CN102422848B - 一种在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶的制备方法，本方法以壳聚糖为载体用离子凝胶法固定化葡萄糖氧化酶，喷雾干燥后制得固定化酶制剂。该酶制剂可用于小麦面粉的加工，有效增加葡萄糖氧化酶在面粉加工过程中的稳定性，优化面筋蛋白的组织结构，从而提高小麦面粉烘焙品质。该方法生产成本低廉、工艺简单，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶制备方法，具体是以壳聚糖为壁材固定化葡萄糖氧化酶，为面粉加工提供更好的酶制剂，属于食品酶技术领域。
背景技术
传统强筋剂溴酸钾由于安全隐患已在大多数国家禁止使用，寻找、研制溴酸钾的替代产品，已成为世界性研究课题。近年来，一些食品酶制剂成为倍受关注的溴酸钾替代物，如转谷氨酰胺酶、葡萄糖氧化酶、己糖氧化酶和漆酶。
葡萄糖氧化酶(GO)是最具潜力的溴酸钾代替物。GO以葡萄糖和氧分子为底物，催化生成葡萄糖醛酸和过氧化氢。过氧化氢是一种强氧化剂，可促使麦谷蛋白的氧化和加速巯基(SH)-二硫键(SS)的转化，使得麦谷蛋白聚合，在面团形成过程中增强面筋强度，提高面团的持气性、面包体积和面包质量。
然而在烘焙过程中游离GO仍然不能完全取代溴酸钾，首先溴酸钾为慢速型氧化剂，过氧化氢则属于快速型氧化剂，游离GO过快产生的过氧化氢作用于面团可能导致快速氧化和过度氧化等问题，易形成过强面筋弹力的面团，持气性差，制作的而包过硬、比容小等，面包烘烤品质差。另外，GO在面团前期搅打过程中容易失活，使得作用效果不佳。
壳聚糖具有生物可降解性、生物活性和阳离子性能，在酶的固定化制备方面显示出了重要作用。壳聚糖壁材所具有的较大外表面积有助于GO的固定，同时还能达到缓释效果，降低过氧化氢的释放速率。
目前，国内外研究食品用固定化葡萄糖氧化酶的研究甚少，仅江南大学王霞(CN101250515A)提出以壳聚糖-海藻酸钙凝胶为壁材制备葡萄糖氧化酶微胶囊，但该方法需要经过超声波均质、破乳、冷冻离心等步骤，工艺较为复杂。相较于上述工艺，本方法程序简便，制备的固定化葡萄糖氧化酶不仅酶活回收率较高、储藏稳定性好，在面包制做过程中能够有效提高面包的质量，并且本固定化葡萄糖氧化酶制备工艺简单，设备能耗低，是一种能够符合实际应用的生产方法。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶的制备方法。利用本发明提供的方法能够生产酶活收率高、稳定性强的固定化葡萄糖氧化酶，使其更加有效地提高GO对小麦粉面包烘焙品质。
技术方案
本发明涉及一种在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶的制备方法，该方法步骤如下：
(1)配制一定浓度的壳聚糖和多聚磷酸盐溶液，多聚磷酸盐溶液经蠕动泵缓慢滴加到壳聚糖溶液中，搅拌均匀分散，然后加入游离葡萄糖氧化酶溶液，继续搅拌1-3h，形成固定化酶分散体系。整个过程在室温下进行。将所得的固定化酶分散体系进行喷雾干燥，得到白色壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶粉末。
(2)所述的壳聚糖溶液的制备过程为：将粘度100-5000cps的脱乙酰度为70-98％的壳聚糖用体积浓度为0.1-2％的乙酸水溶液溶解，配成质量浓度为2-5％壳聚糖溶液，用100-200目尼龙滤布过滤去除不溶性杂质。
(3)所述的多聚磷酸盐水溶液的制备过程为：将质量浓度为0.2-5％的多聚磷酸盐水溶液用0.45μm滤膜过滤，形成透明溶液。
(4)所述的固定化酶分散体系在形成过程为：将上述多聚磷酸盐水溶液缓慢滴加到上述壳聚糖溶液中。其中，两种溶液体积比为1∶1，进料速率为5-20mL/min。
(5)所述的喷雾干燥过程中，加料速率为10-20mL/min、进口温度为170-200℃、出口温度为50-80℃。制得的固定化葡萄糖氧化酶粉末为粒径3-10nm的白色粉末。
根据本发明的优选实施方式，所述的多聚磷酸钠是焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钾、三聚磷酸钾、六偏磷酸钾。
有益效果
本发明的有益效果是：采用壳聚糖-多聚磷酸盐离子凝胶法将GO固定化后，形成固定化酶微粒在面团搅打时可以使GO不致失活，同时壁材限制了底物(氧气和葡萄糖)的进入和产物(过氧化氢)释放，面团中过氧化氢的水平更接近于面团形成过程的实际需求。壳聚糖微载体作为“微反应器”更好地发挥了GO改善面包品质的潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步说明本发明。
实例1：将粘度100cps的脱乙酰度为85％的壳聚糖用体积浓度为1％的乙酸水溶液溶解，配成质量浓度为2％壳聚糖溶液，用100目尼龙滤布过滤去除不溶性杂质。配制浓度为0.2％的焦磷酸钾水溶液用0.45μm滤膜过滤。再将焦磷酸钾水溶液用蠕动泵缓慢滴加到壳聚糖溶液中。其中，两种溶液体积比为1∶1，蠕动泵进料速率为10mL/min。将游离GO加入到上述溶液中，继续搅拌1h，形成负载GO的壳聚糖溶液。最后将负载GO的壳聚糖溶液进行喷雾干燥。加料速率为16mL/min、进口温度为190℃、出口温度为70℃，所得固定化酶酶活回收率为82.8％。将制备好的固定化GO粉末以20U/kg面粉的添加量与面粉等原辅料混合，经和面、发酵、烘烤等阶段，冷却两小时之后对面包进行质构测定。经分析，添加固定化GO的面包品质得到了显著的改善，添加固定化GO时面包弹性比空白对照增加了18％，而加入相同单位游离GO酶量时面包弹性仅比空白对照增加了10％；硬度降低了26％，而添加游离GO对面包硬度的影响仅为20％。说明固定化GO作为面粉添加剂用于面包制作是一种更为有效的酶制剂。
实例2：将粘度1200cps的脱乙酰度为90％的壳聚糖用体积浓度为1.5％的乙酸水溶液溶解，配成质量浓度为1.5％壳聚糖溶液，用200目尼龙滤布过滤去除不溶性杂质。配制质量浓度为0.2％的三聚磷酸钠水溶液用0.45μm滤膜过滤。再将多聚磷酸盐水溶液用蠕动泵缓慢滴加到壳聚糖溶液中。其中，两种溶液体积比为1∶1，蠕动泵进料速率为10mL/min。将游离GO加入到上述溶液中，继续搅拌1.5h，形成负载GO的壳聚糖溶液。最后将负载GO的壳聚糖溶液进行喷雾干燥。加料速率为18mL/min、进口温度为200℃、出口温度为75℃，所得固定化酶酶活回收率为84.5％。将制备好的固定化GO粉末以80U/kg面粉的添加量与面粉等原辅料混合，经和面、发酵、烘烤等阶段，冷却两小时之后对面包进行质构测定。经分析，添加固定化GO的面包品质得到了显著的改善，面包弹性比空白对照增加了20％，而加入相同单位游离GO酶量时面包弹性仅比空白对照增加了15％；添加固定化GO时面包硬度降低了26％，而添加相同剂量游离GO对面包硬度的影响仅为20％。说明固定化GO作为面粉添加剂用于面包制作是一种更为有效的酶制剂。
Claims (1)
1.一种在面包制作过程中具有强筋作用的固定化葡萄糖氧化酶的制备方法，其特征在于该方法步骤如下：配制一定浓度的壳聚糖和多聚磷酸盐水溶液，将多聚磷酸盐水溶液缓慢滴加到壳聚糖溶液中，搅拌均匀分散，然后加入游离葡萄糖氧化酶溶液，继续搅拌1-3h，形成固定化酶分散体系，整个过程在室温下进行，将所得固定化酶分散体系进行喷雾干燥，得到白色壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶粉末；所述的壳聚糖溶液的制备过程为：将粘度100-5000cps的脱乙酰度为70-98％的壳聚糖用体积浓度为0.1-2％的乙酸水溶液溶解，配成质量浓度为2-5％壳聚糖溶液，用100-200目尼龙滤布过滤去除不溶性杂质；所述的多聚磷酸盐水溶液的制备过程为：将质量浓度为0.2-5％的多聚磷酸盐水溶液用0.45μm滤膜过滤，形成透明溶液；所述的固定化酶分散体系的形成过程为：将上述多聚磷酸盐水溶液缓慢滴加到上述的壳聚糖溶液中，两种溶液体积比为1∶1，进料速率为5-20mL/min；所述的喷雾干燥条件为：加料速率为10-20mL/min，进口温度为170-200℃，出口温度为50-80℃；制得的固定化葡萄糖氧化酶粉末为粒径3-10nm白色粉末，酶活回收率为75.0％-93.0％。
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