CN103211081A - 一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白及其制备方法和应用，属于食品加工领域。本发明以低温豆粕为原料，通过碱提酸沉处理得到中性的大豆蛋白液，经高压均质、水浴加热处理，再经喷雾干燥制得所述产品。本发明方法在大豆分离蛋白制取的过程中，利用高压均质与加热相结合的方法对其进行处理，得到了营养价值高、冷冻条件下保水保油性好、肉制品中专用性强的大豆蛋白产品。本发明方法原料来源广泛，价格低廉，所需要设备简单、操作安全、产品无毒无副作用，既提高了低温豆粕和大豆分离蛋白的附加值，又为冷冻肉制品产业提供了专用性强功能性更稳定的大豆蛋白类添加剂，同时也大大降低了企业的生产成本，具有广泛的应用前景。

Description

一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种植物蛋白的改性方法，尤其涉及大豆蛋白的改性方法，具体涉及到一种在冷冻环境下具有良好功能性的大豆蛋白产品的制备方法和应用，属于植物蛋白加工领域。 

背景技术

随着生活节奏的加快和生活水平的不断提高，肉及其肉类制品已经成为人们生活中的重要的消费产品，尤其是一些方便快捷的冷冻肉类制品，如冷冻肉丸、冷冻馅料等产品倍受青睐，这使得肉制品工业迅猛发展起来，特别是冷冻类肉制品的发展势头异常强劲。为了迎合市场的需求，增加产品产量，降低企业生产成本，提高企业收益，同时改善与产品品质相关的各项功能性质，大多数肉制品企业选择在产品配方中添加一定量的植物源蛋白。由于大豆分离蛋白具有较高的营养价值，丰富的功能特性，较低的生产成本，使得大豆分离蛋白在肉制品加工企业中得到广泛应用。但是大豆分离蛋白在冷冻肉制品应用中存在功能性不稳定、复煮时保水保油性差等问题，使得大豆分离蛋白的应用受到限制，降低了大豆分离蛋白的有效利用率，造成原料浪费，同时也加大了企业的生产负担。针对这一现象，开发出一种在冷冻肉制品中专用的大豆分离蛋白，来提高冷冻肉制品的功能稳定性，降低复煮时的蒸煮损失这对于提高肉制品企业的经济效益，具有重大意义。 

目前国内外对大豆蛋白功能性的研究，主要集中于对大豆蛋白的改性研究，其中物理改性具有费用低、安全性好、作用时间短、操作简单、产品营养成分流失少、无毒副作用等优点，有利于实现工业化生产。 

近年来高压技术成为食品工业备受关注的高新技术之一，其特点是压力传递速度快而均匀、不存在压力梯度，在常温下便能达到改善产品性质的作用、能减少食品的营养成分及色香味的损失，此外高压技术处理食品的效率高、耗能少，所以被认为是最具有发展潜力的改性技术。 

最早是在美国和欧洲，对高压技术处理食品的原理、方法及功能性改善等方面进行了广泛研究，早在1914年，美国物理学家P.W.Briagmum研究得出：在500Mpa 静水压作用下，蛋白质开始凝固，在700Mpa静压下蛋白开始形成凝胶。但高压技术真正用于食品工业则始于1986年，这一技术是由日本京都大学林立丸教授提出来的。我国兵器工业部第52研究所和现在的中国兵器科学研究院宁波分院，研究开发出食品超高压装置，获得了国家实用新颖专利（1995）和国家发明专利（1996）各1项，代表了我国在食品高压处理技术及其配套设备研制和开发领域的最高水平。 

高压处理能够改变溶液中蛋白的空间结构，并根据蛋白体系、应用压力、处理温度和受压时间的不同，导致蛋白变性、聚集或凝胶。高压改性大豆蛋白的基本原理是：分子内的非共价键被破坏后，蛋白在分子内和分子间作用力的驱动下进行结构重排。高压改性是通过改变蛋白质的空间结构、分子间的聚集形态和蛋白质的凝胶性，从而导致大豆蛋白质变性。 

Torrezan等研究了高压处理对大豆蛋白结构的影响，发现经过高压处理后的大豆分离蛋白（SPI）巯基含量减少，Wang等认为产生这种变化是由巯基和二硫键键之间的相互转化反应引起的。Rodiles-lopez等报道，控制α-乳白蛋白溶液的pH为7，采用600Mpa静高压处理10min，能显著提高蛋白质的溶解性。Wang等研究表明，200Mpa-600Mpa的高压处理大豆分离蛋白，能显著提高其乳化活性，但乳化稳定性却降低了，这是因为高压处理增加了蛋白质表面疏水性基团，使得表面疏水性增强，从而提高了蛋白质溶液的乳化活性和乳化稳定性。Molina等报道在中性条件下采用400Mpa的压力处理浓度为0.75%的大豆蛋白7S组分，可以显著提高乳化稳定性；而Puppo等的报道在碱性条件下，采用高压处理大豆分离蛋白，使蛋白质的粒径和蛋白吸附量均减小，从而改善蛋白的乳化特性。Kajiyama等也发现了相同的现象，即高压均质处理后的大豆蛋白乳化活性和乳化稳定性均明显增加。Lee等研究结果表明，高压均质处理使乳清蛋白形成紧密结实的表明层，增加了蛋白质之间相互作用的机率，使得蛋白质粒径尺寸减小，从而提高了乳清蛋白的乳化稳定性，他们认为，高压处理条件下，蛋白质粒径大小与乳液中分子的结构特性是紧密相关的，高压作用改变了蛋白质的表面结构和乳液粒径的大小，增加了蛋白质表面基团之间的相互作用，从而使蛋白质乳状液的乳化稳定性增强。Floury等研究结果表明，高压均质处理使蛋白样品的变性温度升高，说明高压均质能够增加分子结构的稳定性。王章存等人研究发现，高压处理使得蛋白质分子中的部分二硫键断裂，巯基含量增加，对蛋白质溶液起到破坏作用，使蛋白质更容易形成凝胶，从而改善了蛋白质的凝胶特性。纵伟等采用高压技术处理花生分离蛋白时发现，聚集的球状花生蛋白逐渐解聚和伸展开来，导致蛋白质大分子解聚成更小亚基，而球状蛋白内部极性基团 和疏水基团的暴露使得分布在蛋白质颗粒表面的电荷数量明显增多；暴露基团结合水增多，蛋白质水化作用增强，溶解性改善。随着压力升高和时间的延长，蛋白溶解性也逐渐增加。罗东辉研究发现，高压均质处理的大豆分离蛋白凝胶强度，随均质压力增大呈现先上升后下降的趋势，分别在80MPa或120MPa时达到最大值，此外，高压均质处理会不同程度地缩短大豆蛋白凝胶形成时间。 

相对于高压均质改性来说，热处理也是常用的最简单有效的大豆蛋白改性方式之一，加热处理能增加大豆蛋白分子之间的交联程度，使其结构变得更稳定、更有序。文献报道采用热改性的方式改善大豆蛋白的功能性，应当控制加热温度和加热时间，经过适当加热改性大豆蛋白，能显著提高其乳化性、乳化稳定性和起泡性等功能性质。 

Wang和Johnson等研究加热处理对醇法大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白功能性的影响，通过注入154℃蒸汽短时间处理样品，可以使醇法大豆浓缩蛋白的NSI值从15%上升至56%，同时也能提高蛋白的乳化性和起泡性，而且起泡性和乳化性都是随着加热时间的延长而变大。Renkema和Lakemond等研究发现在pH接近中性条件下95℃加热大豆蛋白，结果β-伴球蛋白和大豆球蛋白都发生了变性，并且大豆球蛋白酸性亚基和碱性亚基之间的二硫键被打开并发生了互换，在大豆球蛋白碱性亚基和β-伴球蛋白的β亚基之间形成了可溶性的聚集体。Sorgentini和Wagner等研究表明，将大豆蛋白配成5%到15%的溶液在80℃和100℃下加热30min，在100℃的时候，7S和11S都完全变性，而在80℃的时候，7S已经完全变性，而11S则没有完全变性。Zheng和Yang等发现醇变性不溶的大豆蛋白在碱性pH、较低蛋白浓度、较低的离子强度下，通过高压均质同时蒸汽加热，能够有效地使其形成可溶性聚集体。可溶的蛋白聚集体在2min内温和的加热可以比高温长时间加热有更好的功能性，因为它有较高的表面疏水性。 

由于单一改性方式具有局限性，且改性效果不显著，造成资源浪费和成本提高。将高压处理与加热相结合，可形成新的改性方法，显著改善大豆蛋白功能特性。 

Roesch等发现高压均质和加热处理结合处理大豆蛋白，使其11S的结构被破坏，并能显著改善其碱性亚基在界面上的吸附性能，从而提高了大豆蛋白的乳化性和凝胶性等。Tedford等研究了加热和高压相结合的作用方式对乳蛋白中的β-lactoglobulin结构的影响，观察发现乳蛋白分子的二、三级空间结构均出现不可逆转的破坏，经高压的剪切、空穴等作用后，酸奶酪变成颗粒更小的球状蛋白聚集体，再经过加热处理，使得奶酪凝胶强度更大，交联度更好。Penna等将单独加热处理、 单独高静压、加热与高静压复合处理对牛乳中奶酪凝胶形成的影响，发现加热与高静压复合改性可使奶酪的凝胶结构更紧密结实，交联强度更高。孟小波研究了控制加热条件下的醇法大豆浓缩蛋白经过高压剪切作用后结构和功能性的变化，结果表明：由于加热温度和时间的改变，使醇法大豆浓缩蛋白结构发生一定的变化，包括氨基酸侧链残基的疏水性基团暴露出来，蛋白质分子与其它大分子的缩合等。在控制加热条件时进行压力的高速剪切作用使高度变性的不溶性醇法大豆浓缩蛋白流体中任何一个很小部分相对于另一部分做高速运动，不溶性的蛋白质颗粒得到充分的作用力，使其结构得以破坏，蛋白质的三级、四级结构在瞬间发生变化，原来在三级结构中转向分子内部的非极性基团、极性基团由于在蛋白质变性时结构的伸展、松散而可能暴露出来，从而提高了醇法大豆浓缩蛋白的凝胶性、乳化性、保水保油性等一系列功能性质。 

虽然国内外对大豆蛋白的高压与加热复合改性进行了诸多的研究报道，但是他们大多是对市售的大豆分离蛋白或者浓缩蛋白产品进行改性，市售的大豆分离蛋白已经发生了一定程度的变性，功能性已经遭到破坏，在这种情况下进行的改性，其功能性变化的效果不显著，而且改性较困难，成本较高，所以说，已有的高压与加热复合改性方法具有局限性。况且现有的复合改性研究，只是笼统的研究了大豆蛋白结构和功能性的变化，并未对某种功能性或者某一特殊产品中应用的大豆蛋白功能性进行单独研究。本发明是在大豆分离蛋白的生产过程中，进行高压和加热复合改性，减少了生产成本，提高了生产效率，具体研究了复合改性后的大豆分离蛋白结构和功能性变化情况，并且对改性大豆分离蛋白在冷冻肉制品中的保水保油性、凝胶性进行研究，对冷冻肉制品生产具有现实意义。 

发明内容

本发明在克服了现有技术缺点的基础之上，采用常规的低温豆粕为原料，从安全无毒、操作简便、降低成本出发，得到了本发明所述的大豆分离蛋白产品及其制备方法，本方法的使用不仅增加了豆粕的附加值，其产品又对冷冻肉制品加工领域提供了更多更好的选择，扩大了大豆分离蛋白产品在肉制品领域中的应用范围。 

本发明的目的是研制出一种能提高冷冻肉制品保水保油性的专用大豆分离蛋白产品，并提供制备此种大豆分离蛋白的方法。本发明的产品是低温豆粕深加工产品，也是油脂产业的延伸产业。 

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的： 

本发明的一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于以低温豆粕作为原料，通过粉碎过筛的方法对原料进行物理预处理制得低温豆粕粉，豆粕粉经碱提酸沉处理得到大豆蛋白液，大豆蛋白液中和后通过先高压均质后水浴加热的改性方式，或通过先水浴加热后高压均质的改性方式处理后进行喷雾干燥制得所述的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白。 

在本发明中，优选的，所述的一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白的制备方法，其具体步骤如下： 

A、原料粉碎，过60-80目筛网； 

B、碱提：豆粉经碱液两次萃取、两次分离，合并提取液，得到混合豆乳； 

C、酸沉：采用酸液，调节混合豆乳的pH值至等电点，离心，去上清，得到离心分离的凝乳； 

D、中和：搅拌解碎凝乳，采用碱液调节pH值至中性范围，得到中性蛋白液； 

E、中性蛋白液通过先高压均质后水浴加热的改性方式，或通过先水浴加热后高压均质的改性方式处理后，再经过滤、喷雾干燥，即得所述的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白。 

在本发明中，优选的，所述的原料为低温脱脂豆粕。 

在本发明中，优选的，在碱提过程中，将配备好的pH值为9的0.3mol/L的NaOH碱液加入低温豆粕粉中，低温豆粕粉与碱液的固液比为1:12（g：ml），水浴加热温度30℃，搅拌速度60r/min，搅拌时间30min；酸沉时，搅拌解碎凝乳，采用浓度为25%（w/w）的盐酸调整混合豆乳的pH值为4.5，且边加酸边搅拌，设定搅拌速度为30r/min，搅拌时间为10min；中和时，向酸沉后的蛋白凝乳中加入5%（w/w）的NaOH稀碱液，调节蛋白凝乳pH值至7，控制中和温度为30℃，时间为30min，搅拌速度为60r/min。 

在本发明中，优选的，所述的高压均质是在20-30℃的温度下对大豆蛋白液进行高压均质处理，其参数设置为：一级压力50Mpa，二级压力为40Mpa-140Mpa，时间为5s-20s，优选为一级压力50Mpa，二级压力为80Mpa-120Mpa。 

在本发明中，优选的，大豆蛋白液水浴加热处理，其参数设置为：固定磁力搅拌转速为60r/min；加热温度为60℃-100℃，加热时间为10min-50min，优选为加热温度80℃-100℃，加热时间为10min-30min。 

在本发明中，优选的，所述的改性方式为先高压均质后加热改性方式，其中，优选的高压均质参数设置为：一级压力50Mpa，二级压力108.4Mpa，时间为5s-20s； 水浴加热参数设置为：温度93.16℃、时间21.96min。 

在本发明中，优选的，喷雾干燥参数为进口温度180℃，出口温度为80℃，真空度为-303mbar，进样压力10Mpa。 

其中步骤E中所述的高压均质改性技术所使用的设备是AH-100D高压均质机，加热改性技术所使用的设备是电热恒温水浴锅，该改性过程包括： 

（1）调整高压均质的压力：高压均质的压力调整为一级压力保持50Mpa不变，二级压力为80Mpa-120Mpa，均质时间为5s-20s； 

（2）调节水浴加热温度：将加热温度调节至80℃-100℃； 

（3）调节水浴加热时间：将加热时间调节至10min-30min； 

（4）选择改性方式：将单一改性和复合改性对比，优选为高压均质与加热相结合的复合改性方式； 

（5）调整复合改性的先后顺序：采用先高压均质后加热、先加热后高压均质的处理方式，优选为先高压均质后加热改性方式，其中优化得到的工艺参数为：压力108.4Mpa、均质时间为5s-20s，水浴加热温度93.16℃、时间21.96min。 

进一步的，本发明还提出了根据以上任一项所述的制备方法制备得到的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白及所述的大豆分离蛋白在制备冷冻肉制品中的应用，其中，所述的冷冻肉制品包括冷冻猪肉丸。 

本发明还研究出一种制作冷冻肉丸的配方，能够生产出具有质构特性好，复煮时保水保油性好的冷冻猪肉丸产品。 

此应用技术可通过以下方法实现：将改性大豆蛋白作为生产冷冻猪肉丸的一个主要原料，来替代肉丸中的一部分瘦肉，减少瘦肉的用量，降低成本，使肉丸兼有动物蛋白和植物蛋白各自的营养与功能性，再配以猪肥膘、玉米淀粉、食盐等成分，制成猪肉丸，在低温环境下冷冻储藏。 

本发明的一种冷冻猪肉丸，其特征在于按质量百分比计，包括瘦肥比为9:1-8:2的原料肉72.5%-83.5%，玉米淀粉15%-25%以及食盐1.5%-2.5%，其中所述原料肉中权利要求9所述的大豆分离蛋白替代瘦肉量为10%-20%，优选的包括瘦肥比（w/w）为9:1的原料肉83.5%，玉米淀粉15%以及食盐1.5%，其中所述原料肉中权利要求10所述的大豆分离蛋白替代瘦肉量为15%。 

具体按以下具体步骤进行： 

A、调整猪肥膘添加量：将猪肥膘添加量调节至（瘦肥比）9:1-7:3，优选为9:1； 

B、调整大豆分离蛋白替代瘦肉量：将大豆分离蛋白替代瘦肉量调节至 10%-20%，优选为15%； 

C、调整玉米淀粉添加量：将玉米淀粉添加量调节至15%-25%，优选为15%； 

D、调整食盐添加量：将食盐添加量调节至1.5%-2.5%，优选为1.5%； 

E、调节冷冻温度：将猪肉丸的冷冻温度调节为-18℃--20℃； 

F、调节冷冻时间：将猪肉丸的冷冻时间调节为2天-3天。 

将本发明制得的大豆分离蛋白应用在冷冻猪肉丸产品中，其复煮后的蒸煮损失显著低于含有市售大豆分离蛋白冷冻猪肉丸产品，且应用本发明的大豆分离蛋白制作肉丸，具有真实的肉色感，切片组织光滑细腻，香味浓郁，口感嫩滑。进一步说明本发明的改性大豆蛋白能够增强冷冻肉丸的功能性，可以减少肉丸复煮过程的蒸煮损失，提高了肉丸的食用性和品质。 

本发明方法利用高压均质和加热相结合的物理方法制备大豆分离蛋白，所需要的原料低温豆粕来源广、成本低、设备简单、操作便捷、所制得的大豆分离蛋白无化学溶剂及有毒有害物质，具有高度安全性，且喷雾干燥后的产品营养价值高、保水保油功能性显著提高、其他功能性也得到一定程度的改善，可直接应用到冷冻肉制品中。经过验证与对比试验得出，在冷冻猪肉丸产品的应用中，本发明制备的大豆分离蛋白相对于市售大豆分离蛋白来说，蒸煮损失降低了27.85%。 

本发明的高压均质-加热的复合改性方法与传统大豆蛋白的改性方法相比，具有以下优点： 

①相同之处都是根据大豆蛋白在等电点处发生沉降的原理，采用碱提酸沉方法提取蛋白质。但改性方式不同，传统改性方法是在市售的大豆分离蛋白的基础上进行改性，而市售大豆分离蛋白已经发生一定程度的变性，再对其进行改性，效果不显著，造成原料浪费、生产成本增加，本发明是在大豆蛋白生产工艺过程中，在喷粉之前对其进行物理改性，减少了后续改性的繁琐过程、提高生产效率、减少生产成本、且显著增强了大豆蛋白功能的专用性。 

②本发明的产品生产工艺温和，无剧烈化学反应、无有机溶剂和有害物质，具有高度安全性。 

③本发明的设备简单、操作便捷、投资成本少。 

④本发明能够有效除去大豆中的豆腥成分、营养抑制剂因子。 

⑤本发明制备的大豆蛋白变性程度低。 

⑥本发明生产的大豆蛋白在肉丸中应用时，将其作为一种主要原料，替代瘦肉的量为10%-20%，优选为15%，肉丸的营养和功能性都显著提高，且生产成本明显 降低，而现有的肉丸制作工艺，只是将大豆分离蛋白当做一种添加剂，添加量只有2%-4%。 

⑦本发明生产的大豆蛋白在冷冻环境下能够保持良好的功能性，显著降低了冷冻猪肉丸复煮时的蒸煮损失，可以作为冷冻肉制品专用植物蛋白。 

附图说明

图1本发明方法的工艺路线图； 

图2压力变化对大豆蛋白保水保油性的影响； 

图3加热温度变化对大豆蛋白保水保油性的影响； 

图4加热时间变化对大豆蛋白保水保油性的影响； 

图5复合改性的大豆蛋白保水性Y=f(x₁,x₂)的等高线与响应面； 

图6复合改性的大豆蛋白保水性Y=f(x₁,x₃)的等高线与响应面； 

图7复合改性的大豆蛋白保水性Y=f(x₂,x₃)的等高线与响应面； 

图8复合改性的大豆蛋白保油性Y=f(x₁,x₂)的等高线与响应面； 

图9复合改性的大豆蛋白保油性Y=f(x₁,x₃)的等高线与响应面； 

图10复合改性的大豆蛋白保油性Y=f(x2_,x₃)的等高线与响应面； 

图11猪肥膘添加量对猪肉丸应用体系保水保油性影响； 

图12大豆蛋白替代瘦肉量对猪肉丸应用体系保水保油性影响； 

图13玉米淀粉添加量对猪肉丸应用体系保水保油性影响； 

图14食盐添加量对猪肉丸应用体系保水保油性影响； 

图15猪肉丸的制作工艺流程。 

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，其中所述低温脱脂豆粕，其来源为目前市场大豆油脂加工副产物，本发明的原料取于黑龙江省地产低温脱脂豆粕。 

实验例1：冷冻肉制品专用大豆蛋白的制备 

流程图如图1所示，具体按以下步骤进行： 

A、低温脱脂豆粕粉碎，过80目筛网； 

B、碱提：将配备好的pH值为9的0.3mol/L NaOH碱液按照固液比为1:12（g：ml）加入低温豆粕粉中，温度30℃，搅拌速度60r/min，搅拌时间30min，低温豆 粕粉经NaOH碱液两次萃取、两次分离，合并提取液，得到混合豆乳； 

C、酸沉：采用浓度为25%（w/w）的盐酸调节混合豆乳的pH值为4.5，搅拌速度30r/min，搅拌时间10min，离心，去上清，得到离心分离的凝乳； 

D、中和：搅拌解碎凝乳，采用5%（w/w）的NaOH稀碱液将凝乳中和至pH  7，控制中和温度为30℃，时间为30min，搅拌速度为60r/min，得到中性蛋白液； 

E、中性蛋白液采用在20℃-30℃温度下先高压均质后加热的改性方式，其中，高压均质参数设置为：一级压力50  Mpa，二级压力108.4  Mpa，均质时间为5s-20s；水浴加热参数设置为：温度93.16℃、时间21.96min，改性后的蛋白液经过滤、喷雾干燥，即得所述的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白，其中，喷雾干燥参数为进口温度180℃，出口温度为80℃，真空度为-303mbar，进样压力10Mpa。 

实施例2本发明方法的建立与优化 

1材料与方法 

1.1主要试剂与仪器 

大豆分离蛋白                     哈高科大豆食品有限责任公司 

低温豆粕                         哈高科大豆食品有限责任公司 

β-巯基乙醇                      Amresco公司 

Tris                             Sigma公司 

Ellman试剂                       Sigma公司 

5,5'-二硫代二硝基苯甲酸盐（DTNB）Sigma公司 

1-苯胺基-8-萘磺酸(ANS)           Sigma公司 

甘氨酸                           Sigma公司 

其他试剂                         国产 

AH-100D高压均质机                ATS工业系统有限公司 

HH-S电热恒温水浴锅               北京市永光明医疗仪器厂 

PHS-3C酸度计                     上海雷磁仪器厂 

DHG-9240A型电热鼓风干燥箱        上海一恒科学仪器有限公司 

LD4-2A低速离心机                 北京医用离心机厂 

TU-1901双光束紫外可见分光光度计  北京普析通用仪器有限公司 

B-290型喷雾干燥机                瑞士Büchi公司 

BC-169海尔双王子电冰箱           青岛海尔电冰箱股份有限公司 

3K-15型台式高速冷冻离心机           德国Sigma公司 

TA-XT plus物性测定仪                英国Stable Micro ystem公司 

4500型荧光分光光度计                日本日立公司 

1.2实验方法 

1.2.1大豆分离蛋白保水性测定 

将一定量的SPI待测样品，在低温下烘干至恒重，再向其中加入过量的水，搅拌均匀，室温下放置30min，再在离心机中以4000r/min的转速离心10min后去除分离出来的水。以每克蛋白样品(干重)吸附水的克数表示，计算公式为：保水性（g/g）=[离心分离后残留物重(g)-试样干重(g)]/试样干重(g)。 

1.2.2大豆分离蛋白保油性测定 

1g蛋白质试样中加5mL精炼大豆油，用玻棒搅拌均匀，静置30min后用4000r/min速度离心10min记下游离油的体积，结果以每克蛋白质吸附油的mL数表示。计算公式：保油性（ml/g）=[5-离心后油的体积(mL)]/试样重量(g)。 

2结果与讨论 

2.120℃-30℃温度下高压均质的压力变化对大豆分离蛋白保水保油性的影响 

将中和后的蛋白液经过AH-100D高压均质机处理，保持一级压力为50Mpa，调节二级压力，均质时间为5s-20s不变。由图2结果可知，当压力超过80Mpa时，保水保油性明显增大，所以在响应面试验中均质压力选择80Mpa-120Mpa。 

2.2加热温度对大豆分离蛋白保水保油性的影响 

由图3结果可知，随着热改性温度的增大，保水性、保油性逐渐升高，当加热温度大于80℃时，保水保油性显著增大，所以在响应面试验中加热温度选择80℃-100℃。 

2.3加热时间对大豆分离蛋白保水保油性的影响 

由图4可知，加热时间对大豆分离蛋白的保水保油性有显著的改善。随加热时间的增加，保水性、保油性呈现出相同的变化趋势，且加热时间对保油性的影响更为显著，加热时间为10min-20min时，保水性、保油性随着时间的延长而增加，在10min-20min内保水性变化最显著，加热时间超过30min后，保水性、保油性随着时间的增加而减小。因此从经济效益和成效上考虑，控制加热时间10min-30min来改善SPI保水保油性较适宜。所以在响应面试验中加热时间选择10min-30min。 

2.4高压-加热复合改性对大豆分离蛋白保水保油性的影响 

表1高压-加热复合改性对大豆分离蛋白保水保油性的影响 

注：表中数据为平均值±标准差 

由表1可知，与对照组市售SPI相比，先高压后加热的复合改性方式，可以明显提高SPI的保水性，与对照组市售SPI相比，四种不同改性方式都能提高SPI的保油性，且先120Mpa高压，后90℃，20min加热改性，所得到的SPI的保油性增加的最为显著，所以结合保水性的变化，选择先高压后加热的改性方式对SPI进行改性，能够获得保水保油性较好的SPI产品。 

2.5复合改性工艺的响应面优化实验 

在单因素研究的基础上，进行响应面优化试验，因素水平编码表和试验结果分别见表2和表3。 

表2试验因素水平编码表 

表3响应面实验方案及实验结果 

表4保水性回归与方差分析结果 

注：模型决定系数R²=0.9890，模型调整决定系数R² _Adj=0.9693；*表示在α=0.05水平上显著；**表示在α=0.01水平上极显著。 

2.5.1保水性结果分析 

由表4可知，方程的因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著（p=0.0002），失拟项不显著（p=0.5586），并且该模型R²=98.90%，R² _Adj=96.93%，说明该模型与试验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该理论 推测。由F检验可以得到因子贡献率为X3>X2>X1，即加热时间>加热温度>均质压力。 

应用响应面优化分析方法对回归模型的分析，如图5-图7所示，寻找最优的响应结果为：保持一级压力为50Mpa，调整二级均质压力108.4Mpa，均质时间为5s-20s，加热温度93.16℃，加热时间21.96min。 

2.5.2保油性结果分析 

表5保油性回归与方差分析结果 

注：模型决定系数R²=0.9894，模型调整决定系数R² _Adj=0.9703；*表示在α=0.05水平上显著；**表示在α=0.01水平上极显著。 

由表5可知，此模型是极其显著的，其中模型回归的p=0.0002，失拟项的p=0.5352，说明模型失拟不显著，回归显著，模型适当。并且该模型R²=98.94%，R² _Adj=97.03%，说明该模型与试验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为X1>X3>X2，即均质压力>加热时间>加热温度。 

应用响应面优化分析方法对保油性回归模型的分析，结果如图8-10所示，寻找最优的响应结果为：保持一级压力为50Mpa，调整二级均质压力97.91Mpa，均质时 间为5s-20s，加热温度89.97℃，加热时间21.46min。 

2.6验证实验与对比试验 

结果如表6所示。 

表6验证试验 

由表6可知，以保水性为响应值优化得到的保水性预测值为4.32g/g、实际值为4.29g/g，二者的相对误差为0.69%，差异不显著，这表明模型是合理有效的，并且此条件下的保油性为1.74mL/g，说明该复合改性的方式对提高SPI的保水性保油性，有显著效果。同样，以保油性为响应值优化得到的保油性预测值为1.76mL/g、实际值为1.81mL/g，二者的相对误差为2.8%，并且此条件下的保水性为3.42g/g。所以最优结果为先高压后加热改性，其工艺参数为保持一级压力为50Mpa，调整二级压力108.4Mpa、均质时间为5s-20s，温度93.16℃、时间21.96min。 

表7对比试验 

注：表中数据为平均值±标准差 

由表7可知，经过复合改性的SPI比市售SPI的保水性提高了1.49g/g，保油性提高了0.47mL/g，说明SPI经过先高压后加热的复合改性处理后，保水保油性有了显著的提高，对于大豆分离蛋白在冷冻肉制品中的应用具有现实的指导意义。 

实施例3冷冻肉制品专用大豆分离蛋白的应用研究 

具体按以下步骤进行： 

（1）基于实验例1所制备的大豆分离蛋白，将其应用在冷冻猪肉丸体系中替代一部分瘦肉； 

（2）通过单因素试验考察瘦肉、肥膘、玉米淀粉和食盐与大豆分离蛋白共存体系的保水保油性的关系，确定各共存物含量的添加范围分别为：瘦肥比为9:1-8:2 的原料肉72.5%-83.5%、其中大豆分离蛋白替代瘦肉量为10%-20%、玉米淀粉含量为15%-25%、食盐含量为1.5%-2.5%。 

（3）以蒸煮损失为监测指标，进行四因素三水平的正交试验，优化得出冷冻猪肉丸的基本配方为：即瘦肥比例为9:1、SPI替代瘦肉量为15%、淀粉含量为15%、食盐含量为1.5%。 

1材料与方法 

1.1主要材料 

1.2实验方法 

1.2.1蒸煮损失的测定 

取适量的冷冻肉丸称重，记录其质量为m₁，将称重后的冷冻肉丸不经任何解冻处理，直接放入沸水中煮制5min，取出煮制后的肉丸，至于室温下冷却，待肉丸冷却至室温后，用滤纸擦干肉丸表明的水分，称重，记录此时的质量为m₂。 

蒸煮损失的计算公式为：蒸煮损失（%）=（m₁-m₂）/m₁。 

1.2.2猪肉丸的制作工艺流程 

如图15所示。 

1.2.3共存物含量正交试验优化 

综合共存物的单因素试验，选定四因素三水平正交试验，因素水平见表8。 

表8共存物对保水、保油性影响的因素水平表 

2结果与讨论 

2.1猪肥膘与改性大豆分离蛋白共存体系保水保油性的变化 

根据图11结果可知随着猪肥膘含量的增加，SPI的保水保油性均显著减小，且保油性的下降程度大于保水性的下降程度，所以控制肥膘含量为9:1-8:2（SPI/肥）时，改性大豆分离蛋白的保水保油性较好。 

2.2SPI替代瘦肉量与瘦肉共存体系保水保油性的变化 

由图12可知，随着SPI替代瘦肉量的增加，保水性呈现先增加后减小的变化趋势，当SPI替代瘦肉量达到5%-15%，保水性有一个明显增加过程，在15%时，达到最大，当替代量由15%继续增加到25%时，SPI的保水性迅速下降。随着大豆分离蛋白替代量的增加保油性持续增大，替代量由5%增加至15%过程中，保油性显著增加，超过15%时，保油性缓慢增加。综上所述，可以选择SPI替代瘦肉量为10%-20%，保水保油性效果较好。 

2.3玉米淀粉与改性大豆分离蛋白共存体系保水保油性的变化 

如图13所示，当淀粉含量由10%增加到15%时，保水性显著提高；随着淀粉含量的继续增加，保水性增加趋势缓慢，淀粉含量由15%增加到20%过程中，保水性只提高了0.12g/g。淀粉含量在15%以下时，保油性的变化趋势与保水性相反，淀粉含量由15%增加到20%过程中，保油性显著的提高了0.92mL/g，在淀粉含量为20%时，保油性达到最大值。综合考虑，淀粉含量为15%-25%时，改性大豆分离蛋白的保水保油性较好。 

2.4食盐与改性大豆分离蛋白共存体系保水保油性的变化 

由图14可知，随着食盐浓度的增加，保水性和保油性均呈现先增加后减小的变化趋势，在食盐含量为2%时，保水性达到最大值，为3.36g/g，在食盐含量为1.5%时，保油性达到最大值1.61mL/g。为了保持改性SPI良好的保水保油性，应控制食盐含量为1.5%-2.5%。 

2.5共存物正交试验结果 

表9保水保油性正交试验及结果 

表10保水性方差分析表 

注：*显著（P＜0.05），**极显著（P＜0.01）。 

由表9可知，通过保水性的优化试验，可以初步确定冷冻肉丸中共存物的配方组合为：A₁B₂C₃D₁，即各个共存物在肉丸中的添加量为猪瘦肥比为9:1，SPI替代瘦肉量为15%，淀粉添加量为25%，食盐含量为1.5%，冷冻肉丸体系的保水性较好。 

表10方差分析表明，B因素和C因素的影响达到极显著水平（P＜0.01），A因素的影响达到显著水平（P＜0.05），应取最优水平分别为A₁、B₂和C₃；D因素的影响最小，可选择任一水平，从节约成本以及低盐健康的角度考虑可选D₁或D₂。通过方差分析确定最优共存物的组合为A₁B₂C₃D₁或A₁B₂C₃D₂。 

表11保油性方差分析表 

注：*显著（P＜0.05），**极显著（P＜0.01）。 

在表9中，可以初步确定冷冻肉丸产品体系中保油性最好的共存物的配方组合为：A₁B₂C₂D₁。即各个共存物在肉丸中的添加量为猪瘦肥比为9:1，SPI替代瘦肉量为15%，淀粉添加量为20%，食盐含量为1.5%。 

由表11的方差分析可知，B因素的影响达到极显著水平（P＜0.01），A因素和D因素的影响达到显著水平（P＜0.05），C因素对试验影响不显著（P>0.05）；应取最优水平分别为A₁、B₂和D₁；C因素的影响最小，可选择任一水平，结合已有的研究结果，在肉丸体系中，若淀粉含量过高，则会明显增加产品的硬度、口感和保水保油性，一般在肉制品中控制淀粉添加量为15%以下，所以可以选择淀粉添加量为C₁，通过方差分析确定最优共存物的组合为A₁B₂C₁D₁。 

根据最优配方进行重复性试验验证，得出高压-加热复合改性SPI应用在猪肉丸中，能够显著降低猪肉丸冷冻复煮后的蒸煮损失，这对于生产实践中提高猪肉丸的出品率、改善肉丸产品质量有着重大的意义。通过对比，自制肉丸的蒸煮损失明显低于市售猪肉丸，说明本的产品应用在冷冻猪肉丸产品中，达到了提高冷冻猪肉丸复煮的保水保油性的要求。 

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种冷冻肉制品专用大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于以低温豆粕作为原料，通过粉碎过筛的方法对原料进行物理预处理制得低温豆粕粉，经碱提酸沉处理得到大豆蛋白液，大豆蛋白液中和后通过先高压均质后水浴加热的改性方式，或通过先水浴加热后高压均质的改性方式处理后进行喷雾干燥制得所述的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

A、原料粉碎，过60-80目筛网；

B、碱提：豆粕粉经碱液两次萃取、两次分离，合并提取液，得到混合豆乳；

C、酸沉：采用酸液，调节混合豆乳的pH值至等电点，离心，去上清，得到离心分离的凝乳；

D、中和：搅拌解碎凝乳，采用碱液调节pH值至中性范围，得到中性蛋白液；

E、中性蛋白液通过先高压均质后水浴加热的改性方式，或通过先水浴加热后高压均质的改性方式处理后，再经过滤、喷雾干燥，即得所述的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白；

优选的，所述的原料为低温脱脂豆粕。

3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于在碱提过程中将配备好的pH值为9的0.3mol/L的NaOH碱液加入低温豆粕粉中，低温豆粕粉与碱液的固液比为1:12（g：ml），水浴加热温度30℃，搅拌速度60r/min，搅拌时间30min；酸沉时，采用浓度为25%（w/w）的盐酸调整混合豆乳的pH值为4.5，且边加酸边搅拌，设定搅拌速度为30r/min，搅拌时间为10min；中和时，搅拌解碎凝乳，向酸沉后的蛋白凝乳中加入5%（w/w）的NaOH稀碱液，调节蛋白凝乳pH值至7，控制中和温度为30℃，时间为30min，搅拌速度为60r/min。

4.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的高压均质是在20-30℃的温度下对大豆蛋白液进行高压均质处理，其参数设置为：一级压力50Mpa，二级压力为40Mpa-140Mpa，均质时间为5s-20s；优选为一级压力50Mpa，二级压力为80Mpa-120Mpa。

5.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于对大豆蛋白液进行水浴加热处理，其参数设置为：搅拌转速为60r/min，加热温度为60℃-100℃，加热时间为10min-50min，优选为加热温度80℃-100℃，加热时间为10min-30min。

6.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的改性方式为先高压均质后水浴加热，其中优选的，高压均质参数设置为：一级压力50Mpa，二级压力108.4Mpa，均质时间为5s-20s；水浴加热参数设置为：温度93.16℃、时间21.96min。

7.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于喷雾干燥参数为进口温度180℃，出口温度为80℃，真空度为-30³mbar，进样压力为10Mpa。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的冷冻肉制品专用大豆分离蛋白。

9.权利要求8所述的大豆分离蛋白在制备冷冻肉制品中的应用，其中，所述的冷冻肉制品包括冷冻猪肉丸。

10.一种冷冻猪肉丸，其特征在于按质量百分比计，包括瘦肥比为9:1-8:2的原料肉72.5%-83.5%，玉米淀粉15%-25%以及食盐1.5%-2.5%，其中所述原料肉中权利要求8所述的大豆分离蛋白替代瘦肉量为10%-20%，优选的包括瘦肥比为9:1的原料肉83.5%，玉米淀粉15%以及食盐1.5%，其中所述原料肉中权利要求9所述的大豆分离蛋白替代瘦肉量为15%。

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