CN100536676C - 一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法，属于农产品加工领域。本发明以低温豆粕为原料，先经提取得到大豆蛋白，再经过加热，酸，或醇洗的聚集处理，分别得到不同功能性质类型的大豆蛋白聚集体，然后分别将不同类型的大豆蛋白聚集体与提取的大豆蛋白按不同比例混合加热得到不同质构的大豆蛋白凝胶。本发明按其大豆蛋白聚集体类型及混合比例的不同可以对大豆蛋白凝胶的质构进行控制。

Description

一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法

技术领域

一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法，属于农产品加工领域。

背景技术

随着国内外大豆蛋白市场需求的不断增长，国内大豆蛋白的生产也步入了一个快速发展时期，产量逐年提高，大豆蛋白功能性质的提高成了国内众多大豆蛋白生产企业的迫切要求。从国内大豆蛋白的产品结构来看，90％是食用级的凝胶型产品，产品质量水平接近，趋于同质化，因此竞争激烈。当然这与我国大豆蛋白需求状况有关，我国国内对大豆蛋白的需求主要在肉制品应用方面，对凝胶型产品需求量大。与国外许多大型大豆蛋白生产企业如ADM、不二油脂、中央大豆等相比，国内的大豆蛋白产品无论在品种还是质量上都存在很大的差距。

在大豆蛋白的制备或加工过程中，应用不同的处理方法，都会引起蛋白质的理化性质发生变化，适当的改性可产生合适的功能性质，拓宽大豆蛋白在食品工业中作为添加剂来应用的范围。大豆蛋白对外界环境如温度，酸，碱，离子强度及有机溶剂等比较敏感。所以其改性方法也比较多，比较常见的对大豆蛋白的改性方法分为物理改性，化学改性和酶法改性三种，物理改性主要有热处理和高压处理；化学改性主要有酸法改性，有机溶剂处理改性等。通过对改性条件及改性方法的选择，可以得到不同功能性质的蛋白产品。

热处理对大豆蛋白的影响主要是诱导蛋白解离，变性和7S，11S组分的聚集，研究表明选择合适的热处理条件(温度，pH值，时间和蛋白质浓度)可以获得不同的表面疏水性，乳化性和溶解度的蛋白产品。

蛋白在酸性条件下，相互作用加强，变性后的蛋白溶液在酸性条件下会发生随机聚集，生成结构致密，粒径较大的聚集体，其溶解度很小，分散液粘度较低。

用酒精等亲水性有机溶剂对蛋白进行处理，发现蛋白质变性显著，水溶性降低明显，大豆蛋白乙醇变性的乙醇浓度在40％-80％之间。黄友如等人研究发现利用醇洗豆粕提取的大豆蛋白较传统的碱溶酸沉法有较好的凝胶性能和乳化稳定性。Eldridge等研究发现醇洗蛋白质改进了色泽和风味，形成极稳定，低密度的泡沫，其搅打性能类似于蛋清和商用大豆产品。

聚合物的共混改性是高分子材料科学与工程领域的一个重要分支，将不同种类的聚合物采用物理或化学方法共混，不仅可以改善原聚合物的性能，形成具有优异综合性能的聚合物体系，而且可以极大地降低聚合物材料开发和研制过程中的费用，降低成本。经各种方法处理过的大豆蛋白具有不同的结构及功能性质，可作为单体与提取的大豆蛋白共混加热凝胶，由于其热力学不相容性，在微观形态上会发生相分离，产生宏观均匀而微观相分离的结构，从而得到性能优异的共混凝胶，其微观相形态与凝胶的物理，机械性能之间有密切的关系，有效控制相分离的程度可以得到不同质构的凝胶，满足特定的需求，对于改善和提高大豆蛋白凝胶的性能和应用范围有着重要的意义。

相分离的产生与聚合物之间的相容性有关，由于聚合物之间的混合熵很小，所以仅当聚合物之间存在很强的相互作用或组分自身链段之间的斥力大于组分链段之间的斥力时，才能完全相容。所以真正在热力学上完全相容的聚合物并不多，大多数聚合物为不相容或部分相容。大豆蛋白聚集体由于经过热，酸，有机溶剂等方法的处理，其二级结构发生变化，在与提取的大豆蛋白混合后，在水溶液中由于其表面疏水性，分子量等性质的不同，表现出部分相容的性质，加热后产生相分离，从而改善蛋白凝胶质构。

聚合物共混改性在高分子材料研究中已有广泛的应用，近年来国内外对其理论和实验的研究相当活跃，并且取得了一些重要进展。而将此理论应用到食品质构的改善方面尚不多见，现大多数研究集中在蛋白质与多糖的相互作用及相分离方面，而蛋白质与蛋白质之间的相分离对其混合凝胶的影响方面很少有人涉足。Bongkosh等将乳清蛋白聚集体加到乳清蛋白中在一定的盐浓度下热凝胶，发现随添加聚集体量的增加，凝胶变的细腻，凝胶的破裂强度，持水性和透明度均有一定程度的提高；Sarah Comfort等研究了大豆蛋白与乳清蛋白共混凝胶的性质，发现有明显的相分离现象发生，控制混合比例可产生新颖的结构。

经过对大豆蛋白进行有效的处理可以改变其功能性质，获得不同凝胶性能的产品，但此种方法需改变处理条件或处理方法，这增加了操作上的难度，对工业生产来说也不够经济。如何通过简单，经济的处理而获得不同质构的大豆蛋白凝胶产品具有巨大的市场应用价值。以上研究反映了通过对大豆蛋白进行不同方法的聚集后，利用不同功能性质的聚集体与提取的大豆蛋白共混来改善其凝胶质构是可行的，而且简单实用，从目前掌握的材料来看，国内外还没有此方面的报道。

发明内容

本发明的目的是通过对大豆蛋白的后处理得到不同性质的各种聚集体，然后将这些聚集体与大豆蛋白混合作用来得到不同质构的大豆蛋白凝胶。聚集体对凝胶质构的影响主要与聚集体的粒径，溶解度及与天然蛋白之间的相互作用有关。利用不同方法制得的不同性质的聚集体与天然蛋白共混可以改变蛋白凝胶结构，获得不同质构性质的凝胶。

本发明的技术方案：以低温豆粕为原料提取大豆蛋白，再对大豆蛋白进行加热，酸或醇洗聚集处理，得到不同功能性质类型的大豆蛋白聚集体，再将不同类型的大豆蛋白聚集体与提取的大豆蛋白按不同比例混合加热得到不同质构的大豆蛋白凝胶产品，所述方法为：

1)大豆蛋白的提取：低温脱脂豆粕常温下先用固液质量体积比为5-15倍的85％浓度的乙醇混合搅拌醇洗1小时，离心后低温豆粕用质量体积比5倍的95％浓度的乙醇混合搅拌脱水1小时，然后闪蒸脱溶，处理后的豆粕采用常规方法悬浮于水溶液中，悬浮液中豆粕含量为0.05-0.1g/ml，调节温度30-60℃，在pH7.0-9.0碱溶30-60分钟，离心分离得到上清液，上清液调节pH4.0-5.0酸沉，离心分离得到凝乳沉淀，凝乳沉淀以固液比1:5(g/ml)的比例加水混合均匀，回调pH7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到大豆蛋白。

2)大豆蛋白的聚集处理：

聚集体制作，一种方法是加热，加热温度为95℃，蛋白浓度5％-20％，另外一种是醇洗，乙醇浓度为65％，温度为60℃，研究发现此条件下大豆蛋白变性程度最高。最后一种是在加热过程中调节pH值，使蛋白聚集沉淀，加热温度为95℃，pH值为4.5，以使蛋白能较好的沉淀。具体工艺为：

热处理聚集：将提取的大豆蛋白加水搅拌均匀配成5％-20％的溶液，然后在95℃加热30分钟，冷却后加水配成5％的溶液，高速均质后冷冻干燥得大豆蛋白热处理聚集体。

酸处理聚集：将提取的大豆蛋白加水搅拌均匀配成5％的溶液，然后在95℃加热30分钟，加热过程后期调pH值到4.5，离心得到的凝乳沉淀，水洗后调节pH值为7.0，冷冻干燥得大豆蛋白酸处理聚集体。

醇处理聚集：将提取的大豆蛋白按质量体积比5-15倍的比例用65％浓度的乙醇在60℃下保温1h，离心后得到的凝乳沉淀用95％乙醇脱水，干燥后得大豆蛋白醇变性聚集体。

3)共混制作大豆蛋白凝胶进行质构控制：

共混凝胶制作方法：将不同类型的大豆蛋白聚集体按不同的比例与提取的大豆蛋白混合，配成总浓度为10％-20％的大豆蛋白混合液，然后在95℃加热30min，加热结束后迅速转移到冰水浴中冷却，即得到蛋白凝胶产品。凝胶的测定采用TA-XT2i型物性测定仪进行全质构(TPA)测定，得到凝胶脆性，硬度，弹性，粘性，内聚性等质构参数，具体工艺为：

高弹性大豆蛋白凝胶制作：将5％-7％浓度下制作的大豆蛋白热处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水混合均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶弹性高于95％的高弹性大豆蛋白凝胶。

高粘性大豆蛋白凝胶制作：将大豆蛋白酸处理聚集体或8％-20％浓度下制作的大豆蛋白热处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水混合均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶粘性大于60gs的高粘性大豆蛋白凝胶；

高硬度高脆性大豆蛋白凝胶制作：将大豆蛋白醇处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水搅拌均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶硬度大于150g，凝胶脆性大于140g的高硬度高脆性大豆蛋白凝胶。

本发明的有益效果：本发明通过不同的大豆蛋白聚集处理方法可以改变大豆蛋白的功能性质，而将不同类型聚集处理过的大豆蛋白与提取的大豆蛋白混合加热可以得到不同质构的凝胶产品，体现在其凝胶强度，粘弹性等功能性质和其微结构上，通过改变其混合比例可以对大豆蛋白凝胶质构进行调节。

具体实施方式

实施例1

大豆蛋白的制作：取低温豆粕粉碎后以固液质量体积比(g/ml)为1：15的比例用85％的乙醇洗涤60分钟，然后用95％乙醇以固液比1：5(g/ml)的比例脱水60分钟，抽滤后晾干，以此醇洗豆粕提取分离蛋白，料液比1：10(g/ml)，温度30℃，在pH7.0碱溶60分钟，离心后取上清液在pH4.5酸沉，离心后凝乳沉淀以固液比1:5(g/ml)的比例加水混合均匀，然后回调pH7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得大豆分离蛋白。测定氮溶解指数为91.2％。

实施例2

高弹性凝胶制作方法：取干燥后的天然蛋白配成5％的溶液，95℃水浴加热30分钟，加热后室温下冷却，冷冻干燥制成大豆蛋白热处理聚集体，将此大豆蛋白热处理聚集体与提取的大豆蛋白按80:20的质量比混合，加水搅拌均匀，使蛋白总浓度为10％，pH值调节到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，4℃陈化24h后，取出恢复到室温，测定其凝胶弹性为95.45％。

实施例3

高粘性凝胶制作方法：取干燥后的天然蛋白配成10％的溶液，95℃水浴加热30分钟，迅速在冰水浴冷却，将形成的凝胶打碎，加水使蛋白浓度为5％，然后高速均质，得到的溶液冷冻干燥后用粉碎机粉碎，制成大豆蛋白热处理聚集体，将此大豆蛋白热处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60的质量比混合，加水搅拌均匀，使蛋白总浓度为10％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，4℃陈化24小时后，取出恢复到室温，测定其凝胶粘性为60.02gs透明度较好。

实施例4

高粘性凝胶制作方法：取干燥的天然蛋白配成5％的溶液，在95℃加热25分钟，95℃下调节pH到4.5，再加热5分钟，冷却后，水洗两遍，调节pH值到7.0，冷冻干燥制成大豆蛋白酸处理聚集体，将此大豆蛋白酸处理聚集体与提取的大豆蛋白按50:50的质量比混合，加水搅拌均匀，使蛋白总浓度为10％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，4℃陈化24小时后，取出恢复到室温，测定其凝胶粘性为76.44gs，透明度较差。

实施例5

高硬度高脆性凝胶制作方法：取干燥的提取的大豆蛋白用65％的乙醇按固液比1:10(g/ml)的比例在60℃醇洗60分钟，离心后的凝乳沉淀用95％乙醇按固液比1:5(g/ml)的比例脱水30分钟，晾干后粉碎制得大豆蛋白醇变性聚集体。将醇变性聚集体与提取的大豆蛋白按80:20的质量比混合，加水搅拌均匀，使蛋白总浓度为10％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，4℃陈化24小时后，取出恢复到室温，测定其硬度为154.0g，凝胶脆性为141.9g。

实施例6

本实施例为对照例，将提取的大豆蛋白配成10％的溶液，在95℃水浴中加热30分钟，迅速放入冰水浴中冷却，形成的凝胶在4℃冰箱中陈化24h后取出恢复到室温物测定其凝胶硬度为62.9g，粘性为36.77gs，脆性55.9g，弹性91.65％。

Claims (3)

1、一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法，其特征是制作高弹性大豆蛋白凝胶，所述方法为：

1)大豆蛋白的提取：低温豆粕先用固液质量体积比(g/ml)5-15倍的85％浓度的乙醇混合搅拌醇洗1小时，离心后低温豆粕用质量体积比5倍的95％浓度的乙醇混合搅拌脱水1小时，然后闪蒸脱溶，处理后的豆粕采用常规方法悬浮于水溶液中，悬浮液中豆粕含量为0.05-0.1g/ml，调节温度30-60℃，在pH7.0-9.0碱溶30-60分钟，离心分离得到上清液，上清液调节pH4.0-5.0酸沉，离心分离得到凝乳沉淀，凝乳沉淀以固液比1:5(g/ml)的比例加水混合均匀，回调pH7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到大豆蛋白；

2)大豆蛋白的聚集处理：

热处理聚集：将提取的大豆蛋白加水搅拌均匀配成5％的溶液，然后在95℃加热30分钟，冷却后加水配成5％的溶液，高速均质后冷冻干燥得大豆蛋白热处理聚集体；

3)共混制作大豆蛋白凝胶进行质构控制：

将5％浓度下制作的大豆蛋白热处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水混合均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶弹性高于95％的高弹性大豆蛋白凝胶。

2、一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法，其特征是制作高粘性大豆蛋白凝胶，所述方法为：

1)大豆蛋白的提取：同权利要求1的步骤1)；

2)大豆蛋白的聚集处理：

酸处理聚集：将提取的大豆蛋白加水搅拌均匀配成5％的溶液，然后在95℃加热30分钟，加热过程后期调pH值到4.5，离心，得到的凝乳沉淀水洗后调节pH值为7.0，冷冻干燥得大豆蛋白酸处理聚集体；

3)共混制作大豆蛋白凝胶进行质构控制：

将大豆蛋白酸处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水混合均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值7.0，95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶粘性大于60gs的高粘性大豆蛋白凝胶。

3、一种对大豆蛋白凝胶质构性质的控制方法，其特征是制作高硬度高脆性大豆蛋白凝胶，所述方法为：

1)大豆蛋白的提取：同权利要求1的步骤1)；

2)大豆蛋白的聚集处理：

醇处理聚集：将提取的大豆蛋白按质量体积比5-15倍的比例用65％浓度的乙醇在60℃下保温1小时，离心后得到的凝乳沉淀用95％乙醇脱水，干燥后得大豆蛋白醇变性聚集体；

3)共混制作大豆蛋白凝胶进行质构控制：

将大豆蛋白醇处理聚集体与提取的大豆蛋白按40:60-80:20的质量比混合，加水搅拌均匀，控制蛋白总浓度为10％-20％，调节pH值到7.0，然后95℃加热30分钟，取出后迅速在冰水浴中冷却，得到凝胶硬度大于150g，凝胶脆性大于140g的高硬度高脆性大豆蛋白凝胶。