CN102763763A - 一种生产强化特性大豆蛋白的工艺及其原料配方以及应用 - Google Patents
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Abstract
一种生产强化特性大豆蛋白的工艺及其原料配方以及应用，本发明通过采用魔芋葡甘聚糖或魔芋葡甘聚糖与阿拉伯胶的混合物作为多糖源与大豆蛋白借助干法高频共振研磨设备，反应形成强化特性大豆蛋白，显著提高了大豆蛋白的凝胶性、乳化性和热稳定性，将采用干法制备强化特性大豆蛋白粉的方法，由试验阶段发展到工业生产，并且极大的缩短了生产时间，提高了生产效率，降低了生产成本，同时由于生产时间较短，可以避免产生更多的副产物，提高了产品的质量，为生产增加了一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种强化特性大豆蛋白粉的生产工艺及其原料配方，属于食品原料的生产技术领域，特别是一种采用干法研磨技术实现形成蛋白质-多糖共价键聚合物的生产工艺及其原料配方以及应用。
背景技术
随着国内外大豆蛋白市场需求的不断增长，国内大豆蛋白的生产也步入了一个快速发展的时期，产量逐年提高。大豆蛋白质具有一定的乳化性和凝胶性，广泛应用于国内的食品生产行业，例如肉制品和乳制品，但未经强化的大豆蛋白其乳化性和凝胶性表现不是很突出，因此在食品生产中仍然会部分加入凝胶剂和乳化剂，而添加剂的加入对人体会产生一定的伤害，同时提高生产成本。因此若能研究出一种具有强凝胶性或乳化性的大豆蛋白，在增加营养的同时，又不添加凝胶剂或乳化剂，降低了生产成本。
研究表明，大豆蛋白与天然植物多糖在一定条件下可以结合形成蛋白质-多糖复合物，强化大豆蛋白的特性，包括凝胶性、乳化性、水溶性、热稳定性及抗氧化性，这种处理方式叫做大豆蛋白-多糖接枝改性。大豆蛋白通过与多糖进行接枝改性获得的产物比没有经过改性的大豆蛋白功能都有所提高。目前，大豆蛋白与多糖进行接枝改性研究的方法主要有两种：一是干法反应，主要应用于蛋白质与多糖之间，二是湿法反应，主要应用于蛋白质与单糖或双糖之间。一般来说，上述两种蛋白质-多糖接枝反应的方法中，其反应的速度都很慢，干法反应的时间在24小时以上，甚至几天到几周；而湿法反应则因反应温度的不同而不同，反应所需的时间从数小时到数周不等，因此，以上两种方法都很难应用于工业生产。此外，蛋白质-糖接枝改性随着反应时间的延长，其副产品增多，而且复杂，直接影响蛋白质-多糖接枝改性物的质量，因此，如何保证蛋白质与多糖的充分反应、以形成更多的蛋白质-多糖接枝改性物，同时又可以在短时间内完成生产，提高生产效率，降低生产成本，成为当下本领域的技术人员难以突破的技术难题。
植脂末，又称奶精或粉末油脂。在食品工业中主要用于部分或全部替代乳粉，因其成本仅为乳粉的50%，所以被广泛应用于配方乳粉、蛋白饮料、奶茶、烘焙食品、冰激凌、雪糕等食品生产。植脂末，在食品原料中占有十分重要的比重。目前，国内外企业生产的植脂末，都是以氢化植物油为主要原料，辅以麦芽糊精或麦芽糖浆，添加乳化剂、增稠稳定剂、抗氧化剂、抗结剂、防腐剂、香精、色素等原料和食品添加剂，经乳化均质、喷雾干燥而成。传统植脂末根据其脂肪含量不同，使用氢化植物油在18-85%之间。氢化植物油是在普通植物油中采用加碱等方法，使普通植物油的顺式脂肪酸改变为反式脂肪酸。由于其分子结构的改变，使常温下的液态植物油变为固态，使植脂末的生产成为现实。一般氢化植物油中的反式脂肪酸可高达80%以上。
现已查明，反式脂肪酸对人体健康极为不利，是造成包括高血压、高血脂、肥胖病、糖尿病等多种疾病的原因之一。现在，一些发达国家已经禁止在食品中使用反式脂肪酸。在我国，反式脂肪酸对人体健康的影响已经引起社会各界的高度关注，一些专门机构也开始对此进行调研和评估，在食品中禁用氢化植物油及其反式脂肪酸的时间将很快到来，因此，发明一种不含氢化植物油，不添加乳化剂、增稠稳定剂、抗氧化剂、抗结剂、防腐剂等食品添加剂，并富含蛋白质和高膳食纤维，蛋白质与脂肪比例及营养成分更接近天然乳粉的，健康安全的新型植脂末已成为一种趋势。
发明内容
本发明为解决现有技术中大豆蛋白质-多糖接枝改性技术由于生产时间长、副产物复杂造成的产品质量较差、且生产成本高的技术问题以及现有植脂末配方成分不安全的技术问题，本发明设计了一种生产强化特性大豆蛋白的工艺方法及其工艺配方以及应用，利用大豆蛋白与天然植物多糖交联协同增效及纳米离子干法聚合技术，采用全新工艺线路，生产出具有强化特性的大豆蛋白。同时将这种强化特性大豆蛋白在植脂末的配方中进行应用，产生一种新的不含氢化植物油的健康的植脂末。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种生产强化特性大豆蛋白的工艺方法，上述的工艺方法是借助高频共振研磨设备、采用干法研磨大豆蛋白及多糖，实现大豆蛋白的糖基化接枝改性、形成蛋白质-多糖共价键聚合物，具体工艺步骤包括：
A、按配方比例、以大豆蛋白为主料、加入魔芋精粉或魔芋精粉与阿拉伯胶的混合物、以及反应助剂进行原料预混；
B、将预混处理后的原料引入高频共振研磨机中进行干法共振研磨、形成蛋白质-多糖复合物，工艺参数包括：控制共振频率为5000~10000赫兹、振幅为5~12mm、物料温度为40~100℃、时间为15~70分钟；
C、冷却至室温、筛分后包装出厂。
一种生产强化特性大豆蛋白的原料配方，适用于权利要求1所述的工艺方法，上述的原料配方中各组成成分、以及各组成成分所占有效重量百分比是：
大豆蛋白 84-95%
魔芋精粉 4.77-15%
阿拉伯胶 0-5%
氢键连接剂 0.2-0.5%
PH值调节剂 0.002-0.2%。
一种基于强化特性大豆蛋白的不含氢化植物油的高蛋白植脂末的配方，上述植脂末以强化特性大豆蛋白为基料，辅以植物油、糖、乳质粉混配而成，以上植脂末的配方中各组成成分的重量百分比分别是：
强化特性大豆蛋白 20-40%，
植物油 10-30%，
糖 30-60%，
乳质粉 0-10%。
本发明的关键是采用大豆蛋白与天然植物多糖交联协同增加效、以及纳米离子干法聚合技术，采用全新工艺线路，生产出具有强化特性的大豆蛋白。本发明中大豆蛋白与天然植物多糖共存一体时，虽然两者分子上的功能性基团没有发生本质上的改变，但通过高频共振超微、控制一定温度、PH值，多糖与蛋白质之间在氢键连接剂氯化钾或氯化钠的作用下发生了不同的反应，该反应主要是通过分子间氢键发生作用，形成共价键结合的蛋白质-多糖复合物。该复合物既保留了蛋白质的表面活性，又具有多糖的亲水性能，大大增强了亲水亲油基团数量，显著增强了乳化稳定性能。试验证明，使用大豆蛋白、魔芋胶和阿拉胶多糖三元复合的共价结合物，其乳化性能十分显著。同时，由于大豆蛋白主要由四级结构具有凝胶能力的结合球蛋白构成，魔芋葡甘聚糖是由葡萄糖和甘露糖按一定比例，通过糖苷键连接而成，在碱性条件下加热具有强凝胶能力的植物多糖，因此，在一定条件下，大豆蛋白与魔芋多糖完全可以形成以结合球蛋白为主体的凝胶性蛋白多糖共价键结合物。该结合物在水溶情况下加热，呈现出凝胶动态模量中弹性的贡献超过了粘性，溶液产生了强凝胶化作用，形成了稳定的三维胶联网络结构。且氢键连接剂和碱性PH值，能显著提高凝胶强度，形成一种热不可逆凝胶。
本发明的有益效果是：通过采用魔芋葡甘聚糖或魔芋葡甘聚糖与阿拉伯胶的混合物作为多糖源与大豆蛋白借助干法高频共振研磨设备，反应形成强化特性大豆蛋白，显著提高了大豆蛋白的凝胶性、乳化性和热稳定性，将采用干法制备强化特性大豆蛋白的方法，由试验阶段发展到工业生产，并且极大的缩短了生产时间，提高了生产效率，降低了生产成本，同时由于生产时间较短，可以避免产生更多的副产物，提高了产品的质量，为生产增加了一定的经济效益。
而对于植脂末，本技术采用强化乳化性大豆蛋白为主要原料以代替现有技术的氢化植物油，利用强化乳化性大豆蛋白的高乳化性能及油脂吸附能力，对食用油进行吸附、分散，通过强化乳化性大豆蛋白中魔芋葡甘聚糖与阿拉伯胶的成膜能力，对分散乳化物产生被膜包封，并在高压喷雾干燥时形成微胶囊化产物。由于强化乳化性大豆蛋白的增稠稳定性，其在水溶后能够保持乳化稳定状态，保证了植脂末必要的构架形成。同时，魔芋葡甘聚糖与麦芽糊精或麦芽糖浆、葡萄糖浆共同产生的脂滑感，较好地起到了代脂效果。因此，可以有效降低食用油用量，以符合现代崇尚低脂的理念。此外，配方中还使用少量乳清粉或乳粉，以使产品成分、质构、口感更接近乳粉，在保持传统植脂末基本功能的基础上，完全避免了氢化植物油的使用。本技术显著特点在于：
1、有效控制了反式脂肪酸的含量；
2、有效减少了食品添加剂的使用种类和用量；
3、完善了传统植脂末营养成分单一的缺陷，实现了脂肪、蛋白质、膳食纤维的合理配备，使产品更加接近乳粉，达到了营养、安全、使用性能的有机统一。
另外，利用本发明中不含氢化植物油的高蛋白植脂末配方生产植脂末的生产工艺与传统植脂末生产工艺基本一致，无需设备改造资金投入，只要使用强化乳化性大豆蛋白为原料即可进行批量生产。因此，本技术是传统植脂末生产厂家更新换代产品、提升产品品质的有效途径。
具体实施方式
一种生产强化特性大豆蛋白的工艺方法，上述的工艺方法是借助高频共振研磨设备、采用干法研磨大豆蛋白及多糖，实现大豆蛋白的糖基化接枝改性、形成蛋白质-多糖共价键聚合物，具体工艺步骤包括：
A、按配方比例、以大豆蛋白为主料、加入魔芋精粉或魔芋精粉与阿拉伯胶的混合物、以及反应助剂进行原料预混；
B、将预混处理后的原料引入高频共振研磨机中进行干法共振研磨、形成蛋白质-多糖复合物，工艺参数包括：控制共振频率为5000~10000赫兹、振幅为5~12mm、物料温度为40~100℃、时间为15~70分钟，要求物料细度有20%左右达到纳米级；
C、冷却至室温、筛分后包装出厂。
上述的反应助剂包括PH值调节剂及氢键连接剂。
上述的PH值调节剂是磷酸钾、氢氧化钙、氢氧化钠、或碳酸钠中的一种或两种及两种以上物质组成的混剂。
上述的氢键连接剂是氯化钠、氯化钾中的一种或两种物质组成的混剂。
本工艺技术中的关键设备是高频共振研磨机，可选用国内外市售定型设备。其基本要求是：
1、材质应选用符合国家食品安全要求的不锈钢材质；
2、结构应是双层水冷可调温型；间歇式或连续式均可；
3、研磨介质为不锈钢或陶瓷介质；
4、共振频率在5000-10000赫兹；
5、振幅在5-12mm。
采用本工艺生产强化特性大豆蛋白，工艺温度控制不同可得到不同特性的大豆蛋白，例如：生产强化凝胶蛋白控制物料温度在40-60℃范围；生产强化乳化性蛋白控制温度在60-100℃范围。
本工艺的生产步骤：将配方中的原、辅料混合均匀，置于高频共振研磨机内振动研磨，并根据物料温度适时开启冷却水控制物料温度，掌握好研磨时间，当物料细度达到要求时，即可放出物料，包装出厂。
一种生产强化特性大豆蛋白的原料配方，上述的原料配方中各组成成分、以及各组成成分所占有效重量百分比是：
大豆蛋白 84-95%
魔芋精粉 4.77-15%
阿拉伯胶 0-5%
氢键连接剂 0.2-0.5%
PH值调节剂 0.002-0.2%
上述的PH值调节剂是磷酸钾、氢氧化钙、氢氧化钠、或碳酸钠中的一种或两种及两种以上物质组成的混剂。
上述的氢键连接剂是氯化钠、氯化钾中的一种或两种物质组成的混剂。
下面给出上述配方的5个具体实施例：
表1： 
在上述配方实施例中，强化凝胶性大豆蛋白的凝胶强度和凝胶弹性，随着魔芋精粉用量增加而增强；强化乳化性大豆蛋白的乳化性，随着魔芋精粉和阿拉伯胶的用量增加而增强；两种强化特性大豆蛋白的强化特性，随着所采用大豆蛋白原料的蛋白质含量的增加而增强。
上述配方实施例中原料要求为：
1、大豆蛋白：大豆蛋白粉应符合GB/T22493-2008《大豆蛋白粉》国家标准，浓缩大豆蛋白、大豆分离蛋白应符合GB/T20371-2006《食品工业用大豆蛋白》国家标准；
2、魔芋精粉：魔芋精粉应符合GB/T18104《魔芋精粉》国家标准；
3、其他原辅料：应符合相应的国家标准。
本发明的关键是采用大豆蛋白与天然植物多糖交联协同增加效、以及纳米离子干法聚合技术，采用全新工艺线路，生产出具有强化特性的大豆蛋白。本发明中大豆蛋白与天然植物多糖共存一体时，虽然两者分子上的功能性基团没有发生本质上的改变，但通过高频共振超微、控制一定温度、PH值，多糖与蛋白质之间在氢键连接剂氯化钾或氯化钠的作用下发生了不同的反应，该反应主要是通过分子间氢键发生作用，形成共价键结合的蛋白质-多糖复合物。该复合物既保留了蛋白质的表面活性，又具有多糖的亲水性能，大大增强了亲水亲油基团数量，显著增强了乳化稳定性能。试验证明，使用大豆蛋白、魔芋胶和阿拉胶多糖三元复合的共价结合物，其乳化性能十分显著。同时，由于大豆蛋白主要由四级结构具有凝胶能力的结合球蛋白构成，魔芋葡甘聚糖是由葡萄糖和甘露糖按一定比例，通过糖苷键连接而成，在碱性条件下加热具有强凝胶能力的植物多糖，因此，在一定条件下，大豆蛋白与魔芋多糖完全可以形成以结合球蛋白为主体的凝胶性蛋白多糖共价键结合物。该结合物在水溶情况下加热，呈现出凝胶动态模量中弹性的贡献超过了粘性，溶液产生了强凝胶化作用，形成了稳定的三维胶联网络结构。且氢键连接剂和碱性PH值，能显著提高凝胶强度，形成一种热不可逆凝胶。
本发明中强化特性大豆蛋白分为两种，一种是不含有阿拉伯胶的强化凝胶性大豆蛋白，一种是含有阿拉伯胶的强化乳化性大豆蛋白。本发明中的植脂末是基于强化乳化性大豆蛋白。
一种不含氢化植物油的高蛋白植脂末的配方，重要的是：上述植脂末以强化乳化性大豆蛋白为基料，辅以植物油、糖、乳质粉混配而成，以上植脂末的配方中各组成成分的重量百分比分别是：
强化乳化性大豆蛋白 20-40%，
植物油 10-30%，
糖 30-60%，
乳质粉 0-10%。
上述的强化特性大豆蛋白的组成成分及重量百分比优选为：
大豆蛋白 84-95%，
魔芋精粉 4.77-15%，
阿拉伯胶 1-5%，
氢键连接剂 0.2-0.5%，
PH值调节剂 0.002-0.2%。
所述的植物油是食用级大豆油、或是花生油、或是棕榈油、或是橄榄油。
所述的糖为麦芽糊精、葡萄糖粉、麦芽糖浆、葡萄糖浆中的一种，或采取其中两种或两种以上的混合物。
所述的乳质粉是为乳清粉、乳蛋白粉、乳粉中的一种，或采取其中两种或两种以上的混合物。
用本发明配方制作植脂末的生产过程如下：将配料加入乳化机，再加入饮用水进行乳化，乳化机内温度控制在80-100℃之间，其中，配料与饮用水的质量百分比配比为：
配料：30-70%，
其余为饮用水 。
再将乳化后的混合液体输送至胶体磨设备中进行研磨；之后将研磨均匀后的胶体送入喷雾干燥塔中进行干燥，干燥后的胶体的含水量控制在0-10%之间，得到微胶囊化植脂末产品。
下面给出植脂末中各组份以重量百分比计量的具体实施例，强化乳化性大豆蛋白的实施例在上面已经给出：
表2：
。
Claims (10)
1.一种生产强化特性大豆蛋白的工艺，其特征在于：所述的工艺借助高频共振研磨设备、采用干法研磨大豆蛋白及多糖，实现大豆蛋白的糖基化接枝改性、形成蛋白质-多糖共价键聚合物，具体工艺步骤包括：
A、按配方比例、以大豆蛋白为基料、加入魔芋精粉或魔芋精粉与阿拉伯胶的混合物、以及反应助剂进行原料预混；
B、将预混处理后的原料引入高频共振研磨机中进行干法共振研磨、形成蛋白质-多糖复合物，控制共振频率为5000~10000赫兹、振幅为5~12mm、物料温度为40~100℃、直至至少20%的物料细度达到纳米级；
C、冷却至室温、筛分后包装出厂。
2.根据权利要求1所述的一种生产强化特性大豆蛋白的工艺，其特征在于：所述的反应助剂包括PH值调节剂及氢键连接剂。
3.根据权利要求2所述的一种生产强化特性大豆蛋白的工艺，其特征在于：所述的PH值调节剂是磷酸钾、氢氧化钙、氢氧化钠、或碳酸钠中的一种或两种及两种以上物质组成的混剂。
4.根据权利要求2所述的一种生产强化特性大豆蛋白的工艺，其特征在于：所述的氢键连接剂是氯化钠、氯化钾中的一种或两种物质组成的混剂。
5.一种生产强化特性大豆蛋白的原料配方，适用于权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的原料配方中各组成成分、以及各组成成分所占有效重量百分比是：
大豆蛋白 84-95%，
魔芋精粉 4.77-15%，
阿拉伯胶 0-5%，
氢键连接剂 0.2-0.5%，
PH值调节剂 0.002-0.2%。
6.根据权利要求5所述的一种生产强化特性大豆蛋白的原料配方，其特征在于：所述的PH值调节剂是磷酸钾、氢氧化钙、氢氧化钠、或碳酸钠中的一种或两种及两种以上物质组成的混剂。
7.根据权利要求5所述的一种生产强化特性大豆蛋白的原料配方，其特征在于：所述的氢键连接剂是氯化钠、氯化钾中的一种或两种物质组成的混剂。
8.一种基于权利要求5所述的强化特性大豆蛋白的不含氢化植物油的高蛋白植脂末的配方，其特征在于：上述植脂末以强化特性大豆蛋白为基料，辅以植物油、糖、乳质粉混配而成，以上植脂末的配方中各组成成分的重量百分比分别是：
强化特性大豆蛋白 20-40%，
植物油 10-30%，
糖 30-60%，
乳质粉 0-10%。
9.根据权利要求8所述的一种不含氢化植物油的高蛋白植脂末的配方，其特征在于：所述的强化特性大豆蛋白中的组成成分及重量百分比优选为：
大豆蛋白 84-95%，
魔芋精粉 4.77-15%，
阿拉伯胶 1-5%，
氢键连接剂 0.2-0.5%，
PH值调节剂 0.002-0.2%。
10.根据权利要求9所述的一种不含氢化植物油的高蛋白植脂末的配方，其特征在于：所述的植物油是食用级大豆油、或是花生油、或是棕榈油、或是橄榄油；所述的糖为麦芽糊精、葡萄糖粉、麦芽糖浆、葡萄糖浆中的一种，或采取其中两种或两种以上的混合物；所述的乳质粉是为乳清粉、乳蛋白粉、乳粉中的一种，或采取其中两种或两种以上的混合物。
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