CN110353276A - 一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白‑葡萄糖接枝物的方法，属于食品/农产品及其副产物的加工、蛋白改性技术领域。该方法是将西瓜籽蛋白依次经过超声和微波前处理，再与葡萄糖混合，进行糖基化反应，得到西瓜籽蛋白与葡萄糖交联形成的接枝物。本发明采用超声联合微波技术对西瓜籽蛋白进行前处理，使蛋白的反应基团暴露，易于糖基化反应，利于糖接枝。该方法能够显著地提高西瓜籽蛋白接枝度并且改善其溶解性、乳化性、起泡性等性质，工艺简单，易于大规模化生产。

Description

一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法

技术领域

本发明属于食品/农产品及其副产物的加工、蛋白改性技术领域，涉及一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-糖接枝物的方法。

背景技术

西瓜籽因其具有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸以及微量元素等，可用于预防和治疗癌症、心血管疾病，已受到各界研究者的广泛关注。西瓜籽蛋白是从榨油的西瓜籽饼粕中制备的一种蛋白质，主要是球蛋白、白蛋白和盐溶性蛋白等组成，含有多种人体必需氨基酸，其中包括精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸等，其氨基酸组成符合联合国粮农组织和世界卫生组织对食品蛋白质的规定。从功能特性来看，西瓜籽蛋白还具有较好的抗菌活性、抗氧化活性、乳化性和起泡性等。该蛋白质具有资源丰富、价格低廉等优点。因此，开拓西瓜籽蛋白的应用市场是非常必要的。

为了提高和扩展蛋白的其它功能特性，国内外研究者就蛋白改性方面做了大量的研究工作。目前蛋白改性的方法主要包括：物理改性、化学改性、微生物改性和酶法改性等。其中，蛋白质糖基化改性是一种不需要化学试剂、能耗低、反应温和且环保的方法，由于参与接枝反应的蛋白质和糖都是人体的能源物质，无毒，无污染，这对食品、医药行业来说是安全的，所以近年来备受关注。此外，超声、微波等技术也被广泛用于辅助蛋白糖基化改性。超声波可以使蛋白质分子结构疏松、伸展，提高溶解度，从而增加其与糖分子的碰撞机会，提高接枝度，促进蛋白质改性。微波加热迅速、均匀，它能够缩短糖基化反应时间，控制反应进程，最大限度地保持活性物质和营养成分。因此，研究超声联合微波辅助制备蛋白糖基化产物对于丰富蛋白质功能、提高蛋白的附加值是非常重要的，但超声联合微波前处理辅助糖基化制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的研究未见报道。

本发明采用超声联合微波技术对西瓜籽蛋白进行前处理，使蛋白的反应基团暴露，易于糖基化反应，利于糖接枝，所得西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的溶解性、起泡性、乳化性均优于传统湿热法、超声辅助湿热法和微波辅助湿热法制备的接枝物。

超声联合微波前处理辅助湿热法不仅是一种绿色、安全、低能耗的物理加工手段，而且能够显著缩短蛋白与糖的接枝进程。因此，借助超声联合微波前处理手段，提高了西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的功能特性，拓宽了西瓜籽蛋白的应用范围，为其在食品和医药品领域的应用提供理论参考和科学依据。

发明内容

本发明依次将西瓜籽蛋白进行超声和微波前处理，然后向处理后的产物中加入一定比例的葡萄糖，混合均匀后，在一定温度的水浴中低速搅拌，最终使葡萄糖与西瓜籽蛋白交联形成接枝物。本发明采用超声联合微波技术对西瓜籽蛋白进行前处理，使蛋白的反应基团暴露，易于糖基化反应，利于糖接枝。该方法能够显著地提高西瓜籽蛋白接枝度并且改善其乳化性、起泡性等性质，工艺简单，易于实现大规模化生产。此外，所得的接枝物可用于食品和医药品领域的应用和研究。

本发明的技术方案为：

一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法，按照以下步骤进行：

(1)称取西瓜籽蛋白，加入蒸馏水配置成1％-5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行超声前处理，超声功率100-300W，时间10-60min。

(2)将步骤(1)得到的超声前处理后的蛋白溶液进行微波前处理，微波功率200-400W，时间4-12min，得到超声联合微波前处理后的蛋白溶液。

(3)向步骤(2)得到的蛋白溶液中按照3:1-2:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调节混合溶液的pH值为7-11，在50-100℃下，糖基化反应20-100min后，将混合液置于冰浴中冷却至室温，在4500r/min转速下离心10min，获得上清液，再经过透析脱盐、浓缩、冷冻干燥，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物。

其中步骤(1)中所述的超声装置为聚能式超声，聚能式超声是指聚能式超声探头与样品直接接触，并在超声控制器的控制下发挥作用，具有超声作用强，能量集中的特点。所述西瓜籽蛋白的纯度≥98％。

其中步骤(3)中向蛋白质溶液中加入葡萄糖进行糖基化反应，透析时间为48h。

本发明的有益效果：

(1)本发明首次利用了超声联合微波前处理辅助湿热法制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，充分利用了超声和微波的优势，显著地加快了糖基化进程。

(2)本发明获得的西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，具有较好的功能特性。

(3)本发明拓展了西瓜籽蛋白在医药、生物等领域的应用。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其它实施例互相排斥的实施例。

本发明中溶解性、乳化性、起泡性被用于评估接枝物的功能特性。

实施例1

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成1％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜籽蛋白溶液进行超声前处理，超声功率100W，超声预处理10min后，再将其于200W下微波处理4min，得到超声联合微波前处理的蛋白溶液，再向其蛋白溶液中按照3:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调溶液pH值为7，在50℃下糖基化反应20min后，将混合液置于冰浴中冷却至室温，在4500r/min转速下离心10min，获得上清液，再经过透析脱盐、浓缩、冷冻干燥，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为19.28％、41.23％、32.23％、31.50％。

实施例2

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜籽蛋白溶液进行超声前处理，超声功率300W，超声预处理60min后，再将其于400W下微波处理12min，得到超声联合微波前处理的蛋白溶液，再向其蛋白溶液中按照2:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调溶液pH值为11，在100℃下糖基化反应100min，后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为27.17％、51.03％、42.46％、41.93％。

实施例3

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成3％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜籽蛋白溶液进行超声前处理，超声功率250W，超声预处理30min后，再将其于300W下微波处理10min，得到超声联合微波前处理的蛋白溶液，再向其蛋白溶液中按照1:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调溶液pH值为10，在90℃下糖基化反应60min，后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为38.58％、62.01％、52.69％、51.20％。

对比例1

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成1％(w/v)悬浊液，混合均匀后，向蛋白溶液中按照3:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调节溶液的pH值为7，在50℃下糖基化反应20min，后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为15.13％、34.51％、27.26％、25.30％。

对比例2

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，向蛋白溶液中按照2:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调节溶液的pH值为11，在100℃下糖基化反应100min，后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为19.95％、42.63％、30.16％、31.53％。

对比例3

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成3％(w/v)悬浊液，混合均匀后，向蛋白溶液中按照1:1(w/w)的比例加入葡萄糖，混合均匀后，调节溶液的pH值为10，在90℃下糖基化反应60min，后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为24.95％、47.63％、38.16％、36.53％。

对比例4

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成1％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行超声前处理，超声前处理辅助接枝反应条件同实施例1，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为17.78％、36.12％、29.16％、28.11％。

对比例5

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行超声前处理，超声前处理辅助接枝反应条件同实施例2，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为22.84％、45.21％、36.23％、34.23％。

对比例6

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成3％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行超声前处理，超声前处理辅助接枝反应条件同实施例3，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为28.84％、51.21％、42.23％、39.23％。

对比例7

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成1％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行微波前处理，微波前处理辅助接枝反应条件同实施例1，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为16.98％、35.41％、28.72％、26.98％。

对比例8

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行微波前处理，微波前处理辅助接枝反应条件同实施例2，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为26.97％、47.71％、36.06％、32.75％。

对比例9

取西瓜籽蛋白2g，加入蒸馏水配置成3％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜子蛋白溶液进行微波前处理，微波前处理辅助接枝反应条件同实施例3，其余后续处理同实施例1，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物，其接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力分别为24.97％、49.01％、38.16％、35.15％。

检测实施例1中得到的西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力，与湿热法、超声前处理辅助湿热法、微波前处理辅助湿热法制备的接枝物进行比较，结果如下表1所示：

表1.不同处理对西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度和功能特性的影响

检测实施例2中得到的西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力，与湿热法、超声前处理辅助湿热法、微波前处理辅助湿热法制备的接枝物进行比较，结果如下表2所示：

表2.不同处理对西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度和功能特性的影响

检测实施例3中得到的西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度、溶解性、乳化能力、起泡能力，与湿热法、超声前处理辅助湿热法、微波前处理辅助湿热法制备的接枝物进行比较，结果如下表3所示：

表3.不同处理对西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度和功能特性的影响

通过上表可以看出，超声联合微波前处理辅助湿热处理可以显著的提高西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的接枝度、溶解性、乳化能力和起泡能力。

本发明通过目前被认为是最优选和最实际的实施例描述，应当能被理解的是，本发明不限于公开的实施例。相反，其目的是涵盖随附权利要求精神和范围内的各种修改和等效安排，其范围是给予最广泛的解释，以包含在法律下允许的所有这样的修改和同等结构。

Claims (3)

1.一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)称取西瓜籽蛋白，加入蒸馏水配置成1％-5％(w/v)悬浊液，混合均匀后，对西瓜籽蛋白溶液进行超声前处理，超声功率100-300 W，时间10-60min；

(2)将步骤(1)得到的超声前处理后的蛋白溶液进行微波前处理，微波功率200-400 W，时间4-12min；

(3)向步骤(2)经超声联合微波前处理后的蛋白溶液中按照3:1-2:1(w/w)的比例加入糖，混合均匀后，调节溶液的pH值为7-11，在50-100℃下糖基化反应20-100min后，将混合液置于冰浴中冷却至室温，在4500r/min转速下离心10min，获得上清液，再经过透析脱盐、浓缩、冷冻干燥，得到西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物。

2.根据权利要求1所述的一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法，其特征在于其中步骤(1)中所述的超声装置为聚能式超声，聚能式超声是指聚能式超声探头与样品直接接触，并在超声控制器的控制下发挥作用，所述西瓜籽蛋白的纯度≥98％。

3.根据权利要求1所述的一种超声联合微波制备西瓜籽蛋白-葡萄糖接枝物的方法，其特征在于其中步骤(3)中向蛋白质溶液中加入葡萄糖进行糖基化反应，透析时间为48h。