CN101305767B

CN101305767B - 高凝胶蛋白粉及其生产方法与它们的用途

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Publication number: CN101305767B
Application number: CN2008101324962A
Authority: CN
Inventors: 杨严俊; 徐榕榕
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangsu Kant Egg Industry Co., Ltd.
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: CN101305767A

Abstract

本发明将美拉德反应，发酵除糖化学方法与微波辐射、干热处理等物理方法结合起来，提出一种高凝胶性蛋白粉生产方法，采用本发明方法制备的高凝胶性蛋白粉具有极大的蛋白粉凝胶强度及稳定性，其最高凝胶强度可达2400g，因此本发明的高凝胶性蛋白粉具有非常广泛的用途。

Description

高凝胶蛋白粉及其生产方法与它们的用途

【技术领域】

本发明涉及食品配料与工业化生产技术领域，更具体地，本发明涉及一种高凝胶性蛋白粉及其生产方法与它们的用途。

【背景技术】

鸡蛋白粉是所有常用食品蛋白质中凝胶强度最大的一种。即使如此，但在相当多的食品生产过程中还需要更高凝胶强度的鸡蛋白粉，然而进一步提高鸡蛋白粉的凝胶强度却非常困难。目前，人们采用了多种方法提高它的凝胶强度，例如(1)谷氨酰胺转氨酶改性处理，但由于蛋清蛋白的特有性质使得其效果不太理想，达到的凝胶强度也不高，而且酶的成本也太高。(2)美拉德反应，虽然利用美拉德反应可以提高凝胶强度，但由于与蛋清蛋白反应所用的糖类，是用多糖水解所得的水解片段，其中含有大量的还原糖，因此在后面的美拉德反应时褐变反应强烈，从而导致蛋白粉的颜色变得不可接受。(3)辐射、干热处理等物理方法。虽然可以有效提高蛋白凝胶强度，但是所得到的蛋白粉的凝胶强度不稳定，在储存期容易发生衰退，从而影响了产品的品质稳定性。目前工业化的主要方法就是通过干热处理来提高凝胶强度，凝胶强度一般可达到1200g/cm²左右。

因此，本发明人针对现有技术存在的缺陷进行了大量深入细致的研究，终于作出了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种高凝胶蛋白粉。

本发明的另一个目的是提供所述高凝胶蛋白粉的生产方法。

本发明的另一个目的是提供所述高凝胶蛋白粉的用途。

[技术方案]

本发明提供一种以蛋清液为原料，通过酶法改性、发酵除糖、美拉德反应及物理方法(例如干热处理或微波技术)相结合的技术，使蛋清能在这些方法的协同作用下进行改性处理，从而制得凝胶强度高且稳定性好的蛋白粉，从而更好地满足食品工业对高凝胶性蛋白粉的需求。

本发明是通过下述技术方案实现的。

一种高凝胶蛋白粉的生产方法，其特征在于该方法包括下述步骤：

a.制备多糖水解物：

一种或多种选自果胶、瓜尔豆胶、魔芋胶或淀粉的天然多糖在果胶酶或淀粉水解酶的存在下在pH4.5-7.0与温度60-90℃下进行反应3-24小时，然后在90-100℃灭酶10-40min，然后采用PVDF超滤膜进行分离浓缩得到所述的多糖水解物液，该膜通量达到10-60L/m²h，超滤时间为3-8h。

在本发明的意义上，天然多糖应该理解是自然界中广泛存在的单糖的聚合物，且其聚合度超过20。

在本发明的意义上，果胶酶应该理解是可以分解果胶的酶体系。甘露聚糖酶应该理解是能够水解含有β-1，4甘露糖苷键的甘露寡糖和甘露多糖的内切水解酶。淀粉水解酶应该理解是可以将淀粉水解为不同片段的酶体系。

所述的果胶酶选自原果胶酶、果胶甲酯水解酶、果胶酸酶或以果胶酶为主的果胶复合酶，例如广州裕立宝生物科技有限公司以商品名果胶酶(Neopectinase X1)销售的果胶酶、广州裕立宝生物科技有限公司以商品名果胶复合酶(Neopectinase MXL)销售的果胶酶、上海捷瑞生物工程有限公司以商品名果胶酶(Pectinase，Aspergillus niger)销售的果胶酶。

所述甘露聚糖酶选自β-甘露聚糖酶，例如上海宝丰生化有限公司以商品名β-甘露聚糖酶销售的甘露聚糖酶、福建福大百特科技发展有限公司以商品名β-甘露聚糖酶销售的甘露聚糖酶、北京博士奥生物技术有限公司以商品名芬尼科TM(FINNICO)系列β-甘露聚糖酶销售的甘露聚糖酶。

所述的淀粉水解酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶或支链淀粉酶，例如盛夏实业集团公司以商品名耐高温α-淀粉酶SBA-007销售的淀粉水解酶、邢台万达生物工程有限公司以商品名BF7658a-淀粉酶销售的淀粉水解酶、杰诺生物酶有限公司以商品名中温α-精制淀粉酶销售的淀粉水解酶。

一般而言，所述的果胶酶、甘露聚糖酶或淀粉水解酶的使用量是以天然多糖总重量计1-300U/g；优选地3-120U/g；更优选地7-80U/g。

所述的多糖水解液含有1-20重量％聚合度大于3的糖组分，在这个范围内，可以充分利用美拉德反应，从而有利于改善蛋白凝胶强度。如果所述糖组分低于这个范围，则需缩短水解时间或减少酶的添加量；如果所述糖组分高于这个范围，则需延长水解时间或增加酶的添加量。

聚合度大于3的糖组分例如是麦芽三糖、麦芽四糖、麦芽五糖以及聚合度6-10的低聚麦芽糖。

根据本发明的一种优选实施方式，所述天然多糖在果胶酶或淀粉水解酶的存在下在pH5.0-6.5与温度70-80℃下进行反应8-20小时，然后在90-100℃灭酶20-30min。

在本发明的意义上，PVDF超滤膜(即聚偏氟乙烯超滤膜)应该理解是以聚偏氟乙烯为材料生产的中空纤维膜或卷式膜。所述的PVDF超滤膜例如是净美膜科技有限公司以商品名净美PVDF超滤膜销售的PVDF超滤膜、安得膜分离技术有限公司以商品名AMFOR卷式PVDF超滤膜销售的PVDF超滤膜、上海名列化工科技发展有限公司以商品名聚偏氟乙烯超滤膜(ML-FF)销售的PVDF超滤膜。

根据本发明的另一种实施方式，一种或多种选自果胶、瓜尔豆胶、魔芋胶或淀粉的天然多糖在60-80℃下使用2mol/L HCl进行水解4-11h，然后采用PVDF超滤膜进行分离浓缩得到所述的多糖水解物。

b.制备脱糖蛋白粉：

新鲜鸡蛋检查消毒，将蛋黄与蛋清分离，往得到的蛋清液中添加以所述蛋清液总重量计3-15重量％在步骤a.)得到的多糖水解物，再加入0.01-2.5重量％干酵母，在温度20-45℃下进行发酵4-36h，经发酵脱糖后得到发酵液通过喷雾干燥制得脱糖蛋白粉。

新鲜鸡蛋经拣蛋、洗蛋、消毒、喷淋、吹干、打蛋、分离，分别得到蛋黄和蛋白液。其中所得的蛋黄液可直接经喷雾干燥制得蛋黄粉产品，也可经分离分别得到蛋黄免疫球蛋白、卵磷脂、蛋黄油及剩余蛋黄粉等产品。

在本发明的意义上，干酵母应该理解是水分含量8％以下、颗粒状、具有一定发酵能力的酵母产品。

在本发明中使用的干酵母选自例如安琪酵母股份公司以商品名安琪高活性干酵母销售的干酵母、大连兴和酵母有限公司以商品名“兴和”高活性高糖干酵母销售的干酵母、丹宝利酵母有限公司以商品名丹宝利高糖酵母销售的干酵母。

一般而言，所述干酵母的使用量是以蛋清液总重量计0.1-3重量％；优选地0.4-2重量％；更优选地0.6-1.5重量％。

根据本发明的一种优选实施方式，往得到的蛋清液中添加以所述蛋清液总重量计6-12重量％所述的多糖水解物，再加入0.1-1.5重量％干酵母，在温度30-40℃下进行发酵12-20h，经发酵脱糖后得到发酵液通过喷雾干燥制得脱糖蛋白粉。

在所述脱糖蛋清液中单糖含量去除率达到95％以上，这样可以防止生产出的蛋白粉加热后发生不良褐变。

在本发明的意义上，所述的单糖应该理解是通过水解不能进一步减低相对分子质量的碳水化合物。所述的单糖例如是D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、D-果糖或D-艾杜糖。

c.脱糖蛋白粉改性：

步骤b.)制备的脱糖蛋白粉在相对湿度40-90％、温度55-93℃下加热1-30天，然后在相对湿度低于20％与温度95℃下加热干燥1天，得到所述的高凝胶蛋白粉产品。

根据本发明的一种实施方式，所述的脱糖蛋白粉在相对湿度40-90％、温度55-93℃下加热1-30天，然后采用200W-6000W微波处理1-60min，得到所述的高凝胶蛋白粉产品。

所述的脱糖蛋白粉加热干燥是例如使用无锡市阳光干燥设备厂以商品名GZ系列高速离心喷雾干燥机销售的干燥器、常州市范氏干燥设备有限公司以商品名LPG高速离心喷雾干燥机产品销售的干燥器、山东天力干燥设备有限公司以商品名GPY压力式喷雾干燥机销售的干燥器进行实施的。

在所述蛋清液中单糖含量去除率达到95％以上，以防止生产出的蛋白粉加热后发生不良褐变。

经喷雾干燥后的高凝胶蛋白干粉的水含量低于4％。

所述的水含量是采用干燥法方法测定的。

所述的高凝胶蛋白粉的凝胶强度达到直至2400g/cm²，并且性能稳定达到±300g。

所述的凝胶强度是采用如下方法测定的：

首先，将所述高凝胶蛋白粉与去离子水按照一定比例复溶，使溶液中蛋白质的含量达到10.8％(与新鲜鸡蛋蛋白中蛋白质含量相同)。取该蛋白质溶液20毫升放于25毫升的烧杯中，用保鲜膜封口，并用橡皮筋扎紧，置于80℃水浴中加热40min后立即放入冰水中冷却20min，存放于4℃冰箱中过夜。次日取出恢复到室温，测定凝胶强度。

其次，凝胶强度的测定是采用英国TA instrument公司的TA-xTZi物性测试仪进行的。其具体测试条件为：测试前速5mm/s，测试速度2mm/s，测试后速5mm/s，测试距离为15mm，夹具为P0.5DIA Cylinder Ebonite(直径0.5英寸的圆柱状平头探头)，凝胶强度用硬度(Hardness)即探头下压过程中的最大感应力(单位g)表示，重复4次取平均值。

所述的性能稳定是蛋清粉在pH4～9，NaCl浓度0.1mol/L～0.5mol/L的体系中其凝胶强度的变化情况。

本发明还涉及所述的高凝胶蛋白粉在火腿、腊肠、面条、鱼丸或油炸食品中的用途。

例如在鱼糜中添加4重量％本发明的高凝胶蛋白粉可以提高鱼丸的硬度、弹性、咀嚼性。

在面条中添加4重量％本发明的高凝胶蛋白粉可以提高面条的弹性、拉伸性、咀嚼性，降低糊汤率。

在面拖中添加6重量％本发明的高凝胶蛋白粉可以提高油炸春卷的脆度。

[有益效果]

本发明具有下述积极效果：

本发明将美拉德反应，发酵除糖化学方法与微波辐射、干热处理等物理方法结合起来，极大地提高了蛋白粉的凝胶强度及稳定性，其最高凝胶强度可达2400g/cm²，从而提高了蛋白粉的使用价值。

该发明采用美拉德反应与发酵脱糖工艺相结合，对传统的工艺进行改进，既降低了干燥过程中蛋白粉褐变的程度，同时又充分利用了美拉德反应对提高凝胶强度的正面影响。

干热或微波处理不仅提高了蛋白粉的凝胶强度，同时又利用了其杀菌作用，更有利于蛋白粉的储藏。而结合微波处理，可大大缩短了生产时间。

蛋白粉在进行干热处理的同时可诱发蛋白质与高分子量的多糖水解物之间的美拉德反应，从而简化了生产工艺，提高了生产效率。

利用干热或微波处理等物理方法改性，在生产过程中避免使用有机溶剂等有害化学物质，减少污染，保护了环境，同时也保证了产品的安全性。

产品的改性均在干粉条件下进行，工艺简单且便于控制调整。

产品生产自动化程度较高，操作条件简单易掌握，产品质量较已有产品有较大幅度的提高。

【具体实施方式】

实施例1

将杰诺生物酶有限公司以商品名中温α-精制淀粉酶销售的淀粉水解酶与小麦淀粉按照比例16U/g溶于0.02mol/L pH6.0醋酸缓冲液中，在80℃反应3h后，在95-100℃灭酶15min，然后使用净美膜科技有限公司以商品名净美PVDF超滤膜销售的PVDF超滤膜浓缩得到所述的多糖水解液。

将10吨新鲜鸡蛋经拣蛋、洗蛋、消毒、喷淋、吹干、打蛋、分离，分别得到蛋黄和蛋白液。其中所得的蛋黄液可直接经喷雾干燥制得蛋黄粉产品1.2吨左右。而所得蛋清以所述蛋清总重量计加入8％的上述多糖水解液，然后再经过滤、巴氏杀菌处理后，使用40重量％柠檬酸调节pH6.0后加入以所述多糖水解液计1重量％干酵母，在32℃条件下发酵24h，以4000转/分钟离心，使用安得膜分离技术有限公司以商品名AMFOR卷式PVDF超滤膜(F-500)将蛋清固形物含量浓缩到18重量％，经喷雾干燥制成干蛋白粉制品。

最后将所得的干蛋白粉在相对湿度65％下，55℃下加热处理18天，然后在相对湿度＜20％条件下，在95℃加热干燥1天得到本发明的高凝胶蛋白粉，约0.6吨，采用上述凝胶强度测定方法测定的凝胶强度为2030g/cm²。

实施例2

将北京博士奥生物技术有限公司以商品名芬尼科TM(FINNICO)系列β-甘露聚糖酶销售的甘露聚糖酶与瓜尔豆胶按照比例20U/g溶于0.02mol/LpH6.0醋酸缓冲液中，70℃反应16h后，在90-100℃灭酶15min，然后使用净美膜科技有限公司以商品名净美PVDF超滤膜销售的PVDF超滤膜浓缩得到所述的多糖水解液。

将10吨新鲜鸡蛋经拣蛋、洗蛋、消毒、喷淋、吹干、打蛋、分离，分别得到蛋黄和蛋白液。其中所得的蛋黄液可直接经喷雾干燥制得蛋黄粉产品1.2吨左右。而所得蛋清以所述蛋清总重量计加入5％的上述多糖水解液，然后再经过滤、巴氏杀菌处理后，加入0.8％干酵母，在30℃条件下发酵31h，离心，使用安得膜分离技术有限公司以商品名AMFOR卷式PVDF超滤膜(F-500)浓缩到16％，经喷雾干燥制成干蛋白粉制品。

最后将所得的干蛋制品在烟台智能微波能技术有限公司以商品名ZDM1-IV微波面粉干燥杀菌设备销售的隧道式微波干燥器中2000W处理60min，再在相对湿度65％下，55℃下加热处理10天，然后在相对湿度＜20％条件下，95℃加热1天得到所述的高凝胶蛋白粉，约为0.6吨，采用上述凝胶强度测定方法测定的凝胶强度为2280g/cm²。

实施例3

将广州裕立保生物科技有限公司以商品名果胶酶(Neopectinase X1)销售的果胶酶与果胶按照比例15U/g溶于0.02mol/L pH6.0醋酸缓冲液溶液中，在80℃反应16h后，90-100℃灭酶15min，然后使用净美膜科技有限公司以商品名净美PVDF超滤膜销售的PVDF超滤膜浓缩待用。

将10吨新鲜鸡蛋经拣蛋、洗蛋、消毒、喷淋、吹干、打蛋、分离，分别得到蛋黄和蛋白液。其中所得的蛋黄液可分离分别得到蛋黄免疫球蛋白、卵磷脂、蛋黄油及剩余蛋黄粉等产品。而所得蛋清以所述蛋清总重量计加入8％上述的多糖水解液，然后再经过滤、巴氏杀菌处理后，加入1％干酵母，30℃条件下发酵31h，离心，使用安得膜分离技术有限公司以商品名AMFOR卷式PVDF超滤膜(F-500)超滤将蛋清固形物含量浓缩到16％，经喷雾干燥制成干蛋白粉制品。

最后将所得的干蛋制品在RH35％条件下，75℃加热3天，再在烟台智能微波能技术有限公司以商品名ZDM1-IV微波面粉干燥杀菌设备销售的隧道式微波干燥器中4000W处理30min得到所述的高凝胶蛋白粉，约为0.6吨，采用上述凝胶强度测定方法测定的凝胶强度为1820g/cm²。

应用实施例1

本发明的产品可以用于面类增强剂，添加适量的蛋白粉增加面条的咀嚼性，同时还能够增加面制品的蛋白质含量起到营养强化的作用。通过对比添加普通蛋白粉和发明的高凝胶蛋白粉制备出的面条，分析发明的高凝胶蛋白粉是否对面条的品质启到改善做用。

称取普通蛋白粉和发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉各200g、面粉4800g、加水1.5kg、食用碱45g，然后分别进行和面5min，静置熟化10min，压延5min，切割面条，在室内晾干，立即进行切割实验。

切割实验方法如下：面条制品测试条件是先称取干面条20g，放在400ml沸水中煮沸3分钟，捞出放在冷水中冷却，然后采用英国TA instrument公司的TA-xTZi物性测试仪进行切割实验。切割实验时将10根面条并排放在测试台上，所用的夹具为A/LKB-F，切刀下降速度为5mm/s，测试速度为0.1mm/s，形变90％返回，取最大切割力和切割能量(即面积)作为咀嚼性的评价指标，重复测定4次取平均值。所述最大切割力是探头下压过程中的最大感应力(单位g)表示。所述切割能量是切割力对切割时间积分面积(g·s)表示。

实验结果表明，通过对比添加普通蛋白粉的面条，得出使用本发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉可将面条的最大切割力由(859.7±11.3)g提高至(2018.4±35.9)g，切割能量由(4675.3±27.36)g.s提高至(8982±48.99)g.s，显著改善面条的咀嚼性，增加筋道感，且添加了发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉的面条非常光滑，在切割实验时不易被切断，弹性较好。

应用实施例2

本发明的产品可以用于肉类制品，添加适量的蛋白粉可增加肉丸的咀嚼性，减少蒸煮损失，提高冻融稳定性，同时还能够增加肉制品的蛋白质含量起到营养强化的作用。通过对比添加普通蛋白粉和发明的高凝胶蛋白粉制备出的肉丸，分析发明的高凝胶蛋白粉是否对肉丸的品质启到改善做用。

称取普通蛋白粉和发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉各150g、原料肉8kg、水2.2kg、淀粉400g、白胡椒粉50g，洋葱500g、食盐2.0kg、其他调味料适量，然后分别进行绞碎，添加辅料，混合，成型，煮制、冷却，冷却后立即进行质构测定实验，并进行蒸煮损失率测定。

质构测试实验方法如下：肉丸制品测试条件是先将肉丸切成约1cm厚的肉片，然后采用英国TA instrument公司的TA-xTZi物性测试仪进行测试实验。所用的探头为p/0.5R，下降速度为5mm/s，测试速度为0.1mm/s，形变50％返回，以弹性和硬度作为咀嚼性的评价指标，重复测定4次取平均值。

蒸煮损失率＝(煮前肉丸重-煮后肉丸重)/煮前肉丸重×100％

实验结果表明，通过对比添加普通蛋白粉的肉丸，得出使用本发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉可将肉丸的弹性由(85.2±6.2)g提高至(96.5±7.6)g，硬度由(1635.3±31.26)g，提高至(2432±28.71)g，显著改善肉丸的咀嚼性，增加口感，且添加了发明实施例1制备的高凝胶蛋白粉的肉丸组织均匀细腻，在质构测定实验中弹性较好。蒸煮损失率由原来的(15.3±1.62)下降至(7.2±1.49)，从整体上很好的提高了肉丸的品质。

Claims

1.一种高凝胶蛋白粉的生产方法，其特征在于该方法包括下述步骤：

a.制备多糖水解物：

一种或多种选自果胶、瓜尔豆胶、魔芋胶或淀粉的天然多糖在果胶酶、甘露聚糖酶或淀粉水解酶的存在下在pH4.5-7.0与温度60-90℃下进行反应3-24小时，然后在90-100℃灭酶10-40min，然后采用PVDF超滤膜进行分离浓缩得到所述的多糖水解物液，该膜通量达到10-60L/m²h，超滤时间为3-8h；

b.制备脱糖蛋白粉：

新鲜鸡蛋检查消毒，将蛋黄与蛋清分离，往得到的蛋清液中添加以所述蛋清液总重量计3-15重量％在步骤a.)得到的多糖水解物，再加入0.01-2.5重量％干酵母，在温度20-45℃下进行发酵4-36h，经发酵脱糖后得到发酵液通过喷雾干燥制得脱糖蛋白粉；

c.脱糖蛋白粉改性：

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于一种或多种选自果胶、瓜尔豆胶、魔芋胶或淀粉的天然多糖在60-80℃下使用2mol/L HCl进行水解4-11h，然后采用PVDF超滤膜进行分离浓缩得到所述的多糖水解物。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述的脱糖蛋白粉在相对湿度40-90％、温度55-93℃下加热1-30天，然后采用200W-6000W微波处理1-60min，得到所述的高凝胶蛋白粉产品。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的果胶酶选自原果胶酶、果胶甲酯水解酶、果胶酸酶或以果胶酶为主的果胶复合酶；所述的甘露聚糖酶选自β-甘露聚糖酶，所述的淀粉水解酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶或支链淀粉酶；所述果胶酶、甘露聚糖酶或淀粉水解酶的使用量是以天然多糖总重量计7-80U/g。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的干酵母选自面包酵母或酿酒酵母。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的多糖水解物液含有1-20重量％聚合度大于3的糖组分。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱糖蛋液中单糖含量去除率达到95％以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于经喷雾干燥后的蛋白干粉的水份含量低于4％。

9.根据权利要求1-8中任一项权利要求所述方法得到的高凝胶蛋白粉，其特征在于该高凝胶蛋白粉的凝胶强度达到直到2400g/cm²，并且性能稳定达到±300g。

10.根据权利要求1-8中任一项权利要求所述方法得到的高凝胶蛋白粉在火腿、腊肠、面条、鱼丸或油炸食品中的用途。