CN104839760A - 一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，依次包括鸡蛋清洗、蛋清分离、纱布过滤、蒸馏水稀释、恒温酶解、灭酶处理、酶解液离心过滤、磷酸化、TCA沉淀等步骤。方法以鸡蛋清蛋白为原料，以酶解和磷酸化结合的方式，制备了一种易吸收，腥味小，溶解性、发泡性和乳化性均良好的蛋清粉。提高了鸡蛋清蛋白质的加工特性和蛋白质的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及食品配料技术领域，具体的说是一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法。
背景技术
我国的鸡蛋总产量与蛋鸡存栏量长期居于世界第一位，由于鸡蛋营养全面、价廉易得，因此，在人们的饮食结构中占有重要的地位。蛋清是鸡蛋中的重要组成部分，而鸡蛋的蛋清中大约90%都是水分，除了水分之外，蛋清的其他部分由蛋白质、矿物质、维生素、脂肪和葡萄糖组成。自然状态下的蛋清是澄清透明的，然而在煮熟之后会变成白色，这是由于蛋白质的化学变性造成的，这意味着长链氨基酸的破裂形成硬蛋白质的结构。蛋清中不含胆固醇，且包含40种不同的蛋白质，每一种对身体都有很大的好处。蛋清中还包含锌、铁、铜、磷、钙和钾等矿物质。所有这些矿物质对头发、指甲、骨骼和牙齿的健康都是必需的。蛋清主要包含卵清蛋白，它在身体酶的新陈代谢中扮演重要的角色，并起到储存蛋白质的作用。另外，蛋清还包含维生素B6，B12，以及核黄素和叶酸。核黄素是身体细胞生长所必需的元素，而叶酸对维持心脏健康很重要。
另外鸡蛋里的蛋清蛋白质具有更好的营养价值，蛋清蛋白的功能性包括：溶解性、持水性、粘度、成胶性、弹性、乳化性以及起泡性等。这些功能特性在烘焙类食品中非常重要，比如应用在面包、饼干、曲奇、蛋糕、软糖及糖衣的生产中并对产品的外观及色泽进行改善。利用蛋清蛋白可以在制作面包和蛋糕的过程中增大面团的体积，在很多产品的制作中可以提高产品的水分含量。部分蛋清蛋白可以再全脂和低脂曲奇中改善产品的颜色、稠度以及咀嚼性。
鸡蛋清中含有的氨基酸，其组成与人体氨基酸组成近似，是良好的食品蛋白质，又因为其优良的凝胶性，保水性、起泡性等性能，所以被广泛应用于面类制品、鱼类制品及肉类制品等中。另外，利用蛋清可以制取溶菌酶，利用蛋清可以用于卵转铁蛋白的分离提取，鸡蛋清可以食用，药用（治疗体表炎症对早期疖肿外伤性肿胀和严重的局部注射反应，局部敷蛋清有止痛、消炎、防止化脓的作用）。
而事实证明，鸡蛋中的蛋白质并不能全部被利用，在食品应用中蛋清蛋白质的功能特性只展现了微小的一部分，这样既严重浪费了蛋白质资源，也相应增长了相关产品的制作成本。因此对鸡蛋清里的蛋白质进行研究并理论分析，充分发挥蛋白质的作用来改善产品的品质和外观，提高蛋清蛋白的利用率，并降低相关产品的加工成本就显得极其重要。
发明内容
本发明的目的是：提高鸡蛋清蛋白质的加工特性，并提高其蛋白质的利用率。本发明以鸡蛋清蛋白为原料，以酶解和磷酸化结合的方式，制备了一种易吸收，腥味小，溶解性、发泡性和乳化性均良好的蛋清粉。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，包括以下步骤：
（1）、取新鲜鸡蛋清，加水稀释成质量浓度为10%的蛋清液；
（2）、将步骤（1）制得的蛋清液升温至45℃～55℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节蛋清液的pH为7.0～8.0；
（3）、向步骤（2）制得的蛋清液中加入5000U/g~8000U/g复合蛋白酶，以每30min震荡混匀一次混合溶液的频率，在45℃～55℃条件下进行酶解处理3～4h，制得蛋清酶解液。在酶解过程中，需不断向混合溶液中滴加氢氧化钠溶液维持混合溶液的pH为7.0～8.0；
（4）、将步骤（3）制得的蛋清酶解液在90℃温度下加热5min，使酶失去活性，之后，静置冷却；
（5）、以4000r/min的转速对步骤（4）冷却后的酶解液进行离心处理15min，取上清液，经检测的其水解度为65%~75%；
（6）、将步骤（4）冷却后的蛋清酶解液加热至30℃～40℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节上清液的pH为7.5～8.5，然后，向其中加入磷酸盐进行磷酸化改性处理3～4h，得到反应液；测得其磷酸化程度为200~300mg/g；
所述的磷酸盐为三聚磷酸钠、磷酰氯或环状磷酸三钠，磷酸盐加入后其在蛋清酶解液中的质量浓度为2%～3%；
（7）、将步骤（6）得到的反应液真空冷冻干燥成粉末，即为成品蛋清粉。
所述步骤（1）中的水为蒸馏水。
所述步骤（3）复合酶为用量比为1:2:1的木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶；
所述步骤（2）和步骤（3）中所采用的氢氧化钠为0.1mol/L的标准溶液。
所述步骤（5）中所采用的氢氧化钠溶液的质量浓度为0.5mol/L的标准溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采用酶解以及磷酸化相结合的方式对蛋清进行分解和改性处理，方法整体工艺简单，反应条件温和，周期短，成品品质好。酶解使蛋白质降解成了小肽结构，而磷酸化有选择的利用蛋白质小肽侧链的活性基团，如Ser、Thr的-OH及赖氨酸的-NH2等，在肽链上更多的引进磷酸根基团增加蛋白质的电负性，提高了蛋清粉的溶解度，还有效的在蛋清粉中提供了人体生物代谢所必需的磷酸根离子，均衡了成品的营养性。两种方式相结合，通过符合蛋清本身物理特性的特定条件和工艺参数限制，制备出了一种营养价值髙，功能特性强，溶解度好的高品质蛋清粉。
2、本发明采用复合酶作为酶解时的酶源，相比采用单酶酶解，效果更佳，酶解效率更高，效果更彻底。蛋清酶解技术可使蛋白质部分降解，从而使其溶解性提高、粘度和热凝固性降低，并可促使呈味氨基酸或小肽释放，改善其风味，解决了常规蛋清粉腥味重的缺陷。此外，蛋白质酶解后产生的小肽比大分子蛋白质更易吸收，并能产生抗氧化、降血脂、降血压等生理活性小分子肽。因此，利用复合酶酶解技术对蛋清粉进行部分降解，可制备出既可满足焙烤食品加工业需求，提高了原料利用率，改善了食品蛋白质的功能特性和营养特性，又能产生有益生理活性的蛋清蛋白肽，易被人体消化，益于人体健康。
3、本发明在磷酸化步骤中具体采用pH为7.5～8.5，温度为30℃～40℃的反应条件，符合蛋清酶解液的整体物理学特性，能够促进反应的快速、完全进行。整个过程具有高效、瞬时、安全的特点，且无其他添加剂，安全可靠，成本低，增加了蛋清的营养均衡性，拓宽了蛋清在食品加工中的应用范围，同时也降低了作为食品添加剂的蛋清粉的价格，因此在食品工业中具有重要的商业价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的蛋清粉与常规蛋清粉的性能对比图表1；
图2为本发明制得的蛋清粉与常规蛋清粉应用于制备不同食品中后的感官性状对比图表2。
具体实施方式
本发明以鸡蛋清蛋白为研究对象先进行酶解，然后再对酶解液进行磷酸改性，包括以下步骤：
鸡蛋→清洗→蛋清分离→纱布过滤→蒸馏水稀释→调pH、温度→恒温酶解→灭酶处理→酶解液→离心过滤→取上清液测定水解度→调pH、温度等→磷酸化→TCA沉淀→离心→取上清液测定
具体操作：
（1）、取新鲜鸡蛋清，加水稀释成质量浓度为10%的蛋清液；
（2）、将步骤（1）制得的蛋清液升温至45℃～55℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节蛋清液的pH为7.0～8.0；
（3）、向步骤（2）制得的蛋清液中加入5000U/g~8000U/g复合蛋白酶，以每30min震荡混匀一次混合溶液的频率，在45℃～55℃条件下进行酶解处理3～4h，制得蛋清酶解液。在酶解过程中，需不断向混合溶液中滴加氢氧化钠溶液维持混合溶液的pH为7.0～8.0；
（4）、将步骤（3）制得的蛋清酶解液在90℃温度下加热5min，使酶失去活性，之后，静置冷却；
（5）、以4000r/min的转速对步骤（4）冷却后的酶解液进行离心处理15min，取上清液，经检测的其水解度为65%~75%；
（6）、将步骤（4）冷却后的蛋清酶解液加热至30℃～40℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节上清液的pH为7.5～8.5，然后，向其中加入磷酸盐进行磷酸化改性处理3～4h，得到反应液；并检测得其磷酸化程度；
所述的磷酸盐为三聚磷酸钠、磷酰氯或环状磷酸三钠，磷酸盐加入后其在蛋清酶解液中的质量浓度为2%～3%；
（7）、将步骤（6）得到的反应液在-20℃、100Pa~200Pa条件下真空冷冻干燥成粉末，即为成品蛋清粉。
所述步骤（1）中的水为蒸馏水。
所述步骤（3）复合酶为用量比为1:2:1的木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶；
所述步骤（2）和步骤（3）中所采用的氢氧化钠为0.1mol/L的标准溶液。
所述步骤（5）中所采用的氢氧化钠溶液的质量浓度为0.5mol/L的标准溶液。
其中：步骤（6）中磷酸化程度的检测方法为：
取步骤（6）磷酸后的蛋清蛋白溶液5mL，加入三氯乙酸（trichloroacetic acid, 简称TCA）溶液使其中的蛋白质沉淀，离心后向上清液中加入1mol/L的Zn(Ac)2 2mL，使其中的焦磷酸在pH3.8~3.9条件下以Zn2P2O7的形式沉淀，然后用pH10的氨缓冲液溶解焦磷酸锌，用铬黑T做指示剂，用0.01mol/L的EDTA-Na2标准溶液滴定，当溶液的颜色由紫红变成蓝色时即为滴定终点。计算公式如下。
磷酸化程度(mg/g)=c×(V2-V1)×Mp /2m
其中：c：EDTA-Na2标准溶液的浓度，mol/L；V1：滴定空白所耗EDTA-Na2标准溶液的体积，mL；V2：滴定样品所耗EDTA-Na2标准溶液的体积，mL；Mp：磷的相对原子质量为30.97；m：样品中鸡蛋清蛋白的质量，g。
在众多的化学修饰方法中, 本发明采用的磷酸化蛋白是很有前途的用于改善食物蛋白功能性质的方法，主要优势在于改性后的蛋白溶解度的提高和等电点的降低，从而达到改变其功能特性的目的。磷酸根基团的引进增加了蛋白质的电负性, 提高了蛋白质分子之间的静电斥力, 使之更易分散, 因而提高了溶解度、进而改善了它的乳化性、起泡性。因此改性蛋白质具有优良的溶解性能、发泡性能和乳化性能，使它在各类冷饮、奶糖和焙烤食品及化妆品中广泛应用，解决世界范围内的蛋白质缺乏危机提供了新途径。
本发明制得的改性后的蛋清粉与常规的未改性蛋清粉特性进行性能检测对比，其结果如图表1所示。
由图1可知：改性后的蛋清粉较未改性的蛋清粉其水溶性、起泡性、乳化性、保水性均有所不同程度的提高，表明改性后的蛋清粉功能特性有一定的改善，增加了蛋白质的利用范围。
将本发明制得的改性后的蛋清粉与常规的未改性蛋清粉分别用到食品中，其性能结果如图表2所示。
由图表2可知，通过酶解后磷酸化改性的鸡蛋清蛋白应用在食品中，使食品的质地和口感都得到较大的提高，其原因是改性后的蛋清粉其结构发生了改变，使其功能特性也得到了改善。
实施例1
一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，包括以下步骤：
（1）选材：选择新鲜的鸡蛋；
（2）清洗：将鸡蛋表面清洗干净；
（3）测其水分含量及蛋白质含量：将鸡蛋清少量于培养皿置于干燥箱中一定时间，测其水分含量；并用半微量凯氏定氮法测其蛋白质含量；
（4）蛋清分离：将鸡蛋打开，分离蛋清与蛋黄，收集蛋清；
（5）蒸馏水稀释：用蒸馏水将鸡蛋清稀释为10%的蛋清液；
（6）调pH、温度：调节水浴锅的温度55℃，并用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调制鸡蛋清溶液的pH=7.0；
（7）恒温酶解：于鸡蛋清溶液中加入6000U/g的复合蛋白酶进行酶解，酶解过程中控制温度为55℃，每30min震荡混匀一次，酶解4h，并滴加氢氧化钠溶液使底物溶液的pH维持在7.0；
（8）灭酶处理：将酶解后的鸡蛋清溶液在90℃煮沸5min，使酶失去活性，灭酶静置后得到酶解液；
（9）离心过滤：将酶解液在4000r/min的转速下离心15min。
（10）取上清液：取离心后的上清液测其水解度为66.71%；
（11）调节pH、温度：调节水浴锅的温度为35℃，调节步骤（8）制得的酶解液的pH至8.0；
（12）磷酸化：在酶解液中加入3%质量分数的三聚磷酸钠反应4h，得到反应液；
（13）TCA沉淀：取步骤（12）磷酸化后的蛋清液5mL加入TCA溶液使其中的蛋白质沉淀；将混合液于4000r/min的转速下离心15min；取离心后的上清液测其磷酸化程度为300mg/g；
（14）、将步骤（12）得到的反应液真空冷冻干燥成粉末，即为成品蛋清粉。
实施例2
（1）选材：选择新鲜的鸡蛋；
（2）清洗：将鸡蛋表面清洗干净；
（3）测其水分含量及蛋白质含量：将鸡蛋清少量于培养皿置于干燥箱中一定时间，测其水分含量，并用半微量凯氏定氮法测其蛋白质含量；
（4）蛋清分离：将鸡蛋打开，分离蛋清与蛋黄，收集蛋清；
（5）蒸馏水稀释：用蒸馏水将鸡蛋清稀释为10%的蛋清液；
（6）调pH、温度：调节水浴锅的温度53℃，并用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调制鸡蛋清溶液的pH=7.2；
（7）恒温酶解：于鸡蛋清溶液中加入5500U/g的复合蛋白酶进行酶解，酶解过程中控制温度为53℃，每30min震荡混匀一次，酶解3h，并滴加浓氢氧化钠溶液使底物溶液的pH维持在7.0；
（8）灭酶处理：将酶解后的鸡蛋清溶液在90℃煮沸5min，使酶失去活性，灭酶静置后得到酶解液；
（9）离心过滤：将酶解液在4000r/min的转速下离心15min；
（10）取上清液：取离心后的上清液测其水解度为69.31%；
（11）调节pH、温度：调节水浴锅的温度为30℃，调节酶解液的pH至8.5；
（12）磷酸化：在酶解液中加入3%的磷酰氯溶液反应3h，得到反应液；
（13）TCA沉淀：取磷酸后的蛋清液5mL加入TCA溶液使其中的蛋白质沉淀；将混合液于4000r/min的转速下离心15min；取离心后的上清液测其磷酸化程度为278mg/g；
（14）将步骤（12）得到的反应液真空冷冻干燥成粉末，即为成品蛋清粉。
实施例3
（1）选材：选择新鲜的鸡蛋；
（2）清洗：将鸡蛋表面清洗干净；
（3）测其水分含量及蛋白质含量：将鸡蛋清少量于培养皿置于干燥箱中一定时间，测其水分含量，并用半微量凯氏定氮法测其蛋白质含量；
（4）蛋清分离：将鸡蛋打开，分离蛋清与蛋黄，收集蛋清；
（5）蒸馏水稀释：用蒸馏水将鸡蛋清稀释为10%的蛋清液；
（6）调pH、温度：调节水浴锅的温度55℃，并用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调制鸡蛋清溶液的pH=7.3；
（7）恒温酶解：于鸡蛋清溶液中加入6000U/g的复合蛋白酶进行酶解，酶解过程中控制温度为55℃，每30min震荡混匀一次，酶解3.5h，并滴加浓氢氧化钠溶液使底物溶液的pH维持在7.3；
（8）灭酶处理：将酶解后的鸡蛋清溶液在90℃煮沸5min，使酶失去活性，灭酶静置后得到酶解液；
（9）离心过滤：将酶解液在4000r/min的转速下离心15min；
（10）取上清液：取离心后的上清液测其水解度；
（11）调节pH、温度：调节水浴锅的温度为40℃，调节酶解液的pH至7.5；
（12）磷酸化：在酶解液中加入2.5%的环状磷酸三钠溶液3h，得到反应液；；
（13）TCA沉淀：取磷酸后的蛋清液5mL加入TCA溶液使其中的蛋白质沉淀；将混合液于4000r/min的转速下离心15min；取离心后的上清液测其磷酸化程度为290mg/g；
（14）、将步骤（12）得到的反应液真空冷冻干燥成粉末，即为成品蛋清粉。
Claims (4)
1.一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、取新鲜鸡蛋清，加水稀释成质量浓度为10%的蛋清液；
（2）、将步骤（1）制得的蛋清液升温至45℃～55℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节蛋清液的pH为7.0～8.0；
（3）、以5000U/g~8000U/g的添加比例向步骤（2）制得的蛋清液中加入复合蛋白酶，并以每30min震荡混匀一次混合溶液的频率，在45℃～55℃条件下进行酶解处理3～4h，制得蛋清酶解液，在酶解过程中，需不断向混合溶液中滴加氢氧化钠溶液维持混合溶液的pH为7.0～8.0；
所述的复合酶为质量比为1:2:1的木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶；
（4）、将步骤（3）制得的蛋清酶解液在90℃温度下加热5min，使酶失去活性，之后，静置冷却；
（5）、将步骤（4）冷却后的蛋清酶解液加热至30℃～40℃，之后，采用氢氧化钠溶液调节pH为7.5～8.5，然后，向其中加入磷酸盐进行磷酸化改性处理3～4h，得到反应液；
所述的磷酸盐为三聚磷酸钠、磷酰氯或环状磷酸三钠，磷酸盐加入后其在蛋清酶解液中的质量浓度为2%～3%；
（6）、将步骤（5）得到的反应液在-20℃、100Pa~200Pa条件下真空冷冻干燥成粉末，即得成品蛋清粉。
2.根据权利要求1所述的一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，其特征在于：所述步骤（1）中的水为蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中所采用的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种酶解和磷酸化改性协同制备蛋清粉的工艺方法，其特征在于：所述步骤（5）中所采用的氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.5mol/L。
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