CN101606574B - 天然高铁蛋白粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于功能性食品领域，特别涉及一种天然高铁蛋白粉及其制备方法。该方法包括：磨豆浆、加热离心、加盐盐析、离心沉淀和冷冻干燥，过程如下：称取干豆，浸泡8～12小时后，用质量为干豆质量1～2倍的浓度为50mM的PBS缓冲液打成浆，缓冲液中聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，过滤去除豆渣；在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，冷却至室温，4500～8000rpm离心10～20分钟，弃淀粉和杂蛋白，取上清液；溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在4℃搅拌8～12小时，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM；0～7℃时，以大于10000rpm离心20～40分钟，弃上清液和油脂，取沉淀部分；将沉淀部分冷冻干燥。

Description

天然高铁蛋白粉及其制备方法

技术领域

本发明属于功能性食品领域，特别涉及一种天然高铁蛋白粉及其制备方法。

背景技术

目前，缺铁导致的疾病是一类严重影响人类健康的疾病。世界卫生组织2002年发表的统计数据表明，全球有20亿人患有铁缺乏症，缺铁成为第九类健康风险因素。因此，改善铁营养状况，是世界也是我国迫切需要解决的问题。目前使用的补血铁剂主要是二价的非血红素铁，如硫酸亚铁以及有机酸亚铁盐类。由于这些补铁剂具有副作用，易发生铁中毒，铁吸收率不高，且生产或储存都很困难，导致补铁效果不理想，所以开发更好的补铁产品势在必行。

豆类中的铁元素主要存储在铁蛋白中，它的补铁作用主要体现在人体对铁蛋白的吸收。铁蛋白通常为由24个亚基组成的中空球状分子，内外直径分别约为8以及12.5nm。铁蛋白包括8个3倍轴通道与6个4倍轴通道，负责铁蛋白与外部环境的物质交换，其中，3倍轴通道是铁的主要通道和Fe²⁺氧化作用位点，铁离子通过此通道进入核中。铁蛋白广泛存在于动物、植物和微生物的细胞中，主要调节铁的代谢平衡。当细胞内Fe²⁺浓度高时，铁蛋白催化Fe²⁺被氧气分子氧化的反应，并把生成的Fe³⁺储藏于其内部空腔中，1分子铁蛋白可最多储存4500个Fe³⁺；当细胞需要铁时(Fe²⁺浓度低时)，铁蛋白在还原剂的帮助下将Fe³⁺还原为Fe²⁺， 使铁从其内部释放出来供其它蛋白质合成利用，所以铁蛋白在细胞内具有去除Fe²⁺的毒性以及调节铁代谢平衡的双重作用。

近十几年来，铁蛋白(特别是植物铁蛋白)的生物学功能得到了人们极大关注，目前报道人体对大豆中铁(主要以铁蛋白形式存在)的吸收率约为24.5％；人体对大豆铁蛋白的吸收与对硫酸亚铁的吸收没有显著性差异，并表明大豆铁蛋白是一种天然的新型补血铁剂。由于植物铁蛋白具有良好的补铁生物活性，它被看作是21世纪新型的补铁剂，其应用前景非常光明。

目前，对于动物铁蛋白的研究较多，然而由于其生产成本很高使得很少应用于功能食品的开发中。相对于动物体而言，从植物体中提取铁蛋白一方面成本比较低，另一方面具有高度的安全性。大豆不仅在我国，在全世界都有着非常多的种植面积和非常高的产量，而工业生产主要应用于榨油，对大豆蛋白包括铁蛋白的损失非常大。利用大豆或者豆粕生产一种天然高铁蛋白粉的功能性食品有着非常好的应用前景，这在国内外尚无报道。

传统的补血铁制剂主要是二价的非血红素铁(如：硫酸亚铁、有机酸亚铁盐类等)，由于这些补铁剂具有副作用并且铁的吸收效率不高，导致补铁效果不理想；另一方面，如果体内铁等金属离子过多，则会诱发体内产生大量自由基，从而破坏机体组织，损害心脏、大脑等器官，增加罹患癌症的风险。因此，寻找一种安全、高效的补铁制剂势在必行。然而，天然存在于生物体中的铁蛋白的发现给了我们极大的启示，由于它不仅能够贮藏大量的铁(每分子铁蛋白最多可容纳4500个Fe³⁺，而且可以调节细胞内铁的动态平衡，所以我们预想如果将铁蛋白开发成功能性食品，不仅可以起到补铁作用，而且可以防止由于体内铁素过多而引起的中毒。已经证明铁蛋白具有和硫酸亚铁相同的补铁效果，所以将铁 蛋白开发成功能食品是可行的。在已报道的植物铁蛋白中，大豆种子中铁蛋白相对比较丰富。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种天然高铁蛋白粉的制备方法，采用磨豆浆、加热离心、加盐盐析、离心沉淀和冷冻干燥等步骤，可以大大提高蛋白粉中的铁蛋白和蛋白粉的含量。

本发明的另一目的是得到一种采用上述方法制备的天然高铁蛋白粉。

一种天然高铁蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：

A.磨豆浆：称取干豆，浸泡8～12小时后，添加质量为干豆质量1～2倍、浓度为50mM的PBS缓冲液，PBS缓冲液中添加的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，将干豆和PBS缓冲液的混合物打成浆，过滤去除豆渣，得到豆浆；

B.加热离心：将所述豆浆在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，冷却至室温后，以4500～8000rpm的速度离心10～20分钟，弃去淀粉和杂蛋白，取上清液；

C.加盐盐析：在所述上清液中先溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在1～7℃搅拌8～12小时，得到含盐豆浆；其中氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM；

D.离心沉淀：在0～7℃时，将所述含盐豆浆以大于10000rpm的速度离心20～40分钟，弃去上清液和油脂，回收沉淀部分；

E.冷冻干燥：将所述的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

所述干豆为大豆、黑豆或豌豆中的一种。

当所述干豆为黑豆时，浸泡8～12小时后去皮。

在加热离心步骤中，将加热并冷却至室温的豆浆以4500～6000rpm的速度离心10分钟。

在加盐盐析步骤中，将所述上清液在4℃搅拌10小时，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是500mM与700mM。

在离心沉淀步骤中，将所述含盐豆浆在4℃时，以大于10000rpm的速度离心30分钟。

所述干豆为大豆、黑豆或豌豆中的一种。

当所述干豆为黑豆时，浸泡8～12小时后去皮。

在加热离心步骤中，将加热并冷却至室温的豆浆以4500～6000rpm的速度离心10分钟。

在加盐盐析步骤中，将所述上清液在4℃搅拌10小时，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是500mM与700mM。

在离心沉淀步骤中，将所述含盐豆浆在4℃时，以大于10000rpm的速度离心30分钟。

一种天然高铁蛋白粉，所述天然高铁蛋白粉的制备包括以下步骤：

A.磨豆浆：称取干豆，浸泡8～12小时后，添加质量为干豆质量1～2倍、浓度为50mM的PBS缓冲液，PBS缓冲液中添加的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，将干豆和PBS缓冲液的混合物打成浆，过滤去除豆渣，得到豆浆；

B.加热离心：将所述豆浆在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，冷却至室温后，以4500～8000rpm的速度离心10～20分钟，弃去淀粉和杂蛋白，取上清液；

C.加盐盐析：在所述上清液中先溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在1～7℃搅拌8～12小时，得到含盐豆浆，氯化镁 和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM；

D.离心沉淀：在0～7℃时，将所述含盐豆浆以大于10000rpm的速度离心20～40分钟，弃去上清液和油脂，回收沉淀部分；

E.冷冻干燥：将所述的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

本发明的有益效果在于：

通过使用一系列的蛋白分离技术，得到富含铁蛋白的高铁蛋白粉，产品最终铁蛋白含量能达到9.28％左右。在人类补铁的功能性食品方面开发出了一种新的更天然更有效的产品。本发明所采用的原料简单易得，又是天然食品，加工工艺简单易操作。主要成份为含铁铁蛋白，既是一种天然植物蛋白，又是一种新型有效的补铁剂，通过对豆类种子的简单加工使铁蛋白含量比原来提高了150多倍，极大的提升了豆类和豆粕的利用价值，也开拓了补铁性功能食品的市场。

附图说明

图1——为本发明的一种天然高铁蛋白粉的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明公开了一种天然高铁蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：

1.磨豆浆

本发明所处理的原料选自大豆、黑豆或者豌豆中的一种。根据需要，也可以选用其他富含铁质的豆类原料。

首先，原料需要浸泡处理，所需处理的时间一般为8～12小时。随后，进行打浆处理。由于产品补铁功能性成分为铁蛋白，铁蛋白为水溶 性蛋白，在生产过程中过高或者过低的pH值溶液会对铁蛋白的稳定性和产品含铁量有比较大的影响。因此，PBS缓冲液的pH值为7～8。添加质量为干豆质量1～2倍、浓度为50mM的PBS缓冲液(即磷酸缓冲溶液)，缓冲液中的PVP(即聚乙烯吡咯烷酮)为0.5～10克/升，将干豆和PBS缓冲液的混合物打成浆，过滤去除豆渣，得到豆浆。

2.加热离心

由于铁蛋白是一种耐热蛋白，最高可耐75℃高温。把磨制出的豆浆在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，这个步骤是为了下一步离心除去部分淀粉提供方便。

把加热并冷却至室温的豆浆在4500～8000rpm速度下离心10～20分钟，除去豆浆中部分淀粉和杂蛋白，取上清液。

3.加盐盐析

在上清液中先溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在1～7℃搅拌8～12小时。根据所处理的原料不同，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM，温度和搅拌时间也可略微调整。

这一步的目的是使铁蛋白沉淀析出，当然会伴随着其他一些杂蛋白的沉淀。加盐种类和浓度对最后产品中铁蛋白的含量至关重要。

4.离心沉淀

盐析后的豆浆在0～7℃下以大于10000rpm的速度离心20～40分钟，弃去上清液和油脂，回收暗红色沉淀部分，此部分即为所需要的高铁蛋白，主要成分为含铁铁蛋白。

5.冷冻干燥

将上一步骤中离心沉淀得到的高铁蛋白冷冻干燥，即得到天然高铁蛋白粉。

本发明还公开了一种采用上述方法制备的天然高铁蛋白粉。

下面通过描述具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

原料为大豆，其铁蛋白含量约为60mg/kg，含铁量约为0.82mg/kg。

称取2kg的干大豆，浸泡10小时后，用质量为干豆质量1.5倍、浓度为50mM的PBS缓冲液打成浆，PBS缓冲液中的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，用纱布过滤除豆渣，得到豆浆。

将上述豆浆在55℃温水浴中加热15分钟，冷却至室温后以4500rpm离心10分钟，取上清液；

在上清液中先溶解氯化镁，30分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，4℃下搅拌10小时，得到含盐豆浆，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别为500mM与700mM；

将含盐豆浆在4℃以大于12000rpm的速度离心30分钟，弃上清液，取沉淀部分；

冷冻干燥：将上一步骤中得到的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

经检测，天然高铁蛋白粉中的最终蛋白粉为4.83g，铁蛋白含量约为68.7g/kg，含铁量约为0.137g/kg。

实施例2

原料为黑豆，其铁蛋白含量约为50mg/kg，含铁量约为0.7mg/kg。

称取2kg干黑豆，浸泡10小时后去皮，用质量为干豆质量1.5倍、浓度为50mM的PBS缓冲液打成浆，PBS缓冲液中的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，用纱布过滤除豆渣，得到豆浆。

将上述豆浆在55℃温水浴中加热15分钟，冷却至室温后，以4500rpm离心10分钟，取上清液；

在上清液中先溶解氯化镁，30分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，4℃下搅拌10小时，得到含盐豆浆，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别为300mM与450mM；

将含盐豆浆在4℃以12000rpm离心30分钟，弃上清液，取沉淀部分；

冷冻干燥：将上一步骤中得到的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

经检测，天然高铁蛋白粉中的最终蛋白粉为4.21g，铁蛋白含量约为51.4g/kg，含铁量约为0.117g/kg。

实施例3

原料为豌豆，其铁蛋白含量约为50mg/kg，含铁量约为0.49mg/kg。

称取2kg干豌豆，浸泡10小时后，用质量为干大豆1.5倍、浓度为50mM的PBS缓冲液打成浆，PBS缓冲液中的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，用纱布过滤除豆渣，得到豆浆；

将豆浆在55℃温水浴中加热15分钟，冷却至室温后以4500rpm离心10分钟，取上清液；

在上清液中先溶解氯化镁，30分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，4℃下搅拌10小时，得到含盐豆浆，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别为200mM 与300mM；

将含盐豆浆在4℃以12000rpm的速度离心30分钟，弃上清液，取沉淀部分；

冷冻干燥：将上一步骤中得到的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

经检测，天然高铁蛋白粉中的最终蛋白粉为3.89g，铁蛋白含量约为96.7g/kg，含铁量约为0.193g/kg。

Claims (7)

1.一种天然高铁蛋白粉的制备方法，其特征在于：

所述制备方法包括以下步骤：

A.磨豆浆：称取干豆，浸泡8～12小时后，添加质量为干豆质量1～2倍、浓度为50mM的PBS缓冲液，PBS缓冲液中添加的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，将干豆和PBS缓冲液的混合物打成浆，过滤去除豆渣，得到豆浆；

B.加热离心：将所述豆浆在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，冷却至室温后，以4500～8000rpm的速度离心10～20分钟，弃去淀粉和杂蛋白，取上清液；

C.加盐盐析：在所述上清液中先溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在1～7℃搅拌8～12小时，得到含盐豆浆；其中氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM；

D.离心沉淀：在0～7℃时，将所述含盐豆浆以大于10000rpm的速度离心20～40分钟，弃去上清液和油脂，回收沉淀部分；

E.冷冻干燥：将所述的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干豆为大豆、黑豆或豌豆中的一种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：当所述干豆为黑豆时，浸泡8～12小时后去皮。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在加热离心步骤中，将加热并冷却至室温的豆浆以4500～6000rpm的速度离心10分钟。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在加盐盐析步骤中，将所述上清液在4℃搅拌10小时，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是500mM与700mM。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在离心沉淀步骤中，将所述含盐豆浆在4℃时，以大于10000rpm的速度离心30分钟。

7.一种天然高铁蛋白粉，其特征在于：所述天然高铁蛋白粉的制备包括以下步骤：

A.磨豆浆：称取干豆，浸泡8～12小时后，添加质量为干豆质量1～2倍、浓度为50mM的PBS缓冲液，PBS缓冲液中添加的聚乙烯吡咯烷酮为0.5～10克/升，PBS缓冲液的pH值为7～8，将干豆和PBS缓冲液的混合物打成浆，过滤去除豆渣，得到豆浆；

B.加热离心：将所述豆浆在50～60℃温水浴中加热10～15分钟，冷却至室温后，以4500～8000rpm的速度离心10～20分钟，弃去淀粉和杂蛋白，取上清液；

C.加盐盐析：在所述上清液中先溶解氯化镁，30～120分钟后溶解柠檬酸三钠并混匀，在1～7℃搅拌8～12小时，得到含盐豆浆，氯化镁和柠檬酸三钠的浓度分别是200～600mM与300～700mM；

D.离心沉淀：在0～7℃时，将所述含盐豆浆以大于10000rpm的速度离心20～40分钟，弃去上清液和油脂，回收沉淀部分；

E.冷冻干燥：将所述的沉淀部分冷冻干燥，得到天然高铁蛋白粉。

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