CN107212149A - 一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法 - Google Patents

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何志勇
曾茂茂
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    • A23J1/14—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
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Abstract

本发明公开了一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，包括，以脱脂豆粕为原料，预处理后得到复溶完全的溶液，调节溶液的蛋白浓度，加入半胱氨酸和亚硫酸钠，调节其pH，水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，水解完成后调节体系至中性，离心获得上清液和沉淀；将获得的上清液灭酶灭菌，喷雾干燥后得到大豆水解蛋白。本发明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法所制得的大豆水解蛋白，其起泡性、起泡稳定性十分突出，得率能够达到55％，同时水解度也很高；制得的大豆水解蛋白，其可溶解性蛋白含量可达到98％。

Description

一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法
技术领域
本发明属于大豆蛋白提取技术领域，具体涉及一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法。
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，蛋白质改性技术是实现该目标的重要手段。蛋白质改性是人为地对蛋白质结构进行修饰，从而改善产品的相容性和功能性。目前蛋白质改性技术主要有物理改性、化学改性、酶法改性和基因工程改性。蛋白质的理化性质，取决于它的氨基酸组成、分子大小及形态结构等，所以，一切能改变蛋白质氨基酸组成、分子大小和形态结构的因素必将影响其功能特性。研究提高大豆分离蛋白的功能性，就要从大豆分离蛋白的组成和结构入手，再进一步探索加工工艺对产品功能性的影响。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，酶法改性还具有以下几个方面优点，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最终水解产物经平衡后，含盐极少且最终产品的功能性质可通过选择特定的酶和反应因素加以控制蛋白水解产物可直接为消化不良者提供营养。酶水解的各种蛋白质经常表现苦味的原因是形成了苦味肽，大部分苦味肽的苦味是其中的疏水性氨基酸引起的。在完整的球蛋白分子中大部分疏水性侧链藏在内部，它们不接触味蕾，感觉不到苦味，随水解进程的继续，越来越多的疏水性氨基酸侧链暴露出来使苦味增加，而适度酶解和轻度酶解则可实现水解度和酶解产物多样性的调控，主要应用于生产具有优良加工特性的功能性蛋白或具有特殊生理活性的肽。
由于效益和市场的要求，在实际生产过程中需要最大限度的提高大豆蛋白在酶法改性中水解得率。大豆分离蛋白本身无苦味等不良风味,但是粘度高,溶解性、分散性等功能性较差。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的技术空白，提出了本发明。
因此，本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，包括，以脱脂豆粕为原料，预处理后得到复溶完全的溶液，调节溶液的蛋白浓度，加入半胱氨酸和亚硫酸钠，调节其pH，水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，水解完成后调节体系至中性，离心获得上清液和沉淀；将获得的上清液灭酶灭菌，喷雾干燥后得到大豆水解蛋白。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述加入半胱氨酸和亚硫酸钠，其中，所述半胱氨酸的加入量为底物质量的0.4～0.6％。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述加入半胱氨酸和亚硫酸钠，其中，所述亚硫酸钠的加入量为底物质量的0.4～0.6％。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述调节其pH，其是调节其pH至1～3。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，其中，所述搅拌的搅拌速度为800～1500rpm。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，其是在35～40℃下水浴保温20～40min，然后加入占底物质量0.4～0.6％的胃蛋白酶，水解1～3h。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述离心，其离心速度为6000～7000rpm。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述喷雾干燥，其工艺条件为进风温度180～200℃，出风温度70～90℃，料液流速15～20rpm。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述调节溶液的蛋白浓度，其是调节复溶完全后溶液的蛋白浓度至6～8％。
作为本发明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一种优选方案，其中：所述以脱脂豆粕为原料，预处理后得到复溶完全的溶液，其是将脱脂豆粕分散于水中，搅拌混合充分，调节体系pH至7.5～8.5，室温搅拌1～3h，在6000～7000rpm下离心去除沉淀，取上清液调节pH至4.0～5.0，静置20～40min，在3500～4000rpm下离心，取沉淀复溶于水，调节体系为中性，搅拌2～3h，得到复溶完全的溶液。
本发明所具有的有益效果：
(1)本发明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法所制得的大豆水解蛋白，其起泡性、起泡稳定性十分突出。
(2)本发明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，得率能够达到55％，同时水解度也很高。
(3)本发明制得的大豆水解蛋白，其可溶解性蛋白含量可达到98％。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
将低温脱脂豆粕分散于去离子水(1:10)，搅拌使之充分混合，加入碱液调节pH＝8.0，室温搅拌2h，在6500rpm离心去除沉淀，上清液调节pH＝4.5，静止30min，在3750rpm离心，取沉淀复溶于去离子水，调节pH＝7，搅拌3小时，得到复溶完全的溶液。
将复溶完全后的蛋白浓度调节至7％，加入0.5％的半胱氨酸和0.5％的亚硫酸钠，pH调节至2，在37℃水浴保温30min，加入胃蛋白酶0.5％，在800rpm下搅拌水解2个小时，调节pH至7，在6500rpm离心得上清和沉淀。
将所得的上清液经过灭酶灭菌，喷雾干燥后即为大豆水解蛋白。喷雾干燥的工艺条件为进风温度190℃，出风温度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性计算公式：将1％浓度的大豆蛋白溶液100m L置于500m L量筒中，使用高速乳化均质机以17500rpm均质40s，连续3次共计2min，记录均质后液面高度记为V0，静置30min后记录液面高度，记为V30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(V0-100)/100×100％ (1)
泡沫稳定性(％)＝(V30-100)/(V0-100)×100％ (2)
本实施例中，V0＝285ml，V30min＝260ml。
经计算得，起泡性为185％，泡沫稳定性为86.49％。
②
本实施例中，可溶性蛋白含量为98.0％。
③
本实施例中，经计算得，大豆水解蛋白得率能够达到55.2％。
④
水解度计算公式：水解度(DH)的测定采用三硝基苯磺酸法。标准曲线由L-Leu(0～2.0mmol/L)来制备。水解度的计算:DH/％＝(AN2－AN1)/Npb×100式中:AN1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；AN2指蛋白水解后氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；Npb指蛋白底物中肽键的氮含量，Npb对于大豆球蛋白来讲为109.2mg/g。
本实施例中，经计算得，水解率为18.9％。
实施例2
将低温脱脂豆粕分散于去离子水(1:10)，搅拌使之充分混合，加入碱液调节pH＝8.0，室温搅拌1h，在7000rpm离心去除沉淀，上清液调节pH＝5.0，静止40min，在3500rpm离心，取沉淀复溶于去离子水，调节pH＝7，搅拌2小时，得到复溶完全的溶液。
将复溶完全后的蛋白浓度调节至6％，加入0.5％的半胱氨酸和0.4％的亚硫酸钠，pH调节至2，在37℃水浴保温30min，加入胃蛋白酶0.6％，在1000rpm下搅拌水解2个小时，调节pH至7，在6500rpm离心得上清和沉淀。
将所得的上清液经过灭酶灭菌，喷雾干燥后即为大豆水解蛋白。
喷雾干燥的工艺条件为进风温度200℃，出风温度70℃，料液流速18rpm。
①起泡性计算公式：将1％浓度的大豆蛋白溶液100m L置于500m L量筒中，使用高速乳化均质机以17500rpm均质40s，连续3次共计2min，记录均质后液面高度记为V0，静置30min后记录液面高度，记为V30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(V0-100)/100×100％ (1)
泡沫稳定性(％)＝(V30-100)/(V0-100)×100％ (2)
本实施例中，V0＝280ml，V30min＝252ml。
经计算得，起泡性为180％，泡沫稳定性为84.44％。
②
本实施例中，可溶性蛋白含量为97.5％。
③
本实施例中，经计算得，大豆水解蛋白得率能够达到52.6％。
④
水解度计算公式：水解度(DH)的测定采用三硝基苯磺酸法。标准曲线由L-Leu(0～2.0mmol/L)来制备。水解度的计算:DH/％＝(AN2－AN1)/Npb×100式中:AN1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；AN2指蛋白水解后氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；Npb指蛋白底物中肽键的氮含量，Npb对于大豆球蛋白来讲为109.2mg/g。
本实施例中，经计算得，水解率为17.5％。
实施例3
将低温脱脂豆粕分散于去离子水(1:10)，搅拌使之充分混合，加入碱液调节pH＝8.0，室温搅拌2h，在6500rpm离心去除沉淀，上清液调节pH＝4.5，静止30min，在3750rpm离心，取沉淀复溶于去离子水，调节pH＝7，搅拌2～3小时，得到复溶完全的溶液。
将复溶完全后的蛋白浓度调节至7％，加入0.4％的半胱氨酸和0.5％的亚硫酸钠，pH调节至2，在37℃水浴保温30min，加入胃蛋白酶0.5％，在1200rpm下搅拌水解2个小时，调节pH至7，在6500rpm离心得上清和沉淀。
将所得的上清液经过灭酶灭菌，喷雾干燥后即为大豆水解蛋白。
喷雾干燥的工艺条件为进风温度190℃，出风温度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性计算公式：将1％浓度的大豆蛋白溶液100m L置于500m L量筒中，使用高速乳化均质机以17500rpm均质40s，连续3次共计2min，记录均质后液面高度记为V0，静置30min后记录液面高度，记为V30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(V0-100)/100×100％ (1)
泡沫稳定性(％)＝(V30-100)/(V0-100)×100％ (2)
本实施例中，V0＝280ml，V30min＝253ml。
经计算得，起泡性为180％，泡沫稳定性为85.00％。
②
本实施例中，可溶性蛋白含量为96.8％。
③
本实施例中，经计算得，大豆水解蛋白得率能够达到51.6％。
④
水解度计算公式：水解度(DH)的测定采用三硝基苯磺酸法。标准曲线由L-Leu(0～2.0mmol/L)来制备。水解度的计算:DH/％＝(AN2－AN1)/Npb×100式中:AN1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；AN2指蛋白水解后氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；Npb指蛋白底物中肽键的氮含量，Npb对于大豆球蛋白来讲为109.2mg/g。
本实施例中，经计算得，水解率为16.5％。
实施例4
将低温脱脂豆粕分散于去离子水(1:10)，搅拌使之充分混合，加入碱液调节pH＝8.0，室温搅拌1h，在7000rpm离心去除沉淀，上清液调节pH＝4.5，静止40min，在4000rpm离心，取沉淀复溶于去离子水，调节pH＝7，搅拌2～3小时，得到复溶完全的溶液。
将复溶完全后的蛋白浓度调节至6％，加入0.5％的半胱氨酸和0.6％的亚硫酸钠，pH调节至2，在35℃水浴保温30min，加入胃蛋白酶0.6％，在1200rpm下搅拌水解2个小时，调节pH至7，在6500rpm离心得上清和沉淀。
将所得的上清液经过灭酶灭菌，喷雾干燥后即为大豆水解蛋白。
喷雾干燥的工艺条件为进风温度190℃，出风温度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性计算公式：将1％浓度的大豆蛋白溶液100m L置于500m L量筒中，使用高速乳化均质机以17500rpm均质40s，连续3次共计2min，记录均质后液面高度记为V0，静置30min后记录液面高度，记为V30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(V0-100)/100×100％ (1)
泡沫稳定性(％)＝(V30-100)/(V0-100)×100％ (2)
本实施例中，V0＝280ml，V30min＝250ml。
经计算得，起泡性为180％，泡沫稳定性为83.33％。
②
本实施例中，可溶性蛋白含量为96.9％。
③
本实施例中，经计算得，大豆水解蛋白得率能够达到50.3％。
④
水解度计算公式：水解度(DH)的测定采用三硝基苯磺酸法。标准曲线由L-Leu(0～2.0mmol/L)来制备。水解度的计算:DH/％＝(AN2－AN1)/Npb×100式中:AN1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；AN2指蛋白水解后氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；Npb指蛋白底物中肽键的氮含量，Npb对于大豆球蛋白来讲为109.2mg/g。
本实施例中，经计算得，水解率为17.6％。
由此可见，本发明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法所制得的大豆水解蛋白，其起泡性、起泡稳定性十分突出；本发明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，得率能够达到55％，同时水解度也很高；本发明制得的大豆水解蛋白，其可溶解性蛋白含量可达到98％。
值得一提的是，我方发明在实验过程中通过优选0.4～0.6％的胃蛋白酶和0.4～0.6％的半胱氨酸及0.4～0.6％的亚硫酸钠相配合，通过其协同作用，达到了提高大豆水解蛋白起泡性、起泡稳定性、得率和水解度的效果。胃蛋白酶的酶解位点含有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等氨基酸残基的肽键。酶解使得蛋白质分子折叠结构部分打开并发生重要的结构重排。起初采用0.4～0.6％的胃蛋白酶水解，能够获得大豆7S蛋白的核心区和扩展区肽，体系中存在的0.4～0.6％的半胱氨酸及0.4～0.6％的亚硫酸钠能够使得扩展区肽诱发11S聚集并有效操控11S的热聚集行为，从而突破性地提高大豆水解蛋白起泡性、起泡稳定性、得率和水解度。当两者添加量不在此范围内时，会对蛋白的界面特性造成影响，聚集过快过慢均不利于在界面上发生相互作用，使得大豆水解品质下降。
更难得的是，我方发明在实验过程中又进一步优化了水解时的水解搅拌速度和水解时间。通过实验研究发现，水解温度为50～60℃、水解搅拌速度为800～1500rpm、水解时间为1～3h，通过起到很好的协同增效作用，使得产品品质进一步得到提高。首先适当的加热能提高酶解后的大豆分离蛋白的起泡性，但其泡沫稳定性反而降低，这是由于蛋白聚集，分子量增大，不利于在界面上发生相互作用。对此，我方发明在研究中发现，当水解搅拌速度为800～1500rpm时，水解温度为35～40℃时搅拌注入的能量能够控制影响蛋白聚集倾向程度，更有利于其在界面上的相互作用，以达到同时提高大豆分离蛋白的起泡性和泡沫稳定性。除此之外，酶解时间过长会导致蛋白质分子之间的相互作用力减弱，泡沫稳定性反而降低。另外，水解条件还会影响酶解大豆蛋白中巯基蛋白在酶解过程中的变化，使得蛋白质分子的柔性增加，提高蛋白质在界面的吸附量，从而增强了水解大豆蛋白产品的乳化能力和起泡能力。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：包括，
以脱脂豆粕为原料，预处理后得到复溶完全的溶液，调节溶液的蛋白浓度，加入半胱氨酸和亚硫酸钠，调节其pH，水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，水解完成后调节体系至中性，离心获得上清液和沉淀；
将获得的上清液灭酶灭菌，喷雾干燥后得到大豆水解蛋白。
2.根据权利要求1所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述加入半胱氨酸和亚硫酸钠，其中，所述半胱氨酸的加入量为底物质量的0.4～0.6％。
3.根据权利要求1或2所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述加入半胱氨酸和亚硫酸钠，其中，所述亚硫酸钠的加入量为底物质量的0.4～0.6％。
4.根据权利要求1所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述调节其pH，其是调节其pH至1～3。
5.根据权利要求1、2或4中任一项所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，其中，所述搅拌的搅拌速度为800～1500rpm。
6.根据权利要求5所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述水浴保温后加入胃蛋白酶搅拌水解，其是在35～40℃下水浴保温20～40min，然后加入占底物质量0.4～0.6％的胃蛋白酶，水解1～3h。
7.根据权利要求1、2、4或6中任一项所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述离心，其离心速度为6000～7000rpm。
8.根据权利要求7所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述喷雾干燥，其工艺条件为进风温度180～200℃，出风温度70～90℃，料液流速15～20rpm。
9.根据权利要求1、2、4、6或8中任一项所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述调节溶液的蛋白浓度，其是调节复溶完全后溶液的蛋白浓度至6～8％。
10.根据权利要求9所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，其特征在于：所述以脱脂豆粕为原料，预处理后得到复溶完全的溶液，其是将脱脂豆粕分散于水中，搅拌混合充分，调节体系pH至7.5～8.5，室温搅拌1～3h，在6000～7000rpm下离心去除沉淀，取上清液调节pH至4.0～5.0，静置20～40min，在3500～4000rpm下离心，取沉淀复溶于水，调节体系为中性，搅拌2～3h，得到复溶完全的溶液。
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