CN103636918B

CN103636918B - 一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法

Info

Publication number: CN103636918B
Application number: CN201310677057.0A
Authority: CN
Inventors: 江连洲; 李杨; 齐宝坤; 冯红霞; 于殿宇; 王中江; 许晶; 隋晓楠; 赵城彬
Original assignee: Northeast Agricultural University
Current assignee: Northeast Agricultural University
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103636918A

Abstract

一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法属于大豆蛋白加工技术，该方法包括以下步骤：（1）将亚油酸进行一系列活化处理得到活化的亚油酸，将活化的亚油酸溶解在四氢呋喃溶液中形成活化的亚油酸溶液；（2）将大豆分离蛋白溶解在NaHCO₃溶液中形成蛋白溶液；（3）将亚油酸溶液与蛋白溶液混合后进行水浴加热并不断搅拌；（4）向水浴加热后的混合体系中加入甘氨酸，然后进行离心分离、真空干燥即得改性分离蛋白；本发明方法利用亚油酸酰化改性大豆分离蛋白，酰化程度高达61.47%，改性后的蛋白中富含亚油酸，营养价值高，并且具有高乳化性，乳化活性为74.21m²/g，是未改性蛋白乳化活性的1.21倍。

Description

一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法

技术领域

本发明属于大豆蛋白加工技术领域，主要涉及一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法。

背景技术

众所周知，大豆蛋白具有很好的营养功能，大豆蛋白质含量高达38%，尤其大豆蛋白质中富含的氨基酸与牛奶相近，除蛋氨酸略低外，其余必需氨基酸含量均较丰富，是植物性的完全蛋白质，大豆蛋白几十年来已被用来作为亚洲国家的营养源，目前世界上生产的含有大豆蛋白的食品已超过了12000多种。由于大豆分离蛋白（SPI）有乳化性、吸油性、吸水性与保水性、凝胶性和起泡性等功能特性，因此大豆分离蛋白质被广泛应用于焙烤食品、乳品、肉制品及肉的代用品等食品工业领域，也使SPI功能特性的改善成为目前该领域的研究热点大豆蛋白的保健功效近年来受到众多科研机构的研究，并在全世界范围内受到广泛重视。但是，我国的食品企业并没有充分利用大豆蛋白所含有的功能特性，目前中国大豆分离蛋白企业存在的问题主要是新产品开发滞后，品种较为单一，应用领域窄，产品附加值低；产品质量远低于国际水平，尽管价格较低，但销量仍然无法提高，竞争能力偏弱。为此，研究大豆蛋白的功能性质及改性就显得十分重要。在过去的几十年里，不同的改性技术已被用来改变蛋白质结构，改变它的物理性质和化学性质，因此影响其结构的功能特性。

到目前为止，国内外对植物蛋白改性的研究深入而广泛，但多集中在对亲水性质的改善上，对疏水性的改善研究相对较少，而疏水性是决定蛋白质表面活性的主要因素之一，疏水改性是形成表面活性蛋白的主要途径之一。蛋白质的脂酰化改性就是用化学法或酶法使不同长度的脂肪酸(C6-C18)结合到亲水性蛋白质分子上，提高蛋白质分子的表面疏水性，从而改善其表面活性，脂酰化是蛋白质最有效的疏水改性之一。

亚油酸被称为是一种必需脂肪酸，必须从食物中获得，自身无法合成或合成很少。医药上亚油酸具有降低血脂、软化血管、降低血压、促进微循环的作用，可预防或减少心血管病的发病率，特别是对高血压、高血脂、心绞痛、冠心病、动脉粥样硬化、老年性肥胖症等的防治极为有利，能起到防止人体血清胆固醇在血管壁的沉积，有“血管清道夫”的美誉，具有防治动脉粥样硬化及心血管疾病的保健效果。

目前人们对多种功能性食品或成分的要求逐渐提高，本发明从增加营养成并同时提高大豆蛋白的两亲性质方面考虑，用化学方法使亚油酸与亲水的大豆蛋白在碱的催化下共价交联，制备一种富含亚油酸的大豆分离蛋白，同时改性后的蛋白乳化性显著提高，为大豆蛋白作为食品配料和功能性食品配方的使用开拓了更好的前景。因此，对于开发一种富含亚油酸的大豆分离蛋白的制备，该研究意义重大。

发明内容

本发明的目的是通过一系列化学手段使亚油酸与大豆分离蛋白交联，开发一种富含亚油酸的高营养价值蛋白产品，不但使蛋白里富含亚油酸同时改善蛋白功能性，改性后的蛋白营养价值高，乳化性好。

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：

一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将亚油酸与N-羟基琥珀酰亚胺脂（NHS）等比例混合后加入含有二环己基碳二亚胺（DCC）的四氢呋喃溶液，然后置于25℃下过夜，再进行过滤处理得滤液，将滤液真空干燥得干燥物，将干燥物溶解在乙酸乙酯中，再用10%NaCl溶液洗涤，然后放入干燥塔中干燥，干燥后进行真空蒸发结晶得到活化的亚油酸，将活化的亚油酸溶解在四氢呋喃溶液中形成活化的亚油酸溶液，所述的亚油酸溶液浓度为4mg/mL；（2）将大豆分离蛋白溶解在NaHCO₃溶液中形成蛋白溶液，所述的蛋白溶液浓度为4mg/mL；（3）将亚油酸溶液与蛋白溶液混合得混合体系，将混合体系置于25℃下进行水浴加热，并不断搅拌，所述的亚油酸与蛋白质量比为1-4:1，混合体系的pH为7-10，水浴加热时间为3-7h；（4）向水浴加热后的混合体系中加入甘氨酸，然后在温度为4℃、离心力为10000g下离心分离20min得上清液，将上清液真空干燥即得改性分离蛋白。

所述的水浴加热优选参数为：亚油酸与蛋白质量比2.37:1，混合体系的pH 9.3，水浴加热时间5.62h。

本发明是通过使亚油酸与分离蛋白结合，即提高蛋白营养价值同时提高了蛋白乳化性，为大豆蛋白的加工和应用开拓了更好的前景，具有设计新颖合理、蛋白营养价值高、蛋白乳化性好等特点。

附图说明

图1 本发明方法的工艺路线图

图2 亚油酸与蛋白质量比对酰化程度的影响

图3 体系pH对酰化程度的影响

图4 加热时间对酰化程度的影响

图5 加热时间与亚油酸与蛋白质量比交互对酰化程度的响应面

图6 体系pH与加热时间交互对酰化程度的响应面。

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：

实施例

1材料与方法

1.1材料、试剂

脱脂豆粉哈高科

大豆卵磷脂青岛天新食品添加剂公司

亚油酸上海金伴药业有限公司

大豆调和油金龙鱼

1.2试验设备

高速冷冻离心机日本

真空干燥机德国

超高压设备内蒙古包头市文天有限责任公司

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

电热恒温水浴锅余姚市东方电工仪器厂

722S分光光度计上海精密科学仪器有限公司

微量取样器上海荣泰生化工程有限公司

1.3试验方法

1.3.1工艺流程（见图1）

1.3.2亚油酸含量的测定

亚油酸含量通过酰化程度测定，采用三硝基苯磺酸法(TNBS)，取浓度为0.1%的蛋白质溶液(0.05mol/L NaCl，0.29% SDS，pH 9.0) 1mL，加入0.05mol/L Na₂HPO₄ 1mL，0.1%的TNBS 1mL，于60℃水浴(黑暗)中反应2h，然后迅速冷却至室温，再加入10%的SDS 1mL，1mol/L的HCL 0.5mL，立即在335nm下比色测定OD值，相同条件下不加蛋白的样品作为空白。以酰基化蛋白溶液反应后测得的OD值的减少量和同浓度未酰化大豆蛋白溶液的OD值之比作为酰基化程度。

1.3.3乳化性能测定

精确称取1g左右样品，溶解于100mL磷酸钠缓冲溶液中，室温下1000r/min搅拌1h。取15mL蛋白溶液与5mL大豆油混合，在高速乳化均质机下13500r/min乳化2min后倒入25mL烧杯中，分别于0min，30min在烧杯底部取样20uL乳状液与5mL0.1%的SDS溶液均匀混合，在500nm处测定其吸光值。

1.3.4计算公式

其中，T=2.303，N：稀释倍数（250），C：乳化液形成前蛋白质水溶液中蛋白质浓度(g/mL)，：乳化液中油相体积分数(0.25)。

2.结果与讨论

2.1蛋白与亚油酸比例的选择

按1.3.1所述方法，亚油酸与蛋白质量比为1:1、2:1、3:1、4:1，体系pH为9，加热时间为6h。考察亚油酸与蛋白质量比对酰化程度的影响，结果见图2。如图2可以看出，当亚油酸与蛋白质量比低于2:1时，酰化程度升高，亚油酸含量逐渐升高，亚油酸与蛋白质量比继续增加时，亚油酸含量保持不变，所以在下面的响应面设计中亚油酸与蛋白质量比选择1.5:1-2.5:1。

2.2体系pH的选择

按1.3.1所述方法，亚油酸与蛋白质量比为2:1，体系pH为7、8、9、10，加热时间为6h。考察体系pH对酰化程度的影响，结果见图3。如图3可以看出，当pH低于9时，亚油酸含量呈上升趋势，pH继续增加时，亚油酸含量开始下降，所以在下面的响应面设计中pH水平选择8.5-9.5。

2.3加热时间的选择

按1.3.1所述方法，亚油酸与蛋白质量比为2:1，体系pH为9，加热时间为3h、4h、5h、6h、7h，考察加热时间对酰化程度的影响，结果见图4。由图4结果可以看出，随着时间的增加，亚油酸含量显著上升，当达到6h时，亚油酸含量接近最大值，超过6h时，亚油酸含量变化不明显趋于稳定。所以在下面的响应面设计中反应时间选择5.5h-6.5h。

2.4亚油酸含量响应面试验设计

2.4.1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，研究反应参数对考察指标的影响规律。选取亚油酸与蛋白质量比，加热时间，体系pH3个因素，以酰化程度为响应值，优化蛋白改性的工艺的最佳参数。对试验结果数据采用Design-Expert 8.0.5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

2.4.2响应面试验安排及结果

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，并得到反应的最佳条件。以各工艺参数亚油酸与蛋白质量比（A）、加热时间（B）、体系pH（C）为自变量，以酰化程度为响应值。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

2.4.3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，以酰化程度（Y）为响应值，得到酰化程度的回归方程模型为：

Y=59.73+0.92 A-0.95 B+2.29C-0.46A B-0.12A C-0.87 B C-1.42 A²-1.45B²-0.97 C²

对酰化程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-图6。

表3酰化程度的试验结果方差分析表

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Y与实际情况拟合较好，能够拟合真实响应面，反映出酰化程度与体系pH、亚油酸与蛋白质量比、加热时间之间的关系。模型决定系数R²=0.9908（R²>0.8000）R² _Adj=97.43%，说明99.08%的变化能通过这个模型解释，试验误差较小，模型成立，可以通过此模型可以对富含亚油酸的蛋白改性进行预测和分析。

由表3中的各项系数的显著性检验可知，一次项A、B、C，二次项AB、AC、BC、A²、B²、C²对酰化程度有显著的影响（p<0.05），这表明酰化程度的变化相当复杂，各种影响因素对酰化程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Y一次项回归系数的绝对值大小来判断3个因素对酰化程度的影响程度。Y一次项回归系数的绝对值大小依次为C、A、B，表明3个因素对酰化程度的影响顺序为：亚油酸与蛋白质量比>体系pH>加热时间。

2.4.4乳化活性的测定

根据1.3.3乳化活性的测定方法，未改性蛋白乳化性由1.3.4公式计算为61.23 m²/g，改性后富含亚油酸的蛋白乳化活性为74.21 m²/g。改性的蛋白乳化活性提高，是未改性的1.21倍。

3.试验结论

利用响应面分析方法对富含亚油酸的蛋白制备工艺参数进行优化。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，最佳工艺条件为：亚油酸与蛋白质量比2.37:1，体系pH 9.3，加热时间5.62h，在此最佳工艺条件下酰化程度为61.47%。试验所得结果较为理想，为制备富含亚油酸的蛋白提供了理论基础。

Claims

1.一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将亚油酸与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)等比例混合后加入含有二环己基碳二亚胺(DCC)的四氢呋喃溶液，然后置于25℃下过夜，再进行过滤处理得滤液，将滤液真空干燥得干燥物，将干燥物溶解在乙酸乙酯中，再用10％NaCl溶液洗涤，然后放入干燥塔中干燥，干燥后进行真空蒸发结晶得到活化的亚油酸，将活化的亚油酸溶解在四氢呋喃溶液中形成活化的亚油酸溶液，所述的亚油酸溶液浓度为4mg/mL；(2)将大豆分离蛋白溶解在NaHCO₃溶液中形成蛋白溶液，所述的蛋白溶液浓度为4mg/mL；(3)将亚油酸溶液与蛋白溶液混合得混合体系，将混合体系置于25℃下进行水浴加热，并不断搅拌，所述的亚油酸与蛋白质量比为1-4:1，混合体系的pH为7-10，水浴加热时间为3-7h；(4)向水浴加热后的混合体系中加入甘氨酸，然后在温度为4℃、离心力为10000g下离心分离20min得上清液，将上清液真空干燥即得改性分离蛋白。

2.根据权利要求1所述的一种富含亚油酸的改性分离蛋白制备方法，其特征在于所述的水浴加热优选参数为：亚油酸与蛋白质量比2.37:1，混合体系的pH 9.3，水浴加热时间5.62h。