CN104186921B - 一种小麦面筋蛋白的改性方法及在酸奶制品中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小麦面筋蛋白的改性方法，及其改性后的小麦面筋蛋白肽在酸奶中替代部分牛奶蛋白的应用。取小麦面筋蛋白与水配制小麦面筋蛋白悬浮液，加入有机酸作为脱酰胺介质，常温水化后于110‑126℃下进行有机酸脱酰胺改性，冷却、透析去除盐离子后，再经过碱性蛋白酶酶解、灭酶、离心、喷雾干燥得到改性小麦面筋蛋白肽。改性后的小麦面筋蛋白肽用于酸奶中，替代部分牛奶蛋白后得到的发酵酸奶，发酵时间缩短20%且各方面指标均有较好地保持。本发明其生产工艺简单有序，安全性高，利用价值大，可实施性强，适合工业化大规模生产制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种小麦面筋蛋白的改性方法，及其改性后的小麦面筋蛋白肽在酸奶中替代部分牛奶蛋白的应用。
背景技术
酸奶是由乳酸菌发酵而制成的产品，其常用的发酵剂是由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合而成。酸奶成品含大量的活性乳酸菌，具有良好的口感风味和缓解乳糖不耐症、改善肠道功能、抗肿瘤、抗氧化等多种生理功能，是乳业发展中的重点和热点。酸奶具有的多种生理功能，主要是其中含有的活性乳酸菌作用的结果，因此，如何提高乳酸菌在酸奶发酵和储藏中的活性及稳定性，向酸奶中添加一些营养类或功能性的原料而生产新型酸奶正在成为一种发展趋势，已成为近年来研究的热点之一。Rajiv等的研究表明,在酸奶中添加半胱氨酸可以促进嗜热链球菌的生长增殖，而Oliveira、Lucas等报道了在酸奶中添加酪蛋白可以明显促进嗜热链球菌的生长,但对其他益生菌的影响很小；Yazici和Dave等分别通过添加蛋白基质脂肪替代物和乳清蛋白浓缩物表明蛋白水解物对益生菌的发酵过程起着特殊的机制作用。赵新淮、潘思轶等报道了大豆蛋白水解物能够促进乳酸菌的增殖及发酵乳的产酸。王艳、王金水等人的研究报告指出在一定适宜条件下的风味蛋白酶水解物对酸奶的发酵起着促进作用；赵谋明、刘宏峰等人则通过研究发现酪蛋白水解物在加入适宜量后酸奶的发酵速率和整体质构有了明显改善；赵强忠等研究结果表明乳清蛋白水解物可以明显促进酸奶的发酵和缩短酸奶发酵时间，并研究了对低脂发酵酸奶的发酵速度、储存稳定性和质构特性的影响。可以看出生产个性化、温和可口、顺滑稠厚、更有益健康的酸奶是广大消费者的需求，研究开发出产酸更快、营养功效丰富、质量稳定、成本适中的酸奶生产技术十分必须。
小麦面筋蛋白(俗称谷朊粉)是小麦淀粉生产的副产物，蛋白质含量高达72%～85%，是我国一重要大宗蛋白。小麦面筋蛋白作为一种纯天然的食品添加剂，在食品安全等方面具有无可比拟的优势，是一种营养物质丰富、食用安全的植物蛋白。小麦面筋蛋白含有大量的不带电荷的极性氨基酸残基(如谷氨酰胺和天门冬氨酰胺，占氨基酸总量的1/3)和很少的带电荷的氨基酸残基(如Lys、Arg、Glu、Asp)，因此导致了它的水难溶性，限制了其他功能特性的应用，使其不能满足食品加工及其他工业方面的要求。要高值化利用小麦蛋白，首先要增大其溶解性或使其良好的分散于溶液体系，因此就要利用一定的生物化学手段改善小麦蛋白的一些生物化学性质，提高其表面活性，亦可拓宽小麦蛋白的应用范围。专利CN101480217 一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法报道了将小麦面筋蛋白配制成悬浮液改性修饰后，浓缩、喷雾干燥得到样品，显著提高了小麦面筋蛋白的溶解性、气泡性、乳化性等功能特性。本专利在上述基础上利用有机酸脱酰胺改性蛋白，进一步进行碱性蛋白酶解得到小麦面筋蛋白肽，用于酸奶发酵，提高了发酵效率，降低了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提了一种小麦面筋蛋白的改性方法及在酸奶制品中的应用，以改性的小麦面筋蛋白肽作为替代蛋白，降低了生产成本，并且提高了酸奶食品的发酵效率。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：从促发酵效率和生产成本两方面改善酸奶发酵技术，其特征在于操作步骤如下：
本发明首先提供了一种小麦面筋蛋白的改性方法，包括以下步骤：取小麦面筋蛋白与水配制小麦面筋蛋白悬浮液，加入有机酸作为脱酰胺介质，常温水化后于110-126℃下进行有机酸脱酰胺改性，冷却、透析去除盐离子后，再经过碱性蛋白酶酶解、灭酶、离心、喷雾干燥得到改性小麦面筋蛋白肽。
小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为5-15%；有机酸为可食性有机酸，有机酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为2-5%；常温水化时间为2-6h；有机酸脱酰胺改性的设备为高压灭菌锅；有机酸脱酰胺改性的时间为10-30 min。
所述有机酸为柠檬酸、琥珀酸、醋酸中的一种或两种以上混合物。
所述透析的截留膜分子量为14,000Da，在-4℃下透析24-48h。
所述碱性蛋白酶为普通商业碱性蛋白酶，酶活15,000-30,000 u/g，其加酶量0.5-2%（[E]／[S]），酶解温度55℃，酶解时间24-48h。
本发明还保护了由上述的改性方法得到的改性小麦面筋蛋白肽。
另外，本发明还保护了所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，即将所述改性小麦面筋蛋白肽用于酸奶中，替代部分牛奶蛋白。
所述替代部分牛奶蛋白的替代量为2-10wt%。
所述的酸奶工艺流程为：乳粉+稳定剂+糖+改性小麦面筋蛋白肽→50～55℃水化30min→20MPa均质→95℃/5 min杀菌→冷却至42℃→接种发酵剂→42℃发酵至pH 4.40→冷却至18℃→4℃冷藏。
所述的接种发酵剂为普通商业乳酸菌粉。所述的20MPa均质次数为2-3次。
将该改性小麦面筋蛋白肽用于酸奶中，替代部分牛奶蛋白，酸奶发酵时间缩短20%且各方面指标均有较好地保持。
本发明的突出优点是：
（1）本发明以有机酸脱酰胺改性的小麦面筋蛋白作为替代蛋白源，在保证了酸奶各方面品质的前提下，降低了生产成本，增强了酸奶生产企业的利润效益。
（2）本发明以碱性蛋白酶对小麦面筋蛋白进行深度改性，产生更加大量的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等有益发酵菌生长的氨基酸种类，且无不可食用类杂质引入，在保证了酸奶的口味下，提高了酸奶食品发酵效率，提高了乳酸菌的发酵性能，克服了其在生产工艺中发酵时间长的问题。
（3）本发明以有机酸脱酰胺改性后的小麦面筋蛋白作为碱性蛋白酶酶解底物，并且 在改性前进行了水化处理，达到脱酰胺前可溶性蛋白含量最大，更有利于有机酸脱酰胺后的酶解。该蛋白改性预处理使蛋白三级结构舒展，分子柔韧性增加，疏水性氨基酸暴露，提高了碱性蛋白酶酶解的敏感性，增大了酶解产生缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等有益发酵菌生长的氨基酸的含量，从根本促进了酸奶发酵的效率。
（4）本发明以深度改性的小麦面筋蛋白肽为替代蛋白，强化了酸奶蛋白的凝胶结构，增强了酸奶产品的多样性，增强了酸奶的风味。
（5）本发明其生产工艺简单有序，安全性高，利用价值大，可实施性强，适合工业化大规模生产制备。
附图说明
图1为小麦面筋蛋白肽的添加量对酸奶发酵时间的影响。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明
实例1
按质量比，将小麦面筋蛋白肽5%溶于水，放入单口瓶中，配置成悬浮液。按质量比，将0.5%的醋酸加入悬浮液中，将单口瓶放于常温水浴摇床中，水化8小时。水化时间到后，停止振荡，将均匀分散小麦面筋蛋白的单口瓶移至已升温至100℃杀菌锅中，并设定110-126℃加热10min。有机酸脱酰胺完快速放气取出，冷却、4℃透析24h，然后用碱性蛋白酶酶解。最佳酶解温度45℃，底物浓度5%，并加入1%碱性蛋白酶（[E]／[S]）酶解时间至12h。到酶解时间后，将酶解液至沸水浴中灭酶10min，离心得到改性小麦面筋蛋白肽。将最终得到的产物喷雾干燥得到改性后的小麦面筋蛋白肽，用于酸奶发酵。将改性后的小麦面筋蛋白肽替代牛奶蛋白按如下配方进行：发酵乳配方（1000g）：全脂奶粉奶粉 100 g，蔗糖 80 g，稳定剂5.0 g。添加改性小麦面筋蛋白肽时，替换含等量蛋白质的全脂奶粉，以 3%替代量添加于奶液中，替代含等量蛋白质的奶粉。
实施例2-3
碱性蛋白酶酶解时间分别为24、36h。其他步骤同实施例1。
实施例4-6
挑选碱性蛋白酶酶解时间分别为36h的深度改性小麦面筋蛋白肽以 3%、5%、10%(w/w)替代量添加于奶液中，替代含等量蛋白质的奶粉。其他步骤同实施例1。
表1 小麦面筋蛋白肽替代量对发酵酸奶质构的影响
表2小麦面筋蛋白肽替代量对发酵酸奶风味口感的影响
由图1，表1-2看出将改性后的小麦面筋蛋白肽应用于酸奶体系替代一定比例的酪蛋白，当改性小麦蛋白替代量为3％时，酸奶发酵时间缩短约1.5 h，质构无明显改变且酸奶风味良好，表明改性后的小麦面筋蛋白肽对酸性体系的食品应用体系具有良好的适应性，可为各种酸性体系的基料。
Claims (6)
1.一种改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：将所述改性小麦面筋蛋白肽用于酸奶中，替代部分牛奶蛋白；
所述改性小麦面筋蛋白的制备包括以下步骤：取小麦面筋蛋白与水配制小麦面筋蛋白悬浮液，加入有机酸作为脱酰胺介质，常温水化后于110-126℃下进行有机酸脱酰胺改性，冷却、透析去除盐离子后，再经过碱性蛋白酶酶解、灭酶、离心、喷雾干燥得到改性小麦面筋蛋白肽；
所述碱性蛋白酶的酶活为15,000-30,000 U/g，其加酶量为底物含量的0.5-2wt% ，底物质量浓度为5-10%，酶解温度为55℃，酶解时间为24-48h。
2. 根据权利要求1所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为5-15%；有机酸为可食性有机酸，有机酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为2-5%；常温水化时间为2-6h；有机酸脱酰胺改性的设备为高压灭菌锅；有机酸脱酰胺改性的时间为10-30 min。
3.根据权利要求1所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：所述有机酸为柠檬酸、琥珀酸、醋酸中的一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求1所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：所述透析的截留膜分子量为14,000Da，在-4℃下透析24-48h。
5.根据权利要求1所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：所述替代部分牛奶蛋白的替代量为2-10wt%。
6. 根据权利要求1所述改性小麦面筋蛋白肽在酸奶制品中的应用，其特征在于：所述的酸奶工艺流程为：乳粉+稳定剂+糖+改性小麦面筋蛋白肽→50～55℃水化30min→20MPa均质→95℃/5 min杀菌→冷却至42℃→接种发酵剂→42℃发酵至pH 4.40→冷却至18℃→4℃冷藏。
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