CN108740285A - 一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法 - Google Patents

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龙丹凤
罗斌
张莹
黄小丹
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    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
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    • A23J3/04—Animal proteins
    • A23J3/08—Dairy proteins

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Abstract

本发明涉及一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法，所述方法包括向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠。该方法操作简便、成本低，对于乳清蛋白中因热处理尤其是碱性条件下的热处理而产生的赖丙氨酸能够起到有效的抑制作用。

Description

一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法。
背景技术
乳清蛋白(whey protein)是从牛奶中提取的一种蛋白质，被称为蛋白之王，具有营养价值高、易消化吸收、含有多种活性成分等特点，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一，在食品行业中应用广泛。
乳清蛋白在食品工业的应用中，常常会经历热处理和碱处理这两种常见的加工手段。然而，热处理乳清蛋白，尤其是在碱性条件下，能够促使交联氨基酸的产生，其中包括赖丙氨酸(Lysinoalanine，LAL)。赖丙氨酸，即N(6)-(DL-2-氨基-2-羧乙基)-DL-赖氨酸，其化学结构式如式1所示。LAL有2个光学活性中心，因此它有LL-、LD-型和DL-、DD-型两对旋光异构体，由于形成DD-与DL-型的条件苛刻、时间较长，所以LL-和LD-型比较常见。LAL的形成会导致食物中的营养素(如赖氨酸、半胱氨酸、苏氨酸和其他磷酸蛋白)被破坏。与此同时，LAL还会损坏并降低消化酶的活性，影响人体对蛋白质的消化和利用，此外，LAL也被证实能够引发大鼠肾脏细胞损伤。因此，LAL的安全性应该被给予重视，尤其是在婴幼儿食品中，应该最大程度减少LAL的含量。
式1LAL化学结构式
目前本领域中对于乳清蛋白中产生的赖丙氨酸尚无明确研究和简便、有效的抑制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法。该方法操作简便、成本低，对于乳清蛋白中因热处理尤其是碱性条件下的热处理而产生的赖丙氨酸能够起到有效的抑制作用。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法，所述方法包括向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠。
三聚磷酸钠(STPP)是美国食品及药物管理局允许使用的食品添加剂，也是我国允许在乳品中使用的食品添加剂，其价格低廉。经研究发现，STPP主要通过与ε-氨基酸残基的酯化反应作用于赖氨酸，因而可以作为本发明中使用的LAL抑制剂。
经研究发现，STPP的加入不仅可以提高食品系统的稳定性，还可以显著抑制乳清蛋白因为加热，尤其是碱性条件下加热而产生的LAL，从而提高乳清蛋白，或含有乳清蛋白的食品的安全性。
具体来说，所述方法包括下列步骤：
(1)取浓缩乳清蛋白粉(WPC)或分离乳清蛋白粉(WPI)溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.01-0.50g/ml的乳清蛋白溶液，然后4℃条件下冷藏过夜，使乳清蛋白充分水合；
(2)取出后，向乳清蛋白溶液中以重量百分比计添加0.1％～20％的三聚磷酸钠，使三聚磷酸钠完全溶解，获得混合溶液；
(3)待所得混合溶液恢复至室温，再进行后续加热处理。
其中，步骤(1)中所述冷藏过夜是指冷藏6-12小时过夜，优选冷藏8-10小时过夜。
进一步的，步骤(1)中乳清蛋白溶液的浓度优选0.05-0.25g/ml，更优选0.10-0.18g/ml。即，上述浓度是以质量体积比(w/v)计算的。例如，如果原料是蛋白含量为80％的浓缩乳清蛋白粉WPC80，要配置成浓度为0.10g/ml(10％w/v)的蛋白溶液，则取蛋白粉(WPC80)100g，加入水800mL。
进一步的，步骤(2)中向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠的重量百分比优选0.3-2.0％，更优选0.4-1.5％。例如，如果乳清蛋白溶液为100g，要添加2.0％(w/w)的三聚磷酸钠，则添加三聚磷酸钠的量为2g。
进一步的，添加的三聚磷酸钠与乳清蛋白溶液中蛋白的质量比为(0.5-3.5):20，优选(0.8-3.0):20，更优选(1.0-2.1):20。
进一步的，步骤(2)中向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠后，置于磁力搅拌器上常温搅拌5～40min，直至STPP完全溶解。
进一步的，步骤(3)之前还包括下列步骤：调节所述混合溶液的pH至7.5～12。
进一步的，用2mol/L的氢氧化钠溶液来调节所述混合溶液的pH。
添加了STPP的乳清蛋白，加热处理后的LAL含量会得到明显抑制。本发明旨在抑制乳清蛋白因为加热(尤其是碱性条件下加热)而生成的LAL的含量，抑制率最高可以达到35.5％。
本发明方法具有如下优点：
1、本发明方法通过向乳清蛋白中添加三聚磷酸钠，对于乳清蛋白中因热处理尤其是碱性条件下的热处理而产生的赖丙氨酸能够起到有效的抑制作用。
2、三聚磷酸钠(STPP)是美国食品及药物管理局允许使用的食品添加剂，也是我国允许在乳品中使用的食品添加剂，其使用安全性已获得确认。
3、本发明方法操作简便、成本低，适用范围宽泛，便于推广，具有较大社会意义。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于889mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.09g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加0.4％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌15min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为8.0。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度85摄氏，加热时间20min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为1756mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为2066mg/Kg。LAL的抑制率为15％。
实施例2
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于640mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.125g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜10h，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加0.8％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌20min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为8.0。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度85摄氏，加热时间15min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为1883mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为2480mg/Kg。LAL的抑制率为24.1％。
实施例3
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于525mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.152g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜10h，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加1.2％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌25min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为8.0。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度85摄氏，加热时间10min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为2063mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为2970mg/Kg。LAL的抑制率为30.5％。
实施例4
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于800mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.10g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜10h，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加0.6％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌25min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为7.5。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度85摄氏，加热时间5min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为1242mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为1925mg/Kg。LAL的抑制率为35.5％。
实施例5
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于500mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.16g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜10h，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加1.4％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌28min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为7.5。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度80摄氏，加热时间5min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为1463mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为2035mg/Kg。LAL的抑制率为28.1％。
实施例6
1、取浓缩乳清蛋白粉(WPC80，蛋白浓度达到80％)100g，溶解于500mL蒸馏水中，配置成蛋白浓度为0.16g/ml(w/v)的溶液，然后4℃条件下冷藏过夜10h，使浓缩清蛋白粉充分水合；
2、次日取出，平均分成两份，向第一份添加1.4％的三聚磷酸钠(STPP，w/w)，置于磁力搅拌器上常温搅拌30min，直至STPP完全溶解；第二份除了不添加STPP以外，其它所有处理方式与第一份相同。
3、待混合溶液完全恢复至室温，用2mol/L的氢氧化钠溶液调节两份的pH，使其pH均为8.0。
4、然后同时水浴加热两份蛋白溶液，加热温度85摄氏，加热时间3min。
5、停止加热冷却至室温后，测定两份蛋白溶液的LAL含量
6、第一份蛋白溶液(添加了STPP)的LAL含量为1537mg/Kg，第二份蛋白溶液(未添加了STPP)的LAL含量为2086mg/Kg。LAL的抑制率为26.3％。
通过上述实施例1-6的数据对比得出，通过向乳清蛋白得出溶液中添加三聚磷酸钠(STPP)，可以非常显著地抑制乳清蛋白在加热过程中尤其是碱环境下的加热过程中赖丙氨酸(LAL)的产生，其抑制率最高可以达到35.5％。且该方法操作方便，成本低，对食品加工行业具有重要意义。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种抑制乳清蛋白因热处理而产生赖丙氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)取浓缩乳清蛋白粉(WPC)或分离乳清蛋白粉(WPI)溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.01-0.50g/ml的乳清蛋白溶液，然后4℃条件下冷藏过夜，使乳清蛋白充分水合；
(2)取出后，向乳清蛋白溶液中以重量百分比计添加0.1％～20％的三聚磷酸钠，使三聚磷酸钠完全溶解，获得混合溶液；
(3)待所得混合溶液恢复至室温，再进行后续加热处理。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，步骤(1)中所述冷藏过夜是指冷藏6-12小时过夜。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于，步骤(1)中乳清蛋白溶液的浓度为0.05-0.25g/ml。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于，步骤(2)中向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠的重量百分比为0.3-2.0％。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，添加的三聚磷酸钠与乳清蛋白溶液中蛋白的质量比为(0.5-3.5):20。
7.根据权利要求2的方法，其特征在于，步骤(2)中向乳清蛋白溶液中添加三聚磷酸钠后，置于磁力搅拌器上常温搅拌5～40min，直至STPP完全溶解。
8.根据权利要求2的方法，其特征在于，步骤(3)之前还包括下列步骤：调节所述混合溶液的pH至7.5～12。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，用2mol/L的氢氧化钠溶液来调节所述混合溶液的pH。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，赖丙氨酸的抑制率高至35.5％。
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