CN103564149A

CN103564149A - 一种复合酶法改性小麦蛋白的方法

Info

Publication number: CN103564149A
Application number: CN201310535932.1A
Authority: CN
Inventors: 董建云; 罗水忠; 姜绍通; 钟昔阳; 蔡克周; 赵妍嫣; 孙撬撬
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Anhui Ruifuxiang Food Co., Ltd.
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-11-04
Also published as: CN103564149B

Abstract

本发明涉及一种复合酶法改性小麦蛋白的方法。该方法以小麦蛋白为原料，先加水调制小麦蛋白浆料，再先后加入中性蛋白酶和谷氨酰胺转氨酶，在一定pH和温度条件下，进行酶解和灭酶处理，得到酶解小麦蛋白浆料，再经冷冻干燥和粉碎过筛，得到改性小麦蛋白粉。所得改性小麦蛋白粉的凝胶性、溶解度、粘度分别较改性前提高108.03%、111.56%、422.07%。本方法采用复合酶法改性小麦蛋白，提高小麦蛋白凝胶特性的的同时全面提高其溶解度、乳化性及起泡性等功能性质，获得加工性能良好的改性小麦蛋白，促进了小麦蛋白的综合利用。

Description

一种复合酶法改性小麦蛋白的方法

技术领域

本发明属于小麦蛋白深加工技术领域，具体涉及一种利用复合酶法改性小麦蛋白提高其功能特性的方法。

背景技术

小麦蛋白（俗称谷朊粉）是小麦淀粉加工的副产物，其蛋白质含量高达72-85%，主要由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成，氨基酸组成比较齐全，是营养丰富、物美价廉的纯天然植物性蛋白源。小麦蛋白是由各种氨基酸相互联接而构成的具有空间结构的生物大分子，其理化性质（尤其是分子量、氨基酸组成、静电荷和表面疏水性等）与功能特性直接相关。但是由于小麦蛋白自身独特的氨基酸组成，含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，在水中分散性较差，导致其在实际应用中难以满足食品加工的需要，在食品工业应用中受到很大限制。因此，为拓宽小麦蛋白的应用范围，促进小麦工业化转化，需对小麦蛋白进行改性，以增加其附加值。

蛋白质改性就是利用物理方法、化学方法或生物学手段，加入或去除某种基团，使其氨基酸残基和多肽链发生某种变化，引起蛋白质相对分子质量、大分子空间结构、氨基酸组成、静电荷和表面疏水性等改变，从而获得功能特性较好蛋白质的过程。目前，国内外在小麦蛋白的改性方法上，研究最多的主要有物理方法、化学方法、基因工程法和生物改性法。

小麦蛋白的生物方法改性可控性强、条件温和、耗能少、专一性强及副产物少，并且因为其易于实现工业化生产而广受重视。生物改性是依据酶催化反应性质分为水解改性和非水解改性两类。酶改性是目前相对最安全、使用最广泛的技术，常用蛋白酶有木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、和碱性蛋白酶等，一般可以改善小麦蛋白的吸水性、乳化稳定性、起泡性和热塑性等。

小麦蛋白氨基酸的分析表明，其含有较多的谷氨酰胺、半胱氨酸、非极性氨基酸，这些氨基酸以多种形式把蛋白质键合在一起。谷氨酰胺和非极性氨基酸是以氢键的方式，半胱氨酸以二硫键，而极性氨基酸则以静电作用结合。要提高和拓宽蛋白质的功能特性，就必须从改变蛋白质的侧链结构入手，适度对谷氨酰胺和天冬酰胺进行去酰胺改性，可以增加羧基的含量，从而降低了在蛋白质分子中形成氢键的能力，因此可以改善蛋白质的功能特性。谷氨酰胺转氨酶改性小麦蛋白作为生物改性的一种方法，正逐渐成为小麦蛋白改性研究的热点。

谷氨酰胺转氨酶是一种催化酰基转移反应的转移酶，催化蛋白质以及肽键中谷氨酰胺残基的γ-羟基酰胺基和伯胺之间的酰胺基转移反应，形成ε-（γ-谷氨酰胺）赖氨酸共价键，产生共价交联，形成网络状超大蛋白质分子，从而改善蛋白质的结构和功能，对蛋白质的性质如：发泡性，乳化性，乳化稳定性，热稳定性、保水性和凝胶能力等效果显著，进而改善食品的风味、口感、质地和外观等。是一种有效改善食品蛋白质凝胶性能的新型酶制剂，有“21世纪超级粘合剂”的美称。

谷氨酰胺转氨酶作用于小麦蛋白时，其通过催化ε-（γ-谷氨酰胺）赖氨酸交联，增强了面筋网络结构，产品的粘弹性亦随之改善。有研究表明：通过利用微生物谷氨酰胺转氨酶处理谷朊粉，使其凝胶特性有明显的改善，并将改性后的WG添加到低筋小麦面粉中后，改性小麦蛋白的凝胶性、乳化性、乳化稳定性、发泡性、泡沫稳定性比对照都有了明显提高，谷氨酰胺转氨酶对面粉中游离巯基含量、面粉持水性、面粉粉质特性和加工品质的影响，面粉中游离巯基含量下降，持水性增加，粉质特性以及成品面条、速冻饺子的品质均得到改善。在面团拉伸实验中发现，添加适量谷氨酰胺转氨酶的面团，拉伸性能得到明显改善：抗延伸性增强；延伸性逐渐减弱最后趋于稳定；面团贮能模量增加；持水能力增强，表面黏性降低。

目前，对谷氨酰胺转氨酶改性小麦蛋白的研究仍然存在很多不足，谷氨酰胺转氨酶改性小麦蛋白在提高其凝胶特性和持水性的同时，会使其溶解性相对降低，不能全面提高小麦蛋白的功能特性。

发明内容

为了提高小麦蛋白的凝胶特性，同时全面提高小麦蛋白的功能性质，获得加工性能良好的改性小麦蛋白，促进小麦蛋白的综合利用，本发明提供一种利用复合酶法改性小麦蛋白的方法。

一种复合酶法改性小麦蛋白的具体操作步骤如下：

1）配制小麦蛋白浆料：

将小麦蛋白加水调至浓度为18% -21%的小麦蛋白浆料；

2）复合酶解：

在1000rpm转速条件下，匀速搅拌小麦蛋白浆料，并按小麦蛋白浆料的质量百分比添加0.05%~0.15%量的中性蛋白酶和0.24%~0.3%量的谷氨酰胺转氨酶，搅拌2min，使酶均匀溶解，用浓度0.1%的氢氧化钠（NaOH）调节小麦蛋白浆料pH至6~8，在温度25~35℃条件下，反应0.5~2h，酶解完成，在温度85~100℃条件下，灭酶20-50min、得到酶解小麦蛋白浆料；

3）后处理：

将酶解小麦蛋白浆料冷却至室温、冷冻干燥20-24h、粉碎、过60目筛，得到改性小麦蛋白粉；所述改性小麦蛋白粉的理化特性：凝胶性120～249g/cm²、粘度5～26 g·s、持水性160～165%、溶解度0.9～2.76mg/mL、乳化性18～55%、乳化稳定性31～59%、起泡性125～170%、起泡稳定性52～75%。

所述小麦蛋白的蛋白含量72.57%、脂肪含量2.23%、水分含量9.55%。

所述中性蛋白酶的酶活力为15万U/g。

所述谷氨酰胺转氨酶的酶活力为1000U/g 。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明的方法利用中性蛋白酶和谷氨酰胺转氨酶对小麦蛋白进行改性，复合酶法改性工艺简单、条件温和、耗能少、可操作性强，安全性高；

2.本发明应用复合酶法改性小麦蛋白，先添加中性蛋白酶对小麦蛋白进行适度酶解，有利于提高小麦蛋白在水中的分散性，更好地与谷氨酰胺转氨酶进行交联反应，在提高小麦蛋白凝胶性的同时，使得其溶解性也有一定的提高；

3.本发明得到改性后的小麦蛋白凝胶特性、溶解性、乳化性、起泡性及起泡稳定性、持水性均得到改善，使得其应用范围更广泛。

具体实施方式

以下实施例所用原料来源说明如下：

小麦蛋白由安徽瑞福祥食品有限公司生产，蛋白含量72.57%，脂肪含量2.23%，水分含量9.55%；

中性蛋白酶由南宁庞博生物科技有限公司生产，酶活力为15万U/g；

谷氨酰胺转氨酶由南宁东恒华道生物科技有限公司生产，酶活力为1000U/g 。

实施例1：

一种复合酶法改性小麦蛋白的具体操作步骤如下：

1）配制小麦蛋白浆料：以小麦蛋白为原料，加蒸馏水调至小麦蛋白质量浓度为20%，得到小麦蛋白浆料；

2）复合酶解：将小麦蛋白浆料移入搅拌器，在1000rpm转速下匀速搅拌过程中，先后向小麦蛋白浆料中添加其质量百分比为0.1%中性蛋白酶和质量百分比为0.28%谷氨酰胺转氨酶，搅拌2min使酶均匀溶解后，用浓度为0.1%的氢氧化钠（NaOH）调节小麦蛋白浆料pH至7，将小麦蛋白浆料放入恒温水浴摇床中，在30℃条件下，反应0.5h，酶解完成后，取出小麦蛋白浆料迅速置入90℃恒温水浴锅中灭酶20min，得到酶解小麦蛋白浆料；

3）后处理：将酶解小麦蛋白浆料冷却至室温、冷冻干燥24h、粉碎、过60目筛，得到改性小麦蛋白粉。

小麦蛋白粉的功能性质检测操作如下：

1.凝胶制备：酶促反应结束后，置于95℃恒温水浴锅中45min热凝胶处理，取出后迅速冷却到室温，放入4℃冰箱冷冻过夜，即得改性小麦蛋白凝胶；

2.凝胶性检测方法：25℃下采用质构仪测定改性小麦蛋白的凝胶强度及粘度，穿刺实验操作条件：p0.5探头，测试前速度：5.0 mm/s，测试速度：2.0 mm/s，测试后速度：10.0 mm/s，出发力10g，下压凝胶5mm所需力为凝胶强度，单位g/cm²，负峰面积表示粘度，单位g·s，重复实验三次，以平均值作为测定结果。

表1 小麦蛋白粉的功能性质检测结果

检测项目	未改性小麦蛋白粉	改性小麦蛋白粉
			凝胶性/g/cm²	76.984	248.91
粘度/g·s	6.224	18.93
			持水性/%	150.6	165.40
溶解度/mg/mL	0.969	2.05
			乳化性/%	10	55.23
乳化稳定性/%	68	31.50
			起泡性/%	80	170
起泡稳定性/%	50	75

小麦蛋白粉功能性质检测结果见表1所示。

实施例2：

一种复合酶法改性小麦蛋白的具体操作步骤如下：

2）复合酶解：将小麦蛋白浆料移入搅拌器，在1000rpm转速下匀速搅拌过程中，先后向小麦蛋白浆料中添加其质量百分比为0.05%中性蛋白酶和质量百分比为0.28%谷氨酰胺转氨酶，搅拌2min使酶均匀溶解后，用浓度为0.1%的氢氧化钠（NaOH）调节小麦蛋白浆料pH至6.5，将小麦蛋白浆料放入恒温水浴摇床中，在30℃条件下，反应2h，酶解完成后，取出小麦蛋白浆料迅速置入90℃恒温水浴锅中灭酶30min，得到酶解小麦蛋白浆料；

表2 小麦蛋白粉的功能性质检测结果

检测项目	未改性小麦蛋白粉	改性小麦蛋白粉
			凝胶性/g/cm²	76.984	120.89
粘度/ g·s	6.224	4.79
			持水性/%	150.6	163.40
溶解度/mg/mL	0.969	0.87
			乳化性/%	10	18.30
乳化稳定性/%	68	59.56
			起泡性/%	80	125
起泡稳定性/%	50	52.50

将所得改性小麦蛋白粉按实施案例1中所述方法检测，结果见表2所示。

实施例3：

一种复合酶法改性小麦蛋白的具体操作步骤如下：

2）复合酶解：将小麦蛋白浆料移入搅拌器，在1000rpm转速下匀速搅拌过程中，先后向小麦蛋白浆料中添加其质量百分比为0.15%中性蛋白酶和质量百分比为0.28%谷氨酰胺转氨酶，搅拌2min使酶均匀溶解后，用浓度为0.1%的氢氧化钠（NaOH）调节小麦蛋白浆料pH至7，将小麦蛋白浆料放入恒温水浴摇床中，在30℃条件下，反应1h，酶解完成后，取出小麦蛋白浆料迅速置入95℃恒温水浴锅中灭酶20min，得到酶解小麦蛋白浆料；

表3 小麦蛋白粉的功能性质检测结果

检测项目	未改性小麦蛋白粉	改性小麦蛋白粉
			凝胶性/g/cm²	76.984	212.83
粘度/ g·s	6.224	25.90
			持水性/%	150.6	160.60
溶解度/mg/mL	0.969	2.76
			乳化性/%	10	32.30
乳化稳定性/%	68	60.73
			起泡性/%	80	145
起泡稳定性/%	50	52

将所得改性小麦蛋白粉按实施案例1中所述方法检测，结果如表3所示。

Claims

1.一种复合酶法改性小麦蛋白的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

1）配制小麦蛋白浆料：

将小麦蛋白加水调至浓度为18% -21%的小麦蛋白浆料；

2）复合酶解：

在1000rpm转速条件下，匀速搅拌小麦蛋白浆料，并按小麦蛋白浆料的质量百分比添加0.05%~0.15%量的中性蛋白酶和0.24%~0.3%量的谷氨酰胺转氨酶，搅拌2 min，使酶均匀溶解，用浓度0.1%的氢氧化钠（NaOH）调节小麦蛋白浆料pH至6~8，在温度25~35℃条件下，反应0.5~2h，酶解完成，在温度85~100℃条件下，灭酶20-50min、得到酶解小麦蛋白浆料；

3）后处理：

将酶解小麦蛋白浆料冷却至室温、冷冻干燥20-24h、粉碎、过60目筛，得到改性小麦蛋白粉；所述改性小麦蛋白粉的理化特性：凝胶性120～249g/cm²、粘度5～26g·s、持水性160～165%、溶解度0.9～2.76mg/mL、乳化性18～55%、乳化稳定性31～59%、起泡性125～170%、起泡稳定性52～75%。

2.根据权利要求1所述的一种复合酶法改性小麦蛋白的方法，其特征在于：所述小麦蛋白的蛋白含量72.57%、脂肪含量2.23%、水分含量9.55%。

3.根据权利要求1所述的一种复合酶法改性小麦蛋白的方法，其特征在于：所述中性蛋白酶的酶活力为15万U/g。

4.根据权利要求1所述的一种复合酶法改性小麦蛋白的方法，其特征在于：所述谷氨酰胺转氨酶的酶活力为1000U/g 。