CN107568410B - 一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法方法。将大米蛋白和酪蛋白、大豆蛋白、或乳清蛋白溶解于碱溶液中，搅拌、中和、离心，将上清液冷冻干燥后即获得可溶性的结构共架蛋白。这种结构共架技术使得大米蛋白溶解度提高50倍以上(达到90％以上)、乳化性提高至139％以上、赖氨酸含量提至60％以上，极大地拓展了大米蛋白的应用前景。

Description

一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法
技术领域
本发明属于食品蛋白质精加工技术领域，具体涉及一种制备高可溶性大米蛋白的蛋白质结构共架技术以及通过该技术制备得到的可溶性结构共架蛋白。
背景技术
大米是世界范围内的重要粮食来源之一。其大米蛋白含量占大米的8～10％，具有丰富的必需氨基酸，易于被人体吸收，是谷类蛋白的佼佼者。除此之外，大米蛋白的免疫原性为谷物蛋白类最低，是良好的婴幼儿及其他敏感人群的蛋白质摄入的理想替代品。但是大米蛋白的溶解度低下严重阻碍了其商业化应用前景。溶解性是衡量蛋白质加工及功能特性的决定性指标，与其乳化性及起泡性具有不可分割的关联。此外，大米蛋白为赖氨酸缺乏型蛋白质，需与其他蛋白质搭配食用。
目前常用的改善大米蛋白溶解性的方法主要有酶法和化学法。酶法改性主要是通过蛋白酶作用于蛋白质的一级结构位点，水解蛋白质肽键，以达到降低蛋白质分子量、暴露极性基团的目的；但是低水解度不能造成蛋白质的溶剂化效应，而高水解度将会导致水解物的乳化性和气泡功能的降低，产生苦味物质，降低产品的应用价值。化学法改性则是利用酸、碱、修饰剂等方法破坏蛋白质之间的作用力，使得蛋白质聚集程度降低，从而提高其溶解度。
专利CN 101429226A提供了一种大米蛋白在温度95℃、pH为11的条件下，与糖基供体发生糖基化的方法，能够显著提高大米蛋白的溶解度。但是高温碱处理条件下蛋白质易于发生水解作用，破坏其肽链结构，造成营养流失，甚至还会引发一些食品安全问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法。本方法在不破坏大米蛋白一级结构的情况下，制得的大米蛋白溶解度可达到90％以上，且乳化性提高了60％以上；同时，共架蛋白的氨基酸更加均衡，营养附加值大大提高。
本发明的技术方案如下：
一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法：将不溶性大米蛋白和可溶性酪蛋白、大豆蛋白、或乳清蛋白溶解于碱液溶液中，使其pH>8.0，搅拌、中和、离心，将上清液冷冻干燥，即得高可溶性共架结构的大米蛋白。
具体包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白和酪蛋白以质量比1:0.01～1:2分散于水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述蛋白分散液pH调节至10.0～12.0；
(2)结构共架：将步骤(1)所得料液在600～2000r/min的转速下搅拌30～120min，使得两种蛋白结合位点充分暴露并发生结构共架；
(3)酸中和：用HCl溶液将步骤(2)所得料液pH调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于4000～10000g离心5～20min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得高可溶性共架结构的大米蛋白成品。
所述酪蛋白可替换为其他可溶性食品蛋白质。所述酪蛋白可替换为大豆蛋白或乳清蛋白。
按照本方法制备得到的高可溶性结构共架蛋白具有广泛的应用前景，可应用于食品、医药、化妆品和高端保健品行业。对于本发明方法制备的结构共架蛋白，采用凯式定氮法方法测定大米蛋白质溶解度。根据本发明验证结果，结构共架蛋白完全可溶于水，此处大米蛋白质溶解度可理解为结构共架蛋白产品中大米蛋白质量占原料中大米蛋白质量的百分比。
用凯式定氮测定原料大米蛋白蛋白质含量m0、酪蛋白(或大豆蛋白、乳清蛋白等)中蛋白质含量m1以及结构共架蛋白中蛋白质含量m。大米溶解度可用下式表示：
大米蛋白溶解度(％)＝(m-m1)/m0×100％
式中：m——结构共架蛋白中蛋白质含量(g)；
m1——酪蛋白(或大豆蛋白、乳清蛋白等)中的蛋白质含量(g)；
m0——原料大米蛋白蛋白质含量(g)。
产品乳化性用下式表示：
Figure BDA0001432234320000021
式中：A0——乳液500nm吸光度；
C——蛋白浓度；
Figure BDA0001432234320000031
——油的体积比(v/v)；
τ——乳液稀释倍数。
本发明有益的技术效果在于：
本发明采用大米蛋白与其他可溶性食品蛋白质进行结构共架的手段(碱分散、解构共架、酸中和、离心、干燥)实现大米蛋白的溶解度改性，首先碱分散能够诱导蛋白质结构的溶融态转变，暴露两种蛋白互相作用的结构位点；在此后的搅拌过程中，大米蛋白与酪蛋白(或大豆蛋白、乳清蛋白等)的二级结构通过氢键结合，实现二级结构的共架铰链；在HCl溶液去离子化过程中，结构共架形成二级结构将不再遵循个体大米蛋白的折叠途径，同时借助酪蛋白(或大豆蛋白、乳清蛋白等)的结构框架屏蔽其疏水基团并形成溶剂化中间体；最终，大米蛋白保留了完整的一级结构，相比于原料大米蛋白其链结构为伸展状，因而其溶解性提高至90％以上，同时乳化性和氨基酸平衡特性得到显著提高。本发明与之前的化学改性和酶法改性相比，具有绿色、高效、简单等特点，所制得的高可溶性的结构共架蛋白可广泛于食品、医药、化妆品和高端保健品等行业，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和10g酪蛋白分散于10L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述蛋白分散液pH调节至10.0；
(2)结构共架：将步骤(1)所得料液在600r/min的转速下搅拌60min，使得两种蛋白结合位点充分暴露并发生结构共架；
(3)酸中和：用HCl将步骤(2)所得料液pH调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于4000g离心5min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行冷冻干燥，得到高可溶性的结构共架蛋白成品。
实施例2
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和1000g酪蛋白分散于10L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述蛋白分散液pH调节至11.0；
(2)结构共架：将步骤(1)所得料液在1500r/min的转速下搅拌90min，使得两种蛋白结合位点充分暴露并发生结构共架；
(3)酸中和：用HCl将步骤(2)所得料液pH调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于7000g离心10min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行冷冻干燥，得到高可溶性的结构共架蛋白成品。
实施例3
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和2000g酪蛋白分散于10L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述蛋白分散液pH调节至12.0；
(2)结构共架：将步骤(1)所得料液在2000r/min的转速下搅拌30min，使得两种蛋白结合位点充分暴露并发生结构共架；
(3)酸中和：用HCl将步骤(2)所得料液pH调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于10000g离心20min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行冷冻干燥，得到高可溶性的结构共架蛋白成品。
实施例1～3制备得到的成品的性能如表1所示。
表1
Figure BDA0001432234320000041
从上述分析数据可以得出，上述实施例1～3所述的结构共架技术均能大度提高大米蛋白的溶解度，且每项实施例的提高幅度大致相当，所得到的结构共架蛋白成品中大米蛋白溶解度为90％以上，同时乳化性和赖氨酸含量得到显著提高。
以上实施例和应用实例所涉及原料和试剂均为市售产品，所使用的工业设备均为本领域常规设备。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，本发明不仅限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下直接导出或联想到其他的改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种制备高可溶性共架结构的大米蛋白的方法，其特征在于：
将不溶性大米蛋白和可溶性酪蛋白溶解于碱液溶液中，使其pH>8.0，搅拌、中和、离心，将上清液冷冻干燥，即得高可溶性共架结构的大米蛋白；所述方法具体包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白和酪蛋白以质量比1:0.01～1:2分散于水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述蛋白分散液pH调节至10.0～12.0；
(2)结构共架：将步骤(1)所得料液在600～2000r/min的转速下搅拌30～120min，使得两种蛋白结合位点充分暴露并发生结构共架；
(3)酸中和：用HCl溶液将步骤(2)所得料液pH调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于4000～10000g离心5～20min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得高可溶性共架结构的大米蛋白成品。
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