CN108029846A - 利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法 - Google Patents

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任仙娥
杨锋
黄永春
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张昆明
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Abstract

本发明提供一种利用臭氧‑水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，将大豆分离蛋白分散液加入到臭氧‑水力空化装置中进行处理；臭氧‑水力空化装置包括贮罐、水力空化装置、臭氧发生装置、用于输送大豆分离蛋白分散液的管道、安装在管道上的阀门和压力表，水力空化装置的入口和出口分别通过管道与贮罐连通，臭氧发生装置通过管道与水力空化装置的入口连通。本发明采用臭氧‑水力空化协同技术对大豆分离蛋白进行处理，即在大豆分离蛋白分散液水力空化处理过程中通入臭氧，处理后的大豆分离蛋白表面疏水性增加，不溶性聚集体转化为可溶性聚集体，溶解性大大增加，同时乳化活性和乳化稳定得到改善，起泡能力提高。

Description

利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法
技术领域
本发明涉及一种利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法。
背景技术
大豆蛋白氨基酸组成合理，含有降低胆固醇、预防心血管疾病的生理活性成分，并具有良好的加工性能以及较低的成本，常作为重要的食品配料广泛应用于食品行业。大豆分离蛋白是一种重要的大豆蛋白商业化产品，其主要成分为11S（大豆球蛋白）和7S（β-伴球蛋白）。然而，这些蛋白组分在大豆分离蛋白的生产加工过程中受到极端条件如酸沉、高温的影响，极易发生变性，变性后的蛋白质进一步聚集形成大的聚集体甚至沉淀，导致其溶解性降低，从而影响了其功能性质。鉴于此，国内外很多研究者采用物理、化学及生物学的方法试图改善大豆蛋白的功能性质。
水力空化和超声空化的原理相同，都有气泡的形成、发展和溃灭的过程，利用气泡在溃灭的瞬间产生局部瞬时高温高压、强烈的冲击波和微射流等空化效应可诱导和强化生物大分子物理、化学和结构性质的变化，并且水力空化形成的空化场范围更大且均匀、能量利用率更高、更易于实现工业化。关于超声波用于改善蛋白质功能性质方面的研究已见很多报道，但是关于水力空化用于蛋白质的改性方面还少有研究。
臭氧是一种强氧化剂，来源于氧气且分解后产生氧气，具有氧化性强、半衰期短、无害、无污染的特点。2001年，FDA规定臭氧可作为直接和食品接触的添加剂使用。近年来，臭氧也被应用到蛋白质的改性中，研究者们应用臭氧的强氧化性来改变蛋白质的结构进而改善其功能性质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，即在大豆分离蛋白分散液水力空化处理过程中通入臭氧，达到有效改善大豆分离蛋白功能性质的目的。
解决上述技术问题的技术方案是：一种利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，将大豆分离蛋白分散液加入到臭氧-水力空化装置中进行处理；
所述的臭氧-水力空化装置包括贮罐、水力空化装置、臭氧发生装置、用于输送大豆分离蛋白分散液的管道、安装在管道上的阀门和用于检测水力空化装置出口压力的压力表，水力空化装置的入口和出口分别通过管道与贮罐连通，所述的臭氧发生装置通过管道与水力空化装置的入口连通；
大豆分离蛋白分散液在臭氧-水力空化装置中进行处理的工艺条件：
大豆分离蛋白分散液的质量浓度：1%-10%；
臭氧通入量：0.1-1.0m3/h；
水力空化装置出口压力：0.2-2.0MPa；
处理时间：5-40min。
所述的贮罐的外壁上还设置有用于通冷却水的夹层。
大豆分离蛋白分散液加入到臭氧-水力空化装置中进行处理的具体步骤为：将大豆分离蛋白分散液放在贮罐中，大豆分离蛋白分散液通过水力空化装置输送并进行水力空化处理，通过阀门调节水力空化装置的出口压力，并通过压力表监控压力，在水力空化装置处理的同时臭氧发生装置也产生臭氧通入水力空化装置中对大豆分离蛋白分散液进行臭氧处理，经臭氧-水力空化处理后的大豆分离蛋白分散液回流到贮罐中；再循环重复上述步骤5-40min，过程中要求贮罐内大豆分离蛋白分散液的温度不高于45℃。
所述的水力空化装置主要由泵体、转轴和安装在转轴上带有叶片的叶轮组成，泵体上分别开有入口和出口，泵体的入口通过管道分别与贮罐、臭氧发生装置连通，泵体的出口通过管道与贮罐连通。
本发明的有益效果：本发明采用臭氧-水力空化协同技术对大豆分离蛋白进行处理，即在大豆分离蛋白分散液水力空化处理过程中通入臭氧，处理后的大豆分离蛋白的表面疏水性增加，不溶性聚集体转化为可溶性聚集体，溶解性大大增加，同时乳化活性和乳化稳定得到改善，起泡能力提高。
下面，结合附图和实施例对本发明之利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之臭氧-水力空化装置结构示意图。
图2：本发明之水力空化装置结构示意图。
图中：1-贮罐，11-夹层，2-水力空化装置，21-泵体，22-叶轮，23-入口，24-出口，25-叶片，26-转轴，3-臭氧发生装置，4-阀门Ⅰ，5-阀门Ⅱ，6-阀门Ⅲ，7-压力表。
P表示冷却水，Q1表示空化泡，Q2表示溃灭泡，图1、图2中水力空化装置中的箭头表示其旋转方向。
具体实施方式
实施例1：一种利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，将大豆分离蛋白分散液加入到臭氧-水力空化装置中进行处理，本实施例采用如图1所示的臭氧-水力空化装置，所述的臭氧-水力空化装置包括贮罐1、水力空化装置2、臭氧发生装置3、用于输送大豆分离蛋白分散液的管道、安装在管道上的阀门和用于检测水力空化装置出口压力的压力表7，水力空化装置的入口和出口分别通过管道与贮罐1连通，所述的臭氧发生装置3通过管道与水力空化装置的入口连通。具体步骤为：量取3L质量分数为1%的大豆分离蛋白分散液置于贮罐1中，大豆分离蛋白分散液通过水力空化装置2输送并进行水力空化处理，通过阀门调节水力空化装置出口压力为0.4MPa，并通过压力表7监控压力，在水力空化装置2处理的同时臭氧发生装置3也产生臭氧通入水力空化装置2中对大豆分离蛋白分散液进行臭氧处理，通过阀门控制臭氧通入量为0.2m3/h，经臭氧-水力空化处理后的大豆分离蛋白分散液回流到贮罐1中；循环重复上述步骤处理30min，过程中要求贮罐1内大豆分离蛋白分散液的温度不高于45℃。
本实施例中，所述的贮罐1的外壁上还设置有用于通冷却水的夹层11，水力空化处理过程中，大豆分离蛋白分散液温度会升高，通过往夹层中通入冷却水以控制贮罐1内大豆分离蛋白分散液的温度不高于45℃。
本实施例中，所述的水力空化装置2如图2所示，主要由泵体21、转轴26和安装在转轴上带有叶片25的叶轮22组成，泵体上分别开有入口23和出口24，泵体的入口23通过管道分别与贮罐1、臭氧发生装置3连通，泵体的出口24通过管道与贮罐1连通。
本实施例中，所述的阀门包括阀门Ⅰ4、阀门Ⅱ5和阀门Ⅲ6，阀门Ⅰ4安装在连通贮罐1与水力空化装置2入口的管道上，阀门Ⅱ5安装在连通臭氧发生装置3和水力空化装置2入口的管道上，阀门Ⅲ6和压力表7安装在连通水力空化装置出口与贮罐1的管道上。
作为本实施例的一种变换，还可以采用其他结构形式的水力空化装置，只要能够形成水力空化效应即可。
对比实验：采用本发明实施例1处理与仅采用水力空化处理后的冷冻干燥大豆分离蛋白粉作对比，具体的指标数据对比详见附表一。仅采用水力空化处理的工艺参数（比如分散液浓度、压力、温度、处理时间等）与本发明实施例1基本相同，不同点在于：未采用臭氧处理。
从附表一可以看出，经臭氧-水力空化协同处理后的大豆分离蛋白的表面疏水性指数由1550.3增加到3814.5，不溶性聚集体转化为可溶性聚集体，溶解性可由45.23%增加到94.37%，乳化活性指数可由36.27m2/g增加到65.55m2/g，乳化稳定性指数可由44.30min提高到141.86min，起泡能力可由189.12%提高到268.02%。

Claims (4)

1.一种利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，其特征在于：将大豆分离蛋白分散液加入到臭氧-水力空化装置中进行处理；
所述的臭氧-水力空化装置包括贮罐（1）、水力空化装置（2）、臭氧发生装置（3）、用于输送大豆分离蛋白分散液的管道、安装在管道上的阀门和用于检测水力空化装置出口压力的压力表，水力空化装置的入口和出口分别通过管道与贮罐（1）连通，所述的臭氧发生装置（3）通过管道与水力空化装置的入口连通；
大豆分离蛋白分散液在臭氧-水力空化装置中进行处理的工艺条件：
大豆分离蛋白分散液的质量浓度：1%-10%；
臭氧通入量：0.1-1.0m3/h；
水力空化装置出口压力：0.2-2.0MPa；
处理时间：5-40min。
2.根据权利要求1所述的利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，其特征在于：所述的贮罐（1）的外壁上还设置有用于通冷却水的夹层（11）。
3.根据权利要求1或2所述的利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，其特征在于：大豆分离蛋白分散液加入到臭氧-水力空化装置中进行处理的具体步骤为：将大豆分离蛋白分散液放在贮罐（1）中，大豆分离蛋白分散液通过水力空化装置（2）输送并进行水力空化处理，通过阀门调节水力空化装置（2）的出口压力，并通过压力表监控压力，在水力空化装置（2）处理的同时臭氧发生装置（3）也产生臭氧通入水力空化装置（2）中对大豆分离蛋白分散液进行臭氧处理，经臭氧-水力空化处理后的大豆分离蛋白分散液回流到贮罐（1）中；再循环重复上述步骤5-40min，过程中要求贮罐（1）内大豆分离蛋白分散液的温度不高于45℃。
4.根据权利要求1或2所述的利用臭氧-水力空化协同处理大豆分离蛋白的方法，其特征在于：所述的水力空化装置（2）主要由泵体（21）、转轴（26）和安装在转轴上带有叶片（25）的叶轮（22）组成，泵体上分别开有入口（23）和出口（24），泵体的入口（23）通过管道分别与贮罐（1）、臭氧发生装置（3）连通，泵体的出口（24）通过管道与贮罐（1）连通。
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