CN109717463A - 大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂及其超声制备方法 - Google Patents
大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂及其超声制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大豆分离蛋白‑柑橘果胶静电复合物乳化剂，其制备方法为：在室温下，先将大豆分离蛋白放入磷酸氢二钠溶液中溶解处理1±0.1h，然后再放入柑橘果胶后共同溶解处理1±0.1h，之后再调节pH至3.50±0.05，获得混合溶液；将所得混合溶液在冰水浴中，于18～36W/mL声强下超声处理5～20min，获得产物。本发明采用探头式超声波设备对大豆分离蛋白和柑橘果胶体系进行处理，可获得不会在大豆分离蛋白等电点附近聚沉的蛋白质‑多糖复合物乳化剂。
Description
技术领域
本发明涉及静电复合物乳化剂，具体涉及一种大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂及其制备方法。
背景技术
大豆分离蛋白是一种廉价、可再生的资源，具有营养价值高、乳化能力和成膜能力强等特点1。
作为一种常用的食品添加剂，大豆分离蛋白能够在远离其等电点(4.0–4.5)的pH条件下发挥作为乳化剂的作用，但是在等电点附近，吸附在油滴表面的蛋白质分子所带电荷接近于0，因此无法再通过静电排斥作用避免油滴的聚集效应2。研究表明，通过向体系添加多糖分子，可在蛋白质等电点以下与其发生静电相互作用，从而有效提高乳液的稳定性3。近年来，果胶因具有许多营养功能特性、且价格低廉，受到了广泛关注3。但是，由于大豆分离蛋白和果胶均为生物大分子，通过静电相互作用形成的复合物相较单一蛋白质分子存在颗粒粒径偏大、溶液颜色黯淡和乳化活性改善不明显等问题。据报道，高强度超声波作为一种新的加工技术可改变许多蛋白质和多糖的结构特性和功能特性(例如凝胶性和乳化性)4，其在液体介质中传播产生的空化效应有利于降低分子大小和浊度，使体系的颗粒感降低，变得更加澄清5。
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目前，暂没有发现用超声波来强化大豆分离蛋白-果胶复合物乳化特性的研究和报导。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的制备方法，以及利用该方法制备获得的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法，包括以下步骤：
1)、在室温(20～35℃)下，先将大豆分离蛋白放入磷酸氢二钠溶液中溶解处理1±0.1h，然后再放入柑橘果胶后共同溶解处理1±0.1h，之后再调节pH至3.50±0.05，获得混合溶液；
所述大豆分离蛋白与柑橘果胶的质量比为3:1～1:3(优选1:2～4)；
所述大豆分离蛋白与磷酸氢二钠溶液的质量体积比为5±0.5mg：1mL；
磷酸氢二钠溶液的浓度为0.010±0.001mol/L；
2)、将所得混合溶液在冰水浴(约0℃)中，于18～36W/mL声强下超声处理5～20min，获得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
作为本发明的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法的改进：所述大豆分离蛋白与柑橘果胶的质量比为1:3。
作为本发明的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法的进一步改进：将所得混合溶液在冰水浴中，于31.5W/mL声强下超声处理10min，获得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
作为本发明的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法的进一步改进：步骤1)中利用无水柠檬酸调节pH值。
本发明还同时提供了利用上述方法制备所得的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
本发明采用探头式超声波设备对大豆分离蛋白和柑橘果胶体系进行处理，可获得不会在大豆分离蛋白等电点附近聚沉的蛋白质-多糖复合物乳化剂，相比于传统制备方法，超声技术制备的乳化剂浊度降低了20.11％，复合物粒径降低了53.09％。同时，利用该乳化剂制备的乳液乳化活性指数和乳化稳定性指数显著增加，分别是未进行超声处理的静电复合物的1.44倍和1.25倍。此外，本发明操作简便，设备成本低，适用范围大。
在本发明的发明过程中，首先在pH为2.5–6.0的区间内考察大豆分离蛋白、柑橘果胶和静电复合物(蛋白/多糖配比为1：3)zeta-电位的变化趋势，结果如图1所示。由图1可知，测定大豆分离蛋白的等电点约为3.75，为制备可溶性静电复合物，pH值需选择在蛋白质等电点以下；同时，在pH 2.5–3.5区间内，随着pH降低，复合物zeta-电位值逐渐升高，表明复合物体系变得不稳定。综上所述，本发明选择pH 3.5作为复合物制备的pH条件。
在本发明中，乳化活性指数和乳化稳定性指数的测定参照现有的Pearce等(Pearce,K.N.；Kinsella,J.E.Emulsifying properties of proteins:evaluation of aturbidimetric technique.J.Agric.Food Chem.1978,26,716-723)的乳化特性测定方法进行测定。
具体例如可为：
将制备好的大豆分离蛋白-柑橘果胶乳化剂稀释1倍至2.5mg/mL(浓度以大豆分离蛋白含量计)。在15mL稀释液中加入5mL大豆油，采用Ultra-Turrax数显高速均质机均质2min，转速为13500rpm。2min后，立即从溶液底部吸取50μL乳液，加入5mL 0.1％(质量体积比1mg：1mL，溶剂为水)SDS(十二烷基磺酸钠)溶液中，用涡旋仪混匀30s。采用岛津UV-2550紫外可见光分光光度计在500nm波长下测定混合液的吸光度值，记为A0。在10min后以相同的方法测定吸光度值，记为A10。采用下列两个公式计算乳化活性指数和乳化稳定性指数：
其中，A0和A10为测定的0min和10min时乳液的吸光度值；为乳液中添加大豆油的百分比，此实验中具体数值为0.25；c为初始溶液中蛋白质的浓度，此实验中具体数值为2.5×10-3g/mL；D是稀释倍数，此实验中的具体数值为100(50μL溶液稀释在5mL溶液中)。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为大豆分离蛋白、柑橘果胶及静电复合物在不同pH(pH2.5–6.0)下的zeta-电位分析图。
图2为大豆分离蛋白：柑橘果胶配比对大豆油乳液乳化活性指数和乳化稳定指数的影响图。
图3为传统方法和超声法制备大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物的粒径和浊度比较图。
图4为超声波强度对静电复合物乳化剂乳化活性指数和乳化稳定性指数的影响图。
图5为超声波处理时间对静电复合物乳化剂乳化活性指数和乳化稳定性指数影响的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、在室温(20～35℃)下，先将大豆分离蛋白放入磷酸氢二钠溶液(水溶液)中溶解处理1h，然后再放入柑橘果胶后共同溶解处理1h，之后再调节pH至3.50±0.05(利用无水柠檬酸调节)，从而获得混合溶液；所述大豆分离蛋白和柑橘果胶的质量比为1:3，所述大豆分离蛋白和磷酸氢二钠溶液的质量体积比为5mg：1mL，磷酸氢二钠溶液的浓度为0.01mol/L；
所得的混合溶液中大豆分离蛋白的浓度约为5mg/mL，柑橘果胶的浓度约为15mg/mL；
该混合溶液的乳化活性指数为(17.90±0.06)m2/g，乳化稳定性指数为(60.29±1.35)％。
2)、在内径为2.77cm的超声管中加入20mL混合溶液，放置于冰水浴(0℃)中，采用中国宁波新芝生物科技有限公司的JY92-IIDN型探头超声波仪(最大功率900W，频率22kHz)对混合溶液进行声强为31.5W/mL的超声处理10min，获得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
注：超声探头直径为10mm，插入液面下1cm，脉冲时间为2s，占空比为1:1。
所获得乳化剂的乳化活性指数为(25.79±0.63)m2/g，乳化稳定性指数为(75.17±4.07)％。
粒度的测定：将上述步骤2)所得的乳化剂(超声组)和步骤1)所得的混合溶液(未经过超声的对照组)用去离子水稀释10倍至0.5mg/mL(以蛋白质浓度计算)，通过加入无水柠檬酸或氢氧化钠控制体系的pH在3.5±0.05范围内。采用英国马尔文仪器公司的Zetasizer Nano ZS90纳米粒度及Zeta电位分析仪对复合物溶液的粒度进行测定。所得结果如图3所述。
浊度的测定：将上述步骤2)所得的乳化剂(超声组)和步骤1)所得的混合溶液(未经过超声的对照组)用浓度为0.1mol/L的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液稀释至0.25mg/mL(浓度以蛋白质含量计算)，加入无水柠檬酸或氢氧化钠以控制体系的pH在3.5±0.05范围内。以该缓冲液作为空白，采用岛津UV-2550紫外可见光分光光度计在500nm波长下测定不同溶液的吸光度值。所得结果如图3所述。
根据图3，可得知：经本发明步骤2)的超声处理后，可大大降低粒径和降低浊度。
对比试验1、测试不同声强对所得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化活性指数和乳化稳定性指数的影响：
相对于实施例1而言，仅仅改变声强；将超声时间固定为10min，令混合溶液在冰水浴(0℃)中分别于18.0W/mL、22.5W/mL、27.0W/mL、31.5W/mL、36.0W/mL的声强下进行超声处理，所得乳化剂(大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂)的乳化活性指数和乳化稳定性指数如图4所示。
由图4可知，当声强为31.5W/mL时，制备所得复合物的乳化活性指数和乳化稳定性指数均为最高值，故声强为31.5W/mL最佳。
对比试验2、测试不同超声时间对所得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化活性指数和乳化稳定性指数的影响。
相对于实施例1而言，仅改变超声时间：将声强固定为31.5W/mL，令混合溶液在冰水浴(0℃)中分别超声处理5min、10min、15min、20min，所得复合物的乳化活性指数和乳化稳定性指数如图5所示。
由图5可知，当超声时间为10min时，制备所得复合物的乳化活性指数和乳化稳定性指数均为最高值，故超声时间为10min最佳。
对比试验3、测试大豆分离蛋白：柑橘果胶的不同配比下对步骤1)所得的混合溶液乳化活性指数和乳化稳定性指数的影响。
相对于实施例的步骤1)而言，仅仅改变大豆分离蛋白：柑橘果胶的配比，其余等同于实施例1的步骤1)；
即，在pH＝3.5条件下，固定大豆分离蛋白浓度为5mg/mL，考察大豆分离蛋白：柑橘果胶配比(w/w)为3:1～1:3的条件下所得混合溶液的乳化特性。选择该比例区间的原因是，当果胶浓度小于3:1时，形成的复合物zeta电位接近0，将出现相分离的现象；当果胶浓度大于1:3时，复合物的乳化性质变化不显著，过高的果胶添加量将增大体系的粘度，不利于果胶溶解，还会提高生产成本。
如图2所示，当大豆分离蛋白：柑橘果胶配比(w/w)为1：3时，制备所得混合溶液的乳化活性指数和乳化稳定性指数均为最高值，故配比选择1：3最佳。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1.大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)、在室温下，先将大豆分离蛋白放入磷酸氢二钠溶液中溶解处理1±0.1h，然后再放入柑橘果胶后共同溶解处理1±0.1h，之后再调节pH至3.50±0.05，获得混合溶液；
所述大豆分离蛋白与柑橘果胶的质量比为3:1～1:3；
所述大豆分离蛋白与磷酸氢二钠溶液的质量体积比为5±0.5mg：1mL；
磷酸氢二钠溶液的浓度为0.010±0.001mol/L；
2)、将所得混合溶液在冰水浴中，于18～36W/mL声强下超声处理5～20min，获得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
2.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法，其特征是：
所述大豆分离蛋白与柑橘果胶的质量比为1:3。
3.根据权利要求2所述的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法，其特征是：
将所得混合溶液在冰水浴中，于31.5W/mL声强下超声处理10min，获得大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
4.根据权利要求1～3任一所述的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂的超声制备方法，其特征是：
所述步骤1)中利用无水柠檬酸调节pH值。
5.如权利要求1～4任一方法制备所得的大豆分离蛋白-柑橘果胶静电复合物乳化剂。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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