CN110218340A - 一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，包括步骤：取酪蛋白与水混合，搅拌1～12h，配成浓度为0.005g/ml～0.1g/ml的酪蛋白溶液1；将所述酪蛋白溶液1调pH到11，搅拌至酪蛋白溶解；再调节pH2～3或4.9～10，得酪蛋白溶液2；将所述酪蛋白溶液2在570～950w超声15～20min，得酪蛋白溶液3；将所述酪蛋白溶液3与食用植物油按体积比1:3～1:9混合，8000～8500r/min均质1～2min，得高内相乳。本发明采用超声使酪蛋白形成高内相乳的pH范围拓宽，在pH4.9～5.4范围内形成稳定的高内相乳液，制备的高内相乳的油脂稳定性好，氧化时间延长，延长货架期。

Description

一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法
技术领域
本发明涉及高内相乳制作领域，更具体地说，涉及一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法。
背景技术
高内相乳应用领域十分广泛，人造奶油中的氢化后的植物油具有大量的反式脂肪酸，研究表明反式脂肪酸具有引发心血管疾病、心脏病以及癌症的风险。因高内相乳形态与人造奶油相似又不具有反式脂肪酸，因此可以成为很好的人造奶油的替代品，也为人体健康做出保障。同时高内相乳还被应用于制备生物医用材料、催化剂材料以及3D打印技术等方面。由此可见高内相乳具有很好的应用价值。
近年来已有采用各种蛋白制备高内相乳，如采用水溶性蛋白即乳清分离蛋白与低甲氧基果胶复合，制备出来的乳化剂可以制备水包油型高内相乳，但额外的果胶添加剂增加了制备乳液原料成本。另外以醇溶性蛋白(小麦醇溶蛋白)为原料，采用反溶剂法制备高内相乳存在溶剂残留和制备过程复杂，耗时长等问题，无法实现工业化生产。除此之外，采用热变性法以及微胶法等改性蛋白也可以制备蛋白基高内相乳，但这些方法都存在制备工艺复杂，在大规模应用过程中存在一定技术障碍，而且目前可用于高内相乳制备的蛋白种类选择仍然有限。因此开发快速、简便的、适用性广的蛋白对于工业化制备高内相乳至关重要。
酪蛋白具有来源广、价格便宜以及不存在过敏反应等优点，被广泛添加到各类食品中，如作为壁材添加到婴幼儿食品，也可以作为其他食品蛋白强化剂。采用酪蛋白作为制备高内相乳的稳定材料开发的产品相比于其他蛋白具有显著的应用优势。但是采用传统技术如机械搅拌、高速匀浆等手段制备酪蛋白高内相乳时存在乳液稳定差，可操作pH范围较窄等缺点，限制了酪蛋白高内相乳的工业化生产。因此，一种改善酪蛋白高内相乳稳定性的制备技术对于相关产品的开发具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于建立一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，现有技术酪蛋白无法在pH5时形成稳定的高内相乳液，本发明克服了现有技术的缺点，使酪蛋白在pH5时可以形成高内相乳。
为了达到上述目的，本发明提供了一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：取酪蛋白与水混合，搅拌1～12h至酪蛋白充分水化，配成浓度为0.005g/ml～0.1g/ml的酪蛋白溶液1；所述酪蛋白和水的料液比为(0.005～0.1):1(g:ml)；所述酪蛋白溶液1中的酪蛋白为水化状态；所述水化是指：蛋白质与水相互作用，使蛋白质充分吸水膨胀；
S2、调pH：将步骤S1得到的酪蛋白溶液1的pH调到11，搅拌使酪蛋白溶解；再将pH调到pH2～3或4.9～10，得到酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2所述酪蛋白溶液2在570～950w超声15～20min，得酪蛋白溶液3；
S4、制备油水混合物：将步骤S3所述酪蛋白溶液3与食用植物油按1:3～1:9的体积比混合，得油水混合物；
S5、均质：将步骤S4所述油水混合物，在8000～8500r/min均质1～2min，得高内相乳。
优选方式下，步骤2所述酪蛋白溶液2的pH为4.9～5.4。
优选方式下，步骤S4所述植物油为玉米油、花生油、大豆油或植物调和油。
优选方式下，所述超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水配成蛋白溶液，搅拌10h得到酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水；再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH10得酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2制得的酪蛋白溶液2进行功率为665w，时间为15min的超声处理得到酪蛋白溶液3；
S4、将步骤S3所述的酪蛋白溶液3与食用植物调和油混合，得到油水混合物，所述酪蛋白溶液与食用植物调和油体积比为1:4；
S5、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，得到高内相乳。
本发明的有益效果是：
1、本发明建立了一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法。现有的传统技术无法使酪蛋白在等电点附近形成高内相乳。本发明采用超声技术使酪蛋白形成高内相乳的pH范围得以拓宽使酪蛋白在pH4.9～5.4范围内也能够形成稳定的高内相乳液。
2、采用超声技术制备出来的高内相乳的油脂稳定性比传统技术制备出来的高内相乳要好，可以使油脂氧化时间延长两个小时，延长货架期；其中，所述传统技术是指不经过超声处理的制备方法。
附图说明
图1表示本发明实施例1制备的高内相乳；
图2表示本发明对比例1经传统方法制得的产物；
图3表示本发明实施例1制备的高内相乳经过激光共聚焦观察到的酪蛋白和油的分布；
图4表示本发明对比例1制备的产物，通过激光共聚焦观察到的酪蛋白和油的分布；
图5本发明实施例2制备的高内相乳，通过流变仪得到的频率扫描图；
图6表示本发明实施例1制备的高内相乳通过流变仪得到的频率扫描图；
图7表示本发明实施例3制备的高内相乳，通过油脂氧化稳定性分析仪得到的稳定性的结果图；
图8表示本发明对比例2制备的高内相乳，通过油脂氧化稳定性分析仪得到的稳定性的结果图；
图9表示本发明实施例2制备的产物，通过激光共聚焦观察到的酪蛋白和油的分布；
图10表示本发明实施例3制备的高内相乳经过激光共聚焦观察到的酪蛋白和油的分布；
图11表示本发明实施例3制备的高内相乳通过流变仪得到的频率扫描图。
具体实施方式
本发明提供了一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：取酪蛋白与水混合，搅拌1～12h至酪蛋白充分水化，配成浓度为0.005g/ml～0.1g/ml的酪蛋白溶液1；(所述水化是指：蛋白质与水相互作用，使蛋白质充分吸水膨胀)。
S2、调pH：使用浓盐酸以及50％KOH，将步骤S1得到的蛋白溶液将酪蛋白溶液1调到pH2～3以及4.9～10，得到酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2所述酪蛋白溶液2在570～950w超声10～20min，得酪蛋白溶液3；
S4、制备油水混合物：将步骤S3所述酪蛋白溶液3与食用植物油按1：3～1：9的体积比混合，得油水混合物；
S5、均质：将步骤S4所述油水混合物，在8000～8500r/min均质1～2min，得高内相乳。
下面通过几个具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水混合，搅拌10h，配成酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水；再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH5得酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2制得的酪蛋白溶液2进行功率为665w，时间为15min的超声处理，得酪蛋白溶液3；
S4、将步骤S3所得酪蛋白溶液3与食用植物调和油进行混合，得油水混合物；所述蛋白溶液3和食用植物调和油的体积比为1:4；
S5、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，形成高内相乳。
图1中是本实施例制备的高内相乳液。
1、取本实施例制备的高内相乳液1毫升，用20微升0.01g/mL的尼罗红和20微升0.01g/mL的尼罗蓝进行染色处理，随后通过激光共聚焦而观察结构，其中所述尼罗红对的作用是对所述高内相乳中的植物调和油进行染色，所述尼罗蓝的作用是对所述高内相乳中的蛋白进行染色。结果如图3显示，高内相乳的油相和蛋白相紧密排列的结构。由此可以说明超声处理可以帮助酪蛋白形成高内相乳。
2、取本实施例制备的高内相乳进行流变仪的振幅扫描找到线性区间，再在线性区间内进行频率扫描，结果如图6和表1所示。结果表明储能模量G`大于损耗模量G``。由此可说明本实例制备的高内相乳是趋近于固体形态的。
表1
储能模量G`(Pa) 损耗模量G``(Pa) 频率(Hz)
298.644 47.3903 0.1
308.467 46.3859 0.125892
317.176 46.8437 0.158489
324.936 48.5632 0.199525
332.036 51.082 0.25119
339.719 50.3181 0.316225
344.909 56.7904 0.398109
352.512 57.4309 0.501187
360.035 58.2281 0.630956
368.185 58.0303 0.794337
375.446 62.3656 1
383.008 66.913 1.25891
391.487 69.2427 1.58488
400.589 71.0898 1.99528
408.367 75.7232 2.51191
417.612 78.369 3.16224
426.486 83.0576 3.98106
436.006 86.7709 5.01187
445.495 91.1776 6.30951
454.354 96.6835 7.94323
459.829 102.447 10
实施例2：
超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水混合，搅拌10h，配成酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水；再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH5得酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2制得的蛋白溶液2使用功率570w超声15min的超声处，得酪蛋白溶液3；
S4、将步骤S3所述酪蛋白溶液3与使用植物调和油混合，得油水混合物；所述蛋白溶液3和植物调和油的体积比为1:4；
S5、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，形成高内相乳。
通过流变仪检测本实施例制得的高内相乳的物理性质：
1、取本实施例制备的高内相乳进行流变仪的振幅扫描找到线性区间，再在线性区间内进行频率扫描。结果如图5所示和表2所示，图中可以明显观察到图5的储能模量G`大于损耗模量G``。结果表明本实施例制备的高内相乳是趋近于固体形态的。并且对表1以及表2进行比较，实施例1经功率为665w处理所得的高内相乳比实施例2经功率为570w处理形成的高内相乳的储能模量与损耗模量的差值要稍微大一些。这也就说明了实施例1经功率为665w处理后的蛋白溶液而形成的高内相乳比本实施例经功率为570w处理后的蛋白溶液而形成的高内相乳要更加趋近于固体形态。由此可以进一步的说明超声处理对酪蛋白形成高内相乳是有作用的。
表2
储能模量G`(Pa) 损耗模量G``(Pa) 频率(Hz)
263.729 43.056 0.1
271.772 47.2284 0.125892
282.253 40.5316 0.158489
286.965 49.6826 0.199525
295.935 45.7459 0.25119
306.204 33.8157 0.316225
310.851 43.0596 0.398109
316.015 50.1279 0.501187
324.683 46.0942 0.630956
328.264 58.6153 0.794337
337.491 55.8898 1
345.936 55.9986 1.25891
353.913 58.4672 1.58488
362.17 60.998 1.99528
370.087 63.5148 2.51191
379.592 63.5546 3.16224
387.375 68.8005 3.98106
395.49 72.2748 5.01187
404.666 75.5554 6.30951
412.048 80.2113 7.94323
405.652 86.4698 10
2、取本实施例制备的高内相乳液1毫升，用20微升0.01g/mL的尼罗红和20微升0.01g/mL的尼罗蓝进行染色处理，随后通过激光共聚焦而观察结构，其中所述尼罗红对的作用是对所述高内相乳中的植物调和油进行染色，所述尼罗蓝的作用是对所述高内相乳中的蛋白进行染色。结果如图9显示，高内相乳的油相和蛋白相紧密排列的结构。由此可以说明超声处理可以帮助酪蛋白形成高内相乳。
实施例3：
超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，具体步骤包括：
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水配成蛋白溶液，搅拌10h得到酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水；再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH10得酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2制得的酪蛋白溶液2进行功率为665w，时间为15min的超声处理得到酪蛋白溶液3；
S4、将步骤S3所述的酪蛋白溶液3与食用植物调和油混合，得到油水混合物，所述酪蛋白溶液与食用植物调和油体积比为1:4；
S5、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，得到高内相乳。
1、取本实施例制备的高内相乳液1毫升，用20微升0.01g/mL的尼罗红和20微升0.01g/mL的尼罗蓝进行染色处理，随后通过激光共聚焦而观察结构，其中所述尼罗红对的作用是对所述高内相乳中的植物调和油进行染色，所述尼罗蓝的作用是对所述高内相乳中的蛋白进行染色。结果如图10显示，高内相乳的油相和蛋白相呈现出紧密排列的结构。
2、取本实施例制备的高内相乳进行流变仪的振幅扫描找到线性区间，再在线性区间内进行频率扫描，结果如图11所示。结果表明储能模量G`大于损耗模量G``。由此可说明本实例制备的高内相乳是趋近于固体形态的。
3、通过油脂氧化稳定性分析仪(实验温度设置为120摄氏度)对本实施例制得的高内相乳的稳定性进行检测，结果如图7所示，在11.50小时处出峰，表明本实施例所得高内相乳的油脂在11.50小时稳定性被破坏掉，乳液失去稳定性。
对比例1(传统技术)
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水配成蛋白溶液，搅拌10h得到酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水；再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH5得酪蛋白溶液2；
S3、将步骤S2所述的酪蛋白溶液2与食用植物调和油混合，得到油水混合物，所述酪蛋白溶液与食用植物调和油体积比为1:4；
S4、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，得终产物；如图2所示，所述终产物无法形成高内相乳。
取本对比例制得的终产物1毫升，用20微升0.01g/mL的尼罗红和20微升0.01g/mL的尼罗蓝进行染色处理。其中所述尼罗红对的作用是对所述高内相乳中的植物调和油进行染色，所述尼罗蓝的作用是所述高内相乳中的蛋白进行染色通过激光共聚焦观察发现：如图4所示，此时的蛋白分子体积比较大，本对比例制得的终产物无法观察到高内相乳的油相和蛋白相紧密排列的结构。由此证明采用传统技术无法使酪蛋白在等电点附近形成高内相乳。
对比例2(传统技术)
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白并与40mL水配成蛋白溶液，搅拌10h得到酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1得到的酪蛋白溶液1调到pH11，使酪蛋白完全溶于水，再使用12mol/L浓盐酸将蛋白溶液调到pH10得酪蛋白溶液2；
S3、将步骤S2所述的酪蛋白溶液2与食用植物调和油混合，得到油水混合物，所述酪蛋白溶液与食用植物调和油体积比为1:4；
S4、乳液制备：步骤S4制得的油水混合物，在均质机8000r/min转速，均质2min，得到高内相乳
取本对比例所得高内相乳，通过油脂氧化稳定性分析仪测定(实验温度设置为120摄氏度)其稳定性。结果如图8所示，在9.77小时处出峰，表明本对比例制得的高内相乳中的油脂在9.77小时稳定性被破坏掉，乳液失去稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、酪蛋白溶液准备：取酪蛋白与水混合，搅拌1～12h，配成浓度为0.005g/ml～0.1g/ml的酪蛋白溶液1；
S2、调pH：将步骤S1所述酪蛋白溶液1调到pH11，搅拌至酪蛋白溶解；再调节pH至pH2～3或4.9～10，得到酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2所述酪蛋白溶液2在570～950w超声15～20min，得酪蛋白溶液3；
S4、制备油水混合物：将步骤S3所述酪蛋白溶液3与食用植物油按1:3～1:9的体积比混合，得油水混合物；
S5、均质：将步骤S4所述油水混合物，在8000～8500r/min均质1～2min，得高内相乳。
2.根据权利要求1所述超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，其特征在于，步骤2所述酪蛋白溶液2的pH为4.9～5.4。
3.根据权利要求1所述超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，其特征在于，步骤S4所述植物油为玉米油、花生油、大豆油或植物调和油。
4.根据权利要求1所述超声辅助酪蛋白溶液形成高内相乳的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、酪蛋白溶液准备：称取1.2g酪蛋白与40mL水配成蛋白溶液，搅拌10h得到酪蛋白溶液1；
S2、调pH：使用0.5g/mL KOH将步骤S1所述酪蛋白溶液1调到pH11；再使用12mol/L盐酸调到pH10，得酪蛋白溶液2；
S3、超声：将步骤S2所述酪蛋白溶液2进行功率为665w，时间为15min的超声处理，得到酪蛋白溶液3；
S4、将步骤S3所述酪蛋白溶液3与食用植物调和油混合，得到油水混合物，所述酪蛋白溶液与食用植物调和油体积比为1:4；
S5、乳液制备：步骤S4所述油水混合物，8000r/min均质2min，得到高内相乳。
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