CN110692803A - 一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，包括：（1）配制大豆分离蛋白溶液，（2）超高压处理，（3）热处理和（4）硫酸钙诱导凝胶形成。本发明制得的增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶，凝胶硬度为59.497g‑76.599g，持水性达到76.31%‑80.92%。

Description

一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法。
背景技术
蛋白质是人类生存必需的营养元素，是食品中重要的组成成分之一，目前食用的蛋白质大多来源于动物蛋白。随着人们对健康生活的追求，现如今全球的趋势主要集中于开发来源广、成本低的新型蛋白。从来源、成本、健康和功能特性等角度看，植物蛋白替代动物蛋白已经逐渐成为未来的趋势。大豆蛋白中必需氨基酸组成与动物蛋白接近，明显优于其他植物蛋白，消化率接近或超过动物蛋白。同时，大豆蛋白还具有优良的功能特性，例如持水性、乳化性、凝胶性等，这些性质对食品的组织结构有重要贡献。作为一种重要的植物蛋白源，大豆蛋白除被广泛应用于豆腐、味噌、纳豆等传统豆制品加工行业外，还被应用于饮料、肉类食品加工业中。
蛋白改性是现代食品科学研究的热点之一，其目的是通过改变蛋白的一个或几个理化性能从而改善蛋白质的功能特性。蛋白质改性的实质为通过改变蛋白组成、分子结构、空间构象、聚集状态以及聚集程度来改变蛋白质性质，目前常用的方法有物理改性、化学改性、酶法改性和基因工程改性。
蛋白质凝胶是一种可将水分截留在内的连续三维基质或网络结构，具有一定的粘弹性。蛋白质的凝胶性是非常重要的功能性质，这使得蛋白质在许多食品中的品质特别是质地方面发挥着极其重要的作用。例如，蛋白质应用于肉制品中，可起到保水和稳定脂肪的作用，从而使肉制品保持半固态的粘弹性质地。同时对蛋白质食品(如豆腐)来说，凝胶性是形成这类产品的基础。大豆蛋白凝胶的形成较为复杂，该过程通常被认为包括变性、解离和缔合、聚集三步。大豆蛋白的变性意味着其分子的构象发生改变，蛋白分子从天然(折叠)状态变为展开状态，分子内部巯基和疏水性基团得以暴露出来。随后这些暴露的基团之间通过相互作用形成聚集体。当蛋白浓度足够髙时，聚集后的蛋白分子能够形成凝胶网络结构。在较低浓度下，蛋白的聚集可能导致沉淀的发生。如果改变溶液的pH或离子强度，蛋白聚集体也可在低浓度下成胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白与蒸馏水按质量比80-100:100混合，采用旋涡混合器，以转速1800-2500r/min，混合处理15-20min，得到混合液；将混合液静置12-16h；然后对混合液进行声波处理8-12min，得到水化的大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将水化的大豆分离蛋白溶液放置于食品级聚乙烯袋中，抽真空并封口后放入超高压设备中，以蒸馏水作为传压介质对水化的大豆分离蛋白溶液进行10-12min高压处理，处理压力为200-400MPa，处理期间温度保持在25±2℃；
步骤3：将步骤2得到的超高压处理后的大豆分离蛋白溶液在温度为85-95℃的水浴中加热10-12min，使蛋白质二次变性，然后冷却至室温，备用；
步骤4：向步骤3得到的大豆分离蛋白溶液中加入其质量0.2-0.4％的硫酸钙，然后放入共振声混合设备中，在频率80-120Hz、振幅1.5-2.0mm条件下，处理8-10min；再置于85-95℃的水浴中保温20-30min，将水浴后的混合液迅速冷却至室温，即得到增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶。
优选的技术方案为：所述大豆分离蛋白的纯度大于或等于90％，水分含量小于或等于8％。
优选的技术方案为：所述超声波处理是指将混合液放入超声波环境中，采用频率25-35KHz、功率密度0.4-0.5W/cm2的超声波处理。
优选的技术方案为：迅速冷却是指在60min内将混合液由85-95℃降温至4-15℃。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、本发明采用旋涡混合与超声波处理的方法，使大豆分离蛋白充分水化。
2、本发明采用超高压预处理大豆分离蛋白溶液，使水化后的大豆分离蛋白部分改性，增强了后续制备大豆蛋白凝胶的硬度和持水性。
3、本发明采用共振声混合方法使硫酸钙与大豆蛋白溶液快速、均匀混合，有助于快速、稳定、均匀的形成大豆蛋白凝胶。
附图说明
图1大豆蛋白凝胶的扫描电镜图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1：一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法
一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，包括以下步骤。
(1)配制大豆分离蛋白溶液
所用的大豆分离蛋白原料，蛋白含量高于90％，水分含量低于8％。经检测，本实施例的大豆分离蛋白得到蛋白含量为92.3％，水分含量为7.34％
将大豆分离蛋白与蒸馏水按质量比90:100混合，采用旋涡混合器，转速2300r/min，混合处理18min；将混合液静置14h；然后将混合液放入超声波环境中，采用频率30KHz、功率密度0.45W/cm2的超声波处理10min，得到充分水化的大豆分离蛋白溶液，备用。
(2)超高压处理
将大豆分离蛋白溶液放置于食品级聚乙烯袋中，在真空表压-0.09～-0.10MPa环境中热封口，然后放入食品级超高压设备中，以蒸馏水作为传压介质对蛋白溶液进行11min高压处理，处理压力为300MPa，处理期间温度保持在25℃。本实施例的处理压力为300MPa，本实施例的其它处理过程和参数不变，以200MPa和400MPa进行处理，获得另两个实施例，以0.1MPa(未进行超高压处理)进行处理，获得对比例。
(3)热处理
将超高压处理后的大豆分离蛋白溶液在温度90℃条件下水浴加热11min，使蛋白二次变性，然后冷却至室温，备用。
(4)硫酸钙诱导凝胶形成
向热处理后的大豆分离蛋白溶液中加入其质量0.3％的硫酸钙，然后将混合液放入共振声混合设备中，在频率100Hz、振幅1.7mm条件下，处理9min；再将混合液置于90℃水浴条件下保温25min，将水浴后的混合液迅速冷却至室温，即得到增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶。
所述的迅速冷却方法，指在60min内将混合液由90℃降温至8℃，可以将混合液放入速冷机中冷却，也可以将混合液放入冰水浴中冷却。
所述的增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶，凝胶硬度为59.497g-76.599g，持水性达到76.31％-80.92％。
凝胶硬度检测方法：将样品切成1×1×1cm的立方体，采用质构仪测定蛋白的凝胶强度，测试条件如下：采用TPA模式，探头P/35，触发力5g，测前速度5mm/s，测试速度1mm/s，测后速度10mm/s，下压高度50％，两次测量时间间隔为5s。所测凝胶硬度单位为g。
持水性检测方法：取凝胶样品若干，将其置于10ml离心管中，称量离心管加凝胶的重量(W1)，于8000r/min条件下离心20min后再次称量离心管加凝胶的总重(W2)，记离心管重为W。凝胶持水性按如下方法计算：
Figure BDA0002278387980000041
保持其他技术参数不变，采用不同的超高压压力0.1MPa(未进行超高压处理)、200MPa、300MPa、400MPa分别处理大豆蛋白溶液，检测大豆蛋白凝胶的硬度和持水性数值，见表1；大豆蛋白凝胶的扫描电镜图，见图1。
表1凝胶硬度和持水性
处理压力(MPa) 凝胶硬度(g) 持水性(％)
0.1MPa(未处理) 49.259 71.09
200MPa 59.497 77.05
300MPa 64.073 76.31
400MPa 76.599 80.92
表1的数据表明，经超高压处理后，大豆蛋白凝胶的硬度和持水性较未经高压处理组显著提高。
如图1所示，高压处理后的蛋白凝胶结构趋向于均一、有序，从而有助于增加凝胶样品硬度；有利于蛋白网络结构截留更多水分，提高持水性。
实施例2：一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法
一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白与蒸馏水按质量比80:100混合，采用旋涡混合器，以转速1800r/min，混合处理15min，得到混合液；将混合液静置12h；然后对混合液进行声波处理8min，得到水化的大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将水化的大豆分离蛋白溶液放置于食品级聚乙烯袋中，抽真空并封口后放入超高压设备中，以蒸馏水作为传压介质对水化的大豆分离蛋白溶液进行10min高压处理，处理压力为200MPa，处理期间温度保持在23℃；
步骤3：将步骤2得到的超高压处理后的大豆分离蛋白溶液在温度为85℃的水浴中加热10min，使蛋白质二次变性，然后冷却至室温，备用；
步骤4：向步骤3得到的大豆分离蛋白溶液中加入其质量0.2％的硫酸钙，然后放入共振声混合设备中，在频率80Hz、振幅1.5mm条件下，处理8min；再置于85℃的水浴中保温20min，将水浴后的混合液迅速冷却至室温，即得到增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的纯度等于90％，水分含量等于8％。
优选的实施方式为：所述超声波处理是指将混合液放入超声波环境中，采用频率25KHz、功率密度0.4W/cm2的超声波处理。
优选的实施方式为：迅速冷却是指在60min内将混合液由85℃降温至4℃。
实施例3：一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法
一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白与蒸馏水按质量比100:100混合，采用旋涡混合器，以转速2500r/min，混合处理20min，得到混合液；将混合液静置16h；然后对混合液进行声波处理12min，得到水化的大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将水化的大豆分离蛋白溶液放置于食品级聚乙烯袋中，抽真空并封口后放入超高压设备中，以蒸馏水作为传压介质对水化的大豆分离蛋白溶液进行12min高压处理，处理压力为400MPa，处理期间温度保持在27℃；
步骤3：将步骤2得到的超高压处理后的大豆分离蛋白溶液在温度为95℃的水浴中加热12min，使蛋白质二次变性，然后冷却至室温，备用；
步骤4：向步骤3得到的大豆分离蛋白溶液中加入其质量0.4％的硫酸钙，然后放入共振声混合设备中，在频率120Hz、振幅2.0mm条件下，处理10min；再置于95℃的水浴中保温30min，将水浴后的混合液迅速冷却至室温，即得到增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的纯度等于95％，水分含量等于6％。
优选的实施方式为：所述超声波处理是指将混合液放入超声波环境中，采用频率35KHz、功率密度0.5W/cm2的超声波处理。
优选的实施方式为：迅速冷却是指在60min内将混合液由95℃降温至15℃。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims (4)

1.一种增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1： 将大豆分离蛋白与蒸馏水按质量比80-100:100混合，采用旋涡混合器，以转速1800-2500r/min，混合处理15-20min，得到混合液；将混合液静置12-16h；然后对混合液进行声波处理8-12min，得到水化的大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将水化的大豆分离蛋白溶液放置于食品级聚乙烯袋中，抽真空并封口后放入超高压设备中，以蒸馏水作为传压介质对水化的大豆分离蛋白溶液进行10-12min高压处理，处理压力为200- 400MPa，处理期间温度保持在25±2℃；
步骤3：将步骤2得到的超高压处理后的大豆分离蛋白溶液在温度为85-95℃的水浴中加热10-12min，使蛋白质二次变性，然后冷却至室温，备用；
步骤4：向步骤3得到的大豆分离蛋白溶液中加入其质量0.2-0.4%的硫酸钙，然后放入共振声混合设备中，在频率80-120Hz、振幅1.5-2.0mm条件下，处理8-10min；再置于85-95℃的水浴中保温20-30min，将水浴后的混合液迅速冷却至室温，即得到增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶。
2.根据权利要求1所述的增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白的纯度大于或等于90%，水分含量小于或等于8%。
3.根据权利要求1所述的增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，其特征在于：所述超声波处理是指将混合液放入超声波环境中，采用频率25-35KHz、功率密度0.4-0.5W/cm2的超声波处理。
4.根据权利要求1所述的增强硬度和持水性的大豆蛋白凝胶制备方法，其特征在于：迅速冷却是指在60min内将混合液由85-95℃降温至4-15℃。
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