CN103431159B

CN103431159B - 一种低值酸的大豆分离蛋白及其制备方法

Info

Publication number: CN103431159B
Application number: CN201310377166.0A
Authority: CN
Inventors: 杨晓泉; 杨娟; 王金梅; 肖武凯
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: CN103431159A

Abstract

本发明公开了一种低值酸的大豆分离蛋白及其制备方法，包括如下步骤：（1）首先将大豆浓缩蛋白与水混合，调节pH，搅拌，得到蛋白乳浆；（2）将蛋白乳浆进行胶体磨处理，然后进行喷射蒸煮，得到蛋白分散液；（3）再将上述蛋白分散液先进行酶解，再超滤；或者上述酶解和超滤任选其一进行；（4）将步骤（3）所得的浆液调pH，酸沉，离心，得到的蛋白沉淀重新溶于去离子水中，取可溶组分调节pH至中性，然后透析、喷雾干燥，即得大豆分离蛋白。所得产品具有良好的溶解性和较低的植酸含量，低可溶性糖及抗营养因子色泽较白、滋味清淡、无豆腥味，可作为专用蛋白配料应用于青少年及特定人群乳制品中。

Description

一种低值酸的大豆分离蛋白及其制备方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及具有低值酸、低异黄酮、低可溶性糖、溶解性好的大豆分离蛋白及制备方法。

背景技术

大豆浓缩蛋白（SPC）是用高质量的豆粕除去水溶性或醇溶性非蛋白部分后，所制得的含有65%（干基）以上蛋白质（N×6.25）的大豆蛋白产品。具有高凝胶性、乳化性或高分散性的特性，该蛋白可以提高产品的净蛋白质含量，改善整体蛋白质氨基酸的可消化利用性，清除可溶性糖分从而减少多种抗营养因子的危害，也起到了降低美拉德反应在大豆加热过程中对赖氨酸利用效率影响的作用；即蛋白消化利用率高、氨基酸含量高且组成平衡，抗营养因子含量较低且pH值及味道中性，制粒性能和流动性也较好，更加价格实惠，容易获得。另一方面，大豆浓缩蛋白经醇提工艺制备后普遍存在溶解性不高、氮溶指数范围只在5～12之间的问题，一些经过改造处理的商业大豆浓缩蛋白其使用特性也并非理想，由于加工工艺中除去了水溶性或醇溶性非蛋白部分，异黄酮等小分子物质含量较少，但植酸（P肌醇六磷酸，分子式：C₆H₁₈O₂₄P₆）含量并未减少。商业大豆浓缩蛋白中的植酸含量可达1%～2%，在SPC应用于乳制品生产中时，植酸的含量过高，不仅会直接影响到溶解特性，降低了乳制品中钙的含量，也很大程度上影响了人体对乳制品中金属元素如Ca、Mg、Zn、Cu和Fe等营养元素的吸收。在生理pH下，植酸与钙形成不溶性盐，使得钙的利用率低。

按照常规方法制备的大豆分离蛋白存在植酸、雌激素类物质（异黄酮）、胰蛋白酶抑制物、抗营养因子、大豆抗原、铝等问题。而大豆浓缩蛋白又存在着溶解性较差、色泽差、功能性受限和感官特性差的不足，严重影响了大豆蛋白在婴儿奶粉等产品中的应用。现有大豆蛋白中，大豆分离蛋白中植酸含量约为19.37mg/g，商业大豆浓缩蛋白中植酸含量约为20.59mg/g。如单独采用2万U/g的食品级植酸酶，一般只能将植酸含量降低为原来的50%左右。而大豆异黄酮在大豆分离蛋白中存在也比较普遍，大豆分离蛋白中异黄酮总量约为0.72mg/g，商业SPC中的异黄酮含量约为0.44mg/g，且不容易去除。以上都是制约高品质大豆蛋白制备的因素。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种低值酸的大豆分离蛋白的制备方法，该方法克服了现有制备功能性大豆蛋白配料植酸（盐）含量偏高不利于耐钙以及植物雌激素异黄酮偏高的缺陷，也改善了商业功能性大豆浓缩蛋白溶解性差、色泽差、功能性受限和感官特性差的不足。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的高品质（低异黄酮、低值酸、低可溶性糖、溶解性好等）的大豆分离蛋白。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种低植酸大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤：

（1）首先将大豆浓缩蛋白与水按1：10～1：15w/v的比例混合，调节pH7.0～9.0，搅拌1h～2h，得到蛋白乳浆；

（2）将蛋白乳浆进行胶体磨处理，然后将蛋白乳浆于120～150℃喷射蒸煮30～90s，得到蛋白分散液；

（3）再将上述蛋白分散液先进行酶解，再用超滤膜过滤；或者上述酶解和超滤任选其一进行；所述酶解是调pH5.0～7.0后，加入植酸酶和酸性磷酸酶，50℃搅拌酶解0.5h～2h；

（4）将步骤（3）所得的浆液调pH=4.5酸沉至少30min，再经离心，得到的蛋白沉淀重新溶于7～10倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性，然后在去离子水中透析、喷雾干燥，即得到低植酸、低异黄酮的大豆分离蛋白。

优选地，以每克大豆浓缩蛋白计，所述植酸酶和酸性磷酸酶的添加量分别为0.1g、10mg。

优选地，所述植酸酶的酶活为2万U/g，酸性磷酸酯酶的酶活为3.0～10U/mg。

优选地，步骤（3）所述超滤膜选择截留分子量80kD以上的超滤膜。

优选地，步骤（3）所述超滤之前先用纱布进行粗滤。

优选地，步骤（2）所述胶体磨处理的条件为：角速度1000rpm，磨孔0.15mm，时间10min～20min。

优选地，步骤（4）所述离心条件为3000rpm～8000rpm,15～30min。

优选地，步骤（2）蒸煮温度为140℃。

上述方法制备的大豆分离蛋白，其中植酸含量≤5.80mg/g，异黄酮含量≤0.074mg/g。

本发明采用商业的大豆浓缩蛋白（可以是任何形式的商业浓缩大豆蛋白）或者功能性的商业大豆浓缩蛋白为原料，利用连续高温热处理器直接对浓缩蛋白浆液进行喷射蒸煮处理，使其在高温、高压、高剪切的条件下进行充分的变性与反应，使原本处于蛋白质内部的疏水氨基酸残基伸展，暴露于溶剂中，蛋白质三级结构展开，从而降低了蛋白质表面的荷电量，进而减弱了蛋白质与钙之间的静电相互作用，并且由于高温下植酸（盐）一定程度的分解，从而使产品中的植酸含量下降，不仅降低了植酸与钙等金属离子的共沉淀作用，又减少了大豆球蛋白与金属离子结合的有效位点，与此同时，连续水热处理能够大幅度提高蛋白的分子量，使75%以上的蛋白质分子量处于100kD以上，这为选择截留分子量80kD或以上的超滤膜提供可能。总之，本发明在喷射蒸煮及复合酶处理之后，采用压力驱动下的筛分小分子物质的超滤过程，即以切割分子量的大小作为标准，对料液进行进一步的分离以及浓缩，以达到进一步去除植酸等小分子物质的作用。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明所得的经喷射蒸煮和双酶并结合超滤技术制备的低值酸、低异黄酮的分离蛋白相对普通大豆浓缩蛋白具有良好的蛋白含量和氮溶指数，其中蛋白含量由制备前的63.57%提高到71.62～80.63%，氮溶指数由原来的8.77%提高到55.74%～76.48%。

（2）本发明喷射蒸煮所采用物料在高压空气作用下以高速湍流方式通过闪蒸阀，并与经过喷嘴的高温蒸汽迅速混合，该温度可达到140℃，可以一定程度的降解植酸（盐）的作用。商业功能性大豆浓缩蛋白植酸含量20.59mg/g经喷射蒸煮、酶解、超滤后植酸可低于5.80mg/g（降为原来植酸（盐）含量的≤28.17%）。同普通分离蛋白相比，大豆异黄酮含量可由0.74mg/g降为低于原来的10%，即≤0.074mg/g。

（3）本发明所得的经喷射蒸煮等方法制备的低值酸、低异黄酮的分离蛋白具有良好的色泽、滋味清淡、无豆腥味。

（4）本发明的粉末状大豆蛋白使得低异黄酮、低值酸大豆蛋白作为特殊人群食品配料变得可能。该大豆蛋白制品具有低异黄酮和低植酸的特性，兼备了良好的溶解性和感官特性、可溶性糖含量低、，成本低廉、食用安全，加工工艺简单，适于连续化生产，可作为高溶解性耐钙、低异黄酮、低抗营养因子的蛋白专用配料应用于特定人群乳制品专用蛋白产品中。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

对比实施例1

低温脱脂豆粕粉200g（NSI=89，蛋白含量51%）过60目筛，以1：10w/v固液比分散于3L水溶液，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至8.0，室温搅拌2小时后纱布过渣，8000rmp×20min离心并收集上清液。所得溶液用2mol/L盐酸调pH4.5，静置30分钟后，以6000rmp×15min离心，所得沉淀用去离子水清洗表面多次，吸掉残留清蛋白，然后用湿重10倍水重新分散，再用2mol/L氢氧化钠调pH值至7.5，去离子水透析，其中换水3次，喷雾干燥备用。

对比实施例2

商业功能性大豆浓缩蛋白。（蛋白含量63.57%，氮溶指数8.77%，植酸含量2.59%，异黄酮含量0.15mg/g）

实施例1

一种低植酸大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：200g的SPC（蛋白含量63.57%，氮溶指数8.77%，植酸含量2.59%，异黄酮含量0.15mg/g）以1：15w/v固液比分散于3000mL水溶液，调节pH9.0，室温下搅拌2h；

步骤二：步骤一的分散液以角速度1000rpm，磨孔0.15mm，胶体磨处理10min；

步骤三：步骤二的处理液置于喷射蒸煮器中，140℃喷射蒸煮90s；

步骤四：步骤三蛋白浆液调pH4.5酸沉30min，再经离心后的蛋白沉淀重新溶于7倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性后去离子水中透析、喷雾干燥即可得到。

表1各对比实施例及实施例1的参数变化

	对比实施例1	对比实施例2	实施例1
				蛋白含量（%）	88.3	63.57	71.62
NSI	------	8.77	73.47
				蛋白提取率	29.3	-----	55.55
溶解性	较好	较差	较好
				植酸含量（mg/g）	19.37	20.59	14.81
异黄酮（mg/g）	0.74	0.15	≤0.15
				接枝度	2.88	3.72	1.89

经计算，同对比实施例2相比较，实施例1蛋白含量由63.57%提高为71.62%，NSI由8.77%提高到73.47%，植酸含量变为14.81mg/g，大豆异黄酮含量未发生明显的变化，植酸含量下降为原来的71.93%，所制备的蛋白具有较好的溶解性，但植酸含量和异黄酮含量未显著降低。

实施例2

一种低植酸大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤：

步骤二：步骤一的分散液以角速度1000rpm，磨孔0.15mm胶体磨处理10min；

步骤三：步骤二的处理液以140℃90s进行喷射蒸煮处理；

步骤四：将步骤三分散液调pH5.0后，加入20g植酸酶（2万U/g）和10mg酸性磷酸酶（3.0～10U/mg），50℃搅拌酶解2h，水解植酸（盐）后灭酶；

步骤五：步骤四蛋白浆液调pH4.5酸沉30min，再经离心后的蛋白沉淀重新溶于7倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性后，于去离子水中充分透析、喷雾干燥，即可得到。

表2各对比实施例及实施例2的参数变化

	对比实施例1	对比实施例2	实施例2
				蛋白含量（%）	88.3	63.57	77.19
NSI	-----	8.77	70.42
				蛋白提取率	29.3	-----	48.61
溶解性	较好	较差	较好
				植酸含量（mg/g）	19.37	20.59	5.94
异黄酮（mg/g）	0.74	0.15	≤0.15
				接枝度	2.88	3.72	2.64

经计算，同对比实施例2相比较，蛋白含量由63.57%提高为77.19%，NSI由8.77%提高到70.42%，植酸含量变为5.94mg/g，大豆异黄酮含量未发生明显的变化，植酸含量下降为原来的28.85%，所制备的蛋白具有较好的溶解性。

实施例3

一种低植酸大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：SPC200g（蛋白含量63.57%，氮溶指数8.77%，植酸含量2.59%，异黄酮含量0.15mg/g）以1：15w/v固液比分散于3000mL水溶液，调节pH9.0，室温下搅拌2h；

步骤三：步骤二的处理液以140℃90s进行喷射蒸煮处理；

步骤四：步骤三分散液调pH5.0后，加入20g植酸酶（2万U/g）和10mg酸性磷酸酶（3.0～10U/mg），50℃搅拌酶解2h，水解植酸（盐）后灭酶；

步骤五：步骤四分散液4层纱布粗滤后采用截留量80kDa超滤膜过滤。

步骤六：步骤五蛋白浆液调pH4.5酸沉30min，离心后的蛋白沉淀重新溶于7倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性后，于去离子水中充分透析、喷雾干燥，即可得到。

表3各对比实施例及实施例3的参数变化

	对比实施例1	对比实施例2	实施例3
				蛋白含量（%）	88.3	63.57	79.65
NSI	------	8.77	55.74
				蛋白提取率	29.3	------	26.04
溶解性	较好	较差	良好
				植酸含量（mg/g）	19.37	20.59	5.80
异黄酮（mg/g）	0.74	0.15	≤0.074
				接枝度	2.88	3.72	2.13

经计算，与对比实施例2相比，蛋白含量由63.57%提高为79.65%，NSI由8.77%提高到55.74%，植酸含量变为5.80mg/g，植酸含量较实施例2降低0。14mg/mL，植酸含量下降为原来的28.17%，大豆异黄酮含量降为0.074mg/g，制备的蛋白具有较好的溶解性。

实施例4

一种低植酸大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：SPC200g（蛋白含量63.57%，氮溶指数8.77%，植酸含量2.59%，异黄酮含量0.15mg/g）以1：15w/v固液比分散于3L水溶液，调节pH9.0，室温下搅拌2h；

步骤二：步骤一的分散液以角速度1000rpm，磨孔0.15mm胶体磨处理10min步骤三：

步骤二的处理液以140℃90s进行喷射蒸煮处理；

步骤四：步骤三分散液4层纱布粗滤后采用截留量80kDa超滤膜过滤；

步骤五：步骤四蛋白浆液调pH4.5酸沉30min，再经离心后的蛋白沉淀重新溶于7倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性后于去离子水中充分透析、喷雾干燥，即可得到。

表4各对比实施例及实施例4的参数变化

	对比实施例1	对比实施例2	实施例4
				蛋白含量（%）	88.3	63.57	80.63
NSI	------	8.77	76.48
				蛋白提取率	29.3	-----	20.40
溶解性	较好	较差	良好
				植酸含量（mg/g）	19.37	20.59	6.41
异黄酮（mg/g）	0.74	0.15	≤0.074
				接枝度	2.88	3.72	2.49

同对比实施例2相比，蛋白含量由63.57%提高为80.63%，NSI由8.77%提高到76.48%，植酸含量变为6.41mg/g，略低于实施例3的5.80mg/g，植酸含量下降为原来的31.11%，大豆异黄酮含量降为0.074mg/g，制备的蛋白具有较好的溶解性，其溶解特性接近于对比实施例1，但蛋白的提取率相对较低。

附注：各蛋白粉色泽如下。

表5各实施例蛋白产品的色泽

测定了四种制备方法得到的SPI和商业大豆浓度蛋白的颜色。由表可知，以商业大豆浓缩蛋白作为对照，4种实施例色泽均白于商业的浓缩大豆蛋白。对应颜色的差值△Eab*大小排列顺序为实施例4>实施例3>实施例2>实施例1。

Claims

1.一种低值酸的大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先将大豆浓缩蛋白与水按1：10～1：15w/v的比例混合，单位g：ml，调节pH7.0～9.0，搅拌1h～2h，得到蛋白乳浆；

(2)将蛋白乳浆进行胶体磨处理，然后将蛋白乳浆于120～150℃喷射蒸煮30～90s，得到蛋白分散液；

(3)再将上述蛋白分散液先进行酶解，再超滤；所述酶解是调pH5.0～7.0后，加入植酸酶和酸性磷酸酶，50℃搅拌酶解0.5h～2h；

(4)将步骤(3)所得的浆液调pH＝4.5酸沉至少30min，再经离心，得到的蛋白沉淀重新溶于7～10倍体积去离子水中，取可溶组分调节pH至中性，然后在去离子水中透析、喷雾干燥，即得到低植酸、低异黄酮的大豆分离蛋白。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以每克大豆浓缩蛋白计，所述植酸酶和酸性磷酸酶的添加量分别为0.1g、0.05mg。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述植酸酶的酶活为2万U/g，酸性磷酸酶的酶活为3.0～10U/mg。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述超滤选择截留分子量80kD以上的超滤膜。

5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述超滤之前先用纱布进行粗滤。

6.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述离心条件为3000rpm～8000rpm，15～30min。

7.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)蒸煮温度为140℃。

8.权利要求1～7任意一项方法制备的大豆分离蛋白，其特征在于，所述蛋白产品植酸含量≤5.80mg/g，异黄酮含量≤0.074mg/g。