CN110269092A - 一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于食品保鲜技术领域，具体涉及一种水溶性大豆蛋白‑百里香酚复合颗粒的制备方法及其应用。本发明的制备方法，包括步骤：1)制备大豆蛋白溶液；2)制备大豆蛋白‑百里香酚复合物混合液；3)将百里香酚与大豆蛋白共聚形成复合颗粒；4)离心去杂，冷冻干燥。本发明还提供一种水溶性大豆蛋白‑百里香酚复合颗粒及应用。本发明制备方法促进大豆蛋白与百里香酚的相互作用形成复合颗粒，极大地提高百里香酚在水溶液中的溶解性和稳定性，并且对百里香酚的抑菌活性没有影响，解决了百里香酚的应用瓶颈。

Description

一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法及其 应用
技术领域
本发明属于食品保鲜技术领域，具体涉及一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法及其应用。
背景技术
病原菌侵染是导致食物腐烂变质和安全隐患的重要原因，化学杀菌剂处理是目前广泛应用的防治方法，但化学试剂的使用往往存在有毒物质残留而导致新的安全隐患，因此，寻找绿色安全的杀菌剂迫在眉睫，应用具有抑菌作用的植物精油来防治食物变质是目前的研究热点。其中，百里香酚(酚类植物精油)具有良好的抗氧化活性和广谱的抑菌活性，且抑菌活性优于香芹酚、丁香酚等其他植物精油而备受关注。百里香酚已被欧盟(EU)和美国食品药品管理局(FDA)列入食品添加剂GRAS(一般公认安全)名单，也是我国允许使用的食品添加剂。然而水溶性差和稳定差是百里香酚作为天然抑菌剂应用的瓶颈，如何稳定化加工和抑菌增效是其广泛应用亟待解决的问题。
目前基于天然高分子输送载体稳定百里香酚的方法主要有环糊精分子包埋、蛋白/多糖复合膜包埋、蛋白球包埋、脂质体包埋等，这些技术存在工艺复杂、荷载量低(＜10％)、颗粒尺度大等问题，因此探索更有效的包埋载体，仍然是百里香酚稳态化需要攻克的难题。本人前期研究发现大豆分离蛋白可作为一种新型的纳米复合物输送载体构建材料及其对姜黄素、辅酶Q10等疏水生物活性物质的增溶、生物可利用率增效等作用。目前基于大豆蛋白输送载体稳定百里香酚的技术主要是蛋白膜包埋，即将百里香酚加入蛋白液中通过流延方法制备蛋白膜，通过膜包埋实现百里香酚的缓释抑菌作用，然而蛋白膜的应用方式具有明显的局限性，在实际应用中主要有涂膜和膜材料包装两种方式。因此开发应用方式更广泛的百里香酚稳态化技术具有重大的市场需求，也是百里香酚等植物精油作为天然抑菌剂广泛应用必须要攻克的技术难题。
发明内容
鉴于此，有必要针对上述问题提供一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法及其应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，包括步骤：
1)、制备大豆蛋白溶液：将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌，冷藏；调节pH至碱性；
2)、制备大豆蛋白-百里香酚复合物混合液：室温磁力搅拌条件下，将百里香酚加入到步骤(1)的大豆蛋白溶液中，继续搅拌，使百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
3)、调节步骤2)的溶液pH至中性，搅拌，使百里香酚与大豆蛋白共聚形成复合颗粒；
4)、离心去杂，冷冻干燥。
进一步的，所述步骤1)中，大豆蛋白与去离子水的固液比为10克/升～100克/升。
进一步的，所述步骤1)中，大豆蛋白分散并溶解于去离子水中后，搅拌1～3小时，于2～10℃水化8～12小时，取出恢复至室温后，调节pH至10.0～12.0。
优选的，所述步骤1)中，大豆蛋白分散并溶解于去离子水中后，搅拌2小时，于4℃水化10小时，取出恢复至室温后，调节pH至12.0。
进一步的，所述步骤2)中百里香酚与大豆蛋白的质量比为0.2～3:5。
进一步的，所述步骤2)中搅拌条件为：200～800rpm/min，搅拌时间为1～4小时，优选3小时。
进一步的，所述步骤3)中室温搅拌条件为：300～1000rpm/min，搅拌时间为0.5～1小时，优选1小时。
进一步的，所述步骤3)中将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后室温搅拌0.5～1小时，优选1小时。
进一步的，所述步骤4)中离心条件为5000～10000g条件下离心10～20分钟。
优选的，所述步骤4)中离心条件为8000g条件下离心20分钟。
进一步的，本发明方法所用的大豆蛋白包括：大豆分离蛋白、β-伴大豆球蛋白或大豆球蛋白等。
一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒，平均粒径为39.78～122.74nm，百里香酚荷载量为64.48～294.2μg/mg pro。
本发明的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒作为天然抑菌剂用于食品、农产品的保鲜中，或作为原料用于食品、农产品的保鲜剂制备中；其应用剂型包括：水剂、凝胶、可湿性粉剂或乳剂等；应用方式包括：直接添加剂、涂膜或固体缓释抑菌剂。
本发明有益效果：
(1)本发明采用大豆蛋白复合技术制备水溶性百里香酚，大豆蛋白是公认安全、具有降胆固醇作用的植物蛋白，由此制备的大豆蛋白-百里香酚复合颗粒是安全的，可作为天然抑菌剂应用于食品、农产品的保鲜中；
(2)本发明利用大豆蛋白的纳米包埋性质以及pH偏移处理对蛋白的结构展开-重叠作用和百里香酚的去质子化-质子化互换作用，促进大豆蛋白与百里香酚的相互作用形成复合颗粒，极大地提高百里香酚在水溶液中的溶解性和稳定性，并且对百里香酚的抑菌活性没有影响，可用于百香果、芒果、菜心等果蔬采后保鲜；
(3)本发明采用pH偏移处理一步制备大豆蛋白-百里香酚复合颗粒，所制备的颗粒尺度小于150nm，荷载量为6.45％-29.42％，全程无需添加其他化学试剂，是一种工艺简单、绿色、安全的生产技术；
(4)本发明的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒可作为天然抑菌剂或配料用于食品、农产品的保鲜中，并且应用方式多样，既可以用作抑菌水剂或自组装形成凝胶后用作涂膜抑菌剂或固体缓释抑菌剂，也可以干燥成粉末后用作可湿性抑菌粉剂或作为基料制备抑菌乳剂等等。
附图说明
图1为大豆蛋白-百里香酚复合颗粒溶液及其自组装凝胶及冻干粉末外观情况。
具体实施方式
为了更好的说明本发明技术方案所要解决的问题、采用的技术方案和达到的有益效果，现结合具体实施方式进一步阐述。值得说明的是，本发明技术方案包含但不限于以下实施方式。
本发明实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购等途径获得的常规产品。
实施例1：
(1)按照固液比为30克/升将大豆分离蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌2小时后，于4℃冰箱水化8小时，取出恢复至室温后，用4M NaOH调节pH至12.0，得到大豆分离蛋白溶液；
(2)室温磁力搅拌条件下，按质量比为2:5将百里香酚加入到步骤(1)的大豆分离蛋白溶液中，得到大豆分离蛋白-百里香酚混合液，之后在500rpm/min条件下继续搅拌3小时，使百里香酚充分去质子化溶解、大豆分离蛋白分子解离程度增加，百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
(3)用2M HCl将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后在搅拌600rpm/min条件下室温磁力搅拌下1小时，使百里香酚质子化溶解性降低，与大豆分离蛋白共聚形成复合颗粒；
(4)将步骤(3)溶液在8000g条件下离心20分钟，去除未结合的百里香酚以及不溶性大颗粒，所得上清液即为大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒溶液，将其冷冻干燥，可得到大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒粉末。
本实施例得到的大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒以平均粒径为82.54nm大小的颗粒形态存在；百里香酚荷载量为144.2μg/mg pro，复合物溶液中百里香酚的含量为4.33mg/mL(高于其在水中的溶解度0.74mg/mL)，并具有高度稳定性，室温放置1个月，溶液没有发生分层、变质，百里香酚也没有结晶析出；与游离百里香酚相比，大豆分离蛋白复合没有影响百里香酚的抑菌活性，却提高了百里香酚的溶解性和缓释性，将其用于菜心浸泡处理，结果发现大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒具有与游离百里香酚相当的除菌抑菌效果，但可避免游离百里香酚自身强的疏水特性对菜心外观的损伤。
实施例2：
(1)按照固液比为50克/升将β-伴大豆球蛋白(7S、大豆蛋白主要组分)分散并溶解于去离子水中，搅拌1小时后，于2℃冰箱水化10小时，取出恢复至室温后，用4M NaOH调节pH至12.0，得到β-伴大豆球蛋白溶液；
(2)室温磁力搅拌条件下，按质量比为2:5将百里香酚加入到步骤(1)的β-伴大豆球蛋白溶液中，得到β-伴大豆球蛋白-百里香酚混合液，之后在800rpm/min条件下继续搅拌4小时，使百里香酚充分去质子化溶解、β-伴大豆球蛋白分子解离程度增加，百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
(3)用2M HCl将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后在300rpm/min条件下室温搅拌0.5小时，使百里香酚质子化溶解性降低，与β-伴大豆球蛋白共聚形成复合颗粒；
(4)将步骤(3)溶液在10000g条件下离心10分钟，去除未结合的百里香酚以及不溶性大颗粒，所得上清液即为β-伴大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒溶液，将其冷冻干燥，可得到β-伴大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒粉末。
本实施例得到的β-伴大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒以平均粒径为39.78nm大小的颗粒形态存在；百里香酚荷载量为129.8μg/mg pro，复合物溶液中百里香酚的含量为6.49mg/mL(高于其在水中的溶解度0.74mg/mL)，并具有高度稳定性，室温放置1个月，溶液没有发生分层、变质，百里香酚也没有结晶析出；与游离百里香酚相比，β-伴大豆球蛋白复合没有影响百里香酚的抑菌活性，却提高了百里香酚的溶解性和缓释性。将复合颗粒溶液在50℃水浴锅中加热处理30分钟，复合颗粒溶液会自组装形成凝胶，将该凝胶用于百香果涂膜保鲜，结果发现涂膜果实室温(21℃)贮藏11天后好果率为100％、果皮褐变程度较低，效果明显优于对照(未涂膜样品，果实腐烂率为40％、果皮褐变严重)。
实施例3：
(1)按照固液比为10克/升将大豆球蛋白(11S、大豆蛋白主要组分)分散并溶解于去离子水中，搅拌3小时后，于4℃冰箱水化12小时，取出恢复至室温后，用4M NaOH调节pH至12.0，得到大豆球蛋白溶液；
(2)室温磁力搅拌条件下，按质量比为2:5将百里香酚加入到步骤(1)的大豆球蛋白溶液中，得到大豆球蛋白-百里香酚混合液，之后在600rpm/min条件下继续搅拌4小时，使百里香酚充分去质子化溶解、大豆球蛋白蛋白分子解离程度增加，百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
(3)用2M HCl将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后在1000rpm/min条件下室温搅拌1小时，使百里香酚质子化溶解性降低，与大豆球蛋白共聚形成复合颗粒；
(4)将步骤(3)溶液在8000g条件下离心20分钟，去除未结合的百里香酚以及不溶性大颗粒，所得上清液即为大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒溶液，将其冷冻干燥，可得到大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒粉末。
本实施例得到的大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒以平均粒径为101.25nm大小的颗粒形态存在；百里香酚荷载量为117.3μg/mg pro，复合物溶液中百里香酚的含量为1.17mg/mL(高于其在水中的溶解度0.74mg/mL)，并具有高度稳定性，室温放置1个月，溶液没有发生分层、变质，百里香酚也没有结晶析出；与游离百里香酚相比，大豆球蛋白复合没有影响百里香酚的抑菌活性，却提高了百里香酚的溶解性和缓释性，将其用于菜心浸泡处理，结果发现大豆球蛋白-百里香酚复合颗粒具有与游离百里香酚相当的除菌抑菌效果，但可避免游离百里香酚自身强的疏水特性对菜心外观的损伤。
实施例4：
(1)按照固液比为50克/升将大豆分离蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌2小时后，于10℃冰箱水化12小时，取出恢复至室温后，用4M NaOH调节pH至10.0，得到大豆分离蛋白溶液；
(2)室温磁力搅拌条件下，按质量比为0.2:5将百里香酚加入到步骤(1)的大豆分离蛋白溶液中，得到大豆分离蛋白-百里香酚混合液，之后在200rpm/min条件下继续搅拌1小时，使百里香酚充分去质子化溶解、大豆分离蛋白分子解离程度增加，百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
(3)用2M HCl将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后在800rpm/min条件下室温搅拌1小时，使百里香酚质子化溶解性降低，与大豆分离蛋白共聚形成复合颗粒；
(4)将步骤(3)溶液在5000g条件下离心20分钟，去除未结合的百里香酚以及不溶性大颗粒，所得上清液即为大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒溶液，将其冷冻干燥，可得到大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒粉末。
本实施例得到的大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒以平均粒径为69.79nm大小的颗粒形态存在；百里香酚荷载量为64.48μg/mg pro，复合物溶液中百里香酚的含量为3.22mg/mL(高于其在水中的溶解度0.74mg/mL)，并具有高度稳定性，室温放置1个月，溶液没有发生分层、变质，百里香酚也没有结晶析出；与游离百里香酚相比，大豆分离蛋白复合没有影响百里香酚的抑菌活性，却提高了百里香酚的溶解性和缓释性，将其用于菜心浸泡处理，结果发现大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒具有与游离百里香酚相当的除菌抑菌效果，但可避免游离百里香酚自身强的疏水特性对菜心外观的损伤。
实施例5：
(1)按照固液比为100克/升将大豆分离蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌3小时后，于4℃冰箱水化12小时，取出恢复至室温后，用4M NaOH调节pH至12.0，得到大豆分离蛋白溶液；
(2)室温磁力搅拌条件下，按质量比为3:5将百里香酚加入到步骤(1)的大豆分离蛋白溶液中，得到大豆分离蛋白-百里香酚混合液，之后在800rpm/min条件下继续搅拌4小时，使百里香酚充分去质子化溶解、大豆分离蛋白分子解离程度增加，百里香酚与大豆蛋白多肽链相互作用，形成复合物；
(3)用2M HCl将步骤(2)的溶液pH调至7.0，之后在800rpm/min条件下室温搅拌1小时，使百里香酚质子化溶解性降低，与大豆分离蛋白共聚形成复合颗粒；
(4)将步骤(3)溶液在8000g条件下离心20分钟，去除未结合的百里香酚以及不溶性大颗粒，所得上清液即为大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒溶液，将其冷冻干燥，可得到大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒粉末。
本实施例得到的大豆分离蛋白-百里香酚复合颗粒以平均粒径为122.74nm大小的颗粒形态存在；百里香酚荷载量为294.2μg/mg pro，复合物溶液中百里香酚的含量为29.42mg/mL(高于其在水中的溶解度0.74mg/mL)，并具有高度稳定性，室温放置1个月，溶液没有发生分层、变质，百里香酚也没有结晶析出；与游离百里香酚相比，大豆分离蛋白复合没有影响百里香酚的抑菌活性，却提高了百里香酚的溶解性和缓释性。将复合颗粒溶液在50℃水浴锅中加热处理15分钟，复合颗粒溶液会自组装形成凝胶，将该凝胶用于芒果的涂膜保鲜，结果发现涂膜果实室温(21℃)贮藏10天后好果率为100％、果皮黑斑率低，效果明显优于对照(未涂膜样品，果实腐烂率20％、果皮黑斑率较高)。
实施例1-5中制备的大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的理化特性对比如下表：
表1大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的理化特性
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
1)、制备大豆蛋白溶液：将大豆蛋白分散并溶解于去离子水中，搅拌，冷藏；调节pH值；
2)、制备大豆蛋白-百里香酚复合物混合液：室温搅拌条件下，将百里香酚加入到步骤1)的大豆蛋白溶液中，继续搅拌，使百里香酚与大豆蛋白形成复合物；
3)、调节步骤2)的溶液pH值，搅拌，使百里香酚与大豆蛋白共聚形成复合颗粒；
4)、离心去杂，冷冻干燥。
2.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，大豆蛋白与去离子水的固液比为10克/升～100克/升。
3.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，大豆蛋白分散并溶解于去离子水中后，搅拌1～3小时，于2～10℃水化8～12小时，取出恢复至室温后，调节pH至10.0～12.0。
4.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中搅拌条件为：200～800rpm/min，搅拌时间为1～4小时。
5.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中百里香酚与大豆蛋白的质量比为0.2～3:5。
6.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中室温搅拌条件为：300～1000rpm/min，搅拌时间为0.5～1小时。
7.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中离心条件为5000～10000g条件下离心10～20分钟。
8.根据权利要求1所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述的大豆蛋白包括：大豆分离蛋白(蛋白含量＞90％)、β-伴大豆球蛋白或大豆球蛋白。
9.一种水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒，其特征在于，所述复合颗粒的平均粒径为39.78nm～122.74nm，百里香酚荷载量为64.48～294.2μg/mg pro。
10.权利要求1至8任意一项所述的制备方法制得的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒或权利要求9所述的水溶性大豆蛋白-百里香酚复合颗粒，其作为天然抑菌剂在食品、农产品保鲜中的应用，或作为原料在食品、农产品的保鲜剂制备中的应用。
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Application publication date: 20190924

Assignee: Guangzhou Baosangyuan Ecological Technology Co.,Ltd.

Assignor: SERICULTURE & AGRI FOOD Research Institute GAAS

Contract record no.: X2023980033166

Denomination of invention: Preparation method and application of a water-soluble soybean protein-thymenol composite particle

Granted publication date: 20220701

License type: Common License

Record date: 20230302