CN101785522A - 一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法 - Google Patents

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本发明公开一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法，包括(1)植物蛋白与多糖接枝共聚：将植物蛋白溶解后，加入多糖得到混合溶液，植物蛋白与多糖的质量比为0.1～10∶1；(2)将混合溶液搅拌2～3小时后，通过频率为500～2000赫兹，15～45KV的脉冲电场，脉冲处理时间为480～2000μs，得到共聚物；(3)将共聚物浓缩后喷雾干燥。本发明反应效率高，反应时间短，性能稳定，没有任何污染，所得共聚物的溶解性和乳化性显著改善；同时所采用的设备可以连续化工业生产。

Description

一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法
技术领域
本发明属于植物蛋白功能特性技术领域，具体涉及一种脉冲电场促进植物蛋白与多糖的接枝聚合方法。
背景技术
蛋白质在食品及食品基料中的基本特性可以归纳为两个方面：营养特性和功能特性，营养特性对食品的可接受性没有直接影响，但与摄取食品的机体的营养密切相关。植物蛋白具备多种功能特性，但是难于同时兼具多种加工功能，而生产上需求的却是具有一项最佳功能或兼具某几种功能平衡点的产品，如何将其应用于各种不同类型的食品体系，其核心就是改性。
80年代以来，蛋白与多糖的接枝改性受到广泛的关注，经接枝改性的蛋白质功能性(如水溶性、乳化性、热稳定性等)有很大的改善，是目前蛋白改性中较为理想的方法之一。蛋白质和糖的接枝反应是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子的ε-还原末端的羰基之间的美拉德反应(Maillard Reaction)。该反应过程中蛋白质与糖以共价结合，不需要催化剂，仅加热就可使该反应自发地进行。反应液中自由氨基的变化反应了接枝反应的程度，自由氨基的含量采用OPA(邻苯二甲醛)分光光度法，其理论的基础是OPA与蛋白中的自由氨基，在巯基乙醇存在的条件下，共同生成的化合物在340nm有强的吸收，接枝反应程度可用下列方程表示：DG＝(C0-Ct)/C0*100％，(C0-未反应时蛋白自由氨基总量，Ct-反应到某一时刻蛋白自由氨基总量)。
蛋白质和多糖接枝反应主要包括两种方法：干热接枝和湿热接枝。干热法是Kato最先提出的，主要应用于控制蛋白质与多糖之间自发的美拉德反应。反应在低于蛋白的变性温度下进行，严格控制反应体系的水分活度使得蛋白质的氨基处于非聚集的状态便于提供反应基团进行共价接枝反应便于提供反应基团进行共价接枝反应，此条件下的反应时间很慢，至少需要24小时，一般需要数周才能完成。湿热法进行的接枝反应是指蛋白质与糖在溶液的条件下加热进行，一般是单糖或双糖与蛋白的反应。湿热接枝反应是在一个密闭的装置里放入蛋白质和糖的混合液，水浴或者油浴来控制反应的温度从而调节反应的速度，在温度≤90℃时反应速度较慢，温度≥100℃时较快，反应完成通过冰浴降低反应温度从而结束反应。湿热法接枝反应虽然速度有所提高，但是目前主要是应用在简单蛋白质和单糖或双糖之间的反应，而且对产品的色泽有显著影响。因此，这两种方法均存在反应时间长、反应产物色泽较深等技术瓶颈，难以应用到工业化生产。
管军等研究发现，微波加热10～60min，可以得到蛋白与糖的接枝共聚物，加快了蛋白和糖的接枝反应速率；王金水等也认为，在控制超声波功率100～500W的条件下，20～30min的间歇式超声处理可以促进蛋白与多糖的接枝共聚，两种方法反应时间较短，但是反应产物依然存在色泽偏黄，且不能进行连续的工业化生产等技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法。本发明将植物蛋白与多糖的混合液经过脉冲电场处理后，从混合物中除去不溶组分，或者不除去不溶组分，得植物蛋白-多糖接枝改性物。具体技术方案如下：
一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法，包括如下步骤：
(1)植物蛋白与多糖接枝共聚：将植物蛋白溶解后，加入多糖得到混合溶液，植物蛋白与多糖的质量比为0.1～10∶1；
(2)将混合溶液搅拌2～3小时后，通过频率为500～2000赫兹，15～45KV的脉冲电场，脉冲处理时间为480～2000μs，得到共聚物；
(3)将共聚物浓缩后喷雾干燥。
上述植物蛋白与多糖接枝聚合的方法中，步骤(3)将共聚物离心除去不溶解部分，再冷冻干燥或者浓缩后喷雾干燥，或直接浓缩后喷雾干燥。
上述植物蛋白与多糖接枝聚合的方法中，所述植物蛋白包括大豆蛋白、花生蛋白、小麦面筋蛋白中的一种。
上述植物蛋白与多糖接枝聚合的方法中，所述多糖包括阿拉伯胶、右旋糖、糊精、可溶性淀粉中的一种。
上述植物蛋白与多糖接枝聚合的方法中，步骤(1)中蛋白与多糖的混合液用盐酸或氢氧化钠控制pH为7～9。
上述植物蛋白与多糖接枝聚合的方法中，步骤(1)中蛋白与多糖占混合液质量的2～16％。
本发明方法简单、可行，显著缩短了接枝反应的时间，与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)按照本发明，植物蛋白-多糖接枝改性反应速度极大提高(接枝共聚仅在480～2000μs完成，反应时间短)，接枝度与传统干热法相当，或略高，反应的副反应程度较低，对产物的外观色泽影响较小，反应产生褐变程度较低，产品色泽的可接受性好。
(2)利用该方法制备的接枝混合物，其功能性如溶解性、乳化性等较蛋白本身有很大的提高，是目前植物蛋白改性中较为理想的方法之一。
(3)本发明采用的技术可以连续化工业生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
实施例1
将100g大豆分离蛋白溶解于1L水中，加100g阿拉伯胶，搅拌3小时，添加氢氧化钠调pH值到7.5，通过强度为15KV的脉冲电场处理，脉冲处理时间1300μs，频率为1000赫兹，混合液离心除去不溶性物质，上清液冷冻干燥。得到大豆蛋白与阿拉伯胶接枝混合物。
比较实施例1
将100g大豆分离蛋白溶解于1L水中，加100g阿拉伯胶，搅拌均匀后水化2小时，添加氢氧化钠调pH值到7.5，冷冻干燥，干热条件下60℃反应1周，得到大豆蛋白与阿拉伯胶接枝混合物。对比结果如表1所示。
表1
  反应时间   接枝程度(％)   乳化活性(m2/g)   溶解性(％)   色泽
 实施例1   1300μs   27.7   68.3   75   白色
 比较实施例1   1周   25.2   65.1   70.9   黄色
实施例2
将100g大豆分离蛋白溶解于1L水中，加右旋糖30g，搅拌2h，添加氢氧化钠调pH值到7.0，通过强度为30KV的脉冲电场处理，脉冲处理时480μs，频率为1500赫兹，将混合液冷冻干燥。得到大豆分离蛋白与右旋糖接枝混合物。
比较实施例2
将100g大豆分离蛋白溶解于1L水中，添加氢氧化钠调pH值到7.0，加右旋糖30g，搅拌2h，冷冻干燥，干热条件下60℃反应1周，将混合液冷冻干燥或者浓缩后喷雾干燥，得到大豆分离蛋白与右旋糖接枝混合物。对比结果如表2所示。
表2
  反应时间   接枝程度(％)   乳化活性(m2/g)   溶解性(％)   色泽
 实施例2   480μs   30.6   77.1   79.4   白色
 比较实施例2   1周   32.3   73.7   66.3   黄色
实施例3
将100g大豆分离蛋白溶解于1L水中，搅拌3h，添加氢氧化钠调pH值到8，加糊精30g，通过强度为40KV的脉冲电场处理，脉冲处理时间780μs，频率为2000赫兹，将混合液浓缩后喷雾干燥，得到大豆分离蛋白与糊精接枝混合物。
实施例4
将100g小麦面筋蛋白溶解于1L水中，添加氢氧化钠调pH值到9，加入10g阿拉伯胶，搅拌2h，通过强度为45KV的脉冲电场处理，脉冲处理时间480μs，频率为1000赫兹，将混合液浓缩后喷雾干燥，得到小麦面筋蛋白与阿拉伯胶的接枝混合物。

Claims (6)

1.一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)植物蛋白与多糖接枝共聚：将植物蛋白溶解后，加入多糖得到混合溶液，植物蛋白与多糖的质量比为0.1～10∶1；
(2)将混合溶液搅拌2～3小时后，通过频率为500～2000赫兹，15～45KV的脉冲电场，脉冲处理时间为480～2000μs，得到共聚物；
(3)将共聚物浓缩后喷雾干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)将共聚物离心除去不溶解部分，再冷冻干燥或者浓缩后喷雾干燥，或直接浓缩后喷雾干燥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述植物蛋白包括大豆蛋白、花生蛋白、小麦面筋蛋白中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述多糖包括阿拉伯胶、右旋糖、糊精、可溶性淀粉中的一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中蛋白与多糖的混合液用盐酸或氢氧化钠控制pH为7～9。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中蛋白与多糖占混合液质量的2～16％。
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