CN100403918C - 一种豆粕经过加热处理的大豆蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种豆粕经过加热处理的大豆蛋白的制备方法，属于农产品加工和酶的生化抑制领域。本发明以低温脱脂豆粕为原料，经过加热处理使豆粕中脂肪氧合酶的活力降低到适当的程度，处理后的豆粕以一定固液比悬浮于水溶液中，调节温度与pH，经碱溶、酸沉和凝乳分离得到大豆蛋白。本发明发现脂肪氧合酶的存在是引起豆粕残余脂质过氧化的主要因素，经过不同程度的加热灭酶处理后，豆粕中脂肪氧合酶的活力逐步下降，其溶解度、凝胶性等功能性质得到改善。豆粕经过加热灭酶处理后，产品大豆蛋白的氮溶解指数和凝胶强度等功能性质均有很大提高。
Description
技术领域
一种豆粕经过加热处理的大豆蛋白的制备方法，属于农产品加工和酶的生化抑制领域。
背景技术
随着国内大豆蛋白市场的需求和产量的不断提高，大豆蛋白功能性质的提高成了国内众多蛋白加工厂的迫切要求。和国外一些著名大型大豆蛋白生产商，如ADM、不二油脂、中央大豆等相比，无论蛋白的品种还是质量，国内的产品都还与其相差较大的档次。这种差距在许多生产规模小、产品研发能力弱的中小型大豆蛋白生产加工企业中尤为突出。仔细分析影响大豆蛋白功能性质的因素，主要有：1)大豆品种，2)种植地区水土、气候等自然因素，3)脱脂豆粕的加工方式及工艺，包括脱脂方法(压榨、浸提、CO2超临界萃取等)、脱脂温度、脱脂时间以及脱脂豆粕的残油率等，4)大豆蛋白的加工方式及工艺参数，如料液比、浸提温度、浸提时间、pH等。其中1)和2)属于自然性因素，可以通过选育大豆优良品种，加强田间管理等方式来得到优质加工原料，对于大豆蛋白加工企业来说可供控制的余地不大；而3)和4)则属于后期加工环节，通过选择合理的工艺流程及参数可以在相当程度上弥补原料的影响，并能够提高大豆蛋白的功能性质。
在大豆蛋白加工过程中有一个容易被忽视的环节，就是低温脱脂豆粕提取大豆蛋白前酶的钝化处理。大豆富含多种酶系，如脂肪氧合酶、尿素酶、淀粉酶等，其中脂肪氧合酶的含量最高，约占大豆中蛋白含量的1～2％。由于脂肪氧合酶能够催化含顺，顺-1-4-戊二烯结构的不饱和脂肪酸及酯类，而生成氢过氧化脂类，在此过程中会产生大量自由基。这正是大豆蛋白加工中值得引起注意的地方，豆粕经过脱脂处理，虽然绝大多数中性脂质被除去，但少量的极性脂质和残余的中性脂质会保留下来。在后期的蛋白提取中，这些残余脂质同豆粕中的脂肪氧合酶在碱溶步骤中会发生相互作用，浸提液偏碱性的环境和40～50℃的温度更是脂肪氧合酶的最适作用条件。因此在这个过程中产生出的大量自由基会促使大豆蛋白发生聚集。这种体积巨大，结构松散的聚集体会严重影响大豆蛋白的功能性质。
早在1966年，Roubal和Tappel就研究过脂质过氧化与蛋白质相互作用。他们认为在反应中生成的自由基会诱发蛋白质的聚合反应，并且提出了反应的机制。其研究主要针对的是过氧化脂质形成风味成分的变化；但也提出了过氧化脂质与蛋白质相互作用的另一个重要后果是蛋白质功能性质发生变化，由于蛋白质与脂质过氧化物相结合，蛋白质的能态会发生变化，并导致蛋白质变性以及随之而来的蛋白质溶解度的变化，而溶解度的变化又进而影响到蛋白质的多种功能性质，但是没有作进一步的研究。
Hettiarachchy等人发现，在大豆分离蛋白提取过程中，添加抗氧化剂可以提高蛋白的溶解度，说明大豆中某种成分的氧化将影响到蛋白的功能性质；而其另一项研究则揭示了过氧化的脂质会降低蛋白的溶解度。Akio obata等人发现脂肪氧合酶催化反应的初期产物-氢过氧化物可以与大豆蛋白中的-SH基团生成-S-S-键，-SO2H或-SO3H，从而使大豆蛋白形成凝胶的能力下降。
以上研究都不同程度的反映了脂质过氧化会使蛋白的功能性质受到影响，但没有深入发掘其根源所在。我们通过研究发现脂肪氧合酶的存在确实是引起豆粕残余脂质过氧化的主要因素，而经过不同程度的灭酶处理后，豆粕中脂肪氧合酶的活力逐步下降，其溶解度、凝胶性等功能性质逐步改善。目前从所掌握的材料看，国内外还没有这方面的报道。
发明内容
本发明的目的是通过对豆粕的预处理而使得提取出的大豆蛋白功能性质得到提高。经研究证实脱脂豆粕残余脂质及脂肪氧合酶的存在会不可避免的导致提取出的大豆蛋白的功能性质受到损害。为了将这种损害作用降低至最低限度，采用了几种物理加热的方法来钝化豆粕中的脂肪氧合酶活性。通过热处理后，豆粕中的酶达到不可逆转的热变性，从而达到消除其在后期蛋白提取过程中不利影响的目的。
为了消除脂肪氧合酶的作用有两个途径可供选择：一是减少酶作用的底物，由于豆粕脱脂工艺流程中所采用的溶剂一般为六号溶剂，其主要成分为正己烷，环己烷等非极性烷烃物质，故大豆中的极性脂质基本不能脱除，再加上极少量的非极性残余脂质的存在，因此要从减少豆粕残余脂质的角度来减少脂肪氧合酶的作用底物，是不经济也不方便的。而第二个途径就是降低豆粕中酶的数量与活力，这正是本发明所致力研究的对象，通过灭酶来提高后期提取出蛋白的功能性质。
本发明的技术方案：脱脂豆粕的灭酶采用物理加热方式。对于干热灭酶，豆粕的水份含量是非常重要的参数，因为水份含量不同会影响到豆粕中脂肪氧合酶的水份活度，而水份活度对于酶的热变性温度影响十分巨大。通过预先调节豆粕水份含量，使其达到或略超过加热温度下的酶变性的水分含量临界值。一般豆粕水份含量大于10％效果会明显，温度为90～110℃，加热时间1～30min。对于饱和水蒸汽灭酶，则控制好加热时间是关键，由于在高温高湿环境中，脂肪氧合酶固然会迅速失活，而豆粕中的蛋白也容易变性，不利于后期提取。所以必须把握好加热时间。饱和水蒸汽温度为70～100℃，加热时间为10s～20min。或用微波处理：微波功率为100～400W，微波处理时间为：5～80s，微波处理量为100克豆粕。
经过灭酶处理后的豆粕经冷却、自然干燥后测定脂肪氧合酶的残余活力。亚油酸是脂肪氧合酶的最佳反应底物通常被用来测定酶的活力。亚油酸经酶催化生成含共扼结构的氢过氧化物，在234nm处有特征吸收，其含量与酶的活力成正比，根据此原理，采用分光光度法测定脂肪氧合酶的活力。配制2.24×10-3mol/L的亚油酸的硼酸盐溶液(pH9.0)，加入一定量的豆粕提取上清液，于30℃恒温水浴保温3min，加入无水乙醇终止反应，以1ml反应体系1min内在234nm处消光增加0.001为一个单位计算酶活。
本发明的有益效果：本发明发现脂肪氧合酶的存在是引起豆粕残余脂质过氧化的主要因素，经过不同程度的加热灭酶处理后，豆粕中脂肪氧合酶的活力逐步下降，其溶解度、凝胶性等功能性质得到改善。豆粕经过加热灭酶处理后，大豆蛋白的氮溶解指数和凝胶强度等功能性质均有很大提高。
具体实施方式
实施例1
取低温脱脂豆粕，粉碎后调节水份含量至10.2％，装入具塞螺口试管，密封后于110℃加热灭酶30min，立即冰浴冷却至室温。取该豆粕测定脂肪氧合酶的活力为400U/mg左右。以该豆粕提取分离蛋白，料液比1∶10g/ml，温度30℃，在pH 7.0碱溶60min，酸沉pH 4.0，凝乳经回调pH7.0后冷冻干燥而得分离蛋白。测定分离蛋白的氮溶解指数(NSI)为91％。再测定分离蛋白的凝胶强度，以该分离蛋白配制12％的蛋白溶液，90℃下加热15min，冰浴冷却至室温，形成的凝胶经4℃冰箱陈化24h后以物性测试仪测定凝胶强度，其强度为206g。
实施例2
取低温脱脂豆粕，粉碎后调节水份含量至14％，装入具塞螺口试管，密封后于90℃加热灭酶1min，立即冰浴冷却至室温。取该豆粕测定脂肪氧合酶的活力为350U/mg左右。以该豆粕提取分离蛋白，料液比1∶20g/ml，温度60℃，在pH9.0碱溶30min，酸沉pH5.0，凝乳经回调pH7.0后喷雾干燥而得分离蛋白。测定分离蛋白的氮溶解指数(NSI)为92％。再测定分离蛋白的凝胶强度，以该分离蛋白配制12％的蛋白溶液，90℃下加热15min，冰浴冷却至室温，形成的凝胶经4℃冰箱陈化24h后以物性测试仪测定凝胶强度，其强度为220g。
实施例3
取低温脱脂豆粕，均匀铺一薄层于蒸架上，调节恒温蒸汽锅的饱和水汽温度为100℃，迅速将蒸架置于锅内，密闭蒸汽锅盖，10s后取出蒸架冷却至室温，经自然干燥后测定脂肪氧合酶活力为150U/mg左右。提取分离蛋白，方法同实施例1，测定分离蛋白的NSI值为95％。测定12％凝胶强度(条件同实施例1)为315g。
实施例4
取低温脱脂豆粕，均匀铺一薄层于蒸架上，调节恒温蒸汽锅的饱和水汽温度为70℃，迅速将蒸架置于锅内，密闭蒸汽锅盖，20min后取出蒸架冷却至室温，经自然干燥后测定脂肪氧合酶活力为50U/mg左右。提取分离蛋白，方法同实施例1，测定分离蛋白的NSI值为95％。测定12％凝胶强度(条件同实施例1)为356g。
实施例5
取100克低温脱脂豆粕，加入小烧杯中封上保鲜膜，调节微波发生器功率100W，控制微波加热时间80s，取出烧杯迅速冷却，待温度降至室温后测定脂肪氧合酶活力为75U/mg左右。提取分离蛋白，方法同实施例1，测定分离蛋白的NSI值为93％。测定12％凝胶强度(条件同实施例1)为303g。
实施例6
取100克低温脱脂豆粕，加入小烧杯中封上保鲜膜，调节微波发生器功率400W，控制微波加热时间5s，取出烧杯迅速冷却，待温度降至室温后测定脂肪氧合酶活力为80U/mg左右。提取分离蛋白，方法同实施例1，测定分离蛋白的NSI值为89％。测定12％凝胶强度(条件同实施例1)为290g。
实施例7
本实施例为对照例，取低温脱脂豆粕，直接测定脂肪氧合酶的活力为4240U/mg。取该豆粕同实施例1方法制备分离蛋白，测定NSI值和12％的凝胶强度，分别为83％和37g。
Claims (1)
1.一种大豆蛋白的制备方法，其特征是以低温脱脂豆粕为原料，经过加热处理使豆粕中脂肪氧合酶的活力降低到适当的程度，处理后的豆粕以一定固液比悬浮于水溶液中，调节温度与pH，经碱溶、酸沉和凝乳分离得到大豆蛋白，所述方法为：
1)加热处理：包括干热、饱和蒸汽加热或微波处理，
干热灭酶处理：将原料进行水份调节至10％～14％，加热温度90～110℃，加热时间1～30min；
或用蒸汽灭酶处理：调节水蒸气温度为70～100℃，加热时间10s～20min；
或用微波处理：微波处理量为100克豆粕，微波功率为100～400W，微波处理时间为5～80s；
2)处理后的豆粕采用常规方法以固液比1∶10～1∶20g/ml悬浮于水溶液中，调节温度30～60℃，在pH7.0～9.0碱溶30～60min，离心分离得到上清液，上清液调节pH 4.0～5.0酸沉，离心分离得到凝乳，凝乳经回调pH 7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到大豆蛋白产品。
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