CN103392907B - 酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法，具体是在7.9％(w/v)的乳清浓缩蛋白溶液中加入胰蛋白酶，水解20～30min，水解度控制在1％以下，调节溶液pH2.0，4℃，1,9000g离心30分钟后取上清液并用去离子水稀释至蛋白浓度3％(w/v)，再次调整pH至2.0，置于90℃水浴中加热10小时，得到纤维状聚合物。所得到的纤维状聚合物在形态上，较未经酶修饰的乳蛋白形成的纤维状聚合物更细长，并且聚合量提高了12.75％～41.43％。本发明的方法生产成本低，工艺简单，易于推广，具有较高的经济效益。

Description

酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法

技术领域

本发明涉及纳米纤维的制备技术，具体说涉及一种酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法。

背景技术

乳清蛋白质在低pH值低离子强度条件下加热可形成直径为纳米级的纤维聚合物，纳米纤维聚合物可以作为食品添加剂应用到食品加工行业中用以提高食品体系的功能性质如起泡性、乳化性和胶凝性等。纳米纤维聚合物的形成主要依赖于球蛋白结构的展开，展开手段主要依赖于低pH条件下的热处理。为了提高乳清蛋白纤维聚合物的含量，本专利选用胰蛋白酶限制性水解乳清浓缩蛋白，通过酶水解对其结构进行适度修饰，再利用修饰之后的乳清蛋白制得纤维状聚合物，由于胰蛋白酶的水解作用，蛋白质分子结构适度展开，表面疏水性提高，一些非共价键如范德华力、静电作用成为稳定纤维聚合物的主要作用力。更重要的是酶修饰后的乳清蛋白在形成纤维聚合物的过程中蛋白质二级结构中的α-螺旋几乎不被破坏，这就有利于发生α-螺旋向β-折叠的转变，促进聚合物的形成以提高聚合量。酶修饰乳清蛋白形成的纤维聚合物不仅聚合量大幅提高，聚合物的功能性质如起泡性、乳化性也得到了改善，利于在食品加工中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法，利用胰蛋白酶限制性水解乳清浓缩蛋白提高其纳米纤维聚合量，采用胰蛋白酶对乳清浓缩蛋白适度水解，水解后调节pH并长时间高温加热制备纳米纤维状聚合物。

本发明的目的是这样实现的：一种酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法，按胰蛋白酶与7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，质量体积比为0.04g～0.4g∶100mL加入胰蛋白酶，并在30～40℃温度下水解20～30min，水解度在0.1～1.0％，用HCl调节水解液的pH＝2.0，在4℃，19,000g离心30分钟，取上清液，稀释至蛋白浓度为3wt％，再次调节溶液的pH＝2.0，90℃水浴加热10小时，得到纤维状聚合物，将热处理完成后的蛋白溶液立即冷却后放入4℃冰箱中保存。维状聚合物的含量提高了12.75％～41.43％。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。

本发明利用胰蛋白酶限制性水解乳清浓缩蛋白可以提高乳清浓缩蛋白在pH2.0，90℃加热10小时形成纤维聚合物的得率。采用乳清浓缩蛋白作为原料，利用胰蛋白酶水解作用，通过控制酶解条件，控制水解度在1％范围内以修饰乳清蛋白分子结构，从而制得胰蛋白酶修饰的乳清蛋白纳米纤维聚合物。本发明用到的原料乳清浓缩蛋白来源广泛，相对于β-乳球蛋白和α-乳白蛋白分离纯化方法简单，成本低廉；本发明采用酶法水解乳清浓缩蛋白具有催化效率高、专一性强和水解条件温和特点；且水解过程简单，容易操作，不需要复杂的设备，易于推广；本发明以胰蛋白酶限制性水解乳清蛋白制备的纳米纤维聚合物，具有较高的聚合物得率，可以应用到食品添加剂领域，节约成本，拓展乳清蛋白纤维聚合物的应用领域。

具体实施方式

下面举例对本发明作进一步说明。

实施例1

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.04g，30℃水浴中水解20分钟，水解度DH0.1％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纤维直径65nm，纳米纤维聚合量提高了12.75％。

实施例2

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.08g，30℃水浴中水解20分钟，水解度DH0.2％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纤维直径56nm，纳米纤维聚合量提高了18.46％。

实施例3

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.16g，30℃水浴中水解20分钟，水解度DH0.4％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纤维直径52nm，纳米纤维聚合量提高了38.79％。

实施例4

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.24g，胰蛋白酶30℃水浴中水解20分钟，水解度DH0.6％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纤维直径51nm，纳米纤维聚合量提高了41.43％。

实施例5

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.32g，30℃水浴中水解30分钟，水解度DH0.8％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纤维直径50nm，纳米纤维聚合量提高了39.01％。

实施例6

以乳清浓缩蛋白为原料，向100mL7.9％(w/v)、pH＝6.5乳清浓缩蛋白溶液，加入胰蛋白酶0.40g，30℃水浴中水解30分钟，水解度DH1.0％。取出用6M的HCl调节pH至2.0，1,9000g离心力4℃离心30分钟，取上清液用去离子水将蛋白溶液稀释至3％(w/v)，再次调节pH至2.0，90℃下热处理10小时，热处理完成之后，立即放入冰水中冷却至室温后放入4℃冰箱保存。纤维直径50nm，所述的乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％。所述胰蛋白酶的酶活力单位为177000U/g。得到的纳米纤维聚合量提高了36.57％。

经以上实施例得出的纤维状聚合物在形态上，较未经酶修饰的乳蛋白形成的纤维状聚合物更细长，并且聚合量提高了12.75％～41.43％。本发明的方法生产成本低，工艺简单，易于推广，具有较高的经济效益。

Claims (1)

1.酶法修饰改善乳清蛋白纳米纤维聚合量的方法，其特征在于：按胰蛋白酶与质量体积百分比浓度为7.9％、pH＝6.5的乳清浓缩蛋白溶液，质量体积比为0.04g～0.4g∶100mL加入胰蛋白酶，并在30～40℃温度下水解20～30min，水解度在0.1～1.0％，用HCl调节水解液的pH＝2.0，在4℃，19,000g离心30分钟，取上清液，稀释至蛋白浓度为3wt％，再次调节溶液的pH＝2.0，90℃水浴加热10小时，得到纤维状聚合物；其中乳清浓缩蛋白原料蛋白质含量为78.96％；所述胰蛋白酶的酶活力为177000U/g。