CN101138384A

CN101138384A - 一种天然小麦蛋白的复合改性方法及在淀粉类食品中的应用

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Publication number: CN101138384A
Application number: CNA2007100096771A
Authority: CN
Inventors: 戴李宗; 马莹莹; 郑毅芳; 邓远名; 丁霖桐; 许一婷
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: CN100559959C

Abstract

一种天然小麦蛋白的复合改性方法及在淀粉类食品中的应用，涉及一种天然小麦蛋白的复合改性方法，及在淀粉类食品中作为添加剂的应用。提供一种天然小麦蛋白的复合改性方法。取小麦蛋白和反应介质配成悬浮液，再超声波振荡；水浴加热，磁力搅拌，加入酸溶液，按循环次数平分，依次加入，8～15min后，停止水浴；加入弱碱性盐中和过量酸至pH为7，继续超声振荡，弱碱性盐的浓度为0.05～0.2mol/l；将最终得到的产物冷冻干燥至恒重，研磨粉碎后即得复合改性的天然小麦蛋白。改性后的小麦蛋白作为淀粉类食品添加剂，可替代无机盐类添加剂，用于面粉、面条、面包等食品加工。

Description

一种天然小麦蛋白的复合改性方法及在淀粉类食品中的应用

技术领域

本发明涉及一种天然小麦蛋白的复合改性方法，及其改性后的天然小麦蛋白在淀粉类食品中作为添加剂的应用。

背景技术

淀粉类食品的改良的发明很多，目前市售的淀粉类食品改良剂一般采用无机盐类与表面活性剂进行复配，例如明矾，碳酸盐，亚硫酸盐，乳化剂，蛋白粉等。它们对淀粉类食品，如拉面、面包等进行改良，增加韧性，调节硬度和口感。但无机盐类食品添加剂对人体产生毒性，长期食用会对人体产生不良的影响。世界卫生组织早在1989年就正式将铝定为食品污染物并要求严加控制，长期食用明矾，明矾中的铝元素渗入骨骼中沉积下来使骨质变得松软，随着血液进入大脑沉积下来会使脑组织发生器质性改变，轻者记忆力减退，重者造成痴呆；沉积于皮肤，可使皮肤弹性降低，皱纹增多。Na⁺被认为是诱导高血压的起因之一。目前使用的氧化剂溴酸钾是面粉增筋剂的典型代表，使用它已有80余年历史，但近代国际上不少学者研究证实，它与动物组织的癌变有关，国际粮农卫生组织食品添加剂法规委员会指出，溴酸钾残留有致癌毒性。亚硝酸盐在食品加工中可用作护色剂，具有很强的毒性，摄入3克即可致死。亚硫酸是一种古老的漂白剂和防腐剂，由于亚硫酸本身为液体，运输使用不便，故多以亚硫酸钠或亚硫酸氢钠等盐类代替，亚硫酸适用于植物性食品的防腐和漂白、保色和防止维生素C破坏的作用，但是亚硫酸能破坏鱼、肉中的硫胺素。如果食用了二氧化硫超标的食物，人体会出现急性中毒，表现为头晕、呕吐、恶心、腹泻、全身乏力、胃粘膜损伤等，严重时会毒害肝和肾脏，引起急性中毒，二氧化硫还是一种致癌物质。过氧化苯甲酰增白剂会破坏面粉的营养，导致面粉中的类胡萝卜素、叶黄素等天然成份丧失，过氧化苯甲酰水解后产生的苯甲酸进入人体后在肝脏内进行分解，长期过量食用后会对肝脏造成严重的损害，极易加重肝脏负担，引发多种疾病，短期过量食用会使人产生恶心、头晕、神经衰弱等中毒现象。针对上述的传统淀粉类食品添加剂对人体长期产生的不良影响，开发一种天然无害且品质好的改良剂是一个亟待解决的问题。

作为淀粉类食品的添加剂需具备以下条件：性能稳定，无毒副作用，温和无刺激性，营养性，口感清香，与淀粉长链分子发生作用，能够对淀粉类食品加工过程中的流变性能以及面团的韧性，硬度，保水性，表面光洁度等性能有很好的改善。制备方法简单，耗能少，且成本低，在干燥状态下稳定性好。

小麦蛋白(又称为谷朊蛋白或面筋蛋白)是谷朊粉的主要成分，它分成清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白(麦胶蛋白)和麦谷蛋白等4种蛋白质。其中，麦醇蛋白和麦谷蛋白含量在80％以上，且氨基酸组成比较齐全，钙、磷、铁等矿物质含量较高，是营养丰富、物美价廉的植物性蛋白源，已作为一种食品添加剂应用于食品加工行业。王彦波等(王彦波，李爱花，乔永钦，等，小麦淀粉、谷朊粉的生产与应用，粮食与饲料工业，1995，(4)：13～14)系统地综述了谷朊粉的生产与应用。活性小麦谷朊蛋白是以小麦为原料经加工提取的一种天然植物蛋白质，其蛋白质含量比目前国内面团法生产的活性面筋粉高25％以上，是营养丰富的植物蛋白资源。它具有很强的吸水性和粘弹性。麦醇溶蛋白的分子量小，平均分子量约为4×10⁴，分子呈球形，其分子中二硫键都分布于分子内部，为非极性；麦谷蛋白是一类不同组分的蛋白质，多链，相对分子量变化于1×10⁵至数百万之间，平均相对分子量为3×10⁶。麦谷蛋白除了分子内二硫键外，还有许多亚基通过分子间二硫键形成纤维状的大分子，且极性大，使麦谷蛋白不易流动。面筋的弹性归因于麦谷蛋白组分，面筋的粘性和延伸性则来自于麦醇溶蛋白成分。但因含较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低。此外，仍然含有较多的非极性残基如亮氨酸，脯氨酸，它们以疏水交互作用存在，更加限制其在食品中的利用范围。要高值化利用小麦蛋白，首先要增大其溶解性或使其良好的分散于溶液体系，因此就要利用一定的生物化学手段改善小麦蛋白的一些生物化学性质，提高其表面活性，亦可拓宽小麦蛋白的应用范围。对小麦蛋白改性已有很广泛的研究，制备改性小麦蛋白时候多采用酶制剂、乙酰化、磷酸化等方法，改性后的小麦蛋白应用范围有限。如张红印等(张红印，朱加进，郑晓冬，等，小麦面筋蛋白琥珀酰化改性研究，中国农业科学，2003，36(3)：313～317)采用琥珀酸酐对小麦蛋白进行酰化改性的研究得出，琥珀酰化改性后的蛋白溶解度、乳化能力和起泡能力得到提高，琥珀酰化小麦蛋白对弱筋粉粉质特性的改善效果强于普通谷朊粉。李瑜等(李瑜，尹春明，周瑞宝，三聚磷酸钠改性小麦面筋蛋白研究，粮食与油脂，2002，(4)：4～5)采用三聚磷酸钠(STP)对小麦蛋白进行磷酸化改性，研究磷酸化对小麦蛋白功能特性的影响，发现小麦蛋白功能性质显著改善，改性后可使乳化性、溶解性、起泡性及其稳定性都有极大提高，面粉烘焙品之应用得到很大改善。黄继红等(中国专利03126156.6)利用湿热改性工艺对谷朊粉中的主要成份小麦蛋白进行物理改性修饰不引入化学物质，保证产品质量的安全，将谷朊粉配制成悬浮液，均质，粉浆采用喷射系统加热，管道维持一定时间，加工后的悬浮液进行真空闪蒸降温，然后进行喷雾干燥即得到成品，提高了谷朊粉的溶解性、膨润性、乳化性、凝胶性等功能，生产出的改性谷朊粉在火腿肠加工等食品中表现出良好的功能特性，拓宽了其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然小麦蛋白的复合改性方法，改性后的小麦蛋白能够改善淀粉类食品质构性和加工性，并将改性后的小麦蛋白作为食品添加剂应用于淀粉类食品替代传统的添加剂。

本发明所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，包括以下步骤：

1)按质量比(以下相同)，取小麦蛋白1份和反应介质6～8.5份配置成悬浮液；

2)将悬浮液超声波振荡；

3)将超声振荡后的悬浮液水浴加热，磁力搅拌，加入酸溶液，酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L，酸的加入量为0.5～3份，按循环次数平分，依次加入，8～15min后，停止水浴；

4)按顺序重复步骤2和步骤3循环反应2～3次；

5)加入弱碱性盐中和过量酸至pH为7，继续超声振荡，弱碱性盐的浓度为0.05～0.2mol/l；

6)将最终得到的产物冷冻干燥至恒重，研磨粉碎后即得复合改性的天然小麦蛋白。

所述的反应介质为水或68％～80％的乙醇溶液。悬浮液超声波振荡的时间最好为2～10min。水浴加热的温度最好为60～75℃，酸溶液的浓度最好为0.3～0.5mol/L，所述的酸溶液为盐酸、氢碘酸、稀硫酸、磷酸、柠檬酸、醋酸、己二酸、富马酸、酒石酸、苹果酸、乳酸等中的至少一种。弱碱性盐的浓度最好为0.1mol/L，继续超声振荡的时间最好为2～10min，所述的弱碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸三钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾等中的至少一种。所述的小麦蛋白、反应介质和酸的投料比为1∶(6～8.5)∶(0.5～3)，最佳比为1∶8∶1。

改性后的小麦蛋白可作为淀粉类食品添加剂，替代无机盐类添加剂，用于面粉、面条、面包等食品加工。

本发明具有以下突出优点：1)复合改性方法简易可行，对温度要求不高，改性过程中没有不可食用类杂质引入；2)物理改性采用超声波，当液体介质经受快速膨胀时，形成气液两相空穴；当引起液体膨胀的力被移去时，空穴会迅速扩大，瞬间形成了很大的压力，因而在很小的范围内得到了很大的切应力，使物体被粉碎，采用此方法，可以增大蛋白质的提取率，对次级结构会有影响；3)复合改性天然小麦蛋白的化学结构和物理结构都有一定程度的改善，乳化性大大提高；4)复合改性后的天然小麦蛋白起到明显的增韧作用，并且小分子部分作为乳化剂，亲水基团结合麦胶蛋白，亲油基团结合麦谷蛋白，使面筋蛋白质分子相互联结起来，同时也能增强淀粉与蛋白质分子之间的联结作用，进而形成结构牢固而致密的面筋网络，增强面团的粘弹性和柔韧性，减少了湿面的干物质失落率；5)是一种天然可食用性蛋白，具有很好的影响价值，并且环境友好，对人体无毒无害；6)采用水或70％的乙醇溶液作溶剂，无毒副作用，满足食品卫生的生产要求；7)可以作为淀粉类食品添加剂，替代无机盐类添加剂，能够用于面粉、面条、面包等食品加工。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

步骤1、将称量好的小麦蛋白1份和去离子水8份，放入单口瓶中，配置成悬浮液，常温下超声波振荡5min。

步骤2、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，将1/3份的0.3mol/L的盐酸缓慢滴入单口瓶中，10min后，停止水浴。

步骤3、将步骤2的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡5min。

步骤4、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，再次将1/3份的0.3mol/L的盐酸的缓慢滴入单口瓶中，10min后，停止水浴。

步骤5、将步骤4的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡5min。

步骤6、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，将剩余的1/3份的0.3mol/L的盐酸的缓慢滴入单口瓶中，10min后，停止水浴。

步骤7、加入可以食用的0.1mol/l的碳酸钠调节pH至7，继续超声振荡5min。

步骤8、将步骤7得到的产物冷冻干燥至恒重。研磨粉碎后得复合改性的天然小麦蛋白。

实施例2～3：

改变酸的浓度为0.5、1.0mol/L，酸加入总量为0.5份和1份，其它同实施例1。

实施例4：

步骤1、将称量好的小麦蛋白1份和70％的乙醇溶液7份，放入单口瓶中，配置成悬浮液，常温下超声波振荡3min。

步骤2、停止振荡，单口瓶移至水浴加热75℃，磁力搅拌，取2/3份0.1mol/L的氢碘酸缓慢滴入单口瓶中，8min后，停止水浴。

步骤3、将步骤2的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡3min。

步骤4、停止振荡，单口瓶移至水浴加热75℃，磁力搅拌，再次将2/3份0.1mol/L的氢碘酸的缓慢滴入单口瓶中，8min后，停止水浴。

步骤5、将步骤4的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡3min。

步骤6、停止振荡，单口瓶移至水浴加热75℃，磁力搅拌，将剩余的2/3份0.1mol/L的氢碘酸的缓慢滴入单口瓶中，8min后，停止水浴。

步骤7、加入可以食用的0.2mol/l的碳酸钾调节至pH＝7，继续超声振荡3min。

实施例5：

改变实施例4中反应介质乙醇溶液的质量分数为78％，弱碱性盐为0.05mol/L柠檬酸钠和柠檬酸钾的混合物，其余同实施例4。

实施例6：

改变实施例4中反应介质乙醇溶液的质量分数为80％，加入的酸为1.0mol/L醋酸和磷酸的混合酸，其余同实施例4。

实施例7：

步骤1、将称量好的小麦蛋白1份和去离子水6份，放入单口瓶中，配置成悬浮液，常温下超声波振荡8min。

步骤2、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，取1份0.1mol/L的氢碘酸和柠檬酸的混合溶液缓慢滴入单口瓶中，15min后，停止水浴。

步骤3、将步骤2的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡8min。

步骤4、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，再次将1份0.1mol/L的氢碘酸和柠檬酸的混合溶液缓慢滴入单口瓶中，15min后，停止水浴。

步骤5、将步骤4的单口瓶连同溶液一起移至超声波振荡8min。

步骤6、停止振荡，单口瓶移至水浴加热65℃，磁力搅拌，将剩余的1份0.1mol/L氢碘酸和柠檬酸的混合溶液缓慢滴入单口瓶中，15min后，停止水浴。

步骤7、加入可以食用的0.15mol/l的碳酸钾与磷酸钠的混合溶液调节至pH＝7，继续超声振荡3min。

实施例8：

将复合方法改性的天然小麦蛋白与马铃薯淀粉或者玉米淀粉按照1∶50的比例混合均匀后，与打芡后的马铃薯淀粉在和面机中和面，经挤出，过水，包装后即得到成品拉面，该拉面制品的乳化性、膨润性明显提高。复合方法改性后的天然小麦蛋白与淀粉长链分子作用后，形成三维网络结构，改善了淀粉类食品的内部质构，使得面类制品具有很高的韧性，弹性，耐煮，并且口感劲道。去酰胺的得到的部分小分子物质具有优越的乳化性能，使拉面制品表面光洁滑爽，持水性显著提高。

Claims

1.一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按质量比，取小麦蛋白1份和反应介质6～8.5份配置成悬浮液；

2)将悬浮液超声波振荡；

4)按顺序重复步骤2和步骤3循环反应2～3次；

2.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于反应介质为水或68％～80％的乙醇溶液。

3.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于悬浮液超声波振荡的时间为2～10min。

4.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于水浴加热的温度为60～75℃，酸溶液的浓度为0.3～0.5mol/L。

5.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于所述的酸溶液为盐酸、氢碘酸、稀硫酸、磷酸、柠檬酸、醋酸、己二酸、富马酸、酒石酸、苹果酸、乳酸中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于弱碱性盐的浓度为0.1 mol/L，继续超声振荡的时间为2～10min。

7.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于弱碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸三钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于所述的小麦蛋白、反应介质和酸的投料比为1∶6～8.5∶0.5～3。

9.如权利要求8所述的一种天然小麦蛋白的复合改性方法，其特征在于小麦蛋白、反应介质和酸的投料比为1∶8∶1。

10.如权利要求1所述的复合改性后的一种天然小麦蛋白在淀粉类食品中的应用，其特征在于作为淀粉类食品添加剂，用于面制品的食品加工。