一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法

技术领域

本发明涉及灭酶活钝化技术领域，具体涉及一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法。

背景技术

在海参多肽生产过程中，酶解是必不可少的一步。现阶段，高温(100℃)煮沸是最常用的灭酶处理方式，在高温加热下，样品质地和营养物质可能会发生不良变化；化学方法如调节pH钝化酶活，容易加入新物质，可能会对多肽物质、口感产生不良影响。如何解决灭酶步骤所带来的降低海参产品品质问题，是生产中的一大技术难点。

开发更加绿色温和的物理加工技术是突破海洋多肽产品风味品质卡脖子问题的关键所在。超声通过振动能量促使细胞裂解导致酶失活，从而产生空化气泡并在内爆时暂时产生极高压力和温度点。与传统的高热灭酶处理相比，超声低热温和协同处理对食品天然组分和食用品质的破坏较小。高功率超声技术在提高效率、改善传质和传热、减少加工时间、增加物理混合等方面具有显著的优势；而低强度超声(<1W/cm

发明内容

针对现有技术问题，提供一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，能够实现有效灭酶，改善海参多肽风味，以解决上述技术背景中由于高温导致样品质地和营养物质的不良变化，pH调节导致的口感变化等问题。

本发明实现其目的采用以下技术方案：

一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：海参洗净、切块，加入10-15倍体积的蒸馏水，加入中性蛋白酶，形成酶溶液，在45℃～55℃恒温条件下酶解2-8h；

(2)超声低热温和协同灭酶：酶解结束后，将酶解液置于超声处理设备超声；

(3)真空低热脱水：冷却后，预冻，真空脱水，获得海参多肽；

(4)酶活性及多肽品质评价：通过测定中性蛋白酶酶活、粒径和电位，及测定海参多肽扫描电镜、电子鼻和GC-IMS，综合评价中性蛋白酶及海参多肽品质特性。

步骤(1)中，所述的酶溶液中的中性蛋白酶的质量浓度为0.02-2％。在48℃～52℃恒温条件下酶解4-6h。

步骤(2)中，所述的超声的条件为：在55～65℃恒温条件下，持续超声40～80min，进一步优选，在60℃、超声功率1200W下超声。超声低热温和协同灭酶(60℃-1200W)所处理完后的中性蛋白酶酶活活性低，粒径颗粒达到900nm以下，zeta电位绝对值大于40，体系比较稳定。

步骤(2)中，所用的超声处理设备的条件：设备参数为超声频率30～50KHz，加热功率1500～2500W，超声功率0-1200W。

步骤(3)中，预冻24-30h。真空脱水36-48h。

进一步优选，包括以下步骤：

(1)前处理：海参洗净、切块，加入10-15倍体积的蒸馏水，加入中性蛋白酶，在50℃恒温条件下酶解4-6h；

(2)超声低热温和协同灭酶：酶解结束后，将酶解液置于超声处理设备，在60℃恒温条件下，持续超声60min；

(3)真空低热脱水：冷却至室温后，预冻24-30h，真空脱水36-48h，获得海参多肽；

(4)酶活性及多肽品质评价：通过测定中性蛋白酶酶活、粒径和电位，及测定海参多肽扫描电镜、电子鼻和GC-IMS，综合评价中性蛋白酶及海参多肽品质特性。

所述的步骤(1)所用的中性蛋白酶包括商用中性蛋白酶、生物试剂级中性蛋白酶等，所用的中性蛋白酶酶溶液浓度为0.02-2％。

所述的步骤(2)所用的超声处理设备，设备参数为超声频率40KHz，加热功率2000W，超声功率0-1200W，处理槽容量为30L。超声低热温和协同灭酶(60℃-1200W)所处理完后的中性蛋白酶酶活活性低，粒径颗粒达到900nm以下，zeta电位绝对值大于40，体系比较稳定。

所述的步骤(4)超声低热温和协同灭酶方法制备的海参多肽其多糖含量高于83.6mg/g。该方法制备的海参多肽风味显著，具有丰富的醛类、醇类、酯类以及吡啶、吡嗪等挥发性风味物质，且壬醛、辛醛、庚醛、己醛、戊醛、苯甲醛等海参气味味活性化合物含量高。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明方法通过机械效应与热效应的协同作用实现中性蛋白酶酶活的有效钝化，颗粒聚集和包裹效应使得酶表面zeta电位绝对值增大体系稳定性增强。

(2)本发明具有超声低热温和的技术特点，与传统技术相比，能够有效避免对产品多肽结构的破坏，活性组分含量更高。

(3)与传统的高温灭酶技术相比，本发明能够改善多肽产品的风味品质。

与传统的高温灭酶技术相比，超声低热温和协同灭酶的海参多肽，具有丰富的醛类、醇类、酯类以及吡啶、吡嗪等挥发性风味物质，壬醛、辛醛、庚醛、己醛、戊醛、苯甲醛是海参的气味活性化合物，且含量高。例如，苯甲醛能够挥发出杏仁和焦糖的特别风味，1-戊烯-3-醇、顺式-2-戊烯-1-醇等不饱和醇的气味阈值较低和浓度较高，它们可以使新鲜海鲜散发出淡淡的香味，2,5-二甲基吡嗪与理想的烤坚果香气高度相关，可以提供令人愉快的气味。

附图说明

图1是超声低热温和协同灭酶在中性蛋白酶酶活的影响；

图2是超声低热温和协同灭酶在中性蛋白酶粒径的影响；

图3是超声低热温和协同灭酶对中性蛋白酶电位的影响；

图4是超声低热温和协同灭酶改善海参多肽在扫描电镜的影响；

图5是超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味在电子鼻的影响；

图6是超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味在GC-IMS差异优势；

图7是超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味在GC-IMS指纹图谱优势。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术，现结合具体实例对本发明进行更详细的描述。

实施例1：

一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：海参洗净、切块，加入10倍体积的蒸馏水，加入中性蛋白酶，形成酶溶液(酶溶液中的中性蛋白酶的质量浓度为1％)，在50℃恒温条件下酶解6h；

(2)超声低热温和协同灭酶：酶解结束后，将酶解液置于超声处理设备，在60℃恒温条件下，持续超声60min；

(3)真空低热脱水：冷却至室温25℃后，预冻24h，真空脱水48h，获得海参多肽；

(4)酶活性及多肽品质评价：通过测定中性蛋白酶酶活、粒径和电位，及测定海参多肽扫描电镜、电子鼻和GC-IMS，综合评价中性蛋白酶及海参多肽品质特性。

实施例2：

一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：海参洗净、切块，加入15倍体积的蒸馏水，加入中性蛋白酶，形成酶溶液(酶溶液中的中性蛋白酶的质量浓度为1％)，在50℃恒温条件下酶解4h；

(2)超声低热温和协同灭酶：酶解结束后，将酶解液置于超声处理设备，在60℃恒温条件下，持续超声60min；

(3)真空低热脱水：冷却至室温25℃后，预冻30h，真空脱水36h，获得海参多肽；

(4)酶活性及多肽品质评价：通过测定中性蛋白酶酶活、粒径和电位，及测定海参多肽扫描电镜、电子鼻和GC-IMS，综合评价中性蛋白酶及海参多肽品质特性。

实施例3：

一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：海参洗净、切块，加入12倍体积的蒸馏水，加入中性蛋白酶，形成酶溶液(酶溶液中的中性蛋白酶的质量浓度为1％)，在50℃恒温条件下酶解5h；

(2)超声低热温和协同灭酶：酶解结束后，将酶解液置于超声处理设备，在60℃恒温条件下，持续超声60min；

(3)真空低热脱水：冷却至室温25℃后，预冻28h，真空脱水40h，获得海参多肽；

(4)酶活性及多肽品质评价：通过测定中性蛋白酶酶活、粒径和电位，及测定海参多肽扫描电镜、电子鼻和GC-IMS，综合评价中性蛋白酶及海参多肽品质特性。

本发明提供一种超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味品质和功能特性的方法，采用超声低热温和协同灭酶方式，能够改善海参多肽风味品质。其中，单独中性蛋白酶溶液作为模型样品，进行酶活测定，具体包括以下步骤：

(1)中性蛋白酶溶液制备

准确称取中性蛋白酶置于烧杯中，加入100mL缓冲液，利用磁力搅拌器搅拌30-60min，充分搅拌均匀至均匀，制备成中性蛋白酶溶液。

(2)超声波浴预热处理

超声波浴液加至超声清洗机水位线，超声清洗机开启逐步升温至60℃，保持恒温条件，且预先脱气。

(3)超声低热温和灭酶处理

步骤(1)得到的中性蛋白酶溶液，悬浮置于步骤(2)超声波浴中超声频率40kHz，超声功率1200W，超声时间60min，进行超声温和灭酶处理。

(1)本发明方法通过机械效应与热效应的协同作用实现中性蛋白酶酶活的有效钝化，颗粒聚集和包裹效应使得酶表面zeta电位绝对值增大体系稳定性增强。

通过60℃条件下超声低热温和协同灭酶对中性蛋白酶酶活的影响如表1，随着中性蛋白酶酶浓度的增加，单纯加热的处理形式对钝化中性蛋白酶酶活的作用越来越微弱。但是，通过高功率超声同时加热的模式可以有效钝化中性蛋白酶酶活，而且是随着中性蛋白酶浓度增加协同作用更加明显。基于60min处理时间，超声低热温和协同灭酶在中性蛋白酶酶活的影响如图1，60℃同时协同1200W超声能够显著有效地钝化中性蛋白酶酶活。

表1 60℃条件下超声低热温和协同灭酶对中性蛋白酶酶活的影响

注：加热处理和超声处理为同时进行。

超声低热温和协同灭酶在中性蛋白酶粒径的影响如图2所示，在超声协同低热温和(60℃-1200W)灭酶过程中，高功率超声在较长时间内超声热效应会导致小聚集体进一步聚集，粒径较大，同时也可能包裹住中性蛋白酶酶活性位点，从而灭酶效果。超声处理能够影响分子的重折叠和/或蛋白质-蛋白质相互作用，从而可以隐藏酶促切割的特定肽键，钝化中性蛋白酶酶活。如图3所示，通过超声协同低热温和(60℃-1200W)灭酶过程中，zeta电位绝对值增大，也就是蛋白质表面负电荷增加，从而蛋白质分子之间的静电排斥力增加，稳定性增强。还可能是因为超声波可以改变分子中的非共价键，使溶液更加均匀和稳定。

(2)本发明具有超声低热温和的技术特点，与传统技术相比，能够有效避免对产品多肽结构的破坏，活性组分含量更高。

超声低热温和协同灭酶处理海参多肽的多糖含量结果如表2所示，高温灭酶处理的海参多肽的多糖含量为75.8mg/g，超声低热温和协同灭酶处理的海参多肽的多糖含量为83.6mg/g，标志性功能组分含量有显著提升。

表2超声低热温和协同灭酶所处理海参多肽的海参多糖的影响

超声低热温和协同灭酶改善海参多肽在扫描电镜的影响如图4所示，超声低热温和协同灭酶(60℃-1200W)所处理的海参多肽，颗粒减小，但可能由于超声又具备聚集作用，同时也又一部分海参多肽被聚集，但仍比100℃所处理的海参多肽颗粒小。

(3)与传统的高温灭酶技术相比，本发明能够改善多肽产品的风味品质。

超声低热温和协同灭酶改善海参多肽风味在电子鼻的影响如图5所示，与对照相比，超声低热温和协同灭酶所处理的海参多肽的气味微收敛。

进一步通过GC-IMS结果图6和图7所示，超声低热温和协同灭酶的海参多肽表现出明显的风味。与传统的高温灭酶技术相比，超声低热温和协同灭酶的海参多肽，具有丰富的醛类、醇类、酯类以及吡啶、吡嗪等挥发性风味物质，壬醛、辛醛、庚醛、己醛、戊醛、苯甲醛是海参的气味活性化合物，且含量高。例如，苯甲醛能够挥发出杏仁和焦糖的特别风味，1-戊烯-3-醇、顺式-2-戊烯-1-醇等不饱和醇的气味阈值较低和浓度较高，它们可以使新鲜海鲜散发出淡淡的香味，2,5-二甲基吡嗪与理想的烤坚果香气高度相关，可以提供令人愉快的气味。