CN102429092A

CN102429092A - 一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法

Info

Publication number: CN102429092A
Application number: CN2011103204647A
Authority: CN
Inventors: 迟玉杰; 张华江; 迟媛; 赵英; 胥伟
Original assignee: Northeast Agricultural University
Current assignee: Northeast Agricultural University
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: CN102429092B

Abstract

一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，涉及一种大豆分离蛋白的改性加工技术。解决了目前大豆蛋白生产企业所生产的凝胶型大豆分离蛋白在贮藏、运输尤其是远洋运输时凝胶稳定性差，最终产品品质降低显著，给企业带来巨大经济损失等行业共性问题。本发明采用特定的反应条件，尤其是利用了独特的阶梯式共价修饰反应，即先在高温度高湿度、随后在低温度低湿度条件下反应的方式来制备高凝胶稳定性大豆分离蛋白。本发明制得的产品在6个月贮藏期内与普通大豆分离蛋白比较，凝胶性能只降低17-20％，凝胶稳定性提高31-35％。本发明具有工艺简单、易于操作、周期短、无需复杂设备、明显提高产品性能，适合工业化生产等优点。

Description

一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法

技术领域

本发明提供了一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，涉及一种大豆分离蛋白的改性加工技术，属于食品化学加工技术领域。

背景技术

大豆分离蛋白(SPI)不但具有丰富的营养价值，而且作为一种食品添加辅料还具有许多重要的功能性质，而在所有的功能性质当中，凝胶性能是大豆分离蛋白在食品工业中应用非常广泛、也是非常重要的性能之一，它不仅可用来形成固态粘弹性凝胶，而且还能增稠，提高吸水性和颗粒粘结作用，改善乳状液泡沫的稳定性等。但大豆分离蛋白在贮藏、运输尤其是远洋运输时凝胶稳定性较差，给企业在国内外产品竞争中带来巨大损失。

目前，国内生产大豆分离蛋白都是普通型的，其凝胶性能在贮藏和运输等环节经常出现大幅度降低的现象，三个月降低40～50％，半年降低60～70％，企业只能以低档产品出售，带来损失较大。当前关于大豆分离蛋白的凝胶稳定性的生产技术在国内外还处于空白，随着国内乳制品、肉制品、饮料制品等的迅速发展，大豆分离蛋白的需求量也在逐年增加。国内关于大豆分离蛋白研究目前多集中在蛋白质凝胶性的提高或改善上，例如专利CN1840680A利用双酶法改性生产大豆分离蛋白，提高产品的吸水性、保水性、吸油性和凝胶性；专利CN 101077119A通过过渡态大豆蛋白的酶改性制备低凝胶性高分散性大豆蛋白；也不乏利用共价修饰化反应将高分子多糖接枝到大豆蛋白分子上，使得蛋白质分子在一定条件可以得到伸展，改变成胶分子间相互作用力和空间网络结构而提高凝胶性能，然而，上述研究都忽视了在研究提高凝胶性的同时，如何提高凝胶稳定性的研究，因此，如何在保证质量的情况下，通过对大豆蛋白分子进行共价修饰，调节生产关键技术，提高大豆分离蛋白凝胶稳定性，就成了目前行业亟待解决的问题之。

目前还尚未有使用特定的方法对大豆蛋白分子进行共价修饰而获得高凝胶稳定性大豆分离蛋白的报道。

发明内容

本发明的目的：提供一种具有工艺简单、易于操作、周期短、无需复杂设备、明显提高产品性能，适合工业化生产等优点的高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，同时提供一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白，减少企业经济损失，增加了企业的经济效益。

本发明解决的技术问题：解决目前大豆蛋白生产企业所生产的凝胶型大豆分离蛋白在贮藏、运输尤其是远洋运输时凝胶稳定性差，最终产品品质降低显著，给企业带来巨大经济损失等行业共性问题。提供一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法。

本发明的技术方案：一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于按照以下步骤制备：

(1)从生产车间普通大豆分离蛋白常规生产工序的中和工序后取干物质含量为16-20％的大豆分离蛋白凝乳，加35-45℃水溶解配制成质量百分比浓度为6％～9％的蛋白质溶液；取多糖，用35-45℃水溶解获得质量百分比浓度为30％的多糖溶液；

(2)将所述蛋白质溶液与所述多糖溶液混合均匀得混合溶液，且蛋白质溶液与多糖溶液按重量份计的用量配比为1000-3000∶1-3；对所得混合溶液进行喷雾干燥而得到混合粉；

(3)称取步骤(2)得到的混合粉1000g，放入自动控温且密闭的反应罐内的贮槽中，贮槽口用铝铂纸封好，铝铂纸表面有20～25个直径2mm的圆孔，反应罐内底部装有饱和盐溶液控制湿度；在密闭的反应罐内进行共价修饰反应，具体反应条件：先在高温度高湿度、即在温度为75～85℃和湿度为70-80％条件下反应1～2h，随后在低温度低湿度、即温度为55～60℃和湿度为60-65％条件下反应2～4h；

(4)成品。

所述多糖选自半乳甘露聚糖、β-环糊精、甲基纤维素、黄原胶、槐豆胶中的一种或其组合，多糖还优选为干粉状；喷雾干燥采用离心式喷雾，条件为进口温度为130℃、出口温度为55℃、压缩机风压0.5MPa、蠕动泵进样量控制在30～40mL/min；蛋白质溶液与多糖溶液按重量份计的用量配比优选为1000∶1；优选在反应罐内的底部装有NaBr或KI的饱和溶液来控制反应湿度，温度由自动控温装置来控制；本发明技术方案中的步骤(3)还可以替换为：称取步骤(2)得到的混合粉1000g，放入自动控温控湿的反应罐内，在密闭的反应罐内进行共价修饰反应，具体反应条件：先在高温度高湿度、即在温度为75～85℃和湿度为70-80％条件下反应1～2h，随后在低温度低湿度、即温度为55～60℃和湿度为60-65％条件下反应2～4h；

本发明还提供了一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白，其是利用上述的制备方法制备而成。本发明制得的高凝胶稳定性大豆分离蛋白能够用于可肉制品、鱼糜制品、仿生模拟食品、方便食品、快餐食品、膨化食品、专用食品和浓缩食品等，改善食品的弹性及质地。高凝胶稳定性大豆分离蛋白可以提高方便面的弹性和韧性，还可以提高肉制品弹性和切片性。该产品的应用一方面可以提高产品的质地，另一方面也可以降低产品成本。

尤其重要的是，本发明提供的方法，其能够被用于制备远洋运输专用大豆分离蛋白。随着国际贸易的迅猛发展，许多大豆分离蛋白经常要通过远洋运输而进行销售，这些产品在海洋运输恶劣的气候环境条件下，经常受到高湿度(RH65～95％)、光照、及昼夜温差过大等天气的影响，再加上长时间(有的可达到50～60d)的运输，使得大豆蛋白分子空间结构在运输期间发生较大变化，导致产品凝胶性能有较大幅度降低，有的降低幅度可达到50％，降低了产品的品质，给企业带来巨大的经济损失，同时也影响了国际间的贸易信誉。目前世界上生产的大豆分离蛋白80％以上都是凝胶型的，这是很多国家大豆分离蛋白企业在出口时所要面对的难题。而本申请中的所述的制备方法能够生产出在远洋运输环境条件下仍具有高凝胶稳定性的大豆分离蛋白产品。

本发明中的大豆分离蛋白凝乳，是从普通大豆分离蛋白的常规制备方法的中和工序后取样获得，具体是从生产车间的常规中和工序后取样获得干物质含量为16-20％的大豆分离蛋白凝乳；优选哈高科大豆食品有限公司生产车间(中和工序后取样)提供的。普通大豆分离蛋白是指通过常规方法制备、未经过改性的。

凝胶的制备：取70g蒸馏水加10g大豆分离蛋白样品(如样品吸水量大，水的用量可适当提高)充分混合后至于离心管中，4000r/min离心15min。用保鲜膜封口，放入90℃水浴中保持15min。取出至于4℃温度条件下冷却6小时。制成厚度为6cm的样品，样品的刀切面用于色泽检验，样品底部用于凝胶测定。凝胶的制备也可以按照本领域常规的方法进行制备。

凝胶强度的测定可以采用常规测定方法。优选采用质构仪(TA.XT.Plus，英国SMS公司)对大豆分离蛋白的凝胶性能(凝胶强度)进行分析。优选以下方法：凝胶强度的测定：采用TA-XTplus2质构仪进行测定。制成厚度为3cm的样品用于凝胶测定.采用P0.5(直径0.5cm)柱形探头。设置探头最小感知力为5g，穿刺前探头运行速度为5.0mm/s，穿刺过程中的运行速度为5.0mm/s，穿刺后返回过程中的运行速度为5.0mm/s，穿刺距离为24mm。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。每个样品重复3次，取平均值。

凝胶强度稳定性的测定：

式中：H₀-刚出厂24小时内的大豆分离蛋白凝胶强度；H_t-大豆分离蛋白贮藏6个月后的凝胶强度。

接枝度(共价修饰反应度)的测定：

采用OPA法对蛋白中接枝度(共价修饰反应度)进行测定。OPA试剂4mL于试管中，注入200μL样品液(10mg·mL^-1)，混匀后于35℃反应2min，以OPA试剂中加入200μL水为空白，在340nm下测定其吸光值。反应的接枝度(共价修饰反应度)按下列公式计算表示。

DG = \frac{(A_{o} - A_{t})}{A_{o}} \times 100 %

式中：A_t——t时刻样品的吸光值；

A₀——未反应样品的吸光值。

本发明方法的接枝度(共价修饰反应度)可达到8-15％。

本发明的有益效果：

(1)本发明制得的高凝胶稳定型大豆分离蛋白在半年贮藏期限与普通大豆分离蛋白比较，凝胶强度好，凝胶性能只降低17-20％，凝胶稳定性可提高31-35％，凝胶性能保持更好，大幅提高产品品质；产品呈现淡黄色，无苦味和异味，为无杂质，溶解度良好的粉末状；与普通大豆分离蛋白外观比较无明显差异。

(2)其制备方法和条件具有工艺简单、易于操作、周期短、成本低、凝胶稳定性提高显著等优点。

(3)本发明采用特定的反应条件，尤其是利用了独特的阶梯式共价修饰反应条件，先在高温度高湿度、即在温度为75～85℃和湿度为70-80％条件下反应1～2h，随后在低温度低湿度、即温度为55～60℃和湿度为60-65％条件下反应2～4h来制备高凝胶稳定型大豆分离蛋白，提高凝胶强度和凝胶稳定性。共价修饰反应受温度的影响很大，温度影响反应的活性，较高的温度下，糖易于转化为与蛋白反应的活性形式，但反应温度过高、时间过长，蛋白质和多糖反应剧烈会导致多糖-蛋白复合物部分不能溶解，形成粗糙、富含不溶物的凝胶，甚至破坏凝胶网络结构，反而使凝胶的强度有所下降。湿度能够增加反应物间的碰撞几率，随着相对湿度的增加，共价修饰反应反应程度有所增强，改性后蛋白凝胶强度增加，但湿度越大凝胶强度增幅在减小，湿度越大，产品黏性越强，非常易于聚合形成不溶性大分子聚合物，影响凝胶性能的发挥。基于共价修饰反应的原理及各种影响因素，在前期研究的基础上，发明人创造性地先选择高温高湿度相对剧烈的条件，使反应物在一定时间内迅速发生反应形成一定数量复合物，之后选择低温底湿度相对温和的条件，使反应物在一定时间内进一步的反应，以便形成坚实细腻的凝胶网络，该方法获得的意料不到的有益效果，所得到的大豆分离蛋白(与常规方法制备的、未改性的大豆分离蛋白相比)的凝胶性及6个月内的凝胶稳定性都有大幅度提高。

(4)产品具有更好的凝胶性和凝胶稳定性，适用于远洋运输，本发明所获得的目标产品是各工艺参数的协同作用的结果，产生了预料不到的技术效果。

具体实施方式

实施例1

一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其包括以下步骤：

(1)从生产车间普通大豆分离蛋白常规生产工序的中和工序后取干物质含量为16％的大豆分离蛋白凝乳，加35-45℃水溶解配制成质量百分比浓度为6％的蛋白质溶液；取多糖，用35-45℃水溶解获得质量百分比浓度为30％的多糖溶液；

(2)将所述蛋白质溶液与所述多糖溶液混合均匀得混合溶液，且蛋白质溶液与多糖溶液按重量份计的用量配比为3000∶3；对所得混合溶液进行喷雾干燥而得到混合粉，喷雾干燥采用离心式喷雾，进口温度为160℃，出口温度为72℃，压缩机风压0.5MPa、蠕动泵进样量控制在30～40mL/min；

(3)称取步骤(2)得到的混合粉1000g，放入自动控温且密闭的反应罐内的贮槽中，贮槽口用铝铂纸封好，铝铂纸表面有20～25个直径2mm的圆孔，反应罐内底部装有饱和盐溶液控制湿度；在密闭的反应罐内进行共价修饰反应，具体反应条件：先在高温度高湿度、即在温度为75℃和湿度为70％条件下反应1h，随后在低温度低湿度、即温度为55℃和湿度为60％条件下反应2h；

(4)成品。

与普通大豆分离蛋白(按常规方法制备的、未经过改性的)相比，凝胶性能提高，6个月贮藏期内的凝胶稳定性提高31％，同时理化、微生物等指标都符合国家标准。

实施例2

(1)从生产车间普通大豆分离蛋白常规生产工序的中和工序后取干物质含量为18％的大豆分离蛋白凝乳，加35-45℃水溶解配制成质量百分比浓度为7％的蛋白质溶液；取多糖，用35-45℃水溶解获得质量百分比浓度为30％的多糖溶液；

(2)将所述蛋白质溶液与所述多糖溶液混合均匀得混合溶液，且蛋白质溶液与多糖溶液按重量份计的用量配比为2000∶3；对所得混合溶液进行喷雾干燥而得到混合粉，喷雾干燥采用离心式喷雾，进口温度为170℃，出口温度为73℃，压缩机风压0.5MPa、蠕动泵进样量控制在30～40mL/min；

(3)称取步骤(2)得到的混合粉1000g，放入自动控温且密闭的反应罐内的贮槽中，贮槽口用铝铂纸封好，铝铂纸表面有20～25个直径2mm的圆孔，反应罐内底部装有饱和盐溶液控制湿度；在密闭的反应罐内进行共价修饰反应，具体反应条件：先在高温度高湿度、即在温度为80℃和湿度为75％条件下反应1.5h，随后在低温度低湿度、即温度为58℃和湿度为63％条件下反应3h；

(4)成品。

与普通大豆分离蛋白(按常规方法制备的、未经过改性的)相比，凝胶性能提高，6个月贮藏期内的凝胶稳定性提高33％，同时理化、微生物等指标都符合国家标准。

实施例3

(1)从生产车间普通大豆分离蛋白常规生产工序的中和工序后取干物质含量为20％的大豆分离蛋白凝乳，加35-45℃水溶解配制成质量百分比浓度为9％的蛋白质溶液；取多糖，用35-45℃水溶解获得质量百分比浓度为30％的多糖溶液；

(2)将所述蛋白质溶液与所述多糖溶液混合均匀得混合溶液，且蛋白质溶液与多糖溶液按重量份计的用量配比为1000∶3；对所得混合溶液进行喷雾干燥而得到混合粉，喷雾干燥采用离心式喷雾，进口温度为180℃，出口温度为75℃，压缩机风压0.5MPa、蠕动泵进样量控制在30～40mL/min；

(3)称取步骤(2)得到的混合粉1000g，放入自动控温且密闭的反应罐内的贮槽中，贮槽口用铝铂纸封好，铝铂纸表面有20～25个直径2mm的圆孔，反应罐内底部装有饱和盐溶液控制湿度；在密闭的反应罐内进行共价修饰反应，具体反应条件：先在高温度高湿度、即在温度为85℃和湿度为80％条件下反应2h，随后在低温度低湿度、即温度为60℃和湿度为65％条件下反应4h；

(4)成品。

与普通大豆分离蛋白(按常规方法制备的、未经过改性的)相比，凝胶性能提高，6个月贮藏期内的凝胶稳定性提高35％，同时理化、微生物等指标都符合国家标准。

Claims

1.一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于按照以下步骤制备：

(2)将所述蛋白质溶液与所述多糖溶液混合均匀得混合溶液，且所述蛋白质溶液与所述多糖溶液按重量份计的用量配比为1000-3000∶1-3；对所得混合溶液进行喷雾干燥而得到混合粉，喷雾干燥采用离心式喷雾，进口温度为160～180℃，出口温度为72～75℃，压缩机风压0.5MPa、蠕动泵进样量控制在30～40mL/min；

(4)成品。

2.根据权利要求1所述的一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征是在于，所述的多糖可以选自半乳甘露聚糖、β-环糊精、甲基纤维素、黄原胶、槐豆胶中的一种或其组合。

3.根据权利要求1或2所述的一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，在反应罐内的底部装有NaBr或KI的饱和溶液来控制反应湿度，温度由自动控温装置来控制。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，所述蛋白质溶液与所述多糖溶液按重量份计的用量配比为1000∶1。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，制得的高凝胶稳定性大豆分离蛋白在6个月的贮藏期内与普通大豆分离蛋白相比，凝胶稳定性提高31～35％。

6.根据权利要求5所述的一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，高凝胶稳定性的评价方法是：

7.一种高凝胶稳定性大豆分离蛋白，其是根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而成。

8.权利要求1或2或3所述的方法在制备远洋运输专用大豆分离蛋白中的用途。