CN105286011B - 一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物及制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能性食品加工技术领域，公开了一种可溶性大豆多糖‑大豆蛋白‑姜黄素复合物及制备与应用。所述制备方法为：将大豆蛋白和大豆多糖分别分散溶解于去离子水中，得到大豆蛋白分散液和大豆多糖分散液；将姜黄素分散于无水乙醇中充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；然后将姜黄素乙醇溶液加入到大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白‑姜黄素混合液；再将大豆多糖分散液加入到大豆蛋白‑姜黄素混合液中，调节pH至7.0或4.0，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖‑大豆蛋白‑姜黄素复合物。本发明将大豆多糖和大豆蛋白与姜黄素进行连续复合，显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果，在功能性食品及药品的开发中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能性食品加工技术领域，具体涉及一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物及制备与应用。
背景技术
近年来，利用蛋白质纳米包埋技术提高生物活性物质，尤其是疏水性活性物质的溶解性、稳定性和生物效价的研究越来越引人关注，例如，经大豆蛋白、酪蛋白或β-乳球蛋白等食物源蛋白质包埋后，姜黄素的溶解性、生物效价、抗氧化性等性质得到大大的改善，并且能达到在消化道中缓释的效果。姜黄素(C21H20O6)是一种从姜黄根茎中提取的低分子量、多酚类物质，其除了作为天然色素之外，还具有抗癌、抗氧化、抗过敏、改善肠道功能等药理作用，是一种具有预防和治疗慢性疾病、癌症有效的天然生物活性物质。然而，由于其在水中的溶解性极低以及生物效价低，姜黄素作为功能因子在食品和药品加工应用中受到了极大的限制。
我们前期的研究发现，姜黄素与大豆蛋白通过疏水相互作用形成复合物后，其在水中的溶解性可提高1600～130,700倍，生物可利用率提高至80％以上，可见，大豆蛋白是一种良好的疏水性活性物质输送载体。然而，蛋白质输送载体在实际应用中存在结构不稳定、使用范围有限等缺点，例如在pH值为等电点附近、高离子强度、温度超过蛋白的热变性温度时，蛋白质会发生絮凝、甚至聚集形成不溶的聚集体，从而使大豆蛋白-姜黄素复合物的应用有一定的局限性。另一方面，蛋白质与多糖的相互作用也是近年的研究热点，两者通过静电相互作用、氢键作用等作用力形成可溶或不可溶的复合物。可溶性大豆多糖是一种从大豆分离蛋白生产残渣中提取的碳水化合物，其具有与果胶相类似的结构，即由半乳糖醛酸聚糖和鼠李半乳糖醛酸聚糖作为主链，阿拉伯聚糖和半乳聚糖作为支链，此外多糖分子中含有少量平均分子量约为50kDa的蛋白质分子。可溶性大豆多糖具有良好的乳化和界面性质，常被用于乳液稳定、活性物质微包埋和纳米包埋中，然而利用可溶性大豆多糖包裹蛋白质形成外壳-核心结构，进一步提高荷载的活性物质的理化性质和生物活性的研究还鲜见报道。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本发明的再一目的在于提供上述可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物在功能性食品及药品加工中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按照固液比10～50克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，然后于4～8℃充分水化，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比0.1～20克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，然后于4～8℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比1～6克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)搅拌条件下，按体积比为(1～5):100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液；
(5)搅拌条件下，按体积比为(10～60):100将步骤(2)的大豆多糖分散液加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至7.0或4.0，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
优选地，步骤(1)中所述的固液比为10～20克/升；所述水化的时间为6～12小时。
优选地，步骤(2)中所述的固液比为4～10克/升。
优选地，步骤(3)中所述的固液比为4～5克/升。
优选地，步骤(4)中所述的体积比为(3～5):100。
优选地，步骤(5)中所述的体积比为(30～50):100。
一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物，通过以上方法制备得到。
上述可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物在功能性食品及药品加工中的应用。
本发明的原理为：首先使姜黄素高效分散并结合于大豆蛋白，进而形成具有纳米尺寸大小的复合物，然后使可溶性大豆多糖高效分散并结合于大豆蛋白-姜黄素复合物，进而形成在酸性和中性条件下稳定的多糖-蛋白-姜黄素复合物，解决蛋白载体在酸性条件下絮凝沉淀、丧失输送活性物质功能的瓶颈问题。该方法除了采用无水乙醇溶解姜黄素之外，不涉及任何非食品级化学添加剂，而在实际工业中可采用食用酒精代替无水乙醇，因此本方法具有绿色安全的优点。制备得到的高荷载姜黄素的蛋白质-多糖制品，不仅可以作为功能因子应用于保健食品或药品的研发，还可以作为基料应用于酸性和中性饮料、功能食品等食品加工中。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用大豆蛋白和可溶性大豆多糖连续复合技术制备水溶性姜黄素，大豆蛋白是公认的安全、高蛋白、低胆固醇的植物蛋白，可溶性大豆多糖是一种良好的膳食纤维，两者均是食品体系中常见的高分子物质，因此制备的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物是安全的，并符合现代高蛋白、低脂肪、高膳食纤维的膳食推荐；
(2)本发明利用蛋白质的纳米包埋性质和乙醇水溶液的适度变性作用促进蛋白质与姜黄素的结合，并利用可溶性大豆多糖与大豆蛋白之间的相互作用形成可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物，可以极大的提高姜黄素在水溶液中的溶解性和稳定性；
(3)本发明的制备方法涉及的生产工艺简单、安全，是一种绿色的生产技术；
(4)本发明的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物可作为功能因子用于功能食品或药品的生产中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)按照固液比为20克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌2h后，于4℃水化6h，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比为10克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，搅拌4h后，于4℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比5克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)室温搅拌条件下，按体积比为5:100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液，之后继续搅拌1小时；
(5)室温搅拌条件下，按体积比为50:100将步骤(2)的大豆多糖分散液逐滴加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至4.0，之后继续搅拌3小时，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本实施例得到的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物以平均粒径为794nm的颗粒形态存在；与原蛋白相比，可溶性大豆多糖的复合极大地减少了大豆蛋白在pH4.0(等电点附近)条件下的絮凝和沉淀程度，形成稳定的胶体体系；与大豆蛋白-姜黄素复合物相比，可溶性大豆多糖的包裹没有影响姜黄素的生物可利用率，却极大地提高了姜黄素的热稳定性和缓释效果，经80℃加热处理3小时，可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物和大豆蛋白-姜黄素复合物中的姜黄素降解率分别为20％和65％；磷酸缓冲液介质中的释放实验结果表明，姜黄素在两种复合物中的释放率分别为58％和90％，可见，可溶性大豆多糖-大豆蛋白的连续复合可以显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果。
实施例2
(1)按照固液比为20克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌3h后，于4℃水化8h，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比为10克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，搅拌3h后，于4℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比5克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)室温搅拌条件下，按体积比为5:100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液，之后继续搅拌2小时；
(5)室温搅拌条件下，按体积比为50:100将步骤(2)的大豆多糖分散液逐滴加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至7.0，之后继续搅拌1小时，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本实施例的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物以平均粒径为290nm的颗粒形态存在；与大豆蛋白-姜黄素复合物相比，可溶性大豆多糖的包裹没有影响姜黄素的生物可利用率，却极大地提高了姜黄素的热稳定性和缓释效果，经80℃加热处理3小时，可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物和大豆蛋白-姜黄素复合物中的姜黄素降解率分别为45％和65％；磷酸缓冲液介质中的释放实验结果表明，姜黄素在两种复合物中的释放率分别为64％和90％，可见，可溶性大豆多糖-大豆蛋白的连续复合可以显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果。
实施例3
(1)按照固液比为20克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌3h后，于6℃水化10h，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比为4克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，搅拌3h后，于6℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比4克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)室温搅拌条件下，按体积比为5:100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液，之后继续搅拌1小时；
(5)室温搅拌条件下，按体积比为50:100将步骤(2)的大豆多糖分散液逐滴加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至4.0，之后继续搅拌2小时，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本实施例得到的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物以平均粒径为530nm的颗粒形态存在；与原蛋白相比，可溶性大豆多糖的复合极大地减少了大豆蛋白在pH4.0条件下的絮凝和沉淀程度，形成了稳定的胶体体系；与大豆蛋白-姜黄素复合物相比，可溶性大豆多糖的包裹没有影响姜黄素的生物可利用率，却极大地提高了姜黄素的热稳定性和缓释效果，经80℃加热处理3小时，可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物和大豆蛋白-姜黄素复合物中姜黄素的降解率分别为30％和65％；磷酸缓冲液介质中的释放实验结果表明，姜黄素在两种复合物中的释放率分别为65％和90％，可见，可溶性大豆多糖-大豆蛋白的连续复合可以显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果。
实施例4
(1)按照固液比为20克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌2h后，于6℃水化12h，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比为4克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，搅拌2h后，于6℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比5克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)室温搅拌条件下，按体积比为5:100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液，之后继续搅拌3小时；
(5)室温搅拌条件下，按体积比为50:100将步骤(2)的大豆多糖分散液逐滴加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至7.0，之后继续搅拌1小时，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本实施例得到的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物以平均粒径为57nm的颗粒形态存在，与大豆蛋白-姜黄素复合物相比，可溶性大豆多糖的包裹没有影响姜黄素的生物可利用率，却极大地提高了姜黄素的热稳定性和缓释效果，经80℃加热处理3小时，可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物和大豆蛋白-姜黄素复合物中的姜黄素降解率分别为50％和65％；磷酸缓冲液介质中的释放实验结果表明，姜黄素在两种复合物中的释放率分别为73％和90％，可见，可溶性大豆多糖-大豆蛋白的连续复合可以显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果。
实施例5
(1)按照固液比为10克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌2h后，于8℃水化12h，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比为4克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，搅拌2h后，于8℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比5克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)室温搅拌条件下，按体积比为3:100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液，之后继续搅拌3小时；
(5)室温搅拌条件下，按体积比为30:100将步骤(2)的大豆多糖分散液逐滴加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至7.0，之后继续搅拌1小时，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
本实施例得到的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物以平均粒径为53nm的颗粒形态存在，与大豆蛋白-姜黄素复合物相比，可溶性大豆多糖的包裹没有影响姜黄素的生物可利用率，却极大地提高了姜黄素的热稳定性和缓释效果，经80℃加热处理3小时，可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物和大豆蛋白-姜黄素复合物中的姜黄素降解率分别为48％和65％；磷酸缓冲液介质中的释放实验结果表明，姜黄素在两种复合物中的释放率分别为61％和90％，可见，可溶性大豆多糖-大豆蛋白的连续复合可以显著提高姜黄素在水溶液中的稳定性和缓释效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)按照固液比10～20克/升将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，然后于4～8℃充分水化，调节pH至中性，离心去除不溶物，得到大豆蛋白分散液；
(2)按照固液比4～10克/升将大豆多糖分散并溶解于去离子水中，然后于4～8℃充分水化，得到大豆多糖分散液；
(3)将姜黄素按照固液比4～5克/升分散于无水乙醇中，室温避光搅拌，使其充分溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(4)搅拌条件下，按体积比为(3～5):100将步骤(3)的姜黄素乙醇溶液加入到步骤(1)的大豆蛋白分散液中，得到大豆蛋白-姜黄素混合液；
(5)搅拌条件下，按体积比为(30～50):100将步骤(2)的大豆多糖分散液加入到步骤(4)的大豆蛋白-姜黄素混合液中，调节pH至7.0或4.0，冷冻干燥，得到可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物。
2.一种可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物，其特征在于：通过权利要求1所述的方法制备得到。
3.权利要求2所述的可溶性大豆多糖-大豆蛋白-姜黄素复合物在功能性食品及药品加工中的应用。
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