CN106262940B - 一种凝胶包埋海马多肽微胶囊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品技术领域，具体公开了一种凝胶包埋海马多肽微胶囊及其制备方法，主要成分按重量计包括：大豆分离蛋白6~8g、花生分离蛋白2~4g、阿拉伯胶2~3g、水80~86g、甜味剂3g、防腐剂0.1g、海马多肽1~1.5g。因植物蛋白本身较高的营养价值以及良好的包埋性能，本发明利用的植物蛋白凝胶包埋法是一种绿色、健康、有效地活性物质包埋技术。另一方面，利用花生蛋白替换部分大豆蛋白，不仅使最终产品的颜色更加清爽，还能有效地掩盖豆腥味。此外，本发明构建了阿拉伯胶‑大豆‑花生蛋白混合凝胶，能有效地提高混合凝胶的包埋效果，稳定海马多肽的生物活性。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种凝胶包埋海马多肽微胶囊及其制备方法。
背景技术
海马是海龙科动物，性温、味甘，是传统补益中药，具有温肾壮阳、散结消肿的作用。近年来的药理研究表明海马不仅有激素样作用，增强造血功能，还显示了抗癌、抗衰老、抗疲劳和Ca2+阻断等作用。
近几年，海洋生物活性肽是食品科学领域的研究热点。海马含有丰富的蛋白和必须氨基酸，是制备蛋白质及生物活性肽的优质蛋白原料。然而干海马质地坚硬，传统酶解工艺需要较长的酶解时间才能释放出目标肽段的活性肽，因此会导致产物的活性降低。如果将电子束辐照-超声波处理与酶解法相结合应用于海马多肽的制备，不仅可以缩短酶解时间，提高酶解效率，还可以获得更加丰富的目标肽段，提高其生物活性。已授权的发明专利“一种海马多肽酶解液的制备方法”（申请号：CN 201310196742.1）和已公布的发明专利“一种海马血管紧张素转化酶抑制肽的制备方法”（申请号：CN 201510100963.3）、“一种从海马提取短肽的方法”（ 申请号 CN 201310180051.2）均采用传统的酶解方法，因而酶解时间较长（7-9h），效率低下，且以上专利的加工工艺与本专利有本质不同。
海马多肽具有显著的抗氧化和抗疲劳功效，但是海马多肽粉末容易吸潮，生物活性易受外部环境的影响，有较大的腥味和苦味，因而限制了其在食品领域中的应用。活性物质的包埋技术可以有效地解决上述问题，包埋是利用包埋剂将需包埋的材料粉末或其他块体结构包裹起来以提供性能支撑或化学保护的过程，常用的食品包埋技术有喷雾干燥法、挤压法、锐孔法以及凝胶包埋法等。喷雾干燥法的操作温度相对较高，对热敏性的活性物质影响较大；挤压法费用昂贵（为喷雾干燥的两倍）；锐孔法所制得微胶囊往往粒径偏大，成本也相对较高。而凝胶包埋法因其操作简单、经济实惠、操作温度适中、对活性物质影响较小等优点，是最适合应用于海马多肽包埋的一类技术。
目前，用于凝胶包埋的壁材主要为糖类和蛋白质两类，其中蛋白质因其对外部环境较为敏感，可以在特定的条件下快速、准确地释放出活性物质，被称为“智慧壁材”。动物蛋白和植物蛋白在特性的条件下均能形成凝胶，但是出于对动物蛋白安全性的担忧，植物蛋白越来越受到人们的青睐。大豆分离蛋白具有良好的凝胶特性，但其独有的豆腥味让很多人难以接受，如果用其他植物来源的分离蛋白（如花生分离蛋白）来替代部分大豆分离蛋白可以有效地解决此问题。不过，其他植物来源的分离蛋白的凝胶特性往往不如大豆分离蛋白，因此混合蛋白的凝胶强度可能会比大豆分离蛋白的凝胶强度更弱，从而影响对生物活性物质的包埋效果。阿拉伯胶是良好的水溶性膳食纤维，在食品工业中常被用为增稠剂和成膜剂，具有良好的凝胶特性，在医学上阿拉伯胶还具有降低血液中胆固醇的功能。因此，如果将阿拉伯胶应用于混合蛋白凝胶中，可以有效地增加混合凝胶的凝胶强度。期刊论文“植物蛋白凝胶及其应用研究进展”论述了植物蛋白凝胶在药物控释应用上的可行性，但并未提出多植物蛋白混合凝胶和阿拉伯胶-多植物蛋白混合凝胶在凝胶缓释上的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有加工技术上的不足和存在的问题，提供一种凝胶包埋海马多肽微胶囊及其制作方法，解决了传统包埋技术存在的温度高、成本高、大豆蛋白凝胶腥味重、混合蛋白凝胶强度弱等问题，为消费者提供了一种食用价值更高的海马多肽微胶囊。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种凝胶包埋海马多肽微胶囊，其特征在于：所述凝胶包埋海马多肽微胶囊由以下重量百分比的原料制成：大豆分离蛋白6~8g、花生分离蛋白2~4g (二者总量为8~12g)、阿拉伯胶2~3g、水80~86g、甜味剂3g（L-阿拉伯糖:三氯蔗糖=6:4（质量比））、防腐剂0.1g（大豆异黄酮∶尼生素按=7∶3（质量比））、海马多肽1~1.5g。
所述具有凝胶包埋海马多肽微胶囊的制作方法，是以阿拉伯胶-大豆-花生分离蛋白混合凝胶制备而成，具体包括以下步骤：
1）制备海马多肽：选取未吸潮变质、味道清淡无异味的干燥海马，将其剪成0.5cm的小段，并用中草药粉碎机进行粉碎；将海马粉末置于电子直线加速器中进行辐照处理（2.5~3KGy），之后以料液重量比1:15~20的比例，将海马粉末溶于去离子水中，磁力搅拌20~30分钟，最后进行超声处理（400~600W，50~60℃，20~30min）；调节得到的海马溶液pH至6.5~7.0，以3000~4000U/g海马的比例加入适量的木瓜蛋白酶，在60~65℃的条件下水浴酶解30~40分钟；冷却至室温后再次调节溶液的pH至7.5~8.0，以3000~4000U/g海马的比例加入适量的胰蛋白酶，在40~45℃的条件下水浴酶解30~40分钟，最后在沸水浴中灭酶10~15分钟后离心取上清液，得到海马酶解液；依次用截留分子量为10000Da、5000Da的超滤膜对海马酶解液进行超滤，得到分子量小于5000Da的海马多肽液；最后将滤液进行浓缩，浓缩液冷冻结冰后进行真空冷冻干燥，得到海马多肽粉末；
2）制备大豆分离蛋白：大豆去皮后粉碎，脱脂；将脱脂豆粉与去离子水混合（1:8~1:10，W/W），在40~45℃下搅拌30~40min，之后调节pH 至8.0~8.5，继续搅拌30~40min；对所得提取液进行离心（30 min，6000 g，13℃），取上清液；调节上清液的pH 至4.3~4.5，使蛋白质析出，在4℃下缓慢搅拌上述溶液，搅拌时间12h，之后离心（30 min，6000 g，7℃）去除上清液，取沉淀物；将沉淀物用去离子水（1：2~1:3，W/W）复溶3次，去除不溶性杂质，之后再次离心（30 min, 6000 g），取沉淀物，并复溶于去离子水中（1:3~1:4，W/W），调节pH至7.0得到大豆蛋白溶液；最后将大豆蛋白溶液冷冻干燥，得到大豆分离蛋白粉末；
3）制备花生分离蛋白：花生去除红衣后粉碎，脱脂；将脱脂花生粉与去离子水混合（1:8~1:9，W/W），在50~55℃下搅拌30~40min，之后调节pH 至9.0~9.5，继续搅拌50~60min；之后的处理与步骤2）相同；
4）构建阿拉伯胶-大豆-花生分离蛋白混合载体：称量步骤2）、步骤3）所制得的大豆分离蛋白6~8g、花生分离蛋白2~4g (总量为8~12g)，溶解于80~86g的去离子水中后在磁力搅拌器上搅拌50~60min，之后加入2~3g的阿拉伯胶并再次搅拌20~30min调节溶液的pH值至6.8~7.2，并在90~95℃恒温水浴加热50~70min，最后冷却至50~55℃；
5）制备凝胶包埋海马多肽：往步骤4）所得的混合载体中依次加入甜味剂3g（L-阿拉伯糖：三氯蔗糖=6∶4）、防腐剂0.1g（大豆异黄酮∶尼生素按=7∶3）、海马多肽1~1.5g，混合均匀并搅拌10min，最后加入3~4ml浓度为0.5M的氯化钙溶液，混合均匀，之后迅速冷却并置于4℃冷藏柜中充分放置过夜；
6）制备凝胶包埋海马多肽微胶囊：将步骤5）所得的凝胶冷冻后进行冷冻干燥，将干燥后凝胶进行研磨得到凝胶包埋海马多肽微胶囊；
7）包装：将步骤6）所得的凝胶包埋海马多肽微胶囊按规格封装在包装袋中，封口，得到成品。
本发明的显著优点在于：
（1）海马多肽对外部环境极其敏感，其生物活性易受食品加工过程的影响。本发明采用了凝胶包埋法，与其他包埋技术相比，此法操作简单易行，包埋温度适中，对海马多肽的生物活性影响较小。
（2）本发明采用大豆-花生混合蛋白来制备凝胶，相比于动物蛋白，植物蛋白价格更为低廉，营养价值也更高（低胆固醇、脂肪酸）；另外，用花生蛋白来替换部分大豆蛋白，可以有效解决大豆蛋白凝胶豆腥味重的问题。
（3）本发明构建了阿拉伯胶-大豆-花生分离蛋白混合载体作为凝胶包埋壁材，阿拉伯胶的引入不仅提高了混合蛋白凝胶的凝胶性能，而且因其具有的降低血液中胆固醇的功能也提高了最终产品的营养价值。
（4）本发明复合应用L–阿拉伯糖和三氯蔗糖作为甜味剂，取代传统多肽微胶囊生产工艺常使用的蔗糖或单糖，既可以有效改善产品的甜度，又能保证在人体肠道中不产生热量，符合现代人追求安全健康、无糖低能量的消费理念。
（5）本发明复合应用大豆异黄酮和尼生素（抗菌肽）作为防腐剂，取代传统的化学合成防腐剂如苯甲酸钠等，既可以有效提高产品的货架期，又能保证食品的安全性，符合人们追求天然、营养和功能化添加剂的要求。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
所述凝胶包埋海马多肽微胶囊的制作方法具体包括以下步骤：
1）制备海马多肽：选取未吸潮变质、味道清淡无异味的干燥海马，将其剪成0.5cm的小段，并用中草药粉碎机进行粉碎；将海马粉末置于电子直线加速器中进行辐照处理（2.5KGy），之后以料液比1:15的比例，将海马粉末溶于去离子水中，磁力搅拌20~30分钟，最后进行超声处理（600W，50℃，30min）；调节得到的海马溶液pH至6.5，以3000U/g海马的比例加入适量的木瓜蛋白酶，在60℃的条件下水浴酶解40分钟；冷却至室温后再次调节溶液的pH至8.0，以4000U/g海马的比例加入适量的胰蛋白酶，在45℃的条件下水浴酶解30分钟，最后在沸水浴中灭酶15分钟后离心取上清液，得到海马酶解液；依次用截留分子量为10000Da、5000Da的超滤膜对海马酶解液进行超滤，得到分子量小于5000Da的海马多肽液；最后将滤液进行浓缩，浓缩液冷冻结冰后进行真空冷冻干燥，得到海马多肽粉末；
2）制备大豆分离蛋白：大豆去皮后粉碎，脱脂；将脱脂豆粉与去离子水混合（1:8，W/W），在45℃下搅拌30min，之后调节pH 至8.5，继续搅拌40min；对所得提取液进行离心（30min，6000 g，13℃），取上清液；调节上清液的pH 至4.5，使蛋白质析出，在4℃下缓慢搅拌上述溶液过夜，之后离心（30 min，6000 g，7℃）去除上清液，取沉淀物；将沉淀物用去离子水（1:2，W/W）复溶3次，去除不溶性杂质，之后再次离心（30 min, 6000 g），取沉淀物，并复溶于去离子水中（1:3，W/W），调节pH至7.0得到大豆蛋白溶液；最后将大豆蛋白溶液冷冻干燥，得到大豆分离蛋白粉末；
3）制备花生分离蛋白：花生去除红衣后粉碎，脱脂；将脱脂花生粉与去离子水混合（1:8，W/W），在55℃下搅拌40min，之后调节pH 至9.0，继续搅拌60min；之后的处理与步骤2）相同；
4）构建阿拉伯胶-大豆-花生分离蛋白混合载体：称量步骤2）、步骤3）所制得的大豆分离蛋白8g、花生分离蛋白2g，溶解于83g的去离子水中后在磁力搅拌器上搅拌60min，之后加入3g的阿拉伯胶并再次搅拌20~30min调节溶液的pH值至7.0，并在90~95℃恒温水浴加热60min，最后冷却至55℃；
5）制备凝胶包埋海马多肽：往步骤4）所得的混合载体中依次加入甜味剂3g（L-阿拉伯糖：三氯蔗糖=6∶4，质量比）、防腐剂0.1g（大豆异黄酮∶尼生素按=7∶3，质量比）、海马多肽1g，混合均匀并搅拌10min，最后加入4ml浓度为0.5M的氯化钙溶液，混合均匀，之后迅速冷却并置于4℃冷藏柜中充分放置过夜；
6）制备凝胶包埋海马多肽微胶囊：将步骤5）所得的凝胶冷冻后进行冷冻干燥，将干燥后凝胶进行研磨得到凝胶包埋海马多肽微胶囊；
7）包装：将步骤6）所得的凝胶包埋海马多肽微胶囊按规格封装在包装袋中，封口，得到成品。
实施例2
所述凝胶包埋海马多肽微胶囊的制作方法具体包括以下步骤：
1）制备海马多肽：选取未吸潮变质、味道清淡无异味的干燥海马，将其剪成1cm的小段，并用中草药粉碎机进行粉碎；将海马粉末置于电子直线加速器中进行辐照处理（3KGy），之后以料液比1:20的比例，将海马粉末溶于去离子水中，磁力搅拌20分钟，最后进行超声处理（600W，50℃，30min）；调节得到的海马溶液pH至6.5，以4000U/g海马的比例加入适量的木瓜蛋白酶，在60℃的条件下水浴酶解40分钟；冷却至室温后再次调节溶液的pH至8.0，以3000U/g海马的比例加入适量的胰蛋白酶，在40℃的条件下水浴酶解40分钟，最后在沸水浴中灭酶10分钟后离心取上清液，得到海马酶解液；依次用截留分子量为10000Da、5000Da的超滤膜对海马酶解液进行超滤，得到分子量小于5000Da的海马多肽液；最后将滤液进行浓缩，浓缩液冷冻结冰后进行真空冷冻干燥，得到海马多肽粉末；
2）制备大豆分离蛋白：大豆去皮后粉碎，脱脂；将脱脂豆粉与去离子水混合（1:10，W/W），在45℃下搅拌30min，之后调节pH 至8.0，继续搅拌40min；对所得提取液进行离心（30min，6000 g，13℃），取上清液；调节上清液的pH 至4.5，使蛋白质析出，在4℃下缓慢搅拌上述溶液过夜，之后离心（30 min，6000 g，7℃）去除上清液，取沉淀物；将沉淀物用去离子水（1：2~1:3，W/W）复溶3次，去除不溶性杂质，之后再次离心（30 min, 6000 g），取沉淀物，并复溶于去离子水中（1:4，W/W），调节pH至7.0得到大豆蛋白溶液；最后将大豆蛋白溶液冷冻干燥，得到大豆分离蛋白粉末；
3）制备花生分离蛋白：花生去除红衣后粉碎，脱脂；将脱脂花生粉与去离子水混合（1:8，W/W），在50℃下搅拌0min，之后调节pH 至9.5，继续搅拌60min；之后的处理与步骤2）相同；
4）构建阿拉伯胶-大豆-花生分离蛋白混合载体：称量步骤2）、步骤3）所制得的大豆分离蛋白6g、花生分离蛋白4g，溶解于84g的去离子水中后在磁力搅拌器上搅拌50~60min，之后加入2g的阿拉伯胶并再次搅拌20~30min调节溶液的pH值至7.2，并在90℃恒温水浴加热60min，最后冷却至55℃；
5）制备凝胶包埋海马多肽：往步骤4）所得的混合载体中依次加入甜味剂3g（L-阿拉伯糖：三氯蔗糖=6∶4，质量比）、防腐剂0.1g（大豆异黄酮∶尼生素按=7∶3，质量比）、海马多肽1g，混合均匀并搅拌10min，最后加入3ml浓度为0.5M的氯化钙溶液，混合均匀，之后迅速冷却并置于4℃冷藏柜中充分放置过夜；
6）制备凝胶包埋海马多肽微胶囊：将步骤5）所得的凝胶冷冻后进行冷冻干燥，将干燥后凝胶进行研磨得到凝胶包埋海马多肽微胶囊；
7）包装：将步骤6）所得的凝胶包埋海马多肽微胶囊按规格封装在包装袋中，封口，得到成品。
对比例1
重复实施例1，不同之处在于用喷雾干燥取代步骤（4）~（6）的凝胶包埋法，两种包埋技术的包埋效果的比较如表1所示：
表1不同包埋技术效果的比较
由表1可知，凝胶包埋法和喷雾干燥法都对海马多肽的DPPH自由基清除率有所影响，但是喷雾干燥对抗氧化活性的破坏要明显大于凝胶包埋法；另外，凝胶包埋法和喷雾干燥法包埋率差异不显著，并且在一个月的贮存期内都能很好的保护海马多肽。总的来说，凝胶包埋法的包埋效果要优于喷雾干燥法。
对比例2
重复实施例1，不同之处在于用大豆蛋白凝胶取代步骤（4）的大豆-花生混合凝胶。
对比例3
重复实施例1，不同之处在于步骤（4）中不加入阿拉伯胶。不同的凝胶制备方法对包埋效果的影响如表2所示：
表2 不同凝胶制备方法对包埋效果影响的对比
由表2可知，大豆-花生混合凝胶包埋的效果要约略弱于单一的大豆蛋白凝胶包埋的效果，这是因为花生蛋白本身的凝胶能力要弱于大豆蛋白。同时，也可以看出阿拉伯胶对混合凝胶的包埋效果具有显著性的影响，因为阿拉伯胶本身具有优良的凝胶特性，因此加入阿拉伯胶后能显著增加了凝胶强度、多肽的包埋率并更好地保护其抗氧化活性。
另外对实施例1、实施例2、对比例2和对比例3的凝胶包埋海马微胶囊分别做感官评定，结果如表3所示：
表3 凝胶包埋海马微胶囊感官评定结果
由表3可知，用花生蛋白替换部分大豆蛋白，可以使最终的产品颜色变淡，且明显减弱了豆腥味；同时，有无阿拉伯胶的加入对感官的影响并不明显。
综上所述，采用本发明工艺制备海马多肽微胶囊可以有效地保护海马多肽的生物活性，掩盖其腥味与苦味，产品的口感较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种凝胶包埋海马多肽微胶囊的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）制备海马多肽：选取未吸潮变质、味道清淡无异味的干燥海马，将其剪成0.5~1cm的小段，并用中草药粉碎机进行粉碎；将海马粉末置于电子直线加速器中进行辐照处理，电子束剂量为2.5~3KGy，之后以料液重量比1:15~20的比例，将海马粉末溶于去离子水中，磁力搅拌20~30分钟，最后进行超声处理，超声功率400~600W，超声温度50~60℃，超声时间20~30min；调节得到的海马溶液pH至6.5~7.0，以3000~4000U/g海马的比例加入适量的木瓜蛋白酶，在60~65℃的条件下水浴酶解30~40分钟；冷却至室温后再次调节溶液的pH至7.5~8.0，以3000~4000U/g海马的比例加入适量的胰蛋白酶，在40~45℃的条件下水浴酶解30~40分钟，最后在沸水浴中灭酶10~15分钟后离心取上清液，得到海马酶解液；依次用截留分子量为10000Da、5000Da的超滤膜对海马酶解液进行超滤，得到分子量小于5000Da的海马多肽液；最后将海马多肽液进行浓缩，浓缩液冷冻结冰后进行真空冷冻干燥，得到海马多肽粉末；
2）制备大豆分离蛋白：大豆去皮后粉碎，脱脂；将脱脂豆粉与去离子水以重量比1:8~1:10混合，在40~45℃下搅拌30~40min，之后调节pH 至8.0~8.5，继续搅拌30~40min；对所得提取液进行离心，离心时间30 min，相对离心力6000 g，温度13℃，取上清液；调节上清液的pH至4.3~4.5，使蛋白质析出，在4℃下缓慢搅拌上述溶液，搅拌时间12h；之后离心去除上清液，离心时间30 min，相对离心力6000 g，温度7℃，取沉淀物；将沉淀物用去离子水复溶3次，去除不溶性杂质，之后再次离心，离心时间30 min, 相对离心力6000 g，取沉淀物，并复溶于去离子水中，沉淀物和去离子水的重量比为1:3~1:4，调节pH至7.0得到大豆蛋白溶液；最后将大豆蛋白溶液冷冻干燥，得到大豆分离蛋白粉末；
3）制备花生分离蛋白：花生去除红衣后粉碎，脱脂；将脱脂花生粉与去离子水以重量比1:8~1:9混合，在50~55℃下搅拌30~40min，之后调节pH 至9.0~9.5，继续搅拌50~60min；之后的处理与步骤2）相同，最终得到花生分离蛋白粉末；
4）构建阿拉伯胶-大豆分离蛋白-花生分离蛋白混合载体：称取步骤2）、步骤3）所制得的大豆分离蛋白6~8g、花生分离蛋白2~4g，溶解于80~86g的去离子水中后在磁力搅拌器上搅拌50~60min，之后加入2~3g的阿拉伯胶并再次搅拌20~30min调节溶液的pH值至6.8~7.2，并在90~95℃恒温水浴加热50~70min，最后冷却至50~55℃；
5）制备凝胶包埋海马多肽：往步骤4）所得的混合载体中依次加入甜味剂3g、防腐剂0.1g、海马多肽1~1.5g，混合均匀并搅拌10min，最后加入3~4ml浓度为0.5M的氯化钙溶液，混合均匀，之后迅速冷却并置于4℃冷藏柜中充分放置过夜；
6）制备凝胶包埋海马多肽微胶囊：将步骤5）所得的凝胶冷冻后进行冷冻干燥，将干燥后凝胶进行研磨得到凝胶包埋海马多肽微胶囊；
7）包装：将步骤6）所得的凝胶包埋海马多肽微胶囊按规格封装在包装袋中，封口，得到成品。
2.根据权利要求1所述的凝胶包埋海马多肽微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的甜味剂由L-阿拉伯糖、三氯蔗糖按6:4的质量比混合；防腐剂由大豆异黄酮、尼生素按7:3的质量比混合而成。
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