CN104814248A

CN104814248A - 一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法

Info

Publication number: CN104814248A
Application number: CN201510263497.0A
Authority: CN
Inventors: 郑志; 孙撬撬; 罗水忠; 姜绍通; 蔡静; 钟昔阳
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2015-08-05

Abstract

本发明涉及一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法。将小麦蛋白粉用含有尿素和亚硫酸钠的氢氧化钠溶液预处理，再用谷氨酰胺转氨酶交联改性，冷冻干燥，得到改性的预处理小麦蛋白粉；所述预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为36～120.774g/cm²。本发明先利用尿素和亚硫酸钠对小麦蛋白进行预处理，然后添加谷氨酰胺转氨酶进行改性，更好的增加了与谷氨酰胺转氨酶的交联反应，在提高小麦蛋白凝胶强度的同时，使得其溶解性能也有一定的提高，促进了小麦蛋白的综合利用；本发明的制备方法工艺简单、条件温和、可操作性强，安全性能高。

Description

一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法

技术领域

本发明属于小麦蛋白深加工技术领域，具体涉及一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法。

背景技术

小麦蛋白（谷朊粉）是小麦淀粉加工的副产物，其蛋白质含量高达72～85%，氨基酸组成比较齐全，主要由麦醇溶蛋白、麦谷蛋白组成，是一种营养丰富、食用安全的植物蛋白。

谷氨酰胺转氨酶是一种催化酰基转移反应的转移酶，催化蛋白质以及肽键中谷氨酰胺残基的γ-羟基酰胺基和伯胺之间的酰胺基转移反应，形成ε-（γ-谷氨酰胺）赖氨酸共价键，产生共价交联，形成网络状超大蛋白质分子，从而改善蛋白质的结构和功能。

由于小麦蛋白自身独特的氨基酸组成，含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，同时由于小麦蛋白分子结构的复杂性，酶解过程的随机性以及酶解产物的易变性、多样性和复杂性。且天然蛋白质在加工过程中受温度、pH等因素的影响，其溶解性、凝胶性、乳化性以及起泡性等功能特性往往发生减弱或遭到破坏，导致其在实际应用中难以满足食品加工的需要，在食品工业应用中受到很大限制。因此，为拓宽小麦蛋白的应用范围，促进小麦工业化转化，需对小麦蛋白进行改性，以增加其附加值。目前，采用物理、化学和生物手段对小麦蛋白进行预处理以提高其功能特性，满足食品加工的特殊需求是当前小麦蛋白领域研究的热点。

小麦蛋白是由各种氨基酸相互联接而构成的具有空间结构的生物大分子，其理化性质(尤其是分子量、氨基酸组成、静电荷和表面疏水性等)与功能特性直接相关。蛋白质预处理就是利用物理方法、化学方法或生物学手段，加入或去除某种基团，使其氨基酸残基和多肽链发生某种变化，引起蛋白质相对分子质量、大分子空间结构、氨基酸组成、静电荷和表面疏水性等改变，从而获得功能特性较好蛋白质的过程。目前，国内外在小麦蛋白的预处理方法上，研究最多的主要有物理方法、化学方法和生物改性法。

小麦蛋白作为天然无毒无害添加剂，己被广泛添加到各类小麦粉食品（烘焙制品、面条制品等）中，用来增加小麦粉筋度，从而达到各种等级粉和专用粉的生产标准。现有技术报道的凝胶强度大约为30g/cm²，提高小麦蛋白的凝胶强度可以提高面团的强度和操作能力，缩短面团形成的时间；其凝固性能够维持面团必要的组织结构，增加耐咬性；使面团形成的网络结构规律性强，纹路清晰，色泽洁白，提高面包瓤的强度、改善面团吸水特性、降低生产成本。在肉制品的生产中，提高小麦蛋白的凝胶强度，可以改善肉制品的质地结构（例如结实度、弹性，切片性等），可取代常规使用的各种功能性食品添加剂；可以提高肉制品的保水性。提高小麦蛋白凝胶强度，还可以改善乳蛋白品质及储藏性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用预处理提高小麦蛋白凝胶强度的方法。

一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，将小麦蛋白粉用含有尿素和亚硫酸钠的氢氧化钠溶液预处理，再用谷氨酰胺转氨酶交联改性，真空冷冻干燥，得到改性的预处理小麦蛋白粉；所述预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为36～120.774g/cm²。

提高小麦蛋白凝胶强度的具体预处理操作步骤如下：

1）配制预处理溶液

在浓度0.05mol/L的氢氧化钠溶液中加入尿素和亚硫酸钠，搅拌充分溶解，得到预处理溶液，所述预处理溶液中尿素的含量为0.5mol/L，亚硫酸钠的含量为600~1000mg/L；

2）预处理

将小麦蛋白粉加入所述预处理溶液中，匀速搅拌使小麦蛋白粉分散均匀，得到小麦蛋白浆料；小麦蛋白浆料中小麦蛋白粉的质量体积浓度为16g/400ml~32g/400ml；

3）酶交联改性

按小麦蛋白浆料质量的0.3%添加谷氨酰胺转氨酶，搅拌均匀，进行交联反应，用0.05mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7，在温度为30℃条件下，反应30min；灭酶得到改性的预处理小麦蛋白浆料；

4）后处理

将预处理小麦蛋白浆料真空冷冻干燥24h、粉碎，过80目筛，得到改性的预处理小麦蛋白粉，所述预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为36～120.774g/cm²。

所述小麦蛋白粉的蛋白含量74.32%，粗脂肪含量2.12%，水分含量8.27%，灰分含量1.56%。

所述谷氨酰胺转氨酶的酶活力为1000U/g。

所述步骤2）中，在转速为800rpm，水浴温度为30～80℃条件下，将小麦蛋白粉加入到预处理溶液中，匀速搅拌20～60min。

所述步骤3）中，在温度为100℃条件下，灭酶15min。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明预处理前后小麦蛋白的二硫键含量和二级结构发生了显著变化，见表1所示，

预处理后的小麦蛋白的二硫键的含量比未预处理的含量低，且二级结构中预处理的小麦蛋白α-螺旋（％）降低，β-折叠（％）和β-转角（％）含量增加，特别是β-折叠（％）含量的增加。小麦蛋白的结构稳定性增强，且预处理后交联的小麦蛋白表面结构均匀紧密，形成大分子的聚合体，这种紧密均匀的高聚体的蛋白结构使小麦蛋白凝胶强度极大增强使得其应用范围更广泛。

2.本发明的方法利用尿素和亚硫酸钠对小麦蛋白进行预处理，工艺简单、条件温和、可操作性强，安全性能高。

3.本发明先利用尿素和亚硫酸钠对小麦蛋白进行预处理，然后添加谷氨酰胺转氨酶进行改性，更好的增加了与谷氨酰胺转氨酶的交联反应，在提高小麦蛋白凝胶强度的同时，使得其溶解性能也有一定的提高。

附图说明

图1为本发明预处理前后小麦蛋白的扫描电镜图；其中0——未预处理；1——预处理。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

以下实施例所用原料来源说明如下：

小麦蛋白由安徽省瑞福祥食品有限公司生产，蛋白含量74.32%，粗脂肪含量2.12%，水分含量8.27%，灰分含量1.56%。

谷氨酰胺转氨酶由南宁东恒华道生物科技有限公司生产，酶活力为1000U/g。

本发明小麦蛋白的凝胶强度检测操作如下：

（1）凝胶制备：酶促反应后，置于95℃恒温水浴锅中45min热凝胶处理，取出后迅速冰浴20min，放入4℃冰箱冷冻过夜，即得预处理后小麦蛋白凝胶；

（2）凝胶性检测方法：25℃下采用质构仪测定蛋白的凝胶强度及粘度，穿刺实验操作条件：p0.5探头，测试前速度：5.0 mm/s，测试速度：2.0 mm/s；测试后速度：10.0 mm/s，出发力5g，下压凝胶5mm所需力为凝胶强度，单位g/cm²，负峰面积表示粘度，单位g·s。重复实验三次，以平均值作为测定结果。

实施例1

一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法的具体操作步骤如下：

1）配制预处理溶液：

（1）将2g氢氧化钠溶于1000ml蒸馏水中，得到浓度0.05mol/L的氢氧化钠溶液；

（2）将15.015g尿素溶于500ml所述氢氧化钠溶液中，得到浓度0.5mol/L的尿素溶液；

（3）将0.4g亚硫酸钠溶于500ml所述浓度0.5mol/L的尿素溶液中，得到预处理溶液；

所述预处理溶液中尿素的含量为0.5mol/L，亚硫酸钠的含量为800mg/L。

2）预处理

在转速为800rpm、水浴温度60℃条件下，将20g小麦蛋白粉加入到400ml的预处理溶液中，匀速搅拌30min，获得小麦蛋白浆料；小麦蛋白浆料中小麦蛋白粉的质量体积浓度为20g/400ml。

3）谷氨酰胺转氨酶交联改性

在1000rpm转速条件下，将1.2g谷氨酰胺转氨酶加入到400ml小麦蛋白浆料中，搅拌2min，使酶均匀溶解，用摩尔浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7；在温度30℃条件下，反应30min，交联反应完成；在温度100℃条件下，灭酶15min，得到改性的预处理小麦蛋白浆料。

4）后处理

将预处理小麦蛋白浆料冷却至室温，真空冷冻干燥24h、粉碎、过80目筛，得到改性的预处理小麦蛋白粉；预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为120.774g/cm² 。

实施例2

1）配制预处理溶液：

（3）将0.3g亚硫酸钠溶于500ml所述浓度0.5mol/L的尿素溶液中，得到预处理溶液；

所述预处理溶液中尿素的含量为0.5mol/L，亚硫酸钠的含量为600mg/L。

2）预处理：

在转速为800rpm、水浴温度为30℃条件下，将16g小麦蛋白粉加入到400ml的预处理溶液中，匀速搅拌20min，获得小麦蛋白浆料；小麦蛋白浆料中小麦蛋白粉的质量体积浓度为16g/400ml。

3）谷氨酰胺转氨酶交联改性：同实施例1。

4）后处理：同实施例1。

检测改性的预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为36.544g/cm² 。

实施例3

1）配制预处理溶液：

（3）将0.5g亚硫酸钠溶于500ml所述浓度0.5mol/L的尿素溶液中，得到预处理溶液；

所述预处理溶液中尿素的含量为0.5mol/L，亚硫酸钠的含量为1000mg/L。

2）预处理：

在转速为800rpm、水浴温度为80℃条件下，将32g小麦蛋白粉加入到400ml的预处理溶液中，匀速搅拌60min，获得小麦蛋白浆料；小麦蛋白浆料中小麦蛋白粉的质量体积浓度为32g/400ml。

3）谷氨酰胺转氨酶交联改性：同实施例1。

4）后处理：同实施例1。

检测改性的预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为57.117g/cm² 。

Claims

1.一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于，将小麦蛋白粉用含有尿素和亚硫酸钠的氢氧化钠溶液预处理，再用谷氨酰胺转氨酶交联改性，真空冷冻干燥，得到改性的预处理小麦蛋白粉；所述预处理小麦蛋白粉的凝胶强度为36～120.774g/cm²。

2.根据权利要求1所述的一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于具体制备操作步骤如下：

1）配制预处理溶液

2）预处理

3）酶交联改性

4）后处理

3.根据权利要求1或2所述的一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于，所述小麦蛋白粉的蛋白含量74.32%，粗脂肪含量2.12%，水分含量8.27%，灰分含量1.56%。

4.根据权利要求1或2所述的一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于，所述谷氨酰胺转氨酶的酶活力为1000U/g。

5.根据权利要求2所述的一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于，所述步骤2）中，在转速为800rpm，水浴温度为30～80℃条件下，将小麦蛋白粉加入到预处理溶液中，匀速搅拌20～60min。

6.根据权利要求2所述的一种提高小麦蛋白凝胶强度的预处理方法，其特征在于，所述步骤3）中，在温度为100℃条件下，灭酶15min。