CN103564146B - 一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 - Google Patents
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103564146B CN103564146B CN201310541756.2A CN201310541756A CN103564146B CN 103564146 B CN103564146 B CN 103564146B CN 201310541756 A CN201310541756 A CN 201310541756A CN 103564146 B CN103564146 B CN 103564146B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lactalbumin
- gel
- phosphoric acid
- ultrasonic
- protein
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法属于牛乳蛋白加工技术，该方法包括以下步骤：（1）将乳清蛋白溶于水，配成一定浓度的蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，（3）将磷酸处理过的蛋白溶液放置于水浴中加热，同时进行超声处理，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶；本发明方法利用磷酸改性乳清蛋白后用超声仪在水浴下对蛋白溶液进行处理，即得到乳清蛋白凝胶，所需要的设备简单、耗时短、操作安全、所得乳清蛋白凝胶强度高，稳定性好,可替代果胶应用在食品加工中。
Description
技术领域
本发明属于牛乳蛋白加工技术，主要涉及一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法。
背景技术
乳清是干酪生产过程中得到的副产品。随着干酪产品在中国不断普及，副产物乳清的合理利用引起了广泛关注。由乳清浓缩精制而成的乳清蛋白属于全价蛋白质，必需氨基酸种类齐全，必需氨基酸需要量模式与 FAO/WHO相近，易于消化吸收，具有很高的营养价值，是一种营养价值很高的优质蛋白质。乳清蛋白的凝胶性有类似于果胶的效果，能够在乳品工业中替代果胶，使其在食品制造中起着重要的作用。由于乳清蛋白的凝胶性，不但减少了乳制品中外来成分的添加，又使干酪的副产物得到再利用，避免了大量乳清蛋白资源的浪费。
我国乳品工业产品的发展，离不开果胶的使用，酸奶、果奶等产品都广泛地使用果胶作为一种稳定增稠剂，果胶作为一种稳定剂，可以有效地抑制牛奶中酪蛋白的沉淀现象，使产品保持良好的稳定性。因此果胶在乳品工业用添加剂中具有着不可或缺的作用。目前果胶在国内外市场上都倍受欢迎，但其在我国的生产还比较落后，质量和数量都不理想，仍需进口，进口价格十分昂贵。所以如果能找到其它的产品替代果胶在乳品工业中的作用，那将会为乳品工业节省一大笔开支。
利用乳清蛋白的改性技术，将乳清蛋白制成具有一定的胶粘特性的产品，产品的特点和性质类似于果胶，可以替代果胶在乳品工业等食品中的应用，从而改善产品的组织状态和感官特征，并可以节省大量的果胶开支。
乳清蛋白在某一条件时，能从单一的天然状态而展开或变性，发生凝聚，最后形成凝胶，这个过程大致分为四个步骤，首先天然乳清蛋白变性（分子展开），展开的蛋白质分子表面疏水能力增强，吸附水分子的量也增大。然后展开的乳清蛋白分子经过双分子交联步骤，发生凝聚反应，内部含有水溶液的三维凝聚物生成，最终网络胶束间相互交联凝胶形成。
目前在乳清蛋白凝胶过程中，使蛋白质发生变性展开的加工很多是采用热处理的方法。加热时，乳清蛋白分子间原有作用受到破坏，分子结构被改变而发生变性凝聚，但这个过程处理时间长，耗能大。超声处理技术具有穿透力强、加热速度快、控制方便、体系受热均匀、节约能量等优点，在食品加工领域已有应用，如食品体系的乳化、杀菌、破碎、萃取功能成分、干燥、检测等。近几年来，随着各种不同型号超声设备的研制和完善，超声处理技术已渐成为食品工业中研究与开发的重点新型技术之一，超声处理时间快，耗能少，是处理蛋白常用手段。
无机磷酸与蛋白质上特定的氧原子或氮原子结合，进而引进磷酸根基团，增加蛋白的电负性，从而改性蛋白可提高其凝胶性。磷酸价格低廉、效果较好、对食品蛋白的消化率无显著影响、安全可行且能大规模生产，是提高蛋白功能性的有效手段。
本发明在乳清蛋白溶液中加入磷酸，磷酸的引入改善蛋白功能性，提高其凝胶性，使用水浴超声仪在水浴加热环境下同时伴随超声处理乳清蛋白，超声处理加速蛋白变性形成凝胶，大大缩短成胶时间。此方法安全，耗时短，耗能少，是制备乳清蛋白凝胶的理想手段。开发一种快速简单制备乳清蛋白凝胶代替果胶的方法，使其应用于乳制品工业中，不仅可以降低成本，而且其特殊的营养功能特性也是果胶所不具备的。因此该课题研究意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，达到改善乳清蛋白凝胶性并代替果胶的目的。
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：
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为0.01-0.05；（3）将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90℃水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为200-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
所述的优选磷酸与蛋白质量比为0.03。
所述的超声处理优选参数为：超声功率450W，超声时间13min。
本发明是通过磷酸提高乳清蛋白凝胶性，在水浴加热下超声处理促进凝胶形成，制备一种代替果胶的乳清蛋白凝胶的方法，此方法设计新颖合理、工艺方法简单、蛋白凝胶强度高、稳定性好等特点。
附图说明
图1 本发明方法的工艺路线；
图2 磷酸添加量对凝胶强度的影响；
图3 超声功率对凝胶强度的影响；
图4 超声时间对凝胶强度的影响；
图5 磷酸与蛋白质量比与超声时间交互对凝胶强度的响应面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述：
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为0.01-0.05；（3）将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90℃水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为200-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
所述的优选磷酸与蛋白质量比为0.03。
所述的超声处理优选参数为：超声功率450W，超声时间13min。
实验例 磷酸添加量及超声工艺条件最佳参数的筛选实验
1材料与方法
1.1材料、试剂
乳清蛋白 哈高科
三聚磷酸钠 苏州锦联化工有限公司
1.2主要仪器设备
TA质构仪 SMS英国
pHS-25型酸度计 上海伟业仪器厂
电子分析天平 梅勒特-托利多仪器(上海)有限公司
精密电动搅拌机 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
超声清洗仪 余姚市东方电工仪器厂
1.3试验方法
1.3.1工艺流程
见附图1
1.3.2 凝胶强度的测定
25℃下测定蛋白的凝胶强度，操作条件：p0.5探头，测试前速度：5.0mm/s,测试速度：2.0mm/s,测试后速度：2.0mm/s,下压凝胶10mm所需压力为凝胶强度。
2结果与讨论
2.1磷酸添加量的选择
按1.3.1所述方法，三聚磷酸钠与蛋白之比为0.01，0.02，0.03，0.04，0.05。考察磷酸添加量对乳清蛋白凝胶性的影响，结果见图2。
由图2结果可以看出，磷酸与蛋白之比低于0.03时，随着磷酸添加量的增加，蛋白凝胶强度显著上升，变化程度较明显，当达到0.03时，凝胶强度接近最大值，超过0.03时，凝胶强度开始下降。所以在下面的响应面设计中磷酸与蛋白之比水平选择0.02-0.04。
2.2超声参数的选择
2.2.1超声功率的选择
按1.3.1所述方法， 超声功率选取200W，300W，400W，500W，600W，超声时间为15min，考察超声功率对蛋白凝胶强度的影响，结果见图3。
由图3结果可以看出，超声功率低于400W时，随着超声功率的增加，蛋白凝胶强度显著上升，变化程度较明显，当达到400W时蛋白凝胶强度接近最大值，超过400W时，蛋白凝胶强度开始下降。所以在下面的响应面设计中超声功率水平选择300-500W。
2.2.2超声时间的选择
按1.3.1所述方法，超声功率选取400W，超声时间分别为6min,8min,10min,12min,14min。考察超声时间对蛋白凝胶强度的影响，结果见图4。
如图4可以看出，当时间低于12min时，蛋白凝胶强度呈上升趋势，时间继续增加时，蛋白凝胶强度变化不显著，所以在下面的响应面设计中超声时间水平选择10-14min。
2.3蛋白凝胶强度响应面试验设计
2.3.1实验因素水平编码表
在单因素研究的基础上，确定各因素的水平值范围，采用响应面中心组和实验设计，研究超声和磷酸化反应各参数对考察指标的影响规律。选取超声功率，超声时间，磷酸与蛋白质量比例3个因素，以蛋白凝胶强度为响应值，优化凝胶形成的工艺的最佳参数。对试验结果数据采用Design-Expert8.0.5软件进行分析，响应面因素水平表见表1。
表1响应面试验因素水平表
Tab.1 Factors and levels of response surface analysis
2.3.2响应面实验安排及结果
在单因素实验的基础上，确定各因素的最佳水平值范围，采用响应面中心组和试验设计，研究各参数对考察指标的影响规律，并得到最佳条件。以各工艺参数超声时间（A）、超声功率（B）、磷酸与蛋白质量比（C）为自变量，以蛋白凝胶强度响应值。响应面实验方案及结果见表2。
表2响应面设计方案及结果
Tab.2 Design and result of response surface analysis
2.3.3响应面实验结果分析
利用Design- Expert8.0.5软件对试验结果进行二次回归拟合，以凝胶强度（Y1）为响应值，得到凝胶强度的回归方程模型为：
Y1=536.09+15.79A+10.90B+16.65C+11.54AB-12.98AC-6.45BC-4.01A2+5.39B2-9.96C2
对凝胶强度的试验数据进行方差分析并进行显著性检验，结果如表3所示。交互相显著的响应面分析见图5。
表3凝胶强度的试验结果方差分析表
Tba.3 The variance analysis of the result of gel strength
| 方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 | |
| 模型 | 17334.19 | 9 | 1926.022 | 30.97365 | < 0.0001 | 极显著 | |
| A | 3987.252 | 1 | 3987.252 | 64.12169 | < 0.0001 | *** | |
| B | 1900.843 | 1 | 1900.843 | 30.56874 | 0.0003 | 8** | |
| C | 4434.341 | 1 | 4434.341 | 71.31163 | < 0.0001 | *** | |
| AB | 1065.334 | 1 | 1065.334 | 17.13236 | 0.0020 | *** | |
| AC | 1348.813 | 1 | 1348.813 | 21.69117 | 0.0009 | *** | |
| BC | 332.5072 | 1 | 332.5072 | 5.347272 | 0.0433 | ** | |
| A2 | 403.959 | 1 | 403.959 | 6.496337 | 0.0289 | ** | |
| B2 | 731.4142 | 1 | 731.4142 | 11.76237 | 0.0064 | *** | |
| C2 | 2492.913 | 1 | 2492.913 | 40.09021 | < 0.0001 | *** | |
| 残差 | 621.8258 | 10 | 62.18258 | ||||
| 失拟误差 | 389.7466 | 5 | 77.94932 | 1.679369 | 0.2916 | 不显著 | |
| 纯误差 | 232.0792 | 5 | 46.41584 | ||||
| 总和 | 17956.02 | 19 | 1926.022 | 30.97365 | < 0.0001 |
注：p值<0.0500 显著（**），p值<0.0100极显著（***），p值>0.1000不显著。
由表3的方差分析结果可以看出，所得回归方程极显著（p<0.01），且模型失拟检验不显著，这说明用模型方程Y1与实际情况拟合较好，能够拟合真实响应面，反映出凝胶强度与超声功率、超声时间、磷酸与蛋白质量比之间的关系。模型决定系数R2=0.9654（R2>0.8000）R2 Adj=93.42%，说明96.54%的变化能通过这个模型解释，试验误差较小，模型成立，可以通过此模型对凝胶形成进行预测和分析。
由表3中的各项系数的显著性检验可知，一次项A、B、C，D二次项AB、AC、BC、A2、B2、C2对乳化活性有显著的影响（p<0.05），这表明凝胶的形成变化相当复杂，各种影响因素对凝胶强度的影响不是简单的线性关系，而是呈二次关系，且各因素之间存在交互作用。对回归方程进行中心标准化处理，从回归方程Y1一次项回归系数的绝对值大小来判断3个因素对凝胶强度的影响程度。Y1一次项回归系数的绝对值大小依次为C、A、B，表明3个因素对凝胶强度的影响顺序为：磷酸与蛋白质量比>超声时间>超声功率。
3实验结论
利用响应面分析方法对乳清蛋白凝胶工艺参数进行优化。建立了相应的数学模型为以后的中试以及工业化生产提供理论基础，并且得到最佳工艺条件为：超声功率为450W，超声时间13min，磷酸与蛋白质比为0.03，在此最佳工艺条件下凝胶强度为575.897g/cm2，实验所得结果较为理想，为快速制备一种可替代果胶的蛋白凝胶提供了理论基础。
Claims (3)
1.一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为0.02-0.04；（3）将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90℃水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为300-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于所述的磷酸与蛋白质量比为0.03。
3.根据权利要求1所述的一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于所述的超声处理参数为：超声功率450W，超声时间13min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310541756.2A CN103564146B (zh) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | 一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310541756.2A CN103564146B (zh) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | 一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103564146A CN103564146A (zh) | 2014-02-12 |
| CN103564146B true CN103564146B (zh) | 2015-09-30 |
Family
ID=50037541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310541756.2A Active CN103564146B (zh) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | 一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103564146B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104082521B (zh) * | 2014-07-14 | 2016-03-16 | 光明乳业股份有限公司 | 一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法 |
| CN104186917B (zh) * | 2014-07-14 | 2017-05-10 | 光明乳业股份有限公司 | 一种乳清蛋白凝胶改性的方法及其产品 |
| CN104839423A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-08-19 | 吉林农业大学 | 一种改性乳清蛋白的制备方法 |
| CN105053201B (zh) * | 2015-08-25 | 2018-07-13 | 东北农业大学 | 一种酸奶稳定剂的制备方法及高品质酸奶 |
| CN105285313A (zh) * | 2015-09-16 | 2016-02-03 | 吉林大学 | 一种磷酸化聚合乳清蛋白及其制备方法 |
| CN106581687A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-04-26 | 吉林大学 | 以乳清蛋白为基质的桃柁酚抗菌纳米水凝胶及其制备方法 |
| CN108719576A (zh) * | 2017-04-19 | 2018-11-02 | 东北农业大学 | 一种超声处理改善乳清蛋白功能特性的制备方法 |
| CN110338261A (zh) * | 2018-04-04 | 2019-10-18 | 东北农业大学 | 一种柠檬酸交联提高乳清蛋白凝胶特性的方法 |
| JP2023500579A (ja) * | 2019-10-17 | 2023-01-10 | アーラ フーズ エーエムビーエー | 乳製品ベースの製品、食品、その製造方法及び使用 |
| CN111480804B (zh) * | 2020-04-20 | 2022-06-28 | 华中农业大学 | 一种高凝胶性灭菌蛋黄液的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4460615A (en) * | 1981-10-02 | 1984-07-17 | Kyowa Hakko Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for improving the quality of whey protein |
| CN101138384A (zh) * | 2007-10-16 | 2008-03-12 | 厦门大学 | 一种天然小麦蛋白的复合改性方法及在淀粉类食品中的应用 |
| CN102960535A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-13 | 东北农业大学 | 一种复合改性制备高效蛋白乳化剂的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2008341009B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-05-19 | Dairy Innovation Australia Pty Ltd | Processing of dairy ingredients by ultra-sonication |
-
2013
- 2013-11-06 CN CN201310541756.2A patent/CN103564146B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4460615A (en) * | 1981-10-02 | 1984-07-17 | Kyowa Hakko Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for improving the quality of whey protein |
| CN101138384A (zh) * | 2007-10-16 | 2008-03-12 | 厦门大学 | 一种天然小麦蛋白的复合改性方法及在淀粉类食品中的应用 |
| CN102960535A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-13 | 东北农业大学 | 一种复合改性制备高效蛋白乳化剂的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 乳清蛋白改性综述;赵国华等;《中国乳品工业》;19980831;第26卷(第04期);第29-32页 * |
| 大豆蛋白超声磷酸化加工工艺的Box-Behnken模型优化;王喜波等;《农业机械学报》;20111130;第42卷(第11期);第130-134页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103564146A (zh) | 2014-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103564146B (zh) | 一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法 | |
| CN101703147A (zh) | 一种酶法改善豌豆蛋白乳化性和凝胶性的方法 | |
| CN108029775B (zh) | 再制干酪及其制备方法 | |
| CN104031276A (zh) | 一种高凝胶性大豆蛋白/β-葡聚糖复合物的制备方法 | |
| CN101380088A (zh) | 一种木薯食品的生产方法 | |
| CN105558895A (zh) | 一种低鱼糜含量的高弹性调理鱼豆腐及其制备方法 | |
| WO2019133679A2 (en) | Compressible non-dairy cheese analogs, formulations and processes for making same | |
| CN104256021A (zh) | 一种迷迭香花茶及其制备方法 | |
| CN101558885A (zh) | 一种西餐中熟牛排加工方法 | |
| CN106071856B (zh) | 一种发芽糙米方便米饭及其制备方法 | |
| CN102960535A (zh) | 一种复合改性制备高效蛋白乳化剂的方法 | |
| CN102696859A (zh) | Tg酶法制备改性花生分离蛋白的方法 | |
| CN104957356A (zh) | 一种糖基化改性提高卵白蛋白起泡性的方法 | |
| CN103549026B (zh) | 一种再制干酪及其制备方法 | |
| CN102217700B (zh) | 一种花生蛋白制备方法 | |
| CN108634003A (zh) | 一种改善豆乳粉功能性的方法 | |
| CN110250316B (zh) | 一种快溶解大豆分离蛋白生产工艺 | |
| Huang et al. | Processing technology optimization for tofu curded by fermented yellow whey using response surface methodology | |
| MXPA06001852A (es) | Proceso para producir yogur con textura y consistencia controladas. | |
| CN105249311A (zh) | 一种鱼面的生产方法 | |
| CN109169938A (zh) | 一种高蛋白速溶豆乳粉的制备方法 | |
| CN109527434A (zh) | 一种咸蛋清鸡蛋干及其制作方法 | |
| CN104732084A (zh) | 基于响应面法降低快速消化淀粉含量的模型构建方法 | |
| US20150147443A1 (en) | Cheese-making methods and apparatuses | |
| CN107183211A (zh) | 一种千叶豆腐的生产工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |