CN108441536A - 一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法 - Google Patents

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李骋
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Abstract

本发明公开了一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，属于菜籽蛋白改性技术领域。该方法包括以下步骤：1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分后进行挤压预处理；2)将经挤压预处理后的菜籽粕粉碎、过筛，加水混合制成5％～15％的混合液，调节pH和温度，加入蛋白酶进行酶解，酶解后冷却至室温，调节pH值至中性；3)将酶解液进行超滤处理，获得截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白，将截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白经浓缩、喷雾干燥，制得高乳化活性的菜籽蛋白。本方法具有生产工艺简单，所需酶用量少，酶解时间短和生产成本低的特点。

Description

一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法
技术领域
本发明属于菜籽蛋白改性技术领域，尤其涉及一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法。
背景技术
乳化活性是指蛋白质产品能将油水结合在一起形成乳状液的能力。一般常用的评价指标有三个，即乳化活性指数(EAI)、乳化容量(EC)和乳化稳定性。在食品乳化体系中，蛋白质能够降低油水界面的张力，从而阻止体系中油滴的聚集。研究发现，菜籽蛋白分离物12S球蛋白和2S清蛋白中含有大量的亲水基团和疏水基团，这些特殊的结构决定了菜籽蛋白的表面活性，易于形成稳定的乳状液。
挤压技术因其具有高效率、用时短、操作简单且经济环保的特点，被广泛应用于工业生产中。同时，挤压也被应用于蛋白的物理改性方面。蛋白在挤压机内的高温、高压、高剪切力及高能量水分子的协同作用下，其高级结构去折叠、线性化和再交联，蛋白空间构象改变，同时适度的挤压能够改善蛋白的吸水性、乳化活性等物理性质。
国内学者王素雅等(2010)研究了菜籽粕在不同酶解条件下的乳化活性和乳化稳定性，结果表明水解开始时菜籽蛋白的乳化活性和乳化稳定性指数均有提高，但随着水解度的增加，水解形成的小肽不易吸附在油水界面，使乳化活性和乳化稳定性都下降。以中性蛋白酶处理时，水解度为2％的限制性水解菜籽蛋白乳化活性最好，其在测定的pH范围内乳化活性均较菜籽蛋白提高40％以上。以微波辅助酶水解，当水解度为10％时其乳化能力指数和乳化稳定性指数最大。国外学者URUAKPA等(2005)分别以1％的κ-卡拉胶和1％的瓜尔豆胶与菜籽粕结合，测定结合前后菜籽蛋白乳化活性能，结果表明二者均可提高菜籽蛋白的乳化活性指数和乳化稳定性。
现有的菜籽蛋白改性方法存在改性程度低，酶用量大，酶解时间长等问题，不适用于工业上连续化生产。因此，寻求一种快速便捷适用于工业化连续生产的方法至关重要。目前，挤压预处理结合酶法联合改性提高菜籽蛋白乳化活性的研究未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法能够达到提高菜籽蛋白乳化活性，简化工艺、减少酶用量及酶解时间的目的。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，包括以下步骤：
1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分后进行挤压预处理；
2)将经挤压预处理后的菜籽粕粉碎、过筛，加水混合制成5％～15％的菜籽粕混合液，调节pH和温度，加入蛋白酶进行酶解，酶解后冷却至室温，调节pH值至中性；
3)将酶解液进行超滤处理，获得截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白，将截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白经浓缩、喷雾干燥，制得高乳化活性的菜籽蛋白。
优选地，步骤1)中，是将菜籽粕的水分调节至15％～30％。
优选地，步骤1)中，挤压预处理所用挤压机的套筒温度设置为85～175℃，螺杆转速600～800r/min。
优选地，步骤2)中，将经挤压预处理后的菜籽粕粉碎、过20～100目筛。
优选地，步骤2)中，所述蛋白酶为胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶中的一种或几种。
优选地，步骤2)中，调节pH值为2～10，调节温度为30～60℃。
优选地，步骤2)中，酶解的加酶量2～8mg/mL，酶解时间50～160min。
优选地，步骤3)中，喷雾干燥所用干燥设备的进风口温度设置为160～200℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明方法采用挤压预处理结合酶法联合改性制备高乳化活性菜籽蛋白，菜籽粕经过挤压机的碰撞及高压作用可能使蛋白发生部分降解或二硫键断裂，菜籽蛋白的结构受到一定程度的破坏，其间可能发生二硫键存在状态的变化以及蛋白质颗粒的聚集、解聚现象，其次级键被打开，使蛋白分子进一步伸展，暴露出酶解作用位点，利于后续酶解进行，酶解造成蛋白肽键断裂，蛋白分子量降低，带电基团增加，分子结构的变化导致蛋白质内部的疏水基团暴露，从而改善菜籽蛋白的乳化活性。本方法具有生产工艺简单，所需酶用量少，酶解时间短和生产成本低的特点。
进一步地，本发明的挤压处理所用的套筒温度设置为85～175℃，温度是影响挤压效果的一个重要因素，在套筒内，物料温度急剧上升，加之受到强烈的剪切和挤压作用，导致蛋白发生部分降解或二硫键断裂，使蛋白分子进一步伸展，暴露出酶解作用位点，利于后续酶解进行。温度过低，蛋白分子内部降解程度不够，不利于后续的酶解；温度过高时，蛋白变性程度太高，无法起到一定的乳化作用。
进一步地，本发明的螺杆转速选用600～800r/min，低转速条件下，菜籽蛋白改性效果较差；但转速过高，物料在套筒内的停留时间太短，挤压效果也不太理想，因此本发明选择的区间范围能够达到良好的效果。
附图说明
图1为改性前后菜籽蛋白的EAI对比图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分至15％后，进行挤压预处理，套筒温度85℃，螺杆转速600r/min；
(2)将步骤(1)中经挤压预处理后的菜籽粕粉碎过60目筛，加水混合制成5％的菜籽粕溶液，调节pH至2，温度30℃，加入6mg/mL胃蛋白酶进行70min酶解，酶解后冷却至室温，调节pH至中性；
(3)将酶解液进行超滤处理获得截留分子量为40kDa段的菜籽蛋白，截留蛋白经浓缩、喷雾干燥(进风口温度170℃)后即得高乳化活性菜籽蛋白。
未改性的菜籽蛋白与改性后的菜籽蛋白相比，其乳化活性指数(EAI)在pH 7时，从14.82m2/g提高到了45.46m2/g。
实施例2
一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分至20％后，进行挤压预处理，套筒温度95℃，螺杆转速700r/min；
(2)将步骤(1)中经挤压预处理后的菜籽粕粉碎过80目筛，加水混合制成10％的菜籽粕溶液，调节pH至8，温度40℃，加入7mg/mL胰蛋白酶进行90min酶解，酶解后冷却至室温，调节pH至中性；
(3)将酶解液进行超滤处理获得截留分子量为50kDa段的菜籽蛋白，截留蛋白经浓缩、喷雾干燥(进风口温度180℃)后即得高乳化活性菜籽蛋白。
未改性的菜籽蛋白与改性后的菜籽蛋白相比，其乳化活性指数(EAI)在pH 7时，从11.43m2/g提高到了46.73m2/g。
实施例3
一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分至30％后，进行挤压预处理，套筒温度150℃，螺杆转速800r/min；
(2)将步骤(1)中经挤压预处理后的菜籽粕粉碎过40目筛，加水混合制成8％的菜籽粕溶液，调节pH至9，温度40℃，加入8mg/mL碱性蛋白酶进行120min酶解，酶解后冷却至室温，调节pH至中性，
(3)将酶解液进行超滤处理获得截留分子量为30kDa段的菜籽蛋白，截留蛋白经浓缩、喷雾干燥(进风口温度190℃)后即得高乳化活性菜籽蛋白。
未改性的菜籽蛋白与改性后的菜籽蛋白相比，其乳化活性指数(EAI)在pH 7时，从11.82m2/g提高到了48.63m2/g。
实施例4
一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分至20％后，进行挤压预处理，套筒温度175℃，螺杆转速650r/min；
(2)将步骤(1)中经挤压预处理后的菜籽粕粉碎过40～60目筛，加水混合制成10％的菜籽粕溶液，调节pH至8，温度35℃，加入7mg/mL碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶的混合物，然后进行160min酶解，酶解后冷却至室温，调节pH至中性，
(3)将酶解液进行超滤处理获得截留分子量为10kDa段的菜籽蛋白，截留蛋白经浓缩、喷雾干燥(进风口温度200℃)后即得高乳化活性菜籽蛋白。
未改性的菜籽蛋白与改性后的菜籽蛋白相比，其乳化活性指数(EAI)在pH 7时，从11.65m2/g提高到了47.29m2/g。
实施例5
一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分至15％后，进行挤压预处理，套筒温度100℃，螺杆转速750r/min；
(2)将步骤(1)中经挤压预处理后的菜籽粕粉碎过20目筛，加水混合制成5％的菜籽粕溶液，调节pH至5，温度30℃，加入2mg/mL胃蛋白酶，然后进行50min酶解，酶解后冷却至室温，调节pH至中性，
(3)将酶解液进行超滤处理获得截留分子量为10kDa段的菜籽蛋白，截留蛋白经浓缩、喷雾干燥(进风口温度160℃)后即得高乳化活性菜籽蛋白。
未改性的菜籽蛋白与改性后的菜籽蛋白相比，其乳化活性指数(EAI)在pH 7时，从11.31m2/g提高到了46.74m2/g。
为了验证本发明的效果，对改性前后菜籽蛋白乳化活性指数进行了测定。
1、实验方法
采用实施例1中的改性前后的蛋白，各分成8等份每份15mL，分别调节pH为2-9，向15mL pH 7.0的的菜籽蛋白溶液中加入5mL菜籽油，在20000r/min的均质速度下均质1min，迅速从试管管底部吸取50μL均质完的乳液，用质量分数为0.1％的SDS稀释100倍，用分光光度仪在500nm处比色。乳化活性指数(EAI，m2/g)根据如下公式计算：
式中，DF表示乳状液稀释倍数，DF＝100；c表示蛋白浓度，g/mL；表示光程，θ＝0.25；均质后0min时的吸光度值用A0表示。
2、实验结果
参见图1，从图中可以看出改性后的菜籽蛋白的EAI均高于未改性的菜籽蛋白。如在pH 2时，改性后的菜籽蛋白EAI从改性前的16.32m2/g提高到了45.73m2/g；在pH 7时，从11.62m2/g提高到了48.93m2/g；在pH 9时，从15.23m2/g提高到了67.34m2/g。以上结果说明改性后的菜籽蛋白乳化活性更好。

Claims (8)

1.一种提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将菜籽粕进行水分调节，调节水分后进行挤压预处理；
2)将经挤压预处理后的菜籽粕粉碎、过筛，加水混合制成5％～15％的菜籽粕混合液，调节pH和温度，加入蛋白酶进行酶解，酶解后冷却至室温，调节pH值至中性；
3)将酶解液进行超滤处理，获得截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白，将截留分子量为10～50kDa段的菜籽蛋白经浓缩、喷雾干燥，制得高乳化活性的菜籽蛋白。
2.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤1)中，是将菜籽粕的水分调节至15％～30％。
3.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤1)中，挤压预处理所用挤压机的套筒温度设置为85～175℃，螺杆转速600～800r/min。
4.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤2)中，将经挤压预处理后的菜籽粕粉碎、过20～100目筛。
5.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤2)中，所述蛋白酶为胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤2)中，调节pH值为2～10，调节温度为30～60℃。
7.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤2)中，酶解的加酶量2～8mg/mL，酶解时间50～160min。
8.根据权利要求1所述的提高菜籽蛋白乳化活性的方法，其特征在于，步骤3)中，喷雾干燥所用干燥设备的进风口温度设置为160～200℃。
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