水解乳清蛋白澀味的改善方法

劉璐

上海勵成營養(yǎng)科技有限公司（上海 200331）

水解蛋白是指完整蛋白質(zhì)經(jīng)過加熱和（或）酸、酶等物質(zhì)的作用，分解為小分子蛋白、肽段或氨基酸，以降低大分子蛋白的致敏性[1]。乳清蛋白水解物（whey protein hydrolysates，WPH）具有很高的生物學(xué)價值，一方面用于部分特殊人群對大分子蛋白過敏的營養(yǎng)支持[2-4]，或者因消化功能弱導(dǎo)致大分子蛋白消化吸收不良引起腹瀉等癥狀[5-7]，另一方面也可以提高蛋白的消化、吸收速度，做到快速補充蛋白，加快胃排空[8-10]。因此，WPH被廣泛用于消化功能不佳的老人和患者的食品中，以及預(yù)防牛奶蛋白過敏的嬰幼兒配方食品中[11-15]。

但是，WPH在其水解過程中也會帶來一些不良風(fēng)味[16-18]，而澀味就是其中之一。Zhang等[19]研究發(fā)現(xiàn)，澀味是導(dǎo)致乳清蛋白飲料不受消費者喜愛的重要原因之一。“澀味”是唾液蛋白與產(chǎn)生澀味的物質(zhì)之間發(fā)生反應(yīng)，形成不溶性聚集體，引起唾液蛋白質(zhì)沉淀，或是口腔（表面）的摩擦力增加，最終導(dǎo)致口腔黏膜潤滑喪失，引發(fā)澀味的口感[20]。改善澀味的方法主要通過降低引起澀味物質(zhì)的添加，或通過包埋等手段對澀味物質(zhì)進行特殊處理，或增加口腔（表面）潤滑性等方式。在乳清蛋白飲料中也有研究發(fā)現(xiàn)，pH的高低也會影響澀味的強度[21]。盡管WPH產(chǎn)生澀味的機理還尚不清楚，但是參考有廣泛研究的多酚類物質(zhì)產(chǎn)生澀味的機理，推測也是與乳清蛋白水解過程中產(chǎn)生的短肽或氨基酸等帶正電荷的物質(zhì)有關(guān)，帶正電荷的短肽或氨基酸與唾液蛋白結(jié)合，產(chǎn)生不溶沉淀或聚合物，導(dǎo)致口腔（表面）潤滑性降低，帶來澀感。

因此，試驗采用添加陰離子多糖的方法，使水解乳清蛋白中帶正電荷的物質(zhì)先一步與陰離子多糖的負(fù)電荷結(jié)合，從而降低其與唾液蛋白結(jié)合的發(fā)生概率，進一步減少澀味的產(chǎn)生。具體的實施方法是將陰離子多糖添加到含WPH的水溶液中，通過感官評價的手段考察去澀味的效果。同時考慮到潤滑性對澀味感知的影響[21]，在嘗試不同陰離子多糖作用效果的同時考察不同溶液黏度的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

水解乳清蛋白粉（菲仕蘭）；黃原膠（F200，鄂爾多斯市中軒生化股份有限公司）；羧甲基纖維素鈉（FH9，上海申光食用化學(xué)品有限公司）；高甲氧基果膠（HS-RAM5，北京多艾特生物科技有限公司）；刺槐豆膠（A-01，南京泛成生物化工有限公司）；瓜爾膠[507F，馬克瑞斯商貿(mào)（上海）有限公司]；卡拉膠[CSM-2，阿澤雷斯國際貿(mào)易（上海）有限公司]。

1.2 儀器與設(shè)備

黏度計（DV2TLVTJ0，美國Brookfield公司）；頂置式機械攪拌器（RW 20.n，上海捷滬儀器儀表有限公司）；三維運動混合機（HS-20D，江蘇星星干燥設(shè)備有限公司）；精密型電子天平[PB203-N，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-6，常州國華電器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 感官評定

1.3.1.1 感官品評人員篩選

根據(jù)GB/T 16291.2—2010《感官分析 選拔、培訓(xùn)和管理評價員一般導(dǎo)則》的規(guī)定篩選感官評定人員。挑選敏感度、辨別度高且穩(wěn)定性、重復(fù)性好的8名評定員組成評定分析小組。

1.3.1.2 感官品評方法

品評小組成員通過口感一致性的測評和校準(zhǔn)，對澀味的感覺和強度進行統(tǒng)一。采用線性標(biāo)度對樣品的感官特性進行評價，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%水解乳清蛋白溶液的澀味強度定為5分，從0～5分代表澀味強度由弱到強。品評時要求：每次一次性最少品嘗20 mL溶液，每次品嘗后需要用清水漱口至少3次，直至舌頭無澀感殘留。利用統(tǒng)計分析方法分析所得感官試驗數(shù)據(jù)，采用定量描述分析法（quantitative descriptive analysis，QDA）進行打分。

1.3.2 水解乳清蛋白溶液制備方法

向燒杯中倒入200 mL（45±1）℃的純凈水，一邊攪拌一邊倒入水解乳清蛋白粉末，使溶液中的固形物含量達到0.1%，用1 200 r/min的攪拌槳攪拌約5min，待完全溶解后，置于水浴鍋（設(shè)定溫度45 ℃）中靜置備用。

1.3.3 添加不同增稠劑的試驗

選擇水溶性好的增稠劑——羧甲基纖維素鈉CMC（陰離子多糖）、黃原膠（陰離子多糖）、刺槐豆膠（中性多糖）、果膠（陰離子多糖）、卡拉膠（陰離子多糖）、瓜爾膠（中性多糖）加入水解乳清蛋白溶液中。為避免黏度不同對評價結(jié)果的影響，使溶液黏度都接近（45±5）cp（61#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速100 r/min），通過感官品評人員進行澀味品嘗及評分，最后匯總打分結(jié)果。

1.3.4 黃原膠添加量梯度試驗

將黃原膠粉末按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)（黃原膠在水解乳清蛋白溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.01%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%梯度加入到水解乳清蛋白溶液中，攪拌使其完全溶解。通過感官品評人員進行澀味評分，并測定45 ℃溫度下的溶液黏度（61#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速 200 r/min）。

1.3.5 CMC添加量梯度試驗

將CMC粉末按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)（CMC在水解乳清蛋白溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.01%，0.05%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%和0.50%梯度加入到水解乳清蛋白溶液中，攪拌使其完全溶解。然后通過感官品評人員進行澀味評分，并測定45 ℃溫度下的溶液黏度（61#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速200 r/min）。

1.3.6 不同溶液黏度試驗

為單獨考察黏度對澀味的影響，選擇黃原膠添加量0.05%（黃原膠在水解乳清蛋白溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水解乳清蛋白溶液，同時添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的瓜爾膠（瓜爾膠在水解乳清蛋白溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%和0.50%）調(diào)整溶液黏度。通過感官品評人員進行澀味評分，并測定45 ℃溫度下的溶液黏度。

1.4 樣品評分計算

每個樣品8名品評人員的評分差異不能超過1分，如果超過1分需要重新用0.5%水解乳清蛋白溶液進行5分校準(zhǔn)，并重新品嘗樣品。每個樣品的澀味評分取8名品評人員打分的平均值，按式（1）計算。

式中：P為每個樣品澀味的平均分，即樣品評分；P1～P8為每個品評人員單人的澀味評分。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同增稠劑的試驗

為排除黏度對澀味感官品評的影響，在黏度相近的情況下，通過不同種類膠體的加入，觀察對澀味改善的效果（見表1）?？梢园l(fā)現(xiàn)，CMC、黃原膠、果膠、卡拉膠等陰離子多糖的加入可以改善澀味的強度。但是當(dāng)膠體為非離子多糖，如刺槐豆膠、瓜爾膠，對澀味的改善沒有效果。進一步地，同為陰離子多糖，CMC、黃原膠、果膠、卡拉膠對澀味改善的效果也不一致。4種陰離子多糖在相同溶液黏度情況下對澀味改善的效果從強到弱依次為CMC＞黃原膠≈果膠＞卡拉膠。

表1 不同種類膠體對澀味的影響

為進一步研究并驗證陰離子多糖對澀味改善的效果，選取黃原膠和CMC，通過對這2個陰離子多糖不同添加量下澀味評分結(jié)果，證明陰離子多糖的添加與澀味改善之間的關(guān)聯(lián)性。

2.2 黃原膠添加梯度試驗

從表2可以發(fā)現(xiàn)，隨著黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，澀味的強度明顯降低（圖1，origin 2017），甚至到不易察覺的程度（澀味評分0.5）。通過Minitab 17.0進行線性關(guān)系擬合發(fā)現(xiàn)（圖2），黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和澀味強度具有良好的線性關(guān)系，進一步證明兩者之間的關(guān)聯(lián)性。

表2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黃原膠對澀味的影響

圖1 黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)與澀味評分關(guān)系圖

圖2 黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)與澀味回歸線性關(guān)系

2.3 CMC添加梯度試驗

從表3可以發(fā)現(xiàn)，隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，澀味的強度出現(xiàn)拐點式降低（圖3，origin 2017），并且當(dāng)澀味強度達到不易察覺的程度后（澀味評分0.5），隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加，澀味強度不會繼續(xù)變化。通過Minitab 17.0進行線性關(guān)系擬合發(fā)現(xiàn)（圖4），CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)和澀味強度具有良好的線性關(guān)系，進一步證明兩者之間的關(guān)聯(lián)性。

圖3 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)與澀味評分關(guān)系圖

圖4 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)與澀味回歸線性關(guān)系

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CMC對澀味的影響

2.4 不同溶液黏度試驗

根據(jù)黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度試驗對澀味的影響結(jié)果，雖然隨著黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，陰離子濃度增加，但是溶液黏度也隨之增加，如圖5所示（origin 2017）。因此，有必要進一步驗證澀味改善的結(jié)果是因為陰離子濃度增加引起的還是黏度增加引起的，或者是濃度和黏度共同作用的結(jié)果。

選擇黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%（黃原膠在水解乳清蛋白溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的溶液作為基準(zhǔn)，主要因為黃原膠在該質(zhì)量分?jǐn)?shù)時還沒有起到改善澀味的作用。通過增加瓜爾膠以改變?nèi)芤吼ざ龋⑦M行澀味評分。根據(jù)表4可以看出，雖然溶液黏度增加，但是澀味強度并沒有變化。由此可以看出，黃原膠對澀味的改善主要來源于陰離子濃度的變化。

表4 不同溶液黏度對澀味的影響

同時，還可以從另一個角度進行說明。與CMC添加梯度試驗的結(jié)果進行對照，因為CMC與黃原膠同為陰離子多糖，但其增稠效果卻只有黃原膠的20%～25%。通過試驗發(fā)現(xiàn)，添加CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的水解乳清蛋白溶液黏度與黃原膠0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水解乳清蛋白溶液黏度幾乎相同時，水解乳清蛋白的澀味卻因為CMC添加量更高得到明顯改善。間接說明陰離子多糖與水解乳清蛋白結(jié)合的作用對澀味的改善更顯著而非黏度。

3 結(jié)論

水解乳清蛋白溶液的澀味雖然會影響消費者對含水解乳清蛋白產(chǎn)品的接受度和依存度，但尚缺乏非常有效的解決辦法。試驗結(jié)果為這個問題的解決提供一種思路。通過試驗發(fā)現(xiàn)，陰離子多糖的添加對水解乳清蛋白溶液澀味的改善有一定積極作用，而且，不同陰離子多糖的改善效果也不盡相同。在試驗選取的陰離子多糖原料中，CMC的改善效果尤為明顯，同時也沒有顯著增加溶液黏度，適用性更強。

分析原因，這可能與CMC的分子結(jié)構(gòu)（圖6）中羧酸鈉鹽（R1COONa）在水中可以釋放Na+和羧酸根離子（R1COO-）有關(guān)。羧酸根離子帶負(fù)電荷，可以和WPH中的肽或氨基酸結(jié)構(gòu)中的季銨鹽（NH4+）發(fā)生中和反應(yīng)，而后者可能是引起口腔蛋白變性，從而帶來澀味的原因。同樣地，黃原膠的結(jié)構(gòu)中（圖7）也存在羧酸鹽（COOM）結(jié)構(gòu)，羧酸鹽在水中可以釋放出羧酸根離子（COO-），同樣可以和季銨鹽的正電荷發(fā)生反應(yīng)，所以同樣對澀味改善有作用。Carter等[20]也曾提出類似機理。

圖6 羧甲基纖維素鈉（CMC）結(jié)構(gòu)式

圖7 黃原膠結(jié)構(gòu)式

另外，在黏度對澀味影響的試驗中，雖然驗證黏度對澀味改善沒有明顯效果，但卻發(fā)現(xiàn)黏度增加可以延遲澀味出現(xiàn)的時間。關(guān)于這方面的研究還在持續(xù)進行中。