CN104982647A - 一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括大豆分离蛋白的制取和γ-多聚谷氨酸的添加，所述的γ-多聚谷氨酸的添加量为大豆分离蛋白含量的0.05%-0.5%，添加阶段为大豆分离蛋白制备过程的碱溶阶段、酸沉阶段或中和阶段。本发明所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，通过向普通的大豆分离蛋白中添加γ-多聚谷氨酸来提高起泡性及泡沫的稳定性，γ-多聚谷氨酸作为细胞的胞外分泌代谢物，由于多聚谷氨酸具有良好的成膜性和吸水增稠作用，可以有效提高蛋白质泡沫的厚度和黏度，维持气泡的外形，达到提高起泡稳定定性的效果，同时γ-多聚谷氨酸还具有易于被人体消化吸收和改善大豆分离蛋白风味的优点。
Description
技术领域
本发明涉及蛋白提取加工技术，特别是一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法。
背景技术
在大豆蛋白种类中，起泡性最好的是大豆分离蛋白，可以作为发泡剂应用于高级蛋糕和冰淇淋中代替蛋清和乳清粉。大豆分离蛋白是一种两亲性物质，即同时具有亲水性和亲脂性两个特性，分散液中受到机械搅拌时，因为空气的进入而形成水/气界面，大豆分离蛋白分子吸附到这些界面上，一定程度上降低界面张力，促进界面的形成，最后产生了由蛋白质溶液包裹的小气泡群体，这就是我们通常见到的蛋白质气泡。另外，蛋白质之间黏度较大，分子与分子间的肽链结构发生连接，形成一个保护膜，促进泡沫的稳定性。
研究表明凡是影响蛋白内在结构和聚集状态的必然影响其起泡性，围绕这两点因素，人们采用各种方法来进行蛋白质的改型，大致分为三类，物理改性：超声波、脉冲电场、均质等；化学改性包括对蛋白酰胺化，引进外来基团等；生物改性方法，包括酶解等。物理方法简单易行，但是效果不明显，只能作为辅助手段使用，化学方法容易对人体健康造成伤害，而生物手段，如酶解，水解度控制困难，引起蛋白质变苦等负面作用，因而需要寻找一种更加有效，简单，安全的手段来提高大豆分离蛋白的起泡性，提高大豆分离蛋白起泡性的同时更要提高其泡沫的稳定性。对于形成的泡沫而言，其稳定性受到泡沫内气体和液体蒸发排除以及无规则扰动的影响，如果针对性的增加泡沫的厚度及黏度，即可提高泡沫的稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，通过在大豆分离蛋白制备过程中添加γ-多聚谷氨酸来提高其起泡性及泡沫的稳定性。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，在制备大豆分离蛋白的过程中加入γ-多聚谷氨酸。
所述的γ-多聚谷氨酸为纳豆杆菌经发酵制得的分子量为10万~100万的γ-多聚谷氨酸。所述γ-多聚谷氨酸的添加量为大豆分离蛋白质量的0.05%-0.5%。
在制备大豆分离蛋白的碱溶阶段、酸沉阶段或中和阶段加入γ-多聚谷氨酸。
所述的碱溶阶段为：取一定质量的低温豆粕，按照豆粕与水的质量比为1：7-1：10的比例混合搅拌，温度控制在40~60℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7~9，搅拌30~90min；之后对混合物进行离心处理，离心转速5000 ~10000 r/min，离心时间15~40min，得上清液。
所述的酸沉阶段为：将碱溶阶段处理后离心得到的上清液升温至40~50℃，停止加热后，边缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至3.5~4.8，停止搅拌，静置沉淀20~100min；对混合物进行离心处理，离心转速3000 ~5000 r/min，离心时间15~40min；离心处理后取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用15~25Mpa的压力均质处理。
所述的中和阶段为：将酸沉阶段处理得到的蛋白凝乳配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至6.5~7.5，干燥处理，所得即为大豆分离蛋白。
所述干燥处理的方式为喷雾干燥、真空干燥或冷冻干燥。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，通过向普通的大豆分离蛋白中添加γ-多聚谷氨酸来提高起泡性及泡沫的稳定性，γ-多聚谷氨酸作为细胞的胞外分泌代谢物，是由谷氨酸单体的氨基和羧基脱水缩合成肽键后形成的同聚酰胺，由于多聚谷氨酸具有良好的成膜性和吸水增稠作用，可以有效提高蛋白质泡沫的厚度和黏度，维持气泡的外形，达到提高起泡稳定定性的效果，同时γ-多聚谷氨酸还具有易于被人体消化吸收和改善大豆分离蛋白风味的优点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中γ-多聚谷氨酸添加量与蛋白起泡性关系相关性的统计数据；
图2为本发明应用试验中每组应用例用料的统计数据。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护范围不局限于以下实施例。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明提出一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，通过在大豆分离蛋白制备过程中添加γ-多聚谷氨酸来提高其起泡性及泡沫的稳定性。
本发明所提出的技术方案为：一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，在制备大豆分离蛋白的过程中加入γ-多聚谷氨酸。
所述的γ-多聚谷氨酸为纳豆杆菌经发酵制得的分子量为10万~100万的γ-多聚谷氨酸，优选的分子量为10万~50万，更优选的分子量为30~40万。
所述γ-多聚谷氨酸的添加量为大豆分离蛋白质量的0.05%-0.5%，优选使用0.07%~0.3%，更优选使用0.09%~0.15%。
在制备大豆分离蛋白的碱溶阶段、酸沉阶段或中和阶段加入γ-多聚谷氨酸，优选在中和阶段加入。
所述的碱溶阶段为：取一定质量的低温豆粕，按照豆粕与水的质量比为1：7-1：10的比例混合搅拌，温度控制在40~60℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7~9，搅拌30~90min；之后对混合物进行离心处理，离心转速5000 ~10000 r/min，离心时间15~40min，得上清液。
所述的酸沉阶段为：将碱溶阶段处理后离心得到的上清液升温至40~50℃，停止加热后，边缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至3.5~4.8，停止搅拌，静置沉淀20~100min；对混合物进行离心处理，离心转速3000 ~5000 r/min，离心时间15~40min；离心处理后取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用15~25Mpa的压力均质处理，优选的均质压力为18~20Mpa。
所述的中和阶段为：将酸沉阶段处理得到的蛋白凝乳配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至6.5~7.5，干燥处理，所得即为大豆分离蛋白。
所述干燥处理的方式为喷雾干燥、真空干燥或冷冻干燥，优选使用喷雾干燥。
实验例一：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用25Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，由凯氏定氮仪测得此时大豆分离蛋白干物质为250g，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
本实施例作为对照组。
实验例二：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中蛋白凝乳加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.225g，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例三：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.225g，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例四：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.275g，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例五：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.325g，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例六：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.375g，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例七：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.375g，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，边以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
实验例八：
一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，包括以下步骤：
1）碱溶阶段，取1kg的低温豆粕，加入9kg的水混合搅拌，温度控制在50℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7.8，使用搅拌器500r/min搅拌45min，搅拌结束后对混合物进行离心处理，8000 r/min，离心20min，取上层清液。
2）酸沉阶段，将步骤1）中取得的上层清液升温至37℃，停止加热后，加入γ-多聚谷氨酸（分子量为30~40万）0.375g，以200r/min的速度缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至4.4，停止搅拌，静置沉淀40min；对混合物进行离心处理，1500 r/min，离心15min，取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用20Mpa的压力均质处理。
3）中和阶段，用冷水将步骤2）中均质处理过的蛋白凝乳，用冷水配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至7.2，设置进风温度175℃，出风温度80℃，喷雾干燥处理，所得即为高起泡性的大豆分离蛋白。
分别将上述前六组实施例中得到的大豆分离蛋白按照实验室常规测定蛋白起泡性的方法进行检测，蛋白起泡性的测定方法为：
实验室常规采用高速搅打测定泡沫体积来衡量蛋白的起泡特性。蛋白的起泡特性包括起泡能力（FC）和泡沫稳定性（FS），将蛋白样品用pH7.0的0.1mol/L磷酸盐缓冲液配成5%的浓度，取50mL该样品倒入实验室自制的起泡性测定专用量筒中，用匀浆机在17000 r/min转速下分三次搅打3 min，每次1 min；搅打后尽快记录泡沫体积(V0)，即为起泡性FC，静置30 min后再次测定泡沫体积（Vt）。
起泡能力 FC(%)= V0 ；
泡沫稳定性 FS(%) = (Vt / V0)×100%。
数据对比如附图1所示：
实验结果表明：
随着γ-多聚谷氨酸添加量的增加，大豆分离蛋白的起泡性和泡沫稳定性，先升高后降低，这是由于γ-多聚谷氨酸的添加量过大，引起了强烈的吸水膨胀作用使其成为团状物质，不能均匀的分散于溶液中；而实施例二和三的对比表明稳定的分散系及分散的均匀程度对于溶液起泡特性有重要意义，均质可以改善其起泡性和泡沫稳定性。
应用实验：
通过制作海绵蛋糕，测量面团的打发时间以检验气泡性能。
海绵蛋糕的制作流程：鸡蛋从冰箱中拿出后，在室温下放置一段时间，以免蛋液温度过低，难以打发；鸡蛋倒入打蛋盆中，打蛋机调低速将蛋黄打散，打发过程中将白糖分三次加入；泡沫体积不再上升且用橡皮刮刀在表面写“8”字不易消失时，停止打发；将低筋面粉倒入，混匀后加入大豆油，混匀；蛋糊倒入八寸蛋糕模具中，入炉烘烤，进炉时温度160℃，3min后，升到180℃，烘烤12min至蛋糕定型后，再降温到160℃，继续烘烤3min使体系充分成熟；出炉。
应用例1：使用鸡蛋制作海绵蛋糕；
应用例2：使用实施例1的大豆分离蛋白制作海绵蛋糕；
应用例3：使用实施例4的大豆分离蛋白制作海绵蛋糕。
用高起泡型大豆蛋白溶液分别替代50%的蛋清和全蛋，保持各组配方中蛋白总含量与水分总含量一致，其他操作与普通蛋糕的制作流程相同。
三个应用例的配方比例如附图2所述：
实验结果：
应用例1的打发时间为20min，应用例2的打发时间为15min，应用例3的打发时间为11min。
蛋糕制作流程中，蛋白的打发是最为费时及复杂的工序之一，结果可以看出，加入γ-聚谷氨酸比例为0.11%的大豆分离蛋白比蛋清蛋白更易起泡，能明显缩短蛋白的打发时间，这一点对提高蛋糕制作效率有很大意义。
Claims (8)
1.一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：在制备大豆分离蛋白的过程中加入γ-多聚谷氨酸。
2.如权利要求1所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述的γ-多聚谷氨酸为纳豆杆菌经发酵制得的分子量为10万~100万的γ-多聚谷氨酸。
3.如权利要求1所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述γ-多聚谷氨酸的添加量为大豆分离蛋白质量的0.05%-0.5%。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：在制备大豆分离蛋白的碱溶阶段、酸沉阶段或中和阶段加入γ-多聚谷氨酸。
5.如权利要求4中任一项所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述的碱溶阶段为：取一定质量的低温豆粕，按照豆粕与水的质量比为1：7-1：10的比例混合搅拌，温度控制在40~60℃，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节体系的pH至7~9，搅拌30~90min；之后对混合物进行离心处理，离心转速5000 ~10000 r/min，离心时间15~40min，得上清液。
6.如权利要求4中任一项所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述的酸沉阶段为：将碱溶阶段处理后离心得到的上清液升温至40~50℃，停止加热后，边缓慢搅拌边加入质量分数为10%的盐酸调节体系的pH至3.5~4.8，停止搅拌，静置沉淀20~100min；对混合物进行离心处理，离心转速3000 ~5000 r/min，离心时间15~40min；离心处理后取下层沉淀，即为大豆分离蛋白凝乳沉淀，得到的沉淀使用15~25Mpa的压力均质处理。
7.如权利要求4中任一项所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述的中和阶段为：将酸沉阶段处理得到的蛋白凝乳配置成浓度为12%的溶液，使用质量浓度为30%的NaOH溶液调节溶液pH至6.5~7.5，干燥处理，所得即为大豆分离蛋白。
8.如权利要求7所述的一种提高大豆分离蛋白起泡性和稳定性的方法，其特征在于：所述干燥处理的方式为喷雾干燥、真空干燥或冷冻干燥。
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Denomination of invention: A Method for Improving the Foaming and Stability of Soybean Protein Isolates Effective date of registration: 20230904 Granted publication date: 20180918 Pledgee: Henan Yexian Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: PINGDINGSHAN TIANJING PLANT ALBUMEN Co.,Ltd. Registration number: Y2023980054967 |