CN104938765A - 一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，属于大豆蛋白精深加工领域，该方法包括以下步骤:将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中得到蛋白溶液，将蛋白溶液预热处理，然后调节预热后的蛋白溶液的pH，加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解后经过冷冻干燥得到水解大豆蛋白粉；将水解大豆蛋白粉溶于磷酸缓冲溶液中，得到水解大豆蛋白溶液；将卵磷脂溶于磷酸缓冲溶液中，得到卵磷脂溶液；将水解蛋白溶液与卵磷脂溶液混合得到混合液,向混合液中加葵花籽油后均质处理制得高稳定性大豆蛋白乳液；本方法所得复合物乳液乳化活性高、乳化稳定性强、安全无毒害适用于食品等行业，此外本方法还具有工艺简单、反应条件温和、操作安全等特点。

Description

一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种蛋白乳液的制备方法，尤其涉及一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，该方法制得的乳液具有良好的乳化和稳定化特性，并可以用于食品、美容产品或者药物产品，属于大豆蛋白精深加工领域。

背景技术

食品工业的飞速发展迫切需要具有各种专门功能性的大豆分离蛋白作为食品的原料成分或添加基料，大豆分离蛋白不仅具有较高的营养价值，还表现出良好的加工特性，如乳化性、凝胶性、溶解性、起泡性等，这些加工特性在食品加工中起着重要作用。其中乳化性是较为重要的一种性质，其原理是利用蛋白质分子结构中的亲水、亲油基，吸附在油-水界面上，形成一层膜，从而阻止油滴的聚集，达到稳定乳化的作用。但是目前大豆蛋白乳液制备都是单纯的蛋白作为乳化剂时，存在比较明显的缺陷，比如乳化能力不足、乳化稳定性较差、易变性等缺点。

蛋白质改性是改善蛋白质物化特性的重要手段，蛋白质改性是基于结构决定功能这一原理，采用物理手段(如热、高频电场、射线、机械振荡等)或生化手段(如化学试剂、酶制剂、微生物等)对蛋白质结构进行修饰，使其氨基酸残基或多肽链发生某种变化，引起蛋白大分子空间结构和理化性质改变，在不影响其营养价值的基础上，获得更好的功能特性，以适应多种食品生产的需要。目前，大豆蛋白质改性技术应用较为广泛的主要是物理改性、化学改性和酶法改性。酶法改性通常是蛋白酶的有限水解。酶法改性的程度取决于所用的酶、处理的时间以及人们所需要的功能性质。蛋白经酶解后，其功能性质的变化十分显著，并且同化学改性相比，酶法改性具有明显的优点，比如酶解过程十分温和，很少或没有不受欢迎的副反应或副产品；蛋白水解产物可直接为消化不良者提供营养。但是酶解蛋白质会导致产品的苦味增加，影响产品的口感和质量。而且过度的水解会导致蛋白质的溶解能力下降。有限性水解大豆分离蛋白会使包埋大豆分离蛋白内部的疏水性基团暴露到表面，显著提高其的乳化能力。

磷脂是一种天然表面活性剂，具有优良的乳化性、扩散性和浸润性，大量的研究证明磷脂通过疏水作用与蛋白质相互作用，改变蛋白表面活性、对蛋白结构和表面电荷进行修饰，通过磷脂与蛋白的协同作用形成稳定的乳浊液。磷脂与经过适当变性处理的大豆分离蛋白相互作用形成的复合物更利于维持蛋白溶液良好的乳化活性，这是由于大豆蛋白经过有限水解处理后结构打开，大量的疏水性基团暴露，蛋白质与磷脂的协同作用增强，对增加蛋白稳定性起到重要作用。

发明内容

本发明的目的就是通过解决现有技术的不足，提供一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，达到提高蛋白乳液乳化能力，增强乳化稳定性，蛋白乳液不易变性的目的。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，该方法包括以下步骤:(1)首先将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中得到溶质质量分数为4％的蛋白溶液，将蛋白溶液在70℃下进行预热处理5min，然后用2mol/L NaOH溶液调节预热后的蛋白溶液的pH调节到8.0～9.0，待pH稳定后，加入碱性蛋白酶进行酶解，所述的加酶量为蛋白溶液浓度的0.5％，在50℃恒温下酶解30min后，90℃灭酶处理10min，经过冷冻干燥得到水解大豆蛋白粉；(2)将步骤(1)中水解大豆蛋白粉溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到水解大豆蛋白溶液；(3)将卵磷脂溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到卵磷脂溶液；(4)将水解蛋白溶液与卵磷脂溶液混合后磁力搅拌40min得到混合液,所述的混合液中水解蛋白溶液与卵磷脂溶液中固体质量比为10:1；(5)向混合液中加葵花籽油后均质处理制得高稳定性大豆蛋白乳液，所述的混合液与加入的葵花籽油的体积比为3:1，均质条件为25000r/min，均质时间90s。

本发明采用价格相对低廉、应用较为广泛的碱性蛋白酶对大豆分离蛋白进行预处理，磷脂与经过适当变性处理的大豆分离蛋白相互作用形成的复合物更利于维持蛋白溶液良好的乳化活性，这是由于大豆蛋白经过有限水解处理后结构打开，大量的疏水性基团暴露，蛋白质与磷脂的协同作用增强，进而提高蛋白乳液乳化性；本方法所得复合物乳液乳化活性高、乳化稳定性强、安全无毒害适用于食品等行业，此外本方法还具有工艺简单、反应条件温和、操作安全等特点。

附图说明

图1是本发明总工艺路线图；

图2是不同水解度的水解物-磷脂复合乳液乳化活性图；

图3是不同水解度的水解物-磷脂复合乳化稳定性图；

图4是不同水解度的水解物-磷脂复合乳液的zate电位图；

图5是不同水解度的水解物-磷脂复合乳液光学显微镜图。

具体实施方式

一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，该方法包括以下步骤:(1)首先将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中得到溶质质量分数为4％的蛋白溶液，将蛋白溶液在70℃下进行预热处理5min，然后用2mol/L NaOH溶液调节预热后的蛋白溶液的pH调节到8.0～9.0，待pH稳定后，加入碱性蛋白酶进行酶解，所述的加酶量为蛋白溶液浓度的0.5％，在50℃恒温下酶解30min后，90℃灭酶处理10min，经过冷冻干燥得到水解大豆蛋白粉；(2)将步骤(1)中水解大豆蛋白粉溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到水解大豆蛋白溶液；(3)将卵磷脂溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到卵磷脂溶液；(4)将水解蛋白溶液与卵磷脂溶液混合后磁力搅拌40min得到混合液,所述的混合液中水解蛋白溶液与卵磷脂溶液中固体质量比为10:1；(5)向混合液中加葵花籽油后均质处理制得高稳定性大豆蛋白乳液，所述的混合液与加入的葵花籽油的体积比为3:1，均质条件为25000r/min，均质时间90s。

实施例：

一、测定方法

1.水解度的测定

用磷酸缓冲溶液配制一定浓度的大豆分离蛋白分散液(质量分数5％)，将配制的蛋白溶液恒温(70℃)加热预处理5分钟后，用2mol/L NaOH溶液调节PH值至8.0～9.0。准确加入碱性蛋白酶(酶活2000U/g)，在低温水浴振荡器中进行恒温酶解(温度50℃)，同时用pH计测定反应体系中pH，开始计时。反应过程中用1mol/L NaOH溶液滴定，使系统pH维持恒定(偏差小于±0.10)，每隔一定时间(5min,10min,25min.45min,60min,120min)记录一次NaOH体积读数。计算水解度。达到设定时间后取出酶解液用后90℃灭酶处理10min，-40℃冷冻灭酶.36h后真空冷冻干燥，蛋白水解度(DH)以水解断裂的肽键数目(h)占总肽键数目(htot)的百分数来表示，即DH＝h/htot×100％，

水解度的测定 $DH=\frac{B\×N}{\mathrm{\α}\×m\×h}\×100\%$

B:消耗的碱量，N：NaOH溶液的浓度α：平均解离度，实验条件下为0.89，m：蛋白质质量g。h：单位质量蛋白质肽键当量数。大豆蛋白为7.75.以不添加酶的蛋白作为对比。

对浓度4％的大豆分离蛋白溶液有限性酶解，其水解度如表1所示：

表1 蛋白溶液的水解度

2、乳化活性、乳化稳定性的测定

均质后的乳状液立即用0.1％的SDS溶液稀释确定倍数倍，在500nm波长的紫外分光光度计测定吸光值计算乳化活性指数(EAI)，静置30min后测定吸光值计算乳化稳定性(ESI)，公式如下：

$EAI(m^2/g)=2\×T\×\frac{A_0\×N}{C\×10000\×\mathrm{\φ}}$

$ESI\left(min\right)=\frac{A_0}{A_0-A_{30}}\×30$

式中：T＝2.303；N：稀释倍数(300)；C：乳化液形成前蛋白质水溶液中蛋白质浓度(g/mL)；乳化液中油相体积分数；A₀：0min时吸光值；A₃₀：30min时吸光值。所有的实验结果为三次测定值的平均值。

3、乳液ζ-电位的测定

采用Zeta Plusζ-电位仪测定大豆分离蛋白溶液的ζ-电位。将大豆分离蛋白样品用50mmol/L的磷酸缓冲液(pH7.0)稀释至蛋白浓度为0.2％的溶液，上样体积为1ml，测定温度为25℃。重复测量6次，计算平均值为测定值。

4、光学显微镜观察分析

乳液制备后，取一滴新鲜乳液样品放置于显微镜载物台上，用载玻片固定，用40×倍光学显微镜观察，用CCD照相机获取照片，照片在连接到电脑的数字图像处理软件获得。

二、结果分析

1、复合乳液乳化活性和乳化稳定性分析

SPI及不同水解度的SPI水解物与磷脂交互作用所形成的乳液乳化活性见图2和图3，可以看出，SPI水解物-磷脂复合乳液的乳化活性随水解度的增大呈现先增大后减小的趋势，当水解度小于5.65％时，水解物-磷脂复合乳液的乳化活性明显高于SPI-磷脂复合乳液，但是过度水解会造成乳化活性的降低。水解度为3.04％时，水解物-磷脂复合乳液的乳化性最强。这种现象的原因可能是由于随着水解作用的进行，包埋在蛋白质内部的疏水性基团逐渐的暴露出来，蛋白质表面疏水性基团、疏水性氨基酸含量的增加有利于蛋白质较快的吸附到油水界面上，并增强其与磷脂的交互作用。复合物的形成有效的降低乳液的界面张力。在一定范围内，随着水解度越大，界面张力越低，乳化性与乳化稳定性越强。但是随着水解度的增大，破坏了蛋白质维持乳液稳定性的特殊结构，导致复合乳液的乳化性和乳化稳定性的降低。图2中可看出，水解度为3.04％的水解物-磷脂复合乳液的乳化稳定性最大，过度水解复合乳液的乳化稳定性降低，水解度为6.96％的复合乳液乳液稳定性小于SPI-磷脂乳液。根据Fann,iJ等人的理论，过度水解产生的大量的小分子多肽，小分子多肽虽然在相界面上能自由移动和吸附,但却不能像大分子量的蛋白质一样在界面上可以展开并降低界面张力,所以水解度过大时,乳化性下降。此外是小分子多肽与磷脂的交互作用较弱。也可能是乳液的乳化稳定性降低的原因之一。

2、乳液ζ-电位分析

ζ-电位为内相与流体稳定层之间的电位差，用来衡量胶体颗粒之间的电荷排斥作用，是表征乳液稳定性的一个重要指标。大量的研究文献证明，界面层上发生的吸引和排斥作用对乳液絮凝有直接的影响，增强液滴间的静电作用可以提高乳液抗絮凝能力，液滴ξ-电位越大乳液稳定性越好。图4可知：0号样品为SPI-磷脂复合乳液，1-6号样品为水解度依次增大的SPI水解物-磷脂复合乳液(下文相同)。从图中可以看出1-5号乳液zate值大于0号，乳化稳定性与0号相比有明显增高。其中水解度为3.04％的3号样品zate最大(可达到-31mv)，乳液之间的斥力增大，从而提高乳液的稳定性，研究也表明3号样品乳液的稳定性最强。这是由于限制性水解变性使得蛋白质的分子结构展开，包埋在分子内部的疏水基团大量的暴露到分子表面，磷脂与蛋白的交互作用增强，所以限制性水解变性SPI-磷脂乳液的ξ-电位要高于天然蛋白质-磷脂乳液。6号样品zate电位小于0号样品，乳液稳定性较差，原因可能是过度水解形成的大量小分子多肽与磷脂的结合作用较弱，乳滴间发生了聚积絮凝。

3、光学显微镜分析

光学显微镜能够让我们更直观的观察到不同处理条件下，各乳化体系的显微结构，如图5所示，在都放大40倍的情况下，各样品乳液表现出明显的差异。从显微照片中可以看出，与0号样品相比，1-5号样品乳液形成高密度的小而低絮凝的乳滴，因此降低了乳化分层速率，乳浊液很稳定。其中3号样品乳滴最为细密均匀，这均与如乳液的乳化活性及稳定性测量结果相符。但是5号样品开始出现絮凝现象，6号样品的液滴直径较大，絮凝现象严重，其对应的乳液稳定性也较差。有限水解后水解度3.04％大豆蛋白复合磷脂乳液，乳化活性和乳化稳定性显著提高。

Claims (1)

1.一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:(1)首先将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中得到溶质质量分数为4％的蛋白溶液，将蛋白溶液在70℃下进行预热处理5min，然后用2mol/L NaOH溶液调节预热后的蛋白溶液的pH调节到8.0～9.0，待pH稳定后，加入碱性蛋白酶进行酶解，所述的加酶量为蛋白溶液浓度的0.5％，在50℃恒温下酶解30min后，90℃灭酶处理10min，经过冷冻干燥得到水解大豆蛋白粉；(2)将步骤(1)中水解大豆蛋白粉溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到水解大豆蛋白溶液；(3)将卵磷脂溶于pH＝7的磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌1h至完全溶解，得到卵磷脂溶液；(4)将水解蛋白溶液与卵磷脂溶液混合后磁力搅拌40min得到混合液,所述的混合液中水解蛋白溶液与卵磷脂溶液中固体质量比为10:1；(5)向混合液中加葵花籽油后均质处理制得高稳定性大豆蛋白乳液，所述的混合液与加入的葵花籽油的体积比为3:1，均质条件为25000r/min，均质时间90s。