CN103766575B - 从豆粕制备大豆改性蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从豆粕直接生产改性大豆蛋白的方法，包括以下步骤:豆粕粉碎、挤压、改性、分离、喷雾干燥。本发明旨在降低生产成本，从豆油副产品豆粕中得到改性大豆蛋白产品，提高改性蛋白产品质量的稳定性,应用于食品领域中。
Description
技术领域
本发明涉及蛋白质改性领域，具体地说是一种从豆粕制备大豆改性蛋白的方法。
背景技术
脱脂豆粕中含有大量的蛋白质,大豆蛋白富含人体所必需的8种氨基酸,几乎与世界粮农组织和世界卫生组织推荐氨基酸组成相符,且氨基酸分数接近动物蛋白,是取代动物蛋白最好的植物蛋白之一。但是,未经过加工的脱脂豆粕中含有某些有毒物质，例如蛋白酶抑制剂和植物血球凝集素等,这些物质不经过处理将直接影响到大豆蛋白在食品中的应用。
为解决上述问题，现有技术采用挤压蒸煮的方式处理豆粕,以破坏抗营养因子,提高蛋白质的消化率,使脱脂豆粕营养品质得到有效改善。但由此得到的大豆蛋白质的溶解度、抗氧化性及热稳定性不高。
因此，需要开发出一种新型的豆粕加工工艺，以能够生产出营养价值高且稳定性高的大豆蛋白质。
发明内容
本发明的目的是提供一种从豆粕制备大豆改性蛋白的方法，该方法以豆粕为原料，通过先梯度升温后梯度降温的挤压处理后，与葡聚糖进行改性反应，可明显提高低温粕的溶解性、乳化性和热稳定性等功能效果，扩大大豆豆粕在食品工业中的应用范围。
根据本发明的一个方面，所述从豆粕制备大豆改性蛋白的方法包括以下步骤:
（1）将豆粕粉碎过80目筛后，加水并调节水分为10％～50％质量百分数，然后喂料进入双螺杆挤压机，分阶段进行挤压，设置挤压条件为螺杆转速150r/min-200r/min，温度梯度依次为80℃～110℃，110℃～140℃，140℃～170℃，170℃～150℃，150℃～120℃，120℃～90℃；
（2）将步骤（1）得到的挤出物用磷酸盐缓冲溶液配制成浓度为30％(w/v)的溶液，在10000r/min下搅拌1min，然后加入葡聚糖，混匀后在微波500w功率下间歇反应，反应后迅速冷却，然后3000r/min离心20min，取上清液;
（3）将步骤（1）得到的上清液在中性或酸性条件下膜过滤，滞留液经喷雾干燥得到大豆改性蛋白。
根据本发明的一个方面，上述步骤（1）中可采用机械冲击剪切磨、气流式超微粉碎磨、球磨机、搅拌磨或振动磨进行超微粉碎。
根据本发明的另一个方面，可选择在步骤（1）中粉碎后的超微粉中先添加食品配料，再调节物料水分为10%～50%质量百分数，然后进入双螺杆挤压机挤压。所述食品配料为豆粉、乳化剂、淀粉或营养强化剂中的一种或几种。
具体地，所述乳化剂可选自磷脂、单甘脂、大豆蛋白中的一种或几种；所述淀粉可选自谷物淀粉、豆类淀粉或者薯类淀粉中的一种或几种；所述营养强化剂为氨基酸、微量元素或维生素中的一种或几种。
根据本发明的又一方面，将上述方法制备得到的大豆改性蛋白用于制备营养饮料。具体步骤为将喷雾干燥后得到的大豆改性蛋白，添加物料3倍质量的水用胶体磨磨浆，按物料4倍质量的比例补水后，45℃～55℃下用柠檬酸将料液调节pH值5.5～6.5，加入物料质量百分比1％～3％的α-淀粉酶，酶解0.5h～1h，调节pH值4.2，加入物料质量百分比1％～3％的糖化酶，酶解0.5h～1h后，用食品级氢氧化钠调节pH7.5～8，再加入物料质量百分比1％～3％的碱性蛋白酶和1％～3％的风味蛋白酶，酶解1h～3h，在100℃灭酶10min，离心，取上清液，杀菌、包装，即制备得到含有大豆改性蛋白的营养饮料；所述上清液中还可选择添加辅料，上清液与辅料混合的重量份数比为：上清液100份、大豆卵磷脂0.1～0.3份，羧甲基纤维素钠0.1～0.3份，白砂糖10～20份。
具体实施方式
实施例1：大豆改性蛋白的制备
将食用大豆加工成豆粕后，按照下述步骤制备：
（1）将豆粕粉碎过80目筛后，加水并调节水分为50％质量百分数，然后喂料进入双螺杆挤压机，分阶段进行挤压，设置挤压条件为螺杆转速200r/min，温度梯度依次为80℃～110℃，110℃～140℃，140℃～170℃，170℃～150℃，150℃～120℃，120℃～90℃；
（2）将步骤（1）得到的挤出物用磷酸盐缓冲溶液配制成蛋白浓度为30％(w/v)的溶液，在10000r/min下搅拌1min，然后加入葡聚糖，混合后在微波500w功率下间歇反应，反应后迅速冷却，然后3000r/min离心20min，取上清液;
（3）将步骤（2）得到的上清液在中性条件（PH值在7左右）下膜过滤，滞留液（滞留于膜上的液体）经喷雾干燥得到大豆改性蛋白。
实施例2：大豆改性蛋白的制备
将食用豆加工成豆粕后，按照下述步骤制备：
（1）用振动磨对豆粕进行超微粉碎，按豆粕：乳化剂=3：1的质量比添加质量比为1：1的磷脂和单甘脂，加水并调节水分为10％质量百分数，然后喂料进入双螺杆挤压机，分阶段进行挤压，设置挤压条件为螺杆转速150r/min，温度梯度依次为80℃～110℃，110℃～140℃，140℃～170℃，170℃～150℃，150℃～120℃，120℃～90℃；
（2）将步骤（1）得到的挤出物用磷酸盐缓冲溶液配制成浓度为30％(w/v)的溶液，在10000r/min下搅拌1min，然后加入葡聚糖，混匀后在微波500w功率下间歇反应，反应后迅速冷却，然后3000r/min离心20min，取上清液;
（3）将步骤（2）得到的上清液在中性条件下膜过滤，滞留液经喷雾干燥得到大豆改性蛋白。
在本发明上述实施例的挤压步骤中，对双螺杆挤压机中的挤压温度进行梯度设置，升温阶段以30℃作为一个梯度，使得豆粕原料在快速升温过程中发生膨化，脂肪迅速分解，之后以20℃作为一个梯度进行降温处理，避免原料长时间处于高温、高压状态而损失大量营养成分。在整个挤压过程中，螺杆的转速保持不变。挤压处理后再对原料做进一步的糖基化改性，从而增加大豆蛋白的溶解性和热稳定性。
实施例3：蛋白质溶解率的测定
用蒸馏水溶解实施例1、2获得的大豆改性蛋白粉,浓度2mg/ml(W/V),一定浓度的HCl或NaOH调节溶液的pH值(2～10),振荡40min(振荡过程中抽样测定并保持pH)后,离心15min(10000×g)。
上清液中蛋白浓度以280nm吸光值表示(A)。蛋白质的溶解性表示为上清液蛋白浓度占相对应的总蛋白浓度的百分比(A/Atot×100%)。上述过程在室温下进行。
将粉碎后的豆粕经150℃、螺杆转速200r/min处理获得的对照大豆蛋白，与实施例1、2获得的大豆改性蛋白产品进行比较，采用上述测定方法测得不同pH下的蛋白溶解率如表1所示：
表1
| pH | 2 | 4 | 6 | 8 |
| 实施例1大豆改性蛋白溶解率（％） | 95.2% | 72.3% | 89.3% | 92.5% |
| 实施例2大豆改性蛋白溶解率（％） | 98.4% | 79.2% | 92.6% | 96.1% |
| 对照大豆蛋白溶解率（％） | 60.7% | 21.4% | 56.1% | 61.4%. |
由此可见，实施例1、2获得的大豆改性蛋白在pH2～8的条件下溶解率均明显高于经常规挤压方式处理得到的大豆蛋白，表明本发明所述方法制备得到的大豆改性蛋白的溶解性受pH的影响很小,在较宽的p H条件下都具有很好的溶解性。
实施例4：蛋白质稳定性的测定
将样品蛋白溶于0.1mol/L pH5的乙酸钠及pH7的磷酸钠缓冲液中,浓度2mg/ml(W/V),以不同的温度(25～90℃)水浴1h,然后4℃冷却15min,离心30min(10000×g)。上清液中蛋白浓度以280nm吸光值表示(Ah)。蛋白质的热稳定性表示为上清液蛋白浓度占相对应的总蛋白浓度的百分比(Ah/Atot×100%)。
将粉碎后的豆粕经150℃、螺杆转速200r/min处理获得的对照大豆蛋白，与实施例1、2获得的大豆改性蛋白产品进行比较，采用上述测定方法测得不同温度下的蛋白溶解率如表2所示：
表2
| 温度（℃） | 25 | 45 | 65 | 85 |
| 实施例1大豆改性蛋白稳定性（％） | 86.1% | 82.4% | 79.3% | 76.5% |
| 实施例2大豆改性蛋白稳定性（％） | 92.3% | 90.7% | 85.6% | 81.3% |
| 对照大豆蛋白稳定性（％） | 65.5% | 61.0% | 55.9% | 52.4%. |
实施例5：营养饮料的制备
将实施例1、2获得的大豆改性蛋白粉，添加物料3倍质量的水用胶体磨磨浆，按物料4倍质量的比例补水后，45℃下用柠檬酸将料液调节pH值5.5，加入物料质量3％的α-淀粉酶，酶解0.5h，调节pH值4.2，加入物料质量3％的糖化酶，酶解0.5h后，用食品级氢氧化钠调节pH7.5，再加入物料质量1％的碱性蛋白酶和3％的风味蛋白酶，酶解1h，在100℃灭酶10min，离心，取上清液，杀菌后将100份上清液与0.3份大豆卵磷脂，0.1份羧甲基纤维素钠和20份白砂糖10混合制备成含有大豆改性蛋白的营养饮料。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (1)
1.一种制备包含大豆改性蛋白营养饮料的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将豆粕粉碎过80目筛后，加水并调节水分为50％质量百分数，然后喂料进入双螺杆挤压机，分阶段进行挤压，设置挤压条件为螺杆转速200r/min，温度梯度依次为80℃～110℃，110℃～140℃，140℃～170℃，170℃～150℃，150℃～120℃，120℃～90℃；
(2)将步骤(1)得到的挤出物用磷酸盐缓冲溶液配制成浓度为30％w/v的溶液，在10000r/min下搅拌1min，然后加入葡聚糖，混匀后在微波500w功率下间歇反应，反应后迅速冷却，然后3000r/min离心20min，取上清液；
(3)将步骤(2)得到的上清液在中性条件下膜过滤，滞留液经喷雾干燥得到大豆改性蛋白；
(4)将步骤(3)获得的大豆改性蛋白，添加物料3倍质量的水用胶体磨磨浆，按物料4倍质量的比例补水后，45℃下用柠檬酸将料液调节pH值5.5，加入物料质量3％的α-淀粉酶，酶解0.5h，调节pH值4.2，加入物料质量3％的糖化酶，酶解0.5h后，用食品级氢氧化钠调节pH7.5，再加入物料质量1％的碱性蛋白酶和3％的风味蛋白酶，酶解1h，在100℃灭酶10min，离心，取上清液，杀菌后将100份上清液与0.3份大豆卵磷脂、0.1份羧甲基纤维素钠和20份白砂糖混合制备成含有大豆改性蛋白的营养饮料。
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