CN109527343A - 一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是公开一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，属于蛋品精深加工及其副产物综合利用的技术领域，特别涉及到一种利用电子束辐照技术处理为核心技术，以蛋清蛋白粉为研究对象，能够实现物料经辐照剂量范围在0.1kGy～3kGy、辐照时间范围在0.2h～6h的电子束辐照，得到抗氧化活性指标——ABTS+自由基清除率由30.2％～31.4％提高到42.6％～49.5％，稳定性由2h延长到10h的蛋清蛋白粉，实现了提高蛋清蛋白抗氧化活性以及稳定性的目的。本发明技术不仅为提高蛋清蛋白的抗氧化活性的技术研究提供新思路，也为蛋制品的精细加工产品开发及应用提供新途径。
Description
技术领域
本发明属于蛋品精深加工及其副产物综合利用的技术领域，涉及一种利用电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法。能够实现物料经辐照剂量范围在0.1kGy～3kGy、辐照时间范围在0.2h～6h的电子束辐照，蛋清蛋白粉抗氧化活性ABTS清除率由30.2％～31.4％提高至42.6％～49.5％，稳定性由2h～2.5h延长到10h～11h，达到了提高活性和增强稳定性的目的。
背景技术
蛋清蛋白是一种优质的蛋白质来源，蛋清蛋白中含有卵白蛋白、卵转铁蛋白等重要的生物活性蛋白，并富含多种人体必需氨基酸，具有提高智力、降低胆固醇含量等保健功能，是人类食谱中的重要组成部分。我国在蛋品精深加工方面还比较薄弱，以往的热加工技术生产的蛋制品缺乏新意，已经不能满足现今市场的需求，电子束辐照技术等非热加工技术可以有效避免蛋品热变性的情况下进行精细加工，从而提高产品的附加价值。
蛋清蛋白具有一定的抗氧化活性，是一种非常理想的具有抗氧化活性的食品原材料，其抗氧化能力表现在清除自由基、加强还原性能、以及较好的体外还原能力等。目前蛋白质抗氧化功能机理以及加工技术的研究仍处于初步探索阶段，本专利的研究方向可以促进蛋白质抗氧化活性的研究进程。
电子束辐照技术作为一种被广泛应用于食品加工的非热加工技术，具有能耗低、效率高、无残留、加工流程简单、处理迅速、控制简便、绿色环保、处理后产品无热变性状等特点。电子束辐照技术目前主要广泛应用于食品的消毒杀菌灭虫等保鲜保藏方面，并且已为社会创造了巨大的经济利益，促进了食品产业的发展。而电子束辐照技术在食物产品的性质改变方面的应用比较局限，目前有大量研究是关于电子束辐照技术对蛋白肽的抗氧化活性的影响，但只是为了保持样品在保鲜过程中抗氧化活性稳定。将电子束辐照技术应用于快速提高蛋白质的抗氧化活性颇具创新性，使蛋白质可以更方便的投入生产，我们通过控制电子束辐照的条件已达到了提高蛋清蛋白抗氧化活性的目的。由于国内工业生产技术不成熟，对电子束辐照技术的应用仍需不断的研究与探索，但就目前研究成果看，电子束辐照技术应用前景十分可观。
表征物质抗氧化活性的指标有ABTS+自由基法、DPPH自由基法、FRAP法等。ABTS+自由基法的特点是快捷、迅速、可大量测定。本专利选取ABTS+自由基清除率作为衡量蛋清蛋白抗氧化能力的指标。该测量方法在1999年提出，并稍加修改。通过将7mM ABTS与2.45mM过硫酸钾在水中混合并在室温下在无光条件下储存12小时，制的ABTS+溶液。用PBS(pH 7.4)将ABTS溶液稀释至OD＝0.70±0.02(λ＝723nm)。在96孔微孔板中将50μL的0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液加入到150μL稀释的ABTS溶液中，并在室温下在黑暗中放置30分钟。然后测量每个孔的734nm处的OD值。加入150μL稀释的ABTS+中的相同量的去离子水用作空白。ABTS+自由基清除率表示如下：
本专利以ABTS+自由基清除率为衡量指标，对鸡蛋蛋清蛋白进行一定剂量的电子束辐照处理，来实现提高蛋清蛋白的抗氧化活性。其过程包含过筛、电子束辐照处理、ABTS+自由基清除率等指标的测量。
本专利申请实现了以蛋清蛋白粉为原料，经高能电子加速器进行电子束辐照处理来提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法。其优势存在于以下几个方面：
第一，本专利以电子束辐照技术为核心，实现了快速提高蛋清蛋白的抗氧化活性的目标。电子束辐照操作更简单方便，生产效率高，安全性高，而且不会引起污染，有利于环境保护。
第二，所用原料为蛋清蛋白，来源广泛，易获取，成本低，应用范围广；
第三，本专利采用电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性，有助于蛋制品精细加工工业研发具有抗氧化活性的食品以及化妆品等抗氧化产品；
第四，专利申请号为201210011564.6《一种快速激活1000～10000Da蛋清肽组分的抗氧化活性的方法》以及专利申请号为201210011545.3《一种快速提高10～30kDa蛋清蛋白肽抗氧化活性的方法》中提供了一种使用高压脉冲电场提高蛋白肽抗氧化活性的方法，高压脉冲电场技术与电子束辐照技术同为非热加工技术，但两者作用原理大不相同，已授权的两篇专利的并不影响本发明专利的创造性与创新性的体现，而恰恰是这些前期研究，发现了高压脉冲电场技术对蛋白肽抗氧化活性的提升作用以及高压脉冲电场处理仅能处理液态、分子量小的样品，处理量小，不能大规模应用于工业生产等局限性，因此如何借助电子束辐照技术快速提高蛋清蛋白抗氧化活性，是亟待解决的核心问题。
第五、专利申请号为201410155319.1《一种借助辐照辅助酶解技术提高玉米肽抗氧化活性的方法》阐述了辐照提高玉米肽抗氧化活性的方法，提供了本发明专利所应用的核心技术电子束辐照技术，以及DPPH自由基清除率的抗氧化活性指标，而本发明专利中采用了另一种抗氧化活性指标——ABTS+自由基清除率，方便快捷，可大量测试样品，另一创新点在于本发明专利处理对象为蛋白质，相对于蛋白肽省去繁琐且效率较低的酶解过程，工艺简单，便于直接应用于食品工业生产。
综上所述，纵观国内外相关研究与技术报道，未见利用电子束辐照技术快速提高蛋清蛋白的抗氧化活性由处理前30.2％～31.4％ABTS+自由基清除率提高到42.6％～49.5％的技术突破研究。
发明内容
本发明所拟解决的技术问题：
公开一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法。以蛋清蛋白为实验原料，以电子束辐照技术为核心技术，将蛋清蛋白的抗氧化活性指标：ABTS+自由基清除能力提高到42.6％～49.5％以及稳定性由2h～2.5h延长到10h～11h。
本发明的技术方案：
1.一种电子束辐照处理提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，其特征在于利用电子束辐照技术，以鸡蛋蛋清蛋白粉为原料，经过电子直线加速器进行电子束辐照处理，得到ABTS+自由基清除率由30.2％～31.4％提高至42.6％～49.5％的蛋清蛋白粉。其具体流程包括过筛、电子束辐照处理等；
1)所述的将蛋清蛋白粉过筛的过程，是将蛋白质含量为50％～65％(其中卵清蛋白含量为25％～32.5％，卵转铁蛋白含量为6.0％～7.8％，卵类粘蛋白的含量为5.5％～7.2％)，盐分含量为26％～30％，水分含量为4％～5％，脂肪含量为0.8％～1.5％的蛋清蛋白粉使用目数为180目～200目的筛网进行过筛，然后用快速水分测定仪测出其水分含量，得到水分含量在4％～5％且粉末直径在80μm以下的蛋清蛋白粉末；
2)所述的电子束辐照处理过程，即将过筛后的蛋清蛋白粉分装于30×30cm～100×100cm自封袋每袋250～1000g，并将蛋白粉均匀平铺，使得蛋白粉层的厚度在0.2cm～1cm，同一袋中的蛋白层的厚度需保证统一，保证样品的辐照均匀。将自封袋平放在输送带上，输送带的速度为0.1m/s～0.4m/s，将蛋白质样品在电子束辐照室内循环，辐照室内条件为温度24℃～26℃、空气湿度为50％～60％。通过能量为5～10MeV，辐照功率为10～15kW的高能电子直线加速器对样品进行均匀的电子束辐照处理，以0.5～1kGy/h的剂量率照射蛋清蛋白粉末，通过控制辐照时间0.2h～6h得到辐照剂量为0.1～3kGy的蛋清蛋白粉末；
2.根据权利要求1所述的电子束辐照准备过程，其特征在于将蛋清蛋白放置于30×30cm～100×100cm的自封袋，每袋分装250～1000g，并将其均匀平铺使厚度保持在0.2cm～1cm
3.根据权利要求1所述的电子束辐照技术，其特征在于在温度24℃～26℃，湿度在50％～60％的辐照室内，通过高能电子直线加速器对样品进行均匀的电子束辐照处理，以0.5～1kGy/h的剂量率照射蛋清蛋白粉末，通过控制辐照时间0.2h～6h得到辐照剂量为0.1～3kGy的蛋清蛋白粉末；
4.根据权利要求1所述的蛋清蛋白粉，其特征在于是鸡蛋蛋清蛋白粉，并非其他禽蛋蛋清蛋白粉，如鸭蛋蛋清蛋白粉、鹌鹑蛋蛋清蛋白粉、鹅蛋蛋清蛋白粉等。
本发明技术效果：
(1)本发明是一种用电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，经过过筛，电子束辐照处理，得到粒径从30.08nm～33.27nm增加至154.6nm～156.33nm，zeta电位由-29.9mV～-28.7mV增加至-22.5mV～-21.4mV，α螺旋含量从27.6％～25.7％降至18.4％～19.1％，β折叠含量从34.1％～36.5％增加56.6％～58.3％，ABTS+自由基清除率由30.2％～31.4％提高到42.6％～49.5％，稳定性由2h～2.5h延长到10h～11h的蛋清蛋白粉；
(2)本发明通过电子束辐照处理提高蛋清蛋白抗氧化活性，与以往食品加工领域仅将电子束辐照技术作为促进保鲜保藏手段相比做出很大创新，促进了电子束辐照技术在食品领域的发展。
(3)本发明设计的工艺路线简捷，设备投入小，生产效率高，节约成本，有利于环境保护和可持续发展。
具体实施方式
实施例1：
水分含量为4.0％、蛋白质含量为56％的蛋清蛋白称取5kg，使用180目的筛网过筛，得到4.9kg粒径在80μm以下的蛋清蛋白粉，放入快速水分测定仪，测定其水分含量为4.3％，接着用电子天平称取750.0g原鸡蛋蛋清蛋白粉放入75×75cm的自封袋中，并将蛋白粉均匀平铺使得蛋白粉层的厚度为0.4cm，将自封袋放到传送带上送入电子束辐照室，设定传送带的速度为0.1m/s，使蛋白样品在辐照室内循环以接收均匀的辐照，控制辐照室的温度为24.8℃，空气湿度为55％。调整高能电子加速器指示板数据，设定能量为10MeV，功率为15kW，辐照剂量率为0.5kGy/h，然后辐照时间为0.2h，得到辐照剂量为0.1kGy的蛋清蛋白粉末，冷却至室温后将其放入-80℃冰箱中保藏以备后续实验。将样品蛋白取出称取1mg的样品蛋白，加入10ml蒸馏水，配置成0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液，之后进行ABTS+指标测定，测得此辐照剂量下的蛋清蛋白的ABTS+清除率为48.5％。
实施例2：
将水分含量为4.3％、蛋白质含量为55％的蛋清蛋白称取5kg，使用200目的筛网过筛，得到4.8kg粒径在75μm以下的蛋清蛋白粉，放入快速水分测定仪，测定其水分含量为4.6％，接着用电子天平称取250.0g原鸡蛋蛋清蛋白粉放入50×50cm的自封袋中，并将蛋白粉均匀平铺使得蛋白粉层的厚度为0.2cm，将自封袋放到传送带上送入电子束辐照室，设定传送带的速度为0.2m/s，使蛋白样品在辐照室内循环以接收均匀的辐照，控制辐照室的温度为25.0℃，空气湿度为56％。调整高能电子加速器指示板数据，设定能量为5MeV，功率为15kW，辐照剂量率为0.5kGy/h，然后辐照时间为2h，得到辐照剂量为1kGy的蛋清蛋白粉末，冷却至室温后将其放入-80℃冰箱中保藏以备后续实验。将样品蛋白取出称取1mg的样品蛋白，加入10ml蒸馏水，配置成0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液，之后进行ABTS+指标测定，测得此辐照剂量下的蛋清蛋白的ABTS+清除率为49.48％。
实施例3：
将水分含量为4.6％、蛋白质含量为65％的蛋清蛋白称取10kg，使用180目的筛网过筛，得到9.5kg粒径在80μm以下的蛋清蛋白粉，放入快速水分测定仪，测定其水分含量为4.75％，接着用电子天平称取500.0g原鸡蛋蛋清蛋白粉放入50×50cm的自封袋中，并将蛋白粉均匀平铺使得蛋白粉层的厚度为0.2cm，将自封袋放到传送带上送入电子束辐照室，设定传送带的速度为0.4m/s，使蛋白样品在辐照室内循环以接收均匀的辐照，控制辐照室的温度为25.0℃，空气湿度为53％。调整高能电子加速器指示板数据，设定能量为7.5MeV，功率为12.5kW，辐.照剂量率为0.5kGy/h，然后辐照时间为2.5h，得到辐照剂量为1.25kGy的蛋清蛋白粉末，冷却至室温后将其放入-80℃冰箱中保藏以备后续实验。将样品蛋白取出称取1.30mg的样品蛋白，加入13ml蒸馏水，配置成0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液，之后进行ABTS+指标测定，测得此辐照剂量下的蛋清蛋白的ABTS+清除率为46.6％。
实施例4：
将水分含量为4.2％、蛋白质含量为59％的蛋清蛋白称取7.5kg，使用200目的筛网过筛，得到7.32kg粒径在75μm以下的蛋清蛋白粉，放入快速水分测定仪，测定其水分含量为4.5％，接着用电子天平称取500.0g原鸡蛋蛋清蛋白粉放入30×30cm的自封袋中，并将蛋白粉均匀平铺使得蛋白粉层的厚度为0.5cm，将自封袋放到传送带上送入电子束辐照室，设定传送带的速度为0.4m/s，使蛋白样品在辐照室内循环以接收均匀的辐照，控制辐照室的温度为26.0℃，空气湿度为59％。调整高能电子加速器指示板数据，设定能量为10MeV，功率为12kW，辐.照剂量率为1kGy/h，然后辐照时间为1.5h，得到辐照剂量为1.5kGy的蛋清蛋白粉末，冷却至室温后将其放入-80℃冰箱中保藏以备后续实验。将样品蛋白取出称取1.20mg的样品蛋白，加入12ml蒸馏水，配置成0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液，之后进行ABTS+指标测定，测得此辐照剂量下的蛋清蛋白的ABTS+清除率为45.9％。
实施例5：
将水分含量为4.2％、蛋白质含量为50％的蛋清蛋白称取5kg，使用180目的筛网过筛，得到4.5kg粒径80μm以下的蛋清蛋白粉，放入快速水分测定仪，测定其水分含量为4.55％，接着用电子天平称取1000.0g原鸡蛋蛋清蛋白粉放入30*30cm的自封袋中，并将蛋白粉均匀平铺使得蛋白粉层的厚度为1cm，将自封袋放到传送带上送入电子束辐照室，设定传送带的速度为0.2m/s，使蛋白样品在辐照室内循环以接收均匀的辐照，控制辐照室的温度为26.0℃，空气湿度为52％。调整高能电子加速器指示板数据，设定能量为10MeV，功率为15kW，辐.照剂量率为0.75kGy/h，然后辐照时间为4h，得到辐照剂量为3kGy的蛋清蛋白粉末，冷却至室温后将其放入-80℃冰箱中保藏以备后续实验。将样品蛋白取出称取1.0mg的样品蛋白，加入10ml蒸馏水，配置成0.1mg/ml的蛋清蛋白溶液，之后进行ABTS+指标测定，测得此辐照剂量下的蛋清蛋白的ABTS+清除率为42.7％。
Claims (4)
1.一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，其特征在于利用电子束辐照技术，以鸡蛋蛋清蛋白粉为原料，经过电子直线加速器进行电子束辐照处理，得到ABTS+自由基清除率由30.2％～31.4％提高至42.6％～49.5％的蛋清蛋白粉；其具体流程包括过筛、电子束辐照处理等；
1)所述的将蛋清蛋白粉过筛的过程，是将蛋白质含量为50％～65％(其中卵清蛋白含量为25％～32.5％，卵转铁蛋白含量为6.0％～7.8％，卵类粘蛋白的含量为5.5％～7.2％)，盐分含量为26％～30％，水分含量为4％～5％，脂肪含量为0.8％～1.5％的蛋清蛋白粉使用目数为180目～200目的筛网进行过筛，然后用快速水分测定仪测出其水分含量，得到水分含量在4％～5％且粉末直径在80μm以下的蛋清蛋白粉末；
2)所述的电子束辐照处理过程，即将过筛后的蛋清蛋白粉分装于30×30cm～100×100cm自封袋每袋250～1000g，并将蛋白粉均匀平铺，使得蛋白粉层的厚度在0.2cm～1cm，同一袋中的蛋白层的厚度需保证统一，保证样品的辐照均匀；将自封袋平放在输送带上，输送带的速度为0.1m/s～0.4m/s，将蛋白质样品在电子束辐照室内循环，辐照室内条件为温度24℃～26℃、空气湿度为50％～60％；通过能量为5～10MeV，辐照功率为10～15kW的高能电子直线加速器对样品进行均匀的电子束辐照处理，以0.5～1kGy/h的剂量率照射蛋清蛋白粉末，通过控制辐照时间0.2h～6h得到辐照剂量为0.1～3kGy的蛋清蛋白粉末。
2.根据权利要求1所述的一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，其中电子束辐照准备过程，其特征在于将蛋清蛋白放置于30×30cm～100×100cm的自封袋，每袋分装250～1000g，并将其均匀平铺使厚度保持在0.2cm～1cm。
3.根据权利要求1所述的一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，其中电子束辐照技术，其特征在于在温度24℃～26℃，湿度在50％～60％的辐照室内，通过高能电子直线加速器对样品进行均匀的电子束辐照处理，以0.5～1kGy/h的剂量率照射蛋清蛋白粉末，通过控制辐照时间0.2h～6h得到辐照剂量为0.1～3kGy的蛋清蛋白粉末。
4.根据权利要求1所述的一种电子束辐照技术提高蛋清蛋白抗氧化活性的方法，其中蛋清蛋白粉，其特征在于是鸡蛋蛋清蛋白粉，并非其他禽蛋蛋清蛋白粉，如鸭蛋蛋清蛋白粉、鹌鹑蛋蛋清蛋白粉、鹅蛋蛋清蛋白粉等。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116046516A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-05-02 | 四川中科高能科技发展有限责任公司 | 一种基于辐照参数自动筛选的食品质量提升方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103898185A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-02 | 吉林大学 | 一种借助辐照辅助酶解技术提高玉米肽抗氧化活性的方法 |
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- 2018-10-12 CN CN201811189041.4A patent/CN109527343A/zh active Pending
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| CN116046516A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-05-02 | 四川中科高能科技发展有限责任公司 | 一种基于辐照参数自动筛选的食品质量提升方法 |
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