CN108504708A - 一种提高面筋蛋白溶解性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高面筋蛋白溶解性的方法。操作步骤如下：（1）将小麦面筋蛋白溶于预处理溶液；（2）按小麦面筋蛋白质量的1～5%加入蛋白酶，酶解反应，恒温摇床搅拌培养；（3）灭酶，按小麦面筋蛋白质量的0.01～0.2%加入有机酸，恒温摇床搅拌培养；（4）冷冻离心，取上清液；（5）在去离子水中透析；（6）冷冻干燥得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为60%‑67%。本发明采用蛋白酶酶解与有机酸改性联合处理改善面筋蛋白溶解性能，使蛋白质溶解度由约3%提高至约67%，从而获得良好的功能特性，拓宽了面筋蛋白的应用范围，有利于食品包装材料的制备，从而对延长食品保质期做出重大的贡献等。

Description

一种提高面筋蛋白溶解性的方法

技术领域

本发明属于农产品加工技术领域，具体涉及一种提高面筋蛋白溶解性的方法。

背景技术

小麦面筋蛋白俗称谷朊粉，是生产小麦淀粉时的副产品。其蛋白质含量高达75％～85％，含有人体必须的十五种氨基酸，是一种营养丰富、物美价廉的植物蛋白源。由于其自身具有的粘弹性、延伸性、薄膜成型性、吸脂性和良好的机械性能，广泛应用于面条、方便面和面包等食品工业的实际生产中。但由于小麦面筋蛋白仍存在某些功能特性的局限如其较差的溶解性，限制了其应用范围及效果。

而控制溶解度的最主要因素是电荷率（charge frequeney）和疏水性（hydrophobicity），小麦面筋蛋白在室温中溶解度约为3%。

发明内容

为了提高小麦面筋蛋白的溶解性，本发明提供一种提高面筋蛋白溶解性的方法。

一种提高面筋蛋白溶解性的制备操作步骤如下：

（1）将100g小麦面筋蛋白溶于1500ml预处理溶液，得到面筋蛋白分散液；

（2）调整面筋蛋白分散液的pH值为6.0～8.5，按小麦面筋蛋白质量的1～5%加入蛋白酶，酶解反应，恒温摇床搅拌培养，得到酶解面筋蛋白分散液；

（3）将酶解面筋蛋白分散液灭酶，冷却至室温，按小麦面筋蛋白质量的0.01～0.2%加入有机酸，恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液；

（4）将有机酸处理液冷却至室温，冷冻离心，取上清液；

（5）将上清液在去离子水中透析，得到透析液；

（6）将透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为60%-67%。

进一步限定的技术方案如下：

步骤（1）中，所述预处理溶液为尿素和氢氧化钠（NaOH）的混合液，其中尿素的浓度为0.5mol/L，氢氧化钠（NaOH）的浓度为0.01mol/L；反应温度为50℃、时间30min。

步骤（2）中，所述蛋白酶为木瓜蛋白酶或胰蛋白酶或碱性蛋白酶或中性蛋白酶或风味蛋白酶中的一种，酶解反应条件：摇床转速200 rpm、温度45-55℃、时间3h。

木瓜蛋白酶的酶比活力[E/S]=6050 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

胰蛋白酶的酶比活力[E/S]=5000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

碱性蛋白酶的酶比活力[E/S]=4000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

中性蛋白酶的酶比活力[E/S]=3500 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的3%；

风味蛋白酶的酶比活力[E/S]=3000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的3%。

步骤（3）中，所述有机酸为苹果酸或柠檬酸或琥珀酸或醋酸或酒石酸或抗坏血酸中的一种，恒温摇床搅拌培养条件：温度50-60℃、时间40-50min。

步骤（4）中，冷冻离心条件：温度4℃、转速9600rpm、时间20min。

步骤（5）中，透析温度4℃、时间24～48h，每8h换一次透析液。

步骤（2）中，采用0.01mol/L盐酸（HCl）或0.01mol/L氢氧化钠（NaOH）调整pH值为6.0～8.5。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明采用蛋白酶酶解技术与有机酸改性技术联合处理改善面筋蛋白溶解性能，酶法处理是通过酶解后一部分蛋白质被彻底水解成氨基酸，而更多的被降解为分子量更小的蛋白质或多肽类，从而使其溶解度逐渐增加；有机酸处理是通过有机酸的脱酰胺作用来改变蛋白质电荷分布状态、减弱分子间静电作用、降低分子间的聚集，使蛋白质分子空间结构得到伸展，改善其疏水性，最终增大蛋白质的溶解性。两种处理方法结合，使蛋白质溶解度提高，溶解度由约3%提高至约67%，从而获得良好的功能特性，拓宽它的应用范围，如制备面筋蛋白聚乙烯醇复合材料。

2.小麦面筋蛋白存在许多非极性氨基酸，且形成疏水相互作用，这些组成和特性可解释面筋吸水能力。高质量的面筋蛋白可吸收二倍面筋蛋白量的水，利用这种特性，可将小麦面筋蛋白用于食品包装材料，但其溶解性差的弱点影响到了在该产业的发挥。我们通过蛋白酶酶解技术与有机酸改性技术联合处理改善面筋蛋白溶解性能，有利于食品包装材料的制备，从而对延长食品保质期做出重大的贡献。

3.蛋白质乳化性和溶解度之间存在一致的关系，不溶性蛋白质对乳化作用影响很小；小麦面筋蛋白因溶解度低，其乳化性能也较差。我们通过蛋白酶酶解技术与有机酸改性技术联合处理改善面筋蛋白溶解性能，从而改善其乳化性，从而制成高乳化性的小麦面筋蛋白，应用到食品中，例如运用到搅打稀奶油中代替部分酪朊酸钠。

4.面筋蛋白的溶解性对其起泡性有一定的影响，通过蛋白酶酶解技术与有机酸改性技术联合处理改善面筋蛋白溶解性能，可以找到具有良好起泡性的最佳蛋白质浓度，利用其起泡性，可用于蛋糕，点心，冰淇淋等泡沫型食品，也可用于制备洗面奶等产品。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步地描述。

以下实施例所用原材料的来源说明如下：

面筋蛋白由金沙河富强高筋小麦粉和面、洗涤、冷冻干燥而来。高筋小麦粉，购于河北省邢台金沙河面业有限责任公司；木瓜蛋白酶、胰蛋蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶均为公知公共的蛋白酶，均购于南宁东恒华道生物科技有限责任公司；盐酸、氢氧化钠、尿素、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、醋酸、酒石酸、抗坏血酸均为常规试剂，购于国药集团化学试剂有限公司。

实施例1

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液为尿素和氢氧化钠（NaOH）的混合液，其中尿素的浓度为0.5mol/L，氢氧化钠（NaOH）的浓度为0.01mol/L。

（2）用浓度0.01mol/L的氢氧化钠（NaOH）溶液调整预处理溶液pH值为6.0，加入木瓜蛋白酶2%，木瓜蛋白酶的酶比活力[E/S]=6050 U/g蛋白；置于摇床中，恒温50℃，反应3h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白分散液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温、转速4800 rpm条件下，离心分离20min，得分散上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；在分散上清液中按面筋蛋白质量的0.08%加入苹果酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，恒温摇床搅拌培养条件：温度50℃、时间50min，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，温度4℃、转速9600 rpm条件下，冷冻离心20min，取上清液。

（5）将上清液置于4℃的去离子水中透析24h，并于每8h更换去离子水。

（6）对透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为67%。

实施例2

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液同实施例1。

（2）用浓度0.01mol/L的氢氧化钠（NaOH）溶液调整预处理溶液pH值为8.0，加入胰蛋白酶2%，胰蛋白酶的酶比活力[E/S]=5000 U/g蛋白；置于摇床中，恒温50℃，反应3 h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白分散液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温、转速4800 rpm条件下，离心分离20min，得分散上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；在剩余部分中按面筋蛋白质量的0.08%加入苹果酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，恒温摇床搅拌培养条件：温度60℃、时间40min，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，温度4℃、转速9600 rpm条件下，冷冻离心20min，取上清液。

（5）将离心后的上清液置于4℃的去离子水中进行透析32h，并于每8h更换去离子水。

（6）对透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度提高到65%。

实施例3

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液同实施例1。

（2）用浓度0.01mol/L的氢氧化钠（NaOH）溶液调整预处理溶液pH值为8.5，加入碱性蛋白酶2%，碱性蛋白酶的酶比活力[E/S]=4000 U/g蛋白，置于摇床中，恒温50℃，反应3h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白分散液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温、转速4800 rpm条件下，离心分离20min，得分散上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；在剩余部分中按面筋蛋白质量的0.06%加入苹果酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，温度4℃、转速9600 rpm条件下，冷冻离心20min，取上清液。

（5）将离心后的上清液置于4℃的去离子水中进行透析48h，并于每8h更换去离子水。

（6）对透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度提高到64%。

实施例4

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液同实施例1。

（2）用浓度0.01mol/L的氢氧化钠（NaOH）溶液调整预处理溶液pH值为7.0，加入中性蛋白酶3%，中性蛋白酶的酶比活力[E/S]=3500 U/g蛋白，置于摇床中，恒温50℃、反应3h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温条件下离心（4800 rpm，20min），分离得离心上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；将剩余部分按面筋蛋白质量的0.04%加入苹果酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，冷冻离心（4℃，9600 rpm，20min)，取上清液。

（5）将离心后的上清液置于4℃的去离子水中进行透析48h，并于每8h更换去离子水。

（6）将透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为65%。

实施例5

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液同实施例1。

（2）用浓度0.01mol/L的盐酸（HCl）溶液调整预处理溶液pH值为6.5，加入风味蛋白酶3%，风味蛋白酶的酶比活力[E/S]=3000 U/g蛋白，置于摇床中，恒温50℃，反应3 h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温条件下离心（4800 rpm，20min），分离得上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；将剩余部分按面筋蛋白质量的0.08%加入琥珀酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，冷冻离心（4℃，9600 rpm，20min)，取上清液。

（5）将离心后的上清液置于4℃的去离子水中进行透析24h，并于每8h更换去离子水。

（6）将透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为62%。

实施例6

提高面筋蛋白溶解性的具体制备操作步骤如下：

（1）称取面筋蛋白100g加入1500ml预处理溶液、搅拌混匀，置于恒温摇床内，保持温度50℃，摇晃处理30min，得到面筋蛋白分散液。

所述预处理溶液同实施例1。

（2）用浓度0.01mol/L的盐酸（HCl）溶液调整预处理溶液pH值为6.0，加入木瓜蛋白酶2%，置于摇床中，恒温50℃，反应3 h；得到酶解面筋蛋白分散液。

（3）将酶解面筋蛋白液在温度100℃条件下，灭酶处理10min；然后取部分在常温条件下离心（4800 rpm，20min），分离得上清液，测定540nm下的吸光度，以表示蛋白质溶解量；将剩余部分按面筋蛋白质量的0.06%加入柠檬酸（固体粉末），恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液。

（4）将有机酸处理液冷却至室温，冷冻离心（4℃，9600 rpm，20min)，取上清液。

（5）将离心后的上清液置于4℃的去离子水中进行透析32h，并于每8h更换去离子水。

（6）将透析后的上清液取样测定540nm处吸光度，将剩余透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为65%。

Claims (8)

1.一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于操作步骤如下：

（1）将100g小麦面筋蛋白溶于1500ml预处理溶液，得到面筋蛋白分散液；

（2）在面筋蛋白分散液中按小麦面筋蛋白质量的1～5%加入蛋白酶，调整pH值为6.0～8.5，酶解反应，恒温摇床搅拌培养，得到酶解面筋蛋白分散液；

（3）将酶解面筋蛋白分散液灭酶，冷却至室温，按小麦面筋蛋白质量的0.01～0.2%加入有机酸，恒温摇床搅拌培养，得到有机酸处理液；

（4）将有机酸处理液冷却至室温，冷冻离心，取上清液；

（5）将上清液在去离子水中透析，得到透析液；

（6）将透析液冷冻干燥，得到粉末状的高溶解性小麦面筋蛋白，高溶解性小麦面筋蛋白的溶解度为60%-67%。

2.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述预处理溶液为尿素和氢氧化钠（NaOH）的混合液，其中尿素的浓度为0.5mol/L，氢氧化钠（NaOH）的浓度为0.01mol/L；反应温度为50℃、时间30min。

3.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述蛋白酶为木瓜蛋白酶或胰蛋白酶或碱性蛋白酶或中性蛋白酶或风味蛋白酶中的一种，酶解反应条件：摇床转速200 rpm、温度45-55℃、时间3h。

4.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（3）中，

所述有机酸为苹果酸或柠檬酸或琥珀酸或醋酸或酒石酸或抗坏血酸中的一种，恒温摇床搅拌培养条件：温度50-60℃、时间40-50min。

5.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（4）中，冷冻离心转速9600rpm、时间20min。

6.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（5）中，透析温度4℃、时间24～48h，每8h换一次透析液。

7.根据权利要求1所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：步骤（2）中，采用0.01mol/L盐酸（HCl）或0.01mol/L氢氧化钠（NaOH）调整pH值为6.0～8.5。

8.根据权利要求3所述的一种提高面筋蛋白溶解性的方法，其特征在于：

木瓜蛋白酶的酶比活力[E/S]=6050 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

胰蛋白酶的酶比活力[E/S]=5000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

碱性蛋白酶的酶比活力[E/S]=4000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的2%；

中性蛋白酶的酶比活力[E/S]=3500 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的3%；

风味蛋白酶的酶比活力[E/S]=3000 U/g蛋白，加入量为小麦面筋蛋白质量的3%。