CN102326665A

CN102326665A - 提高大豆分离蛋白体外消化率的方法以及由该方法得到的变性大豆分离蛋白

Info

Publication number: CN102326665A
Application number: CN2010102274417A
Authority: CN
Inventors: 李树君; 苏丹; 陈庆文; 赵凤敏; 刘威; 曹有福; 杨炳南; 张兰芳; 赵小鹏
Original assignee: Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences
Current assignee: Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明提供了一种可以提高大豆分离蛋白的体外消化率的方法。该方法通过将大豆分离蛋白粉按比例加水溶解调配，真空脱气包装、经超高压技术处理后，大豆蛋白的体外消化率大大提高，可达到75％以上。该方法具有操作简易方便，节能环保，安全高效等优点，对改善大豆蛋白体内消化率低的难题，开发中国传统的大豆蛋白资源潜力具有重要意义。本发明还提供了一种由上述方法制得的变性大豆分离蛋白。

Description

提高大豆分离蛋白体外消化率的方法以及由该方法得到的变性大豆分离蛋白

技术领域

本发明涉及食品加工技术，更具体地涉及提高大豆分离蛋白体外消化率的方法。

背景技术

蛋白质是食品重要组成部分，大豆蛋白以其较高的营养价值和独特的功能特性，已经成为目前世界上开发利用的最具有商业价值的植物蛋白之一。我国大豆资源丰富，被冠以“蔬菜肉”美称的大豆蛋白，富含19种以上氨基酸，赖氨酸含量最高，还含有大量对人体健康有益的必需脂肪酸、磷脂和丰富的钙、磷等矿物质，且不含胆固醇。近年的研究证实，大豆蛋白具有肉类蛋白所不具有的保健价值，被称认为是人类所需最理想的蛋白质，对维系人类生命和保证人们的健康起着重要作用。国内外资料显示，大豆蛋白在体内消化后所产生的生物活性肽，因具有降血压、降胆固醇、增强免疫力、促进生长等特殊的生理功能而日益受到广泛关注。大豆分离蛋白粉是以低温脱溶大豆粕为原料生产的一种全价蛋白类食品，属于全价优质蛋白，没有动物蛋白的副作用，与人体的必需氨基酸组成比例最接近，不会引起肥胖症、心血管病、高胆固醇症等。随着社会的发展和人们生活水平的提高，大豆分离蛋白愈来愈受到人们的青睐。

然而，大豆蛋白高分子结构及生化特性极其复杂，疏水性氨基酸含量较高，对胃肠道蛋白酶的酶解具有很强的抵抗力，限制了蛋白在机体有效的消化、吸收和利用。因此需先采用适当的预处理使其变性，使蛋白分子高度压缩、紧密的结构松散开，暴露出分子内部蛋白酶作用点，从而有助于蛋白在体内的消化。目前国内外普遍采用的热处理方法，虽能有效促进蛋白的消化，却因破坏蛋白分子的共价键而导致蛋白中维生素等小分子成分的变性，从而破坏了营养价值和风味。

超高压处理是目前国际上最热门的非热食品加工技术之一，包括静态超高压和动态超高压。

动态超高压(Ultra High Pressure Shoot Crash，UHPSC)，又称为射流破碎。是将液态物料在短时间内高速通过一个微米级别的阀孔，而在此过程中产生诸如高速剪切、强烈碰撞、瞬间膨爆和空穴振荡作用，从而引起被处理物料的结构和性质的各种变化。

静态超高压(High Hydrostatic Pressure，HHP)是指在100～1000MPa静态高压和一定温度下将食品物料处理一定时间的加工技术。它与热处理本质的区别在于能够把压力瞬间传到物料的各个部位，仅使形成生物高分子立体结构的氢键、离子键等非共价键生变化，而共价键不发生变化，极短的时间内破坏高分子立体结构，使蛋白质变性。由于传递给食物分子的能量很小，不会使食物分子的维生素、香味、色素等较低分子化合物原子间的强有力的连接关系像加热时那样会产生强烈地原子振荡而被破坏，因此加压不会像加热那样引起食品颜色发生变化，同时还能保持其原有的新鲜味道和营养成分。它作为当今世界十大尖端科技之一，具有处理过程简单、能耗少、常温处理能最大限度保留食品营养成份的特点。本方法所指超高压技术为静态超高压。

现有技术文献中已有关于对大豆分离蛋白进行静态超高压处理等的记载。例如，李汴生等(高压处理后大豆分离蛋白溶解性和流变特性的变化及其机理，高压物理学报，1999年第1期)对高压处理后的大豆分离蛋白溶解性和流变特性的变化及其机理进行了研究，发现经400MPa、15min高压处理使低浓度大豆分离蛋白溶液中蛋白质溶解性的提高最为显著；张宏康(超高压对生物大分子的影响研究.中国农业大学博士论文，2001)研究发现，经300MPa压力处理10min可使豆浆中的β-伴球蛋白完全变性，而经400MPa压力处理5min可使豆浆中的大豆豆球蛋白完全变性。在一定压力(≤400MPa)的高压作用下，球状大豆分离蛋白发生解聚，蛋白质分子解聚成一些更小颗粒亚基单位，而且亚基单位进一步有一定程度的伸展，使得球状蛋白质内部的极性基团和疏水基团暴露出来，使得蛋白质分子(颗粒)的表面电荷分布加强，围绕着新暴露的极性基团的结合水将增多；张少兰等(高静压对大豆分离蛋白变性作用的研究.食品研究与开发，2003，24(4))发现，常温下经400MPa高静压处理30min，大豆蛋白分子发生解离现象，热力学性质发生变化。而大豆分离蛋白(SPI)100～300MPa分别处理30min时没有出现降解。刘国琴等(超声和超高压处理对大豆分离蛋白特性影响的研究.河南工业大学学报(自然科学版)2005，26(3))研究发现，在300MPa压力处理下，SPI溶解度随其浓度增加和超高压处理时间延长、而明显增加；但当压力大于400MPa，大豆分离蛋白浓度大于5％时，由于解缔的蛋白质重新聚合，其溶解度就会降低。

在上述文献中所记载的均为静态超高压对大豆蛋白结构和功能影响的研究，而关于静态超高压技术对大豆蛋白的体外消化的影响研究却少见文献报道。因此，将静态超高压应用于大豆蛋白的体外消化，对改善传统热处理的弊端，提高大豆蛋白的体外消化率，开发绿色、环保的大豆蛋白新产品具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高大豆分离蛋白体外消化率的方法，以将静态超高压技术应用于提高大豆分离蛋白的体外消化率。

本发明的一个方面在于提供一种提高大豆分离蛋白体外消化率的方法，该方法采用超高压技术，可有效地提高大豆分离蛋白的体外消化率。

本发明的另一个方面在于提供一种由上述方法处理得到的变性大豆分离蛋白，该变性大豆分离蛋白可具有75％以上的体外消化率。

根据本发明的一个方面，一种提高大豆分离蛋白体外消化率的方法包括下列步骤：

1)称取大豆分离蛋白，配制所述大豆分离蛋白的1～10％(g/100mL)的水溶液；

2)将所述大豆分离蛋白的水溶液进行真空脱气包装；

3)对经过真空脱气包装后的所述水溶液进行静态超高压处理；以及

4)将经超高压处理后的所述水溶液置于大约4℃存放12～24小时左右。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述大豆分离蛋白的蛋白质含量可为90％(干基)以上。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述水溶液浓度可为5～10％(g/100mL)。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述水可为双蒸水。

在本发明的一个较佳实施方式中，可在室温下进行10～30min的静态超高压处理。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述真空脱气包装的包装材料可为5层耐高温聚乙烯塑料。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述静态超高压可为300～600MPa，更优选400～600MPa，最优选600MPa。

根据本发明的另一个方面，一种由上述静态超高压处理方法处理得到的变性大豆分离蛋白，可具有75％以上的体外消化率。

与现有技术中的热加工方法相比，本发明的静态超高压处理方法具有以下优点：

1、本发明采用的方法，消耗能量少，安全环保，工艺操作简单方便，易于控制管理。

2、本发明采用的方法，避免了由于热加工引起的蛋白共价键的破坏，能最大限度保留大豆蛋白的营养成分和风味。

3、通过本发明，大豆蛋白体外消化率显著提高，对解决大豆蛋白在体内消化和转化能力不高的难题，改善大豆蛋白应用领域不宽的现状，开发绿色、环保的大豆蛋白新型产品具有重要意义。

为了更好理解本发明的本质，下面结合附图，通过对本发明较佳的实施方式的描述，详细说明但不限制本发明。

附图说明

图1为对大豆分离蛋白进行超高压处理和体外消化的流程图。

图2为体外测定大豆分离蛋白消化率的流程图。

具体实施方式

本发明所述制备方法的工艺流程如图1所示。本发明所述测定方法的流程如图2所示。

具体而言，本发明中所涉及的超高压技术为静态超高压(High HydrostaticPressure，HHP)，是指在100～1000MPa的静态超高压和一定温度下将食品物料处理一定时间的加工技术。它与热处理本质的区在于能够把压力瞬间传到物料的各个部位，仅使形成生物高分子立体结构的氢键、离子键等非共价键生变化，而共价键不发生变化，极短的时间内破坏高分子立体结构，使蛋白质变性。该方法具有处理过程简单、能耗少、常温处理能最大限度保留食品营养成份等特点。

本发明人采用超高压技术，经过对各种工艺条件的试验摸索，研制出适于处理大豆分离蛋白溶液的处理方法，使大豆蛋白分子变性，从而有效地提高了大豆分离蛋白的体外消化率。本发明将大豆分离蛋白经过调配、脱气、真空包装后，经超高压技术处理，其体外消化率显著提高。

在本发明的一个具体实施方式中，一种提高大豆分离蛋白体外消化率的方法可包括下列步骤：

1)称取大豆分离蛋白，用水配制所述大豆分离蛋白的1～10％(g/100mL)水溶液；

2)将所述大豆分离蛋白的水溶液进行真空脱气包装；

4)将经超高压处理后的所述水溶液置于约4℃存放12～24小时左右。

上述静态超高压处理方法可使大豆蛋白分子变性，从而有效地提高了大豆分离蛋白的体外消化率。该方法还具有环保、节能、安全等特点。

在本发明中，所述大豆分离蛋白的蛋白质含量优选为90％(重量)以上。所述大豆分离蛋白的含水量优选为约5％(重量)。这是因为，在本发明中，在配制大豆分离蛋白溶液之前，一般需要对所用的大豆分离蛋白进行标准化检测。本发明所述的大豆分离蛋白标准化检测，依据国家标准(GB/T 5009.5-2003食品中蛋白质的测定、GB/T 5009.3-2003食品中水分的测定、GB/T5009.6-2003食品中脂肪的测定和GB/T 5009.4-2003食品中灰分的测定)要求，进行原料的蛋白、水分、脂肪、灰份等的检验，保证原料符合高蛋白少杂质的要求，检测方法简单操作。本发明所使用的大豆分离蛋白粉的标准通常为蛋白含90％以上，杂质少，水分含量在5％左右。然而，本发明并不限于上述优选的大豆分离蛋白粉。本领域技术人员应当理解，即使大豆分离蛋白粉并不符合上述标准，也不会影响本发明的发明目的的实现。

在本发明中，所述大豆分离蛋白水溶液浓度优选为5～10％(g/100mL)。这是因为，大豆分离蛋白溶液质量分数达到一定值将形成凝胶。我们的实验结果表明，蛋白溶液浓度为5～10％(g/100mL)时，压力作用较显著。蛋白浓度低于5％(g/100mL)时，压力作用不明显，静态超高压处理效果一般；而浓度高于10％(g/100mL)的蛋白溶液，由于浓度过高，高压作用后蛋白质发生部分聚集，会造成其形成凝胶，因而对后面的体外消化造成一定困难。当蛋白浓度为1～5％之间时，尽管由于压力作用不明显，静态超高压处理效果一般，但是也可获得提高体外消化率的效果。

所述水可为蒸馏水或者双蒸水等。在本发明的一个较佳实施方式中，所述水优选为双蒸水。蒸馏水是不含任何矿物元素和杂质的纯水，双蒸水就是把蒸馏水在进行一次蒸发，纯净度更高。因一定量的杂质会对超高压处理样品的效果产生一定影响，故优选双蒸水。

在本发明中，对加工样品进行真空脱气包装是必要的。这是因为超高压下氧气的氧化能力显著增强，会导致超高压处理的效果下降，如色泽和某些营养组分会发生明显变化。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述真空脱气包装的包装材料优选5层耐高温聚乙烯塑料。例如，所用包装规格可为5cm×10cm，5层聚乙烯真空包装袋。这是因为超高压包装容器需要具有加压可变形、压力解除后可复原、可以热融合和氧透过性低等特点要求。选择该包装袋应具备以上要求，且可耐150℃高温，故优选5层耐高温聚乙烯塑料。

在本发明中，需进一步将经超高压处理后的所述水溶液置于约4℃存放12～24小时左右，以利于样品溶液后期稳定化，均匀化。

在本发明的一个较佳实施方式中，在室温(20-25℃)下进行10～30min的超高压处理，优选20min。实验结果显示，10-30min的处理时间能够改善大豆蛋白的结构与功能。如果时间过短则作用效果不够明显，而如果时间过长则会造成蛋白结构部分重新凝聚。20min的处理时间既能确保较明显的作用效果，又可防止造成蛋白结构部分重新凝聚。

在本发明中，所述静态超高压可为100～1000MPa，优选300～600MPa，更优选400～600MPa，最优选600MPa。一般在100～200MPa以下时，蛋白质变化是可逆的；当压力超过300MPa(文献报道)时，蛋白质的变化趋向不可逆。并且，经反复试验结果显示，压力达到600MPa以上，大豆蛋白质的变性效果反而降低，故而在本发明中静态超高压的优选范围为300～600MPa。

在本发明的另一个具体实施方式中，一种由静态超高压方法处理得到的变性大豆分离蛋白，具有75％以上的体外消化率，更优选为80％以上。在本发明的一个较佳实施方式中，体外消化率可达85％以上。

本发明所用实验材料，如无特殊说明，均为市售产品。

采用本发明的静态超高压方法处理得到变性大豆分离蛋白

实施例1

取一定质量的大豆分离蛋白粉(哈高科大豆食品有限公司提供，经标准化检测，蛋白质含量为91.5％(干基)，水分含量5.25％，脂肪0.62％，灰分4.82％，标准化检测依据：GB/T 5009.5-2003食品中蛋白质的测定、GB/T 5009.3-2003食品中水分的测定、GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的测定和GB/T 5009.4-2003食品中灰分的测定)。用双蒸水配成5％(g/100mL)水溶液，充分溶解后，放入五层聚乙烯包装袋中，经真空脱气密封。在超高压容腔中进行静态的加工处理，于压力400MPa，温度20℃，处理20min。处理后放置于4℃冰箱下12h。

实施例2

取一定质量的大豆分离蛋白粉(哈高科大豆食品有限公司提供，经标准化检测，蛋白质含量为91.5％(干基)，水分含量5.25％，脂肪0.62％，灰分4.82％)。用双蒸水配成5％(g/100mL)水溶液，充分溶解后，放入五层聚乙烯包装袋中，经真空脱气密封。在超高压容腔中进行静态的加工处理，于压力500MPa，温度20℃，处理20min。处理后放置于4℃冰箱下12h。

实施例3

取一定质量的大豆分离蛋白粉(哈高科大豆食品有限公司提供，经标准化检测，蛋白质含量为91.5％(干基)，水分含量5.25％，脂肪0.62％，灰分4.82％)。用双蒸水配成5％(g/100mL)水溶液，充分溶解后，放入五层聚乙烯包装袋中，经真空脱气密封。在超高压容腔中进行静态的加工处理，于压力600MPa，温度20℃，处理20min。处理后放置于4℃冰箱下12h。

本发明静态超高压方法处理得到变性大豆分离蛋白的体外消化率的测定

实施例4

将实施例1～3的经压力处理的样品和未处理样品用双蒸水稀释成0.3％(g/100mL)的样品溶液，调节pH到1.5。将样品放入37℃恒温振荡摇床，加入胃蛋白酶(sigma公司，P6887)溶液，使其用量达到1.1％(酶与底物质量比)，开始消化。30min后，调pH到6.0中止反应。随后升高温度到40℃，调pH为7.8。加入新鲜的胰蛋白酶(sigma公司，P1625)溶液3.2％(酶与底物质量比)，继续消化。反应60min后，加入150mM Na₂CO₃溶液使反应中止，并将消化物立即放在冰上冷却。

实施例5

分别检验经不同超高压处理的大豆蛋白(实施例1～3)与未处理样品的体外消化率，采用三氯乙酸-可溶性氮(TCA-NSI)法对样品的体外消化率进行测定。

步骤如下：10mL的不同消化液加入10mL的10％TCA(体积分数)，于5000×g离心30min后，倒出上清液。沉淀部分再用10mL的10％(体积分数)TCA洗涤，并于同样条件下离心，得到TCA不溶组分。蛋白质总氮和TCA不溶性氮含量采用凯氏定氮法测得。消化过程氮释放量(％)由下式计算而得：

式中：N_t-消化tmin时的TCA不溶性氮，mg

N₀-SPI中的TCA不溶性氮，mg

N_tot-SPI的总氮量，mg

将未经处理的和经高压处理的蛋白体外消化率进行对比，测定结果如下表所示。

表1 不同处理的大豆蛋白体外消化率(N＝6)

由上述测定结果可以看出，未经超高压处理的大豆分离蛋白样品体外消化率仅约为50％，而经过超高压处理的大豆分离蛋白体外消化率最高可达到85％以上。可见，本发明的超高压技术可以使大豆分离蛋白体外消化率大大提高。

以上对本发明较佳实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims

1.一种提高大豆分离蛋白体外消化率的方法，所述方法包括下列步骤：

2)将所述大豆分离蛋白的水溶液进行真空脱气包装；

4)将经超高压处理后的所述水溶液置于4℃存放12～24小时。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述大豆分离蛋白的蛋白质含量为90％(干基)以上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述水溶液浓度为5～10％(g/100mL)。

4.根据权利要求1、2和3中的任一项所述的方法，其中，所述水为双蒸水。

5.根据权利要求1、2、3和4中的任一项所述的方法，其中，在室温下进行10～30min的静态超高压处理。

6.根据权利要求1、2、3、4和5中的任一项所述的方法，其中，所述真空脱气包装的包装材料为5层耐高温聚乙烯塑料。

7.根据权利要求1、2、3、4、5和6中的任一项所述的方法，其中，所述静态超高压为300～600MPa。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述静态超高压为400～600MPa。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述静态超高压为600MPa。

10.一种由权利要求1、2、3、4、5、6、7、8和9中的任一项所述的方法处理得到的变性大豆分离蛋白，具有75％以上的体外消化率。