CN108095049A - 一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，属于乳化剂技术领域。本发明利用共价键将蛋白质分子游离的氨基酸或者氨基团与还原糖连接形成糖—蛋白聚合体，通过蛋白质的疏水性能够使得共聚物紧密的吸附在油－水界面，能够在乳浊液中的液滴表面形成一个厚的保护膜，从而抑制了乳浊液体系中的液滴之间发生沉淀、絮凝和聚集等现象，使得乳浊液体系变得稳定，同时多糖的亲水性使得共聚物能够很好地溶解于乳浊液体系中，能够控制乳浊液的流变学特性，并且共聚物分子间能够在连续相中形成网状空间结构，从而能够延迟相分离以及由重力引起的乳状液分层，从而使得共聚物乳浊液体系变得稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，属于乳化剂技术领域。
背景技术
大豆蛋白是一种产量大、价格低廉的植物蛋白资源，具有较高的营养价值和功能特性，如溶解性、乳化性、起泡性、凝胶性、持水性和持油性等，已经作为重要的食品配料和功能性添加剂被广泛用于食品工业中。然而，大豆蛋白的功能性质往往受到环境因素的影响，例如，蛋白质在等电点附近的低溶解性，热处理和盐离子会诱导蛋白质发生变性聚集，产生沉淀。这些不利因素使天然大豆蛋白的应用受到限制。在作为乳化剂使用时，大豆蛋白由于分子质量大、结构紧实等特点，相比于小分子乳化剂和结构灵活地蛋白（如酪蛋白），不能快速移动至界面完成有效吸附，因此乳化性质还不够理想。目前关于大豆蛋白改性以提高其乳化性质的研究有很多，诸如前面提到的物理改性、酶法改性、糖基化改性等，但是尚未有具有很高商业价值的、可与酪蛋白酸钠等大分子乳化剂相媲美的高乳化性大豆蛋白产品出现。
蛋白质的乳化性质受很多因素的影响，内在因素如蛋白质分子本身的大小、形状、氨基酸组成、净电荷量及分布、空间构象、分子柔韧性以及其他外来因素（如温度、pH、离子强度等），都会导致蛋白质分子结构发生改变，进而影响其功能性质。在以往的研究中，只能通过逐个因素的变化来讨论其对蛋白乳化性质的影响，却很难判断哪一个因素在乳化过程中起到最主要的作用。
尽管蛋白质乳状液稳定性的影响因素有很多，有两个因素占主要作用，一个是乳化剂吸附层之间的空间排斥作用，另一个是乳化剂形成的界面膜的粘弹性。而界面膜的粘弹性质可以通过界面流变学方法进行研究。界面剪切流变技术的发展让人们对蛋白质在界面的吸附过程以及界面膜的形成有了更清楚、更直接的了解。结合界面剪切流变技术，可以推测蛋白质在界面的吸附、排列方式及结构变化，进而探讨稳定机制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对作为乳化剂使用时，大豆蛋白由于分子质量大、结构紧实等特点，不能快速移动至界面完成有效吸附，因此乳化性质还不够理想的问题，提供了一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将大豆分离蛋白与葡萄糖溶解在去离子水中反应，得糖基化大豆分离蛋白乳液；
（2）将糖基化大豆分离蛋白乳液调节pH至8.5～9.5反应20～30min，再加入马来酸酐搅拌反应3～5h，反应结束后调节pH至5.0～6.0得混合液；
（3）将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析24～48h，再将截留液减压蒸发浓缩后冷冻干燥，得大豆分离蛋白乳化剂。
步骤（1）所述大豆分离蛋白与葡萄糖的质量比为3：1～5：1。
步骤（1）所述反应过程为在300～400r/min搅拌速率下加热至70～80℃保温反应1～2h。
步骤（2）所述反应温度为40～60℃。
步骤（2）所述马来酸酐用量为大豆分离蛋白质量的12.5～20.0%。
步骤（3）所述浓缩过程为浓缩至原液体积的20～30%。
步骤（3）所述冷冻干燥过程为在﹣50～﹣30℃下冷冻干燥20～24h。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用共价键将蛋白质分子游离的氨基酸或者氨基团与还原糖连接形成糖—蛋白聚合体，通过蛋白质的疏水性能够使得共聚物紧密的吸附在油－水界面，能够在乳浊液中的液滴表面形成一个厚的保护膜，从而抑制了乳浊液体系中的液滴之间发生沉淀、絮凝和聚集等现象，使得乳浊液体系变得稳定，同时多糖的亲水性使得共聚物能够很好地溶解于乳浊液体系中，能够控制乳浊液的流变学特性，并且共聚物分子间能够在连续相中形成网状空间结构，从而能够延迟相分离以及由重力引起的乳状液分层，从而使得共聚物乳浊液体系变得稳定；
（2）本发明利用酰化反应破坏了大豆分离蛋白原有的有序结构，使部分包埋在分子内部的色氨酸残基趋向于完全暴露于水的状态，在碱性条件下，大豆分离蛋白分子溶胀使分子结构松散，同时酰化反应将大豆分离蛋白阳离子的伯氨基转变为阴离子的马来酰基，与原有的阴离子基团形成静电排斥，导致多肽链的伸展和水分子的渗入，改善了大豆分离蛋白的水溶性，分子构象松散，肽链伸展，疏水基团充分暴露，有利于将油脂包裹形成胶束，从而使乳化性提高，马来酰基的引入使形成的乳化胶束与水之间具有良好的亲和性，同时又增强了胶束间的静电排斥作用，使胶束高度分散不易聚结，从而提高了乳化稳定性。
具体实施方式
取100～120g大豆分离蛋白，25～30g葡萄糖，加入5～6L去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，并加热至70～80℃保温反应1～2h，冷却至室温后得糖基化大豆分离蛋白乳液，将糖基化大豆分离蛋白乳液用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.5，再加热至40～60℃保温反应20～30min，并在200～300r/min搅拌速率下加入15～20g马来酸酐，持续搅拌反应3～5h，反应过程中添加质量分数为5%氢氧化钠溶液控制pH为8.5～9.5，反应结束后用质量分数为5%盐酸调节pH至5.0～6.0，得混合液，将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析24～48h，再将截留液置于旋转蒸发仪上减压蒸发浓缩至原液体积的20～30%，并将浓缩液转入冷冻干燥箱中，在﹣50～﹣30℃下冷冻干燥20～24h，得大豆分离蛋白乳化剂。
实例1
取100g大豆分离蛋白，25g葡萄糖，加入5L去离子水中，以300r/min搅拌20min，并加热至70℃保温反应1h，冷却至室温后得糖基化大豆分离蛋白乳液，将糖基化大豆分离蛋白乳液用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH至8.5，再加热至40℃保温反应20min，并在200r/min搅拌速率下加入15g马来酸酐，持续搅拌反应3h，反应过程中添加质量分数为5%氢氧化钠溶液控制pH为8.5，反应结束后用质量分数为5%盐酸调节pH至5.0，得混合液，将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析24h，再将截留液置于旋转蒸发仪上减压蒸发浓缩至原液体积的20%，并将浓缩液转入冷冻干燥箱中，在﹣30℃下冷冻干燥20h，得大豆分离蛋白乳化剂。
实例2
取110g大豆分离蛋白，28g葡萄糖，加入5L去离子水中，以350r/min搅拌25min，并加热至75℃保温反应1h，冷却至室温后得糖基化大豆分离蛋白乳液，将糖基化大豆分离蛋白乳液用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH至9.0，再加热至50℃保温反应25min，并在250r/min搅拌速率下加入18g马来酸酐，持续搅拌反应4h，反应过程中添加质量分数为5%氢氧化钠溶液控制pH为9.0，反应结束后用质量分数为5%盐酸调节pH至5.5，得混合液，将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析36h，再将截留液置于旋转蒸发仪上减压蒸发浓缩至原液体积的25%，并将浓缩液转入冷冻干燥箱中，在﹣40℃下冷冻干燥22h，得大豆分离蛋白乳化剂。
实例3
取120g大豆分离蛋白，30g葡萄糖，加入6L去离子水中，以400r/min搅拌30min，并加热至80℃保温反应2h，冷却至室温后得糖基化大豆分离蛋白乳液，将糖基化大豆分离蛋白乳液用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH至9.5，再加热至60℃保温反应30min，并在300r/min搅拌速率下加入20g马来酸酐，持续搅拌反应5h，反应过程中添加质量分数为5%氢氧化钠溶液控制pH为9.5，反应结束后用质量分数为5%盐酸调节pH至6.0，得混合液，将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析48h，再将截留液置于旋转蒸发仪上减压蒸发浓缩至原液体积的30%，并将浓缩液转入冷冻干燥箱中，在﹣50℃下冷冻干燥24h，得大豆分离蛋白乳化剂。
对照例：东莞某公司生产的蛋白乳化剂。
将实例及对照例的蛋白乳化剂进行检测，具体检测如下：
乳化活性和乳化稳定性的测定：在离烧杯底部0.5cm处取20uL新鲜制备的乳状液，加入到5mL0.1%SDS溶液中，混匀后在500nm处测定吸光值，乳状液静置30min后采用相同的方法测定乳状液吸光值，用0.1%SDS溶液作空白对照。
具体检测结果如表1。
表1
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对照例 |
| 乳化活性（EAI）m2/g | 56 | 58 | 55 | 45 |
| 乳化稳定性（ESI）min | 110 | 109 | 112 | 90 |
由表1可知，本发明制备的蛋白乳化剂可以显著提高乳化活性和乳化稳定性，并且通过提供空间稳定性来提高乳化性质。
Claims (7)
1.一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将大豆分离蛋白与葡萄糖溶解在去离子水中反应，得糖基化大豆分离蛋白乳液；
（2）将糖基化大豆分离蛋白乳液调节pH至8.5～9.5反应20～30min，再加入马来酸酐搅拌反应3～5h，反应结束后调节pH至5.0～6.0得混合液；
（3）将混合液装入截留相对分子质量为3500的透析袋中透析24～48h，再将截留液减压蒸发浓缩后冷冻干燥，得大豆分离蛋白乳化剂。
2.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述大豆分离蛋白与葡萄糖的质量比为3：1～5：1。
3.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述反应过程为在300～400r/min搅拌速率下加热至70～80℃保温反应1～2h。
4.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述反应温度为40～60℃。
5.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述马来酸酐用量为大豆分离蛋白质量的12.5～20.0%。
6.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述浓缩过程为浓缩至原液体积的20～30%。
7.如权利要求1所述的一种大豆分离蛋白乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述冷冻干燥过程为在﹣50～﹣30℃下冷冻干燥20～24h。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113558223A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-29 | 大连工业大学 | 一种双重乳液的制备方法及其在虾青素载运中的应用 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103652316A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-26 | 东北农业大学 | 高乳化性和高溶解性的改性大豆分离蛋白的制备方法 |
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