CN104667843B - 一种精确调控美拉德反应程度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工方法技术领域，特别涉及一种精确调控美拉德反应程度的方法。本发明采用喷雾干燥技术使碱性条件下的大豆分离蛋白和ι‑卡拉胶的混合液在喷雾干燥的过程中迅速开始美拉德反应，得到美拉德反应的初级阶段产物；然后在60℃的干法反应条件下得到反应程度不同的美拉德反应产物的方法，从而实现快速和可调控美拉德反应程度的目的。本发明具有制备美拉德反应产物所需时间短、反应程度可控等特点。
Description
技术领域
本发明属于食品加工方法技术领域，特别涉及一种精确调控美拉德反应程度的方法。
背景技术
美拉德反应(Maillard reaction)是一种广泛分布于食品工业中的非酶褐变反应。它指的是食物中的还原糖与含有氨基的化合物在常温或加热时发生的一系列复杂的反应。反应过程中除生成类黑精外，还会产生还原酮、醛和杂环化合物等中间产物，这些物质不仅为食品提供了宜人可口的风味和诱人的色泽，还构建出新型的大分子中间产物。最近，美拉德反应产物对于抗氧化性、乳化性等加工特性及对于增强人体胃肠道功能、对人体肠道菌群的益生作用等功能特性的研究受到研究者的关注。
传统的美拉德反应的制备方法分为干法和湿法。干法反应是将蛋白质和还原性多糖先配制成一定浓度的溶液，两者混合均匀后经冷冻干燥成为粉状固体混合物，然后在适宜的温度下保持恒定的水分含量，制备美拉德反应产物。传统美拉德产物的制备方法的反应条件较为温和，但反应时间较长，生产中消耗大量的能源。
喷雾干燥是应用于物料干燥的一种方法。在干燥室中将液体物料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。在处理过程中料液经雾化后瞬间增大与热空气的接触表面积，加速了传热和传质的干燥过程，该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，缩短了生产流程。在中国发明专利(CN102344696B)中公布了利用喷雾干燥技术快速连续制备粉末状焦糖色素的方法，该方法设置喷雾干燥设备的热风进口温度为160℃～270℃，控制反应时间为3s～60s，快速制备粉末状焦糖色素。反应时间的大大缩短是由于喷雾干燥过程中的高温使反应速度急剧增加，但这也使得反应程度难以控制，造成工业生产中批次生产之间的质量波动；而且因喷雾干燥同一批次只能生产特定反应程度的产品，无法实现对不同反应程度的美拉德反应产物的分级收集。
本发明的目的是兼取两种制备方法所长，以喷雾干燥法快速启动美拉德反应，通过干法反应的温和条件调控美拉德反应的程度，通过两者的协同作用制备不同阶段的美拉德反应的产物。
发明内容
本发明的目的在于耦合喷雾干燥法和干法反应，提供一种制备时间和流程短，反应过程可控的粉状美拉德反应产物的制备方法。
针对现有技术不足，本发明提供了一种精确调控美拉德反应程度的方法。
本发明采用喷雾干燥使混合均匀的具有还原性羰基的多糖类物质和提供氨基的蛋白质溶液在喷雾干燥的受热过程中快速启动美拉德反应，然后采用条件温和的干法反应实现美拉德反应进程的可控性，用于制备不同反应程度的美拉德反应产物。具有制备时间短，反应快速，产物可控等特点。
本发明具体通过下述方案实现：
一种精确调控美拉德反应程度的方法，包括如下步骤：
(1)多糖、蛋白混合液的配制：称取一定配比的多糖和蛋白，与水以一定比例混合，配制成特定浓度的溶液；
(2)pH值的调整：将步骤(1)中所得混合液用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH；
(3)喷雾干燥：将步骤(2)得到的混合物料泵入喷雾干燥设备进行喷雾干燥，收集喷干后的粉末；
(4)干法反应：将步骤(3)得到的粉末置于一定的温、湿度条件下反应一定时间后终止反应，收集不同反应程度的产物。
所述多糖为ι-卡拉胶等具有还原性羰基的多糖类物质。
所述蛋白为大豆分离蛋白等植物蛋白。
所述步骤(1)中多糖和蛋白的比例为(1:3)～(3:1)。
所述步骤(1)中多糖和蛋白的混合物按照质量体积比配制成为总浓度为0.5％的水溶液。
所述步骤(2)中用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH值至8.0。
所述步骤(3)中将混合溶液泵入喷雾干燥设备是采用蠕动泵或连续恒流泵将混合溶液泵入喷雾干燥中的雾化器，泵流速为2.08mL/min～10.42mL/min。
所述步骤(3)中喷雾干燥设备的入口温度为110℃～150℃；喷雾干燥设备的出口温度为80℃～120℃。
所述步骤(4)中将喷干后的粉末置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，反应6h～24h。
本发明的有益效果为：
(1)诱导美拉德反应的时间短，在数秒内多糖与蛋白质之间的美拉德反应即可快速开始，反应速率迅速增加，反应时间缩短；
(2)在喷雾干燥后较为温和的干法反应条件下，反应速率增加平缓，可按所需获得不同美拉德反应程度的产物，实现生产特定程度的美拉德反应产物的过程调控。
具体实施方式
本发明提供了一种精确调控美拉德反应程度的方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
称取大豆分离蛋白1.639g、ι-卡拉胶4.918g，用1L去离子水充分溶解并混合均匀，再用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH为8.0，得到质量比为1:3的大豆分离蛋白与ι-卡拉胶混合液，将该混合液用蠕动泵泵入喷雾干燥设备中的雾化器；喷雾干燥条件如下：热风进口温度为130℃；出口温度为85℃；蠕动泵流速为6.25mL/min；喷雾干燥处理后得干燥粉末，接枝度为62.40％，色差值为88.08；置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，依次分别经干法反应6小时、12小时、24小时后，接枝度依次分别提高到71.41％、74.07％、76.17％；色差值依次分别降至87.18，86.84，86.34。
实施例2
称取大豆分离蛋白2.439g、ι-卡拉胶4.878g，用1L去离子水充分溶解并混合均匀，再用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH为8.0，得到质量比为1:2的大豆分离蛋白与ι-卡拉胶混合液，将该混合液用蠕动泵泵入喷雾干燥设备中的雾化器；喷雾干燥条件如下：热风进口温度为110℃；出口温度为80℃；蠕动泵流速为4.17mL/min；喷雾干燥处理后得干燥粉末，接枝度为33.37％，色差值为92.42；置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，依次分别经干法反应6小时、12小时、24小时后，接枝度依次分别提高到40.44％，48.87％，52.05％；色差值依次分别达到90.00，89.32，89.01。
实施例3
称取大豆分离蛋白4.762g、ι-卡拉胶4.762g，用1L去离子水充分溶解并混合均匀，再用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH为8.0，得到质量比为1:1的大豆分离蛋白与ι-卡拉胶混合液，将该混合液用蠕动泵泵入喷雾干燥设备中的雾化器；喷雾干燥条件如下：热风进口温度为150℃；出口温度为120℃；蠕动泵流速为2.08mL/min；喷雾干燥处理后得干燥粉末，接枝度为52.59％，色差值为89.60；置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，依次分别经干法反应6小时后、12小时、24小时后，接枝度依次分别提高到65.30％，69.68％，71.59％；色差值依次分别达到87.83，87.05，86.99。
实施例4
称取大豆分离蛋白9.424g、ι-卡拉胶4.712g，用1L去离子水充分溶解并混合均匀，再用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH为8.0，得到质量比为2:1的大豆分离蛋白与ι-卡拉胶混合液，将该混合液用蠕动泵泵入喷雾干燥设备中的雾化器；喷雾干燥条件如下：热风进口温度为120℃；出口温度为100℃；蠕动泵流速为3.13mL/min；喷雾干燥处理后得干燥粉末，接枝度为44.24％，色差值为89.83；置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，依次分别经干法反应6小时、12小时、24小时后，接枝度依次分别提高到54.10％、57.94％、65.27％；色差值依次分别降至88.89，88.72，87.79。
实施例5
称取大豆分离蛋白13.869g、ι-卡拉胶4.623g，用1L去离子水充分溶解并混合均匀，再用浓度为0.5N的NaOH水溶液调节pH为8.0，得到质量比为3:1的大豆分离蛋白与ι-卡拉胶混合液，将该混合液用蠕动泵泵入喷雾干燥设备中的雾化器；喷雾干燥条件如下：热风进口温度为140℃；出口温度为90℃；蠕动泵流速为10.42mL/min；喷雾干燥处理后得干燥粉末，接枝度为56.28％，色差值为88.95；置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，依次分别经干法反应6小时、12小时、24小时后，接枝度依次分别提高到70.33％、75.81％、83.56％；色差值依次分别降至87.02，86.61，85.57。
从以上实施例可以看出，采用喷雾干燥法起始反应，可以显著地加快美拉德反应起始阶段的反应进程，在数秒内接枝度数值增长迅速。后续阶段采用干法反应，反应条件温和，接枝度和色差增长缓慢，可通过控制反应时间得到不同反应程度的美拉德反应产物，实现反应进程的可控性和分级收集不同阶段产品的方便性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种精确调控美拉德反应程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)多糖、蛋白混合液的配制：称取一定配比的多糖和蛋白，与水以一定比例混合，配制成特定浓度的溶液；
(2)pH值的调整：将步骤(1)中所得混合液用NaOH水溶液调节pH；
(3)喷雾干燥：将步骤(2)得到的混合物料泵入喷雾干燥设备进行喷雾干燥，收集喷干后的粉末；
(4)干法反应：将步骤(3)得到的粉末置于一定的温、湿度条件下反应一定时间后终止反应，收集不同反应程度的产物；
所述步骤(3)中喷雾干燥设备的入口温度为110℃～150℃；喷雾干燥设备的出口温度为80℃～120℃；
所述步骤(4)中将喷干后的粉末置于相对湿度为79％、温度为60℃的条件下，反应6h～24h；
所述多糖为ι-卡拉胶，所述蛋白为大豆分离蛋白，所述步骤(1)中多糖和蛋白的质量比例为(1:3)～(3:1)，多糖和蛋白的混合物按照质量体积比配制成为总浓度为0.5％的水溶液，其中质量体积比中质量以g计，体积以L计；
所述步骤(2)中用NaOH水溶液调节pH值至8.0。
2.根据权利要求1所述的一种精确调控美拉德反应程度的方法，其特征在于，所述步骤(3)中将混合溶液泵入喷雾干燥设备是采用蠕动泵或连续恒流泵将混合溶液泵入喷雾干燥中的雾化器，泵流速为2.08mL/min～10.42mL/min。
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