CN104798983A - 一种tg酶改性的高强度混合凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TG酶改性的高强度混合凝胶及其制备方法，是以大豆蛋白和小麦蛋白为原料，采用TG酶改性，经称量、溶解蛋白、加酶、酸碱度调节、调温、灭酶、冷却等步骤制备高强度混合凝胶。本发明的制备方法工艺流程简单、周期短、成本低且环保，制备的复合凝胶产品营养价值高，产品性能好，凝胶强度达到79～116g，持水率为71.93％～84.67％，可溶性蛋白含量为6.98～8.74mg/ml，可广泛应用到豆制品、乳制品、肉制品、方便食品、膨化食品、浓缩食品等食品加工的领域，扩大了大豆蛋白和小麦蛋白混合凝胶在食品中的应用。

Description

一种TG酶改性的高强度混合凝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于大豆蛋白改性加工技术领域，尤其是一种TG酶改性的高强度混合凝胶制备方法。
背景技术
大豆蛋白是一种优质植物蛋白源，特别是凝胶特性，是大豆蛋白产品的一个重要功能性质，可直接应用在豆制品、乳制品、肉制品等制作中。大豆分离蛋白(SPI)是大豆蛋白生产的副产物，其中蛋白质含量在90％以上，具有丰富的营养价值，氨基酸种类齐全，并含有人体必需氨基酸。且它的主要成分就是7S和11S球蛋白，而球蛋白形成的凝胶网络能同时束缚水、脂类、风味物质、色素和其他成分，一定程度上能够明确大豆蛋白的凝胶特性，对于食品加工有重要作用。
小麦蛋白粉(俗称谷朊粉)是小麦淀粉加工的副产物，其蛋白质质量分数达75％左右，是营养丰富的纯天然植物蛋白源，在食品中小麦蛋白通常作为食品添加剂，由于小麦蛋白以疏水性氨基酸组成为主，分子内疏水作用区域较大，在水中分散性较差，溶解度较低，导致其凝胶性较弱且不稳定，限制了其在食品中的大规模应用。
谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase，TG酶)是一种催化酰基转移反应的转移酶，可使蛋白质在分子内或分子间形成ε-(γ-glutamyl)lys共价键，发生交联反应。
国内外目前关于大豆分离蛋白和小麦蛋白的研究，大多集中在通过改性使蛋白质凝胶性增强的上。但是都局限于对单一蛋白凝胶特性的研究，所制取的蛋白凝胶性质都不强，表现为大豆蛋白凝胶强度不高，小麦蛋白凝胶溶解性差，极大地限制了其在食品领域中的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法，其特点在于：以大豆分离蛋白和小麦蛋白为原料，采用TG酶改性大豆分离蛋白和小麦蛋白制备高强度混合凝胶。具体是按如下步骤进行：
(1)称量：称取大豆分离蛋白、小麦蛋白和TG酶；
(2)溶解蛋白：将大豆分离蛋白与小麦蛋白混合后用蒸馏水溶解，并通过磁力搅拌器搅拌均匀，得溶解液，其中大豆分离蛋白在蒸馏水中的添加量为10～13g/100mL，小麦蛋白在蒸馏水中的添加量为1～3g/100mL；
(3)加酶：向所述溶解液中添加TG酶，搅拌均匀，得加酶液，TG酶的酶活当量与所述溶解液中大豆分离蛋白和小麦蛋白总质量的比为30～40U/g；
(4)酸碱度调节：用碱液调节所述加酶液至pH为6.5～7.5，得调节液；
(5)调温：将所述调解液在35～45℃保温1.5～3h，得反应液；
(6)灭酶：将所述反应液在高温下反应，灭酶活；
(7)冷却：将灭酶活后的反应液立即放入冰浴中冷却，取出后4℃保存过夜，得到TG酶改性的高强度混合凝胶。
优选的，所述大豆分离蛋白的蛋白质含量不低于90％，脂肪含量不高于1％，小麦蛋白的蛋白质含量不低于75％，脂肪含量不高于1％。
优选的，步骤(4)中所述碱液为NaOH溶液。
优选的，步骤(6)中灭酶活的温度为80～95℃，灭酶活的时间为30～50min。
本发明还公开了由上述制备方法所制备的TG酶改性的高强度混合凝胶。所述TG酶改性的高强度混合凝胶的凝胶强度为79～116g，持水率为71.93％～84.67％，可溶性蛋白含量为6.98～8.74mg/mL。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的TG酶改性大豆小麦蛋白的高强度混合凝胶的制备方法，在生产工艺上简单易操作、易推广，成本低，得到的大豆小麦混合凝胶的凝胶性好、质构均匀、营养价值高、可广泛应用到豆制品、乳制品、肉制品、方便食品、膨化食品、浓缩食品等食品加工的领域。
2、本发明由TG酶改性制取高强度的大豆小麦蛋白混合凝胶，凝胶表面平整光滑，用TA-XT plus物性测定仪测得产品的凝胶强度为79～116g，测得持水率为71.93％～84.67％，用考马斯亮蓝法测得可溶性蛋白含量为6.98～8.74mg/ml。
附图说明
图1为本发明TG酶改性的高强度混合凝胶制备方法的工艺流程图；
图2为本发明TG酶改性的高强度混合凝胶的微观形态结构。
具体实施方式
本发明采用TA‐XT plus物性测定仪进行混合凝胶的凝胶强度测定。测定方法是将制好的凝胶置于物性测定仪的载物台上，然后使装有P/0.5的平头柱对准烧杯中心压缩两次，即得到蛋白凝胶的T.P.A图。最后由Texture analysis软件分析得大豆蛋白凝胶的强度数值。测定参数：探头直径：P/0.5；探头测量前速度：3.0mm/s；探头测量时速度：5.0mm/s；返回速度：5.0mm/s；目标深度：10mm。
本发明实施例所用蛋白为大豆分离蛋白和小麦蛋白，大豆分离蛋白的蛋白质含量不低于90％，脂肪含量不高于1％，小麦蛋白的蛋白质含量不低于75％，脂肪含量不高于1％。
实施例1
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白和TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白的混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加30U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温2h，再在95℃恒温水浴锅高温灭菌50min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为90g，持水率为71.93％，可溶性蛋白含量为6.98mg/ml。
实施例2
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为13g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加30U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温3h，再在95℃恒温水浴锅高温灭菌50min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为116g，持水率为84.67％，可溶性蛋白含量为8.74mg/ml。
实施例3
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加30U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.0，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温2h，再在80℃恒温水浴锅高温灭菌50min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为80g，持水率为76.47％，可溶性蛋白含量为7.46mg/ml。
实施例4
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加30U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于45℃水溶液中保温2h，再在80℃恒温水浴锅高温灭菌30min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为79g，持水率为73.97％，可溶性蛋白含量为7.31mg/ml。
实施例5
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为3g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加30U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温3h，再在95℃恒温水浴锅高温灭菌50min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为100g，持水率为81.03％，可溶性蛋白含量为8.28mg/ml。
实施例6
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加40U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.0，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温2h，再在80℃恒温水浴锅高温灭菌30min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
经测试，本实施例所制备的混合凝胶的凝胶强度为80g，持水率为76.47％，可溶性蛋白含量为7.46mg/ml。
实施例7
本实施例为了验证TG酶的添加量对产物的影响，做如下实验：
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再分别添加0U/g、10U/g、20U/g、30U/g、40U/g、50U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温2h，再在95℃恒温水浴锅高温灭菌50min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
表1 不同TG酶添加量对混合凝胶性能的影响
TG酶/U/g 凝胶强度/g 持水率/％ 可溶性蛋白含量/mg/ml
0 0 30.48 3.76
10 47.00 45.46 4.21
20 71.67 63.87 5.45
30 90.67 71.93 6.98
40 89.00 78.26 7.79
50 77.33 69.65 6.50
经测试，不同TG酶添加量下所得混合凝胶的性能见表1，从表中可以看出TG酶添加量在30～40U/g范围内，凝胶强度、持水率、可溶性蛋白含量三个指标都是所选因素梯度内最高的，所以选择30～40U/g的TG酶添加量作为高强度混合凝胶的制备条件。
实施例8
本实施例为了验证pH值对产物的影响，做如下实验：
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加40U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液分别调节混合液pH至6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5，放入振荡的恒温水浴锅中，于40℃水溶液中保温2h，再在80℃恒温水浴锅高温灭菌30min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
表2 不同pH值对混合凝胶性能的影响
pH值 凝胶强度/g 持水率/％ 可溶性蛋白含量/mg/ml
6.0 60.33 63.78 5.96
6.5 75.00 70.11 7.21
7.0 80.33 76.47 7.46
7.5 77.67 74.33 7.31
8.0 62.33 69.76 7.01
8.5 39.67 31.34 3.95
经测试，不同pH值下所得混合凝胶的性能见表2，从表中可以看出pH值在6.5～7.5范围内，凝胶强度、持水率、可溶性蛋白含量三个指标都是所选因素梯度内最高的，所以选择6.5～7.5的pH值作为高强度混合凝胶的制备条件。
实施例9
本实施例为了验证反应温度对产物的影响，做如下实验：
准确定量称取大豆分离蛋白、小麦蛋白、TG酶，用蒸馏水溶解大豆分离蛋白与小麦蛋白混合粉，蒸馏水中大豆分离蛋白添加量为10g/100mL，小麦蛋白添加量为1g/100mL，用磁力搅拌器300r/min搅拌2h，得溶解液，溶解液中再加40U/g(酶活当量与底物蛋白的比例)TG酶搅拌均匀，用NaOH溶液调节混合液pH至7.5，放入振荡的恒温水浴锅中，分别于30℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃水溶液中保温2h，再在80℃恒温水浴锅高温灭菌30min，然后将其立即冰浴降温，取出后4℃保存过夜，获得混合凝胶。
表3 不同反应温度对混合凝胶性能的影响
反应温度/℃ 凝胶强度/g 持水率/％ 可溶性蛋白含量/mg/ml
30 69.33 64.33 6.32
40 87.67 81.01 7.83
45 78.67 73.97 7.31
50 64.00 61.32 5.92
55 57.67 57.01 5.63
60 39.00 32.89 3.74
经测试，不同反应温度下所得混合凝胶的性能见表3，从表中可以看出反应温度在35～45℃范围内，凝胶强度、持水率、可溶性蛋白含量三个指标都是所选因素梯度内最高的，所以选择35～45℃的反应温度作为高强度混合凝胶的制备条件。

Claims (7)

1.一种TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法，其特征在于：以大豆分离蛋白和小麦蛋白为原料，采用TG酶改性大豆分离蛋白和小麦蛋白制备高强度混合凝胶。
2.如权利要求1所述的TG酶改性的高强度混合凝胶制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
(1)称量：称取大豆分离蛋白、小麦蛋白和TG酶；
(2)溶解蛋白：将大豆分离蛋白与小麦蛋白混合后用蒸馏水溶解，并通过磁力搅拌器搅拌均匀，得溶解液，其中大豆分离蛋白在蒸馏水中的添加量为10～13g/100mL，小麦蛋白在蒸馏水中的添加量为1～3g/100mL；
(3)加酶：向所述溶解液中添加TG酶，搅拌均匀，得加酶液，TG酶的酶活当量与所述溶解液中大豆分离蛋白和小麦蛋白总质量的比为30～40U/g；
(4)酸碱度调节：用碱液调节所述加酶液至pH为6.5～7.5，得调节液；
(5)调温：将所述调解液在35～45℃保温1.5～3h，得反应液；
(6)灭酶：将所述反应液在高温下反应，灭酶活；
(7)冷却：将灭酶活后的反应液立即放入冰浴中冷却，取出后4℃保存过夜，得到TG酶改性的高强度混合凝胶。
3.如权利要求1或2所述的TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量不低于90％，脂肪含量不高于1％，小麦蛋白的蛋白质含量不低于75％，脂肪含量不高于1％。
4.如权利要求2所述的TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述碱液为NaOH溶液。
5.如权利要求2所述的TG酶改性的高强度混合凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(6)中灭酶活的温度为80～95℃，灭酶活的时间为30～50min。
6.一种权利要求1～5中任意一项所述制备方法所制备的TG酶改性的高强度混合凝胶。
7.根据权利要求6所述的TG酶改性的高强度混合凝胶，其特征在于：所述TG酶改性的高强度混合凝胶的凝胶强度为79～116g，持水率为71.93％～84.67％，可溶性蛋白含量为6.98～8.74mg/mL。
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