CN108478530B - 一种高稳定性的肉蛋白乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高稳定性的肉蛋白乳液及其制备方法，制备方法包括以下步骤：肉蛋白提取；制备1％肉蛋白溶液；将溶液pH调至9.5～12；加入植物油，均质制得肉蛋白粗乳液；进行高压均质，制得肉蛋白细乳液；调pH至6.0～8.0，即得到高稳定性的肉蛋白乳液。本方法解决了肉蛋白用于乳液递送系统的一个主要技术困难：肌球蛋白作为肉中的主要蛋白成分，在相对较高的盐浓度下才能溶解，并且极其容易发生热聚集行为。本发明方法获得的肉蛋白乳液稳定性高，耐高温不易絮凝，适用于食品、化妆品、药品等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白乳液及其制备方法，尤其涉及一种高稳定性的肉蛋白乳液及其制备方法，该方法制得的肉蛋白乳液耐高温不易絮凝，适用于食品、化妆品、药品等行业。
背景技术
由于乳液能够装载和递送生物活性化合物如营养素和药物，水包油(O/W)乳液被广泛应用于食品，补充剂，个人护理，化妆品，洗涤剂和制药行业。乳化剂对于乳液的稳定是极其重要的，其能够克服分散在水中的小脂滴的热力学不稳定性质，从而形成具有耐操作性和耐环境变化(如加热和离子强度)的稳定乳液。乳化剂种类繁多，包括表面活性剂、磷脂、蛋白质和多糖等，其中生物来源的蛋白质作为乳化剂具有天然的品质优势。
肉蛋白是动物来源的蛋白质，含有人体所需的所有必需氨基酸，传统上被用于生产乳化凝胶类肉制品，肌球蛋白作为肉中的主要蛋白成分，不仅凝胶特性突出，其乳化特性也非常优秀，因此，肉蛋白作为乳液型递送系统具有很大潜力。
肉蛋白用于乳液递送系统的一个主要障碍是其主要成分肌球蛋白在相对较高的盐浓度下才能溶解，并且极其容易发生热聚集行为，当肌球蛋白在盐溶液中加热时，会变性并聚集形成弹性凝胶，而破坏了乳液的稳定性。然而，热处理是减少微生物负荷来延长乳液保质期并提高其质量的关键步骤，能够最大限度地降低食物中毒的风险。因此，为了获得肉蛋白的营养，我们就需要建立耐热的肉蛋白乳液模型。
现有技术中，还没有建立针对肉蛋白乳液的模型，而是以大豆蛋白为原料制成乳液用于食品等各个领域。中国专利文献201510423004.5公开了一种高乳化性大豆蛋白乳液的制备方法，中国专利文献201510423223.3公开了一种高稳定性大豆蛋白乳液的制备方法，然而大豆蛋白和肉蛋白的差异较大，其乳液的制备方法并不能完全适用于肉蛋白，所以仍需建立适用于制备肉蛋白乳液的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法。本发明方法制得的肉蛋白乳液耐高温不易絮凝，适用于食品等行业。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，包括以下步骤，且所有步骤在0-10℃条件下进行：
(1)肉蛋白提取；
(2)将提取的肉蛋白溶解于磷酸缓冲盐溶液中，制成质量体积比为0.2％～5％的肉蛋白溶液；
(3)调节肉蛋白溶液的pH值至9.5～12；
(4)搅拌后，加入植物油，均质制得肉蛋白乳液粗液；
(5)将肉蛋白乳液粗液进行压力均质，得到肉蛋白乳液细液；
(6)调节肉蛋白乳液细液的pH值至6.0～8.0，即得到高稳定性的肉蛋白乳液。
本发明方法以肉为原料，建立针对肉蛋白乳液的模型，肌球蛋白作为肉中的主要蛋白成分，其结构特性直接影响了肉蛋白乳液的稳定性。本发明方法通过在碱性pH值条件下，使肌球蛋白的空间结构打开，并在这种条件下制乳，然后将制得的碱性乳液pH调回6.0～8.0，使得蛋白质的特异性构象可以在O/W界面被捕捉，进而达到提高蛋白质乳化性的作用。因此，本发明方法获得的肉蛋白乳液乳化稳定性高，耐热性强，适用于食品等行业。
优选的，步骤(3)中所述pH值为12。
优选的，步骤(2)中所述磷酸缓冲盐溶液含有浓度为0.5～0.7M的NaCl。在适度的盐浓度下，肉蛋白中的肌球蛋白才能溶解。
更优选的，步骤(2)中所述磷酸缓冲盐溶液为由水配制的含0.6M NaCl、20mMNaH2PO4和20mM Na2HPO4的pH为7.0的缓冲溶液。
优选的，步骤(5)中所述压力均质的压力为45～55MPa。在适合的压力范围内，能够使蛋白乳液粒径均匀，同时不会破坏蛋白结构。
更优选的，步骤(5)中所述压力均质的压力为50MPa。
优选的，步骤(2)中所述肉蛋白溶液的质量体积比为1％。
优选的，步骤(4)中所述植物油为大豆油，所述大豆油体积为步骤(3)中所述肉蛋白溶液体积的10％。
优选的，所有步骤在0-4℃条件下进行。
优选的，步骤(1)方法如下：
S1、将肉处理成肉糜，加入提取液，浸提一定时间后离心取上清，过滤得滤液；
S2、滤液加水稀释，放置2-18h后，去掉上浮物，下层溶液离心得沉淀；
S3、将步骤S2中沉淀溶于0.2～0.4M KCl溶液中，离心取上清，上清加超纯水稀释后离心得沉淀，沉淀即肉蛋白。
本发明优选的原料是以肌球蛋白为主要成分的肉类，因此，肉蛋白提取时需优先考虑肌球蛋白的性质，以得到最佳的肉蛋白提取条件。
更优选的，步骤S1中所述提取液为由冷蒸馏水配制的含0.5M KCl、100mM KH2PO4、50mM K2HPO4和4mM焦磷酸钠的pH为6.5的溶液。
更优选的，步骤S3中所述KCl溶液的浓度为0.3M，pH为7.0。
更优选的，步骤S1中所述肉糜与所述提取液的质量体积比为1:3。
本发明还提供了一种高稳定性的肉蛋白乳液，通过以上方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明建立了高稳定性的肉蛋白乳液模型，制得的乳液乳化稳定性高，耐热性强，适用于食品等行业。
2、本发明以肉为原料制备乳液，相较于植物蛋白乳液，其蛋白质含有人体所需的所有必需氨基酸，更能满足人体所需。
3、本发明方法充分利用了肉中肌球蛋白的乳化特性，能提高肉蛋白乳液的稳定性。
附图说明
图1为本发明总工艺流程图；
图2为本发明不同处理方式下的肉蛋白乳液粒径图；
图3为本发明不同处理方式下的肉蛋白乳液第一天宏观照片；
图4为本发明不同处理方式下的肉蛋白乳液第七天宏观照片；
图5为本发明不同处理方式下的的肉蛋白乳液激光共聚焦图；图中，A：对比例1未加热组的激光共聚焦图；B：实施例2未加热组的激光共聚焦图；C：实施例1未加热组的激光共聚焦图；a：对比例1加热组的激光共聚焦图；b：实施例2加热组的激光共聚焦图；c：实施例1加热组的激光共聚焦图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
作为一种优选的实施方式，一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，包括以下步骤，且所有步骤在0-10℃条件下进行：
(1)肉蛋白提取：
S1、将肉处理成肉糜，加入提取液，浸提一定时间后离心取上清，过滤得滤液；
S2、滤液加水稀释，放置2-18h后，去掉上浮物，下层溶液离心得沉淀；
S3、将步骤S2中沉淀溶于0.2～0.4M KCl溶液中，离心取上清，上清加超纯水稀释后离心得沉淀，沉淀即肉蛋白；
(2)将提取的肉蛋白溶解于磷酸缓冲盐溶液中，制成质量体积比为0.2％～5％的肉蛋白溶液；
(3)调节肉蛋白溶液的pH值至9.5～12；
(4)搅拌后，加入植物油，均质制得肉蛋白乳液粗液；
(5)将肉蛋白乳液粗液进行压力均质，得到肉蛋白乳液细液；
(6)调节肉蛋白乳液细液的pH值至6.0～8.0，即得到高稳定性的肉蛋白乳液。
优选的，步骤S1中所述提取液为由冷蒸馏水配制的含0.5M KCl、100mM KH2PO4、50mM K2HPO4和4mM焦磷酸钠的pH为6.5的溶液。
优选的，步骤S1中所述肉糜与所述提取液的质量体积比为1:3。
优选的，步骤S3中所述KCl溶液的浓度为0.3M，pH为7.0。
优选的，步骤(2)中所述肉蛋白溶液的质量体积比为1％。
优选的，步骤(4)中所述植物油为大豆油，所述大豆油体积为步骤(3)中所述肉蛋白溶液体积的10％。
优选的，所有步骤在0-4℃条件下进行。
步骤S1中所述的肉采用鸡胸肉。
实施例1
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，如图1所示，包括以下步骤，且所有步骤在0-4℃条件下进行：
(1)肉蛋白提取：
S1、取碎鸡胸肉置于碎冰中，利用绞肉机搅成肉糜，加入3倍体积的提取液(由冷蒸馏水配制的含0.5M KCl、100mM KH2PO4、50mM K2HPO4和4mM焦磷酸钠的pH为6.5的溶液)，浸提15min后在5000×g条件下离心10min，取上清，用三层纱布过滤，得滤液；
S2、取滤液加10倍体积水稀释，在冷库(0-4℃)中存放4h后，利用虹吸的方式去掉上浮物，下层溶液在8000×g条件下离心10min，得沉淀；
S3、将沉淀溶于pH7.0的0.3M KCl溶液中，然后在10000×g条件下离心20min，去掉沉淀获得上清，上清用10倍体积的预冷的超纯水进行稀释，然后在8000×g条件下离心10min，得到沉淀，沉淀即肉蛋白，步骤S3重复2次；
(2)将提取的肉蛋白溶解于磷酸缓冲盐溶液(由水配制的含0.6M NaCl、20mMNaH2PO4和20mM Na2HPO4的pH为7.0的缓冲溶液)中，得到质量体积浓度为1％的肉溶液；
(3)用4M NaOH溶液调节肉蛋白溶液的pH值至12；
(4)磁力搅拌30min后，加入大豆油，所述大豆油的体积为步骤(3)中所述肉蛋白溶液体积的10％，在8000rpm条件下均质1min，制得肉蛋白乳液粗液；
(5)将肉蛋白乳液粗液进行压力均质，压力为50Mpa，均质1次，得到肉蛋白乳液细液；
(6)调节肉蛋白乳液细液的pH值至7.0，即得到高稳定性的肉蛋白乳液。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后和放置7天后均无沉淀，乳液均匀，说明其热稳定性好。
实施例2
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中所述pH值为9.5。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后和放置7天后均有少量沉淀，说明其具有一定的热稳定性。
实施例3
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(2)中所述NaCl的浓度为0.5M。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后乳液均匀，无沉淀，放置7天后有少量沉淀，说明其具有较高的热稳定性。
实施例4
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(2)中所述NaCl的浓度为0.7M。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后乳液均匀，无沉淀，放置7天后有少量沉淀，说明其具有较高的热稳定性。
实施例5
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(5)所述压力为45MPa。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后乳液均匀，无沉淀，放置7天后有少量沉淀，说明其具有较高的热稳定性。
实施例6
一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(5)所述压力为55MPa。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本实施例的乳液加热冷却后乳液均匀，无沉淀，放置7天后有少量沉淀，说明其具有较高的热稳定性。
对比例1
一种肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中所述pH值为9.0。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本对比例的乳液有大量沉淀，说明其热稳定性差，证明步骤(3)中pH值是影响肉蛋白乳液热稳定性的关键因素。
对比例2
一种肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(2)中所述NaCl浓度为0.4M。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本对比例的乳液加热冷却后有少量沉淀，放置7天后有大量沉淀，说明步骤(2)中的NaCl浓度对乳液的热稳定性具有一定影响。
对比例3
一种肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(5)中所述压力为40MPa。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本对比例的乳液加热冷却后有少量沉淀，放置7天后有大量沉淀，可能是由于压力较低时均质制得的乳液不均匀，从而产生沉淀。
对比例4
一种肉蛋白乳液的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中所述肉蛋白提取的方法为：
S1、取碎鸡胸肉置于碎冰中，利用绞肉机搅成肉糜，加入3倍体积的提取液(由冷蒸馏水配制的含0.3M KCl、100mM KH2PO4、50mM K2HPO4、1mM EDTANa2和4mM焦磷酸钠的pH为6.5的溶液)，浸提15min后在5000×g条件下离心10min，取上清，用三层纱布过滤，得滤液；
S2、取滤液加10倍体积水稀释，在冷库(0-4℃)中存放4h后，利用虹吸的方式去掉上浮物，下层溶液在8000×g条件下离心10min，得沉淀；
S3、将沉淀溶于pH7.0的0.6M KCl溶液中，然后在10000×g条件下离心20min，去掉沉淀获得上清，上清用10倍体积的预冷的超纯水进行稀释，然后在8000×g条件下离心10min，得到沉淀，沉淀即肉蛋白，步骤S3重复2次。
将制得的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果显示本对比例的乳液加热冷却后有少量沉淀，放置7天后有大量沉淀，步骤(1)中提取液各组分的浓度以及KCl溶液的浓度可能对提取的肉蛋白纯度具有一定影响，进而影响后续步骤，从而对乳液的热稳定性产生影响。
测试结果
将不同处理方式下的肉蛋白乳液置于75℃加热30min，冷却后对其进行宏观观察，将其在室温放置7天后再进行宏观观察，结果见表1。
表1不同处理方式下的肉蛋白乳液宏观观察结果
| 试验方案 | 宏观观察结果 | 放置7天后宏观观察结果 |
| 实施例1 | 乳液均匀 | 乳液均匀 |
| 实施例2 | 有少量沉淀 | 有少量沉淀 |
| 实施例3 | 乳液均匀 | 有少量沉淀 |
| 实施例4 | 乳液均匀 | 有少量沉淀 |
| 实施例5 | 乳液均匀 | 有少量沉淀 |
| 实施例6 | 乳液均匀 | 有少量沉淀 |
| 对比例1 | 有大量沉淀 | 有大量沉淀 |
| 对比例2 | 有少量沉淀 | 有大量沉淀 |
| 对比例3 | 有少量沉淀 | 有大量沉淀 |
| 对比例4 | 有少量沉淀 | 有大量沉淀 |
由表1可以看出，本发明实施例1的肉蛋白乳液加热冷却后和放置7天后均无沉淀产生，乳液均匀，说明其热稳定性好，实施例2方法制得的肉蛋白乳液加热冷却后和放置7天后均有少量沉淀，具有一定的热稳定性，实施例3-6的肉蛋白乳液加热冷却后没有沉淀产生，但放置7天后有少量沉淀产生，说明其具有较好的热稳定性；对比例1的乳液加热冷却后和放置7天后均有大量沉淀产生，说明其热稳定性差，结合实施例2的结果，证明步骤(3)中pH值是影响肉蛋白乳液热稳定性的关键因素；对比例2的乳液加热冷却后有少量沉淀产生，放置7天后有大量沉淀产生，结果实施例3和实施例4的结果，说明步骤(2)中的NaCl浓度对乳液的热稳定性具有一定影响；对比例3的乳液加热冷却后有少量沉淀产生，放置7天后有大量沉淀产生，结合实施例5的结果，可能是由于压力较低时均质制得的乳液不均匀，从而产生沉淀，而实施例6的结果显示，压力较大时可能会对蛋白结构造成一定程度的破坏，导致其形成沉淀；对比例4的乳液加热冷却后有少量沉淀产生，放置7天后有大量沉淀产生，步骤(1)中提取液各组分的浓度以及KCl溶液的浓度可能对提取的肉蛋白纯度具有一定影响，进而影响后续步骤，从而对乳液的热稳定性产生影响。综上所述，本发明实施例1的肉蛋白乳液的热稳定性最好。
试验例
取50ml实施例1、实施例2和对比例1中所述肉蛋白乳液置于75℃加热30min，通过粒径测定、宏观观察和微观结构测定验证其热稳定性。
1、粒径的测定：利用激光粒度仪对蛋白乳液颗粒大小及其分布进行测定，测试条件：所测样品要求均一，分散剂为水且折射率参数为1.330，颗粒折射率1.414，颗粒吸收率0.001。结果见图2，实施例1为图中EM3，实施例2为图中EM2，对比例1为图中EM1。
如图2所示，当乳液热处理后，EM3仍保持着未加热时相似的粒径，而EM1和EM2的液滴粒径分布均向更大粒径范围变化，这说明EM3表现出了极好的热稳定性。
2、宏观观察：观察蛋白乳液的外观形貌，评估加热后的乳液的贮存稳定性，乳液放置在常温避光环境下，并利用相机拍摄下乳液的第1天和第7天时的外观形貌。结果见图3和图4，实施例1为图中EM3，实施例2为图中EM2，对比例1为图中EM1。
如图3和图4所示，通过乳液的视觉外观可以明显观察到肉蛋白乳液的状态，从容器底部的水相层可以很清楚地看出，EM1存在明显的乳析现象，EM2存在轻微的乳析现象，而EM3在加热的情况下，甚至在7天后仍然没有发现乳析现象。经热处理的EM1的乳液看起来较粗糙，类似于豆腐花状，而热处理的EM3乳液则保持均匀没有任何沉淀，这说明实施例1中的肉蛋白乳液具有高稳定性。
3、微观结构测定：采用激光共聚焦纤维镜对乳液的微观结构进行观察。染料制备时将0.1％的Nile blue(标记蛋白)和0.01％的Nile Red(标记油脂)溶解于无水乙醇中，充分混合均匀后置于棕色瓶中4℃保存。观测时，每1ml乳液加入40ul染液充分混合均匀。采用40×水镜和1.40孔径进行监测，在488nm和633nm的通道下对样品进行观测，并采集荧光图像。结果见图5，实施例1为图中C和c，实施例2为图中B和b，对比例1为图中A和a。
如图5所示，未加热处理的和热处理的乳液具有不同的外观形态。未加热组的乳液B和C的图像没有显示大的蛋白质聚集的颗粒，而未加热组的乳液A的图像显示有大的蛋白质聚集的颗粒。在经热处理的乳液中，由于图像是二维形式的，不能拍摄到整个空间微观结构的形貌，但从图中仍然可以看出，a和b中的聚集现象非常明显，这是乳液失稳的重要特征，而c中仅可以观察到非常小面积的聚集，说明实施例1中的乳液稳定性最好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，且所有步骤在0-10℃条件下进行：
(1)肉蛋白提取；
提取方法如下：
S1、将鸡胸肉处理成肉糜，加入提取液，浸提后离心取上清，过滤得滤液；
S2、滤液加水稀释，放置2-18h后，去掉上浮物，下层溶液离心得沉淀；
S3、将步骤S2中沉淀溶于0.2～0.4M KCl溶液中，离心取上清，上清加超纯水稀释后离心得沉淀，沉淀即肉蛋白；
步骤S1中所述提取液为由冷蒸馏水配制的含0.5M KCl、100mM KH2PO4、50mM K2HPO4和4mM焦磷酸钠的pH为6.5的溶液；
步骤S3中所述KCl溶液的浓度为0.3M，pH为7.0；
(2)将提取的肉蛋白溶解于磷酸缓冲盐溶液中，制成质量体积比为0.2％～5％的肉蛋白溶液；所述磷酸缓冲盐溶液含有浓度为0.5～0.7M的NaCl；
(3)调节肉蛋白溶液的pH值至9.5～12；
(4)搅拌后，加入植物油，均质制得肉蛋白乳液粗液；
(5)将肉蛋白乳液粗液进行压力均质，所述压力均质的压力为45～55MPa；得到肉蛋白乳液细液；
(6)调节肉蛋白乳液细液的pH值至6.0～8.0，即得到高稳定性的肉蛋白乳液。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述pH值为12。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述磷酸缓冲盐溶液为由水配制的含0.6M NaCl、20mM NaH2PO4和20mM Na2HPO4的pH为7.0的缓冲溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的肉蛋白乳液的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述压力均质的压力为50MPa。
5.一种高稳定性的肉蛋白乳液，其特征在于，通过权利要求1～4任一项所述的方法制备得到。
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