P哪ein口川,
低水解液苦味,而且还可显著提高大豆蛋白的降解率Lmldon:EIsevier,1986.427
5
北京师范大学生物系生物化学教研室基础生物化学实验【M】北京:高等教育出版社1982121.123
(2)酿酒酵母的氨肽酶体系可将苦味肽进一步水
解,使苦味值减弱。
参考文献
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李书国等蛋白酶法制备活性大豆寡肽研究哪.粮食与油脂,
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studies
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DebitterOfSOybeanPrOteinHydrOIyzate
Haifen91,Ban
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缸themlore,thebi曲eme鼯isli曲terafter吐忙BrewjngYbasl
Keywords:hydmlyzatcofsoybe锄畔in;debi恤甜ng;A印er百ll璐nigcr∞Ⅻcpr她∞;姗呜y髑st
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异抗坏血酸护色,0.3%CaCl2防溃处理8h,充分漂洗后,采用间歇性常压加热渗糖72h,初始糖液浓度为35%,起糖糖液浓度为65%一70%,60℃~55℃分段变温鼓风干燥,成品水分含量约控制在18%,总糖含量
为5896左右,可获得质地韧软可口,有透明感,色泽
23
456
呈淡黄白色,有淮山风味的淮山蜜饯产品。
参考文献
ProcessingTecllIlolog)rofChiIleseⅥIIIlConfectione巧
Gao
jianhua’Ningzhengxian岛P蛐磷n
china
(coUegeofF00dEngineeringa11d
Bio妣hn010盱,south
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Abstract:ThecuHentmsearch
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Keywords:chi眦辩Y抽l;An6一bmwn:s∞psugar(calldyin曲;Drying;PIoduct蛔mlm
35
万方数据
大豆蛋白水解液脱苦的研究
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
朱海峰, 班玉凤, 周克仲
朱海峰,班玉凤(沈阳工业大学辽阳校区化工学院,辽阳,111003), 周克仲(辽阳石油化纤公司,辽阳,111003)
广州食品工业科技
GUANGZHOU FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2004,20(1)13次
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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gzspgykj200401012.aspx
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关键词:大豆蛋白水解液;脱苦;黑曲霉酸|生蛋白酶;酿酒酵母
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法或活性炭吸附法与包埋法结合法进行脱苦【I“,但在脱苦过程中营养成分会有所损失。本文在制取大豆蛋白肽工艺中采用酶法和微生物法来脱除大豆蛋白水解液的苦味。1材料与方法1.1实验原料及药品
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1.4实验方法1.4.1酶解反应
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后在搅拌下以一定方式加入蛋白酶(单酶或双酶)进
行水解。水解结束后,水解液经过高温灭活(95℃下
加热5min),在4000r/Ⅱdn的条件下离心10II曲,取
适量上清液供分析用,同时小心取出全部残渣经充分
干燥后用于测定降解率HR。
HR定义为:(底物投料量一剩余残渣量)/底物
投料量。
1.4.2蛋白质水解度(}ID)测定
枯草杆菌(A1cal∞e)碱性蛋白酶2.4L:食品级(酶活力2.4Au幢),丹麦NoVO公司出品:黑曲霉酸性蛋白酶:食品级(酶活力3000u恸,北
京房山酶制剂厂出品:
大豆蛋白(含水量7.35%,蛋白质含量69.6%):市售:
酿酒酵母:大连理工大学生化实验室提供;其它试剂为国产试剂。1.2实验仪器
根据文献[3—5]介绍的甲醛滴定法测定。水解
度的定义为在水解过程中打开的肽键占蛋白质肽键总数的百分比。
1.4.3苦味评分标准
产品苦味的鉴定采用感官评价法。以20名品尝者(男、女备10名,均为不吸烟者)按照下面评分基准进行评分,最后得出平均值来表示苦味程度。
将Alcal∞e水解大豆蛋白18h的水解液定为10
分,取20rnl水解液10份,分别加入10、20、30、40、50、60、70、80、90、100ml的蒸馏水,搅拌均匀,
精密酸度计:pHs.2型,上海雷磁仪器厂:
台式离心机:80.1型,江苏省金坛市医疗仪器厂;
超级恒温水浴:501型,上海市实验仪器厂‘;水夹套式三口玻璃发酵罐:250“,自加工;
磁力搅拌器:78.1型,国华电器有限公司。
收稿日期:2003—10_29
作者简介:朱海嶂(1970~),男,讲师.研究方向为生物酶催化
将其苦味值分别定义为9、8、7、6、5、4、3、2、l、
0。
1.4.4大豆蛋白原料蛋白质含量的测定
采用凯氏定氮法测定蛋白质含量,见文献[5]。
32
万方数据
《广州食品工业科技》G岫Ⅱgzhou
FoodscienceandTechnologyv01.20No.1(总79)
2结果与讨论
文献报道蛋白质酶解过程多采用碱性蛋白酶”J。由于肽键的打开会导致水解液DH值下降,因此~般在水解过程都要外加碱以维持水解液的pH值,确保酶的最佳活性,从而提高蛋白质的降解率并尽可能降低肽分子量。但是水解过程中加碱恒pH值的后果是
增加了水解物下游处理过程中脱盐除杂难度,不利于
降低产品成本和提高产品纯度。
本文酶解反应都是在没有外加碱的pH渐变条件下进行的。2.1单酶水解
2.1.1
Alcalase水解条件
考察了反应温度、酶与底物比、反应时间对
A1calase水解大豆蛋白的影响,结果见图1—3。
50
48
46
基笈
器
一
瑟
划琏鞋翌
*
30
反应温度(℃)
图1温度对AIcaIase水解性能的影响
酶与底物比10¨l/g蛋白;底物浓度609/l:水解时间2h
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E位ctofhy出oIysister印eran】rconPe而nnanceofAicalasc
1412
一寥
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AIcafase酶与底物比(¨I/g)
图2酶与底物比对AlcaIase水解性能的影响底物浓度609/l,水解时间2h;反应温度70℃Fi昏2E位ctofprotease,sub蚰Iemclo
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图3
AIcalase水解大豆蛋白时降解率和水解度随时间的变化
底物浓度60∥l;酶与底物比l0“垤蛋白;反应温度70℃
F唔3prog啷sofsoybeanp∞teinhydrolysiswithAlcaIase
由以上试验可以看出单酶水解的最佳条件是:温度为70℃,酶与底物比的范围为10以O¨垤蛋白,反
应时间为2h。
2.12温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响
按同样方法,在不外加碱的情况下筛选出黑曲霉
酸性蛋白酶的水解适宜条件:酶与底物比2%;底物浓度609n;水解时间2h。温度对酸性蛋白酶的水解性能的影响见图4。实验中发现酸性蛋白酶的降解率和水解度随温度变化的趋势4i一致。降解率在55℃有最大值,而水解度则随温度的提高而单调增加。这一点与AlcalaSe情况不同。在黑曲霉酸性酶水解大豆蛋白的条件下,蛋白的降解率很低,这可能是因为酸性
酶为端肽酶,不利于打开大分子的缘故。
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反应温度(℃)
图4温度对酸性蛋白酶水解性能的影响
F培.4Efi砘tofhydrolysist∞pemcI】reonPc响mlanceofacidicpmcease
2.2双酶协同水解的条件
在不外加碱的情况下大豆蛋白水解过程中水解液
的pH值不断下降,不利于Alcalase的水解活性,在Alcalase的水解体系中引入外切酶黑曲霉酸性蛋白酶后,因为水解液pH值的下降恰好有利于酸性蛋白酶
工作,因此采用外切酶黑曲霉酸性蛋白酶与内切酶
Alcal∞e碱性蛋白酶协同水解大豆蛋白,不但可降低
《广州食品工业科技》
Guan弘h删F00d
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Technolo科
v01.20
No.1(总79)
水解液苦味,还可能会提高降解率和水解液的水解度。我们首先通过正交试验优化了双酶水解大豆蛋白的水解条件。由于酸性蛋白酶的最高允许使用温度为60℃,
所以下列正交试验中温度点的选择为最高60℃。正交试验结果如表2所示。
按正交表b(34)设计试验表,反应时间为4h。
表1正交试验因素水平
Tab.1m缸t∞andlevcls0fOrdlo唧alkst
表2正交试验结果
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4.832.985.9l312
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从正交试验得到的双酶协同水解的最佳水解条件为:底物浓度40鲫,水解温度为60℃,A1calase与底物比为15u垤蛋白,酸性蛋白酶与底物比为6%。
在此最佳水解条件下,考察了大豆蛋白水解降解
率和水解度随时间的变化情况。结果如图5所示。由图5可见,在使用双酶即在内切蛋白酶的水解体系中引入端肽酶的情况下,在水解18h的延长时间里,蛋白质降解率和水解液水解度都随着时间的延长明显增
万
方数据加。在水解时间达到18h时,原料降解率达到了约
76%,水解度达到了约26%,水解度在达到24h时仍呈上升趋势。以上双酶的水解行为及水解结果与Al∞la∞单独水解行为和水解结果明显不同。双酶水解的最佳时间确定为18h。
器
一
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时间(h)
围5双酶水解大豆蛋白降解率及水解度随时间的变化
2.3最佳水解条件下Alcal∞e单酶水解的苦味值及水解度和降解率
单酶水解最佳反应条件:底物浓度60虮。水解温度70℃,舢cala∞与底物比15u垤蛋白。与双酶水解
对照,水解时间取为18h。
大豆蛋白降解率为5l%,水解液水解度为11%。在水解的18h里,随着水解时问延长,水解液苦味逐
渐加重。水解18h后水解液味很苦,根据苦味评分标
准,苦味值定为10。
2.4最佳水解条件下双酶协同水解的苦味值
在双酶最佳水解条件下,水解初始,水解液味苦,
水解lh后水解液苦味显著下降,以后变化不大。水解结束后水解液稍苦,根据评定,苦味值降至6。
多肽的C一末端为疏水性残基,N端为疏水性或
碱性氨基酸残基,该多肽会呈现出较强的苦味。端肽酶可以从肽链的末端移去一个或几个氨基酸分子,例
如羧肽酶从C一端,而氨肽酶从N一端起作用而使苦味肽的苦昧减轻。黑曲霉酸性蛋白酶为羧肽酶,因此
当与内切酶Alcala∞碱性蛋白酶协同作用时,不但水
解度和降解率显著提高,而且水解液的苦味值也显著
下降。
2.5酿酒酵母对水解液的脱苦
取一定体积的双酶水解液接入l%的酿酒酵母,
先在35℃保温1h后,再升温至45℃保温静置12h。
水解液苦味值降为3。
酿酒酵母中存在一定的产氨肽酶体系“1,他们有能力从N一端将黑曲霉酸性蛋白酶作用后残留的苦
Fi95Pmg燃sofsoybc加prdceinhydrol”isunderdouble铷zyⅡ惜mode
《广州食品工业科技》Gua雌曲删Foodscjen∞-耐1kh肿lo科味肽进一步水解,使水解液苦味进一步降低。
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Keywords:hydmlyzatcofsoybe锄畔in;debi恤甜ng;A印er百ll璐nigcr∞Ⅻcpr她∞;姗呜y髑st
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异抗坏血酸护色,0.3%CaCl2防溃处理8h,充分漂洗后,采用间歇性常压加热渗糖72h,初始糖液浓度为35%,起糖糖液浓度为65%一70%,60℃~55℃分段变温鼓风干燥,成品水分含量约控制在18%,总糖含量
为5896左右,可获得质地韧软可口,有透明感,色泽
23
456
呈淡黄白色,有淮山风味的淮山蜜饯产品。
参考文献
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35
万方数据
大豆蛋白水解液脱苦的研究
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
朱海峰, 班玉凤, 周克仲
朱海峰,班玉凤(沈阳工业大学辽阳校区化工学院,辽阳,111003), 周克仲(辽阳石油化纤公司,辽阳,111003)
广州食品工业科技
GUANGZHOU FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2004,20(1)13次
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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gzspgykj200401012.aspx