CN110859301A - 一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高凉粉草多糖‑大豆分离蛋白复合凝胶的凝胶强度、持水性和热稳定性的制备方法：将凉粉草多糖和大豆分离蛋白分别溶于超纯水中，充分水合，混合，加入促进剂，并加热30min后迅速冷却得到大豆分离蛋白‑凉粉草多糖复合凝胶。适宜浓度的盐离子的加入，能显著调节复合凝胶的凝胶强度、持水性和热稳定性。基于复合凝胶良好的凝胶特性以及促进剂的增强作用，得到的复合凝胶可以作为包埋采用。
Description
技术领域
本发明涉及食品亲水胶体领域，具体涉及一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法。
背景技术
凉粉草多糖是从凉粉草中提取的凝胶化阴离子多糖。它是由葡萄糖，半乳糖和半乳糖醛酸和蛋白质组成的酸性杂多糖。大豆分离蛋白具有优异的功能和高营养价值，但是大豆分离蛋白的凝胶性较差。因此，常常需要加入凝胶剂以促进大豆分离蛋白凝胶的形成。近年来，多糖凝胶剂受到广泛关注，凉粉草多糖具有良好的凝胶特性，作为凝胶剂促进大豆分离蛋白的形成具有良好的前景。
蛋白质-多糖凝胶化过程通常被认为是加热过程中蛋白质的变性，聚集，然后交联形成凝胶。蛋白质-多糖聚集主要依赖于蛋白质和多糖之间的相互作用，包括静电相互作用，二硫键，氢键和疏水相互作用等作用。在凝胶形成过程中，静电吸引力，二硫键力，氢键和疏水力需要克服包括肽链分子，肽链和多糖的排斥力。但是因为多糖和蛋白种类不同，因此每种相互作用的贡献是不同的。
凉粉草多糖可与大豆分离蛋白形成稳定的复合凝胶，但其凝胶强度、持水性和热稳定性都有所不足。所形成的凝胶的强度，持水性和热稳定性较差导致不易形成可塑型凝胶，容易受到温度影响，限制了该复合凝胶在实际中的应用。
发明内容
本发明的目的是一种制备方法，可以提高凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的凝胶强度、持水性和热稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白(MBP-SPI)复合凝胶的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
(1)将新鲜的凉粉草洗净、烘干、粉碎，用80％乙醇浸泡过夜，过滤，滤渣烘干，滤渣于0.2％的碳酸钠溶液中95℃提取2-4h，过滤，滤液醇沉，过滤，将沉淀溶于水中，浓缩至原始体积的三分之一，透析，浓缩，冻干，得到凉粉草多糖备用；
(2)多糖溶液的配置：将步骤(1)中的凉粉草多糖粉末溶解于水中，浓度为1-5％，搅拌60min，4℃储存充分水合；
(3)蛋白质溶液的配置：将大豆分离蛋白溶解溶于水中，浓度为5-15％，搅拌60min，4℃储存充分水合；
(4)凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备：将多糖溶液和蛋白质溶液在25℃下以1∶1-1∶3的比例混合，加入0.005-0.05M的促进剂，所述促进剂为钠离子或钙离子溶液，通过磁力搅拌器300rpm下搅拌20-60min，促进剂、凉粉草多糖和大豆分离蛋白的混合物在90-100℃下加热30min后冷却，将凝胶冷却至室温后4℃下储存形成凝胶。
进一步地，所述促进剂为氯化钙。
进一步地，所述促进剂的浓度为0.005M。
进一步地，所述凉粉草粉末与乙醇的料液比为1∶5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过该方法制备的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶，具有良好的凝胶强度、持水性和热稳定性；
(2)通过该方法制备的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶，微观结构均匀致密，孔隙小，表面光滑。
(3)通过该方法制备的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶，可塑性更好，具有更广阔的利用空间。
附图说明
图1为盐离子对复合凝胶持水性的影响；
图2为盐离子对复合凝胶强度的影响；
图3为盐离子对复合凝胶热稳定性的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、实施例
实施例1：
(1)将新鲜的凉粉草洗净、烘干、粉碎，取500g粉碎凉粉草用2L乙醇(80％)浸泡过夜，除去某些醇溶性物质，过滤，滤渣烘干，滤渣于10L 0.2％的碳酸钠溶液中95℃提取2.5h，过滤，滤液醇沉，过滤，将沉淀溶于超纯水中，浓缩至原始体积的三分之一，透析，浓缩，冻干，得到凉粉草多糖备用。计算出凉粉草多糖得率为凉粉草干基的10％；
(2)多糖溶液的配置：将(1)中的凉粉草多糖粉末溶解于超纯水中，使其浓度为3％，搅拌60min，4℃冰箱过夜使其充分水合；
(3)蛋白质溶液的配置：将大豆分离大白溶解在超纯水中，使其浓度为9％，搅拌60min，4℃冰箱过夜使其充分水合；
(4)促进剂诱导的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备：将凉粉草多糖和大豆分离蛋白储备液在25℃下以1∶1的比例混合，加入0.005或者0.01M的氯化钙，通过磁力搅拌器搅拌20min(300rpm)以获得大豆分离蛋白和凉粉草多糖溶液。然后促进剂、凉粉草多糖和大豆分离蛋白混合物在90℃下加热30min然后冷却，将凝胶冷却至室温后4℃冰箱下储存过夜形成凝胶。
实施例2：
(1)将新鲜的凉粉草洗净、烘干、粉碎，取500g粉碎凉粉草用2L乙醇(80％)浸泡过夜，除去某些醇溶性物质，过滤，滤渣烘干，滤渣于10L 0.2％的碳酸钠溶液中95℃提取2.5h，过滤，滤液醇沉，过滤，将沉淀溶于超纯水中，浓缩至原始体积的三分之一，透析，浓缩，冻干，得到凉粉草多糖备用。计算出凉粉草多糖得率为凉粉草干基的10％；
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(3)蛋白质溶液的配置：将大豆分离大白溶解在超纯水中，使其浓度为9％，搅拌60min，4℃冰箱过夜使其充分水合；
(4)促进剂诱导的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备：将凉粉草多糖和大豆分离蛋白储备液在25℃下以1∶2的比例混合，加入0.015或者0.020M的氯化钠，通过磁力搅拌器搅拌40min(300rpm)以获得大豆分离蛋白和凉粉草多糖溶液。然后促进剂、凉粉草多糖和大豆分离蛋白混合物在95℃下加热30min然后冷却，将凝胶冷却至室温后4℃冰箱下储存过夜形成凝胶。
实施例3：
(1)将新鲜的凉粉草洗净、烘干、粉碎，取500g粉碎凉粉草用2L乙醇(80％)浸泡过夜，除去某些醇溶性物质，过滤，滤渣烘干，滤渣于10L 0.2％的碳酸钠溶液中95℃提取2.5h，过滤，滤液醇沉，过滤，将沉淀溶于超纯水中，浓缩至原始体积的三分之一，透析，浓缩，冻干，得到凉粉草多糖备用，计算出凉粉草多糖得率为凉粉草干基的10％；
(2)多糖溶液的配置：将(1)中的凉粉草多糖粉末溶解于超纯水中，使其浓度为3％，搅拌60min，4℃冰箱过夜使其充分水合；
(3)蛋白质溶液的配置：将大豆分离大白溶解在超纯水中，使其浓度为9％，搅拌60min，4℃冰箱过夜使其充分水合；
(4)促进剂诱导的凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备：将凉粉草多糖和大豆分离蛋白储备液在25℃下以1∶3的比例混合，加入0.03、0.04或者0.05M的氯化钙，通过磁力搅拌器搅拌60min(300rpm)以获得大豆分离蛋白和凉粉草多糖溶液。然后促进剂、凉粉草多糖和大豆分离蛋白混合物在100℃下加热30min然后冷却，将凝胶冷却至室温后4℃冰箱下储存过夜形成凝胶。
二、试验例
凉粉草多糖：将新鲜的凉粉草洗净干燥、粉碎、热碱提取、离心分离、醇沉、过滤复溶、纯化得到凉粉草多糖备用，大豆分离蛋白(河北百味生物科技有限公司)，氯化钠、氯化钙(西陇科技公司)，ARES流变仪(美国TA公司)，差示扫描量热仪(美国Perkin Elmer公司)，HH4-数显恒温水浴锅(常州华普达仪器有限公司)。
流变学测定：对复合胶的流变学进行分析。使用配备有锥板(直径40mm，间隙1mm)的应变控制ARES流变仪(TA Instruments，New Castle，USA)在每次测量之前，将样品平衡2min。流变学分析包括了流动行为，触变性和粘弹性。
凝胶热稳定性测定：采用热重分析仪(TGA 4000，PE Instruments Inc.，USA)测定样品的热性质。将样品(5-10mg)称重并置于设备氧化铝坩埚中，其中空铝盘用作参考。在N2条件下，测定30-700℃的温度范围内的复合胶变化。
持水性测定：将10g的混合凝胶在25℃下以10,000×g离心10min。测定离心管的重量、凝胶样品质量和水分损失量。持水性表示为离心后凝胶重量相对于初始凝胶重量的百分比。
凝胶强度测定：复合凝胶的凝胶强度通过配有P/36R探针的质构仪进行测定。将制备好的凝胶样品置于50mL容器中，样品不小于20mL。在测量之前，凝胶在室温平衡30min。参数设置如下：预测试速度1.5mm/s；试验速度2.0mm/s；上升速度2.0mm/s；试验距离10.0mm和触发力5g。触发类型是自动的。
热性能分析：使用热重分析仪(TGA 4000，PE Instruments Inc.，USA)来评估复合凝胶的热性质。简言之，将样品(5-10mg)称重并置于设备氧化铝坩埚中，其中空铝盘用作参考。在N2气下，在30-700℃的温度范围内，以10℃/min的加热速率测量凝胶样品的热分解温度。
统计学分析：采用SPSS21.0统计分析软件进行t检验，数据用“均数±标准差”表示，双侧检验以P＜0.05表示差别有统计学意义。
如图1、2所示，盐离子的加入能显著提高复合凝胶的持水性和增强其凝胶强度，能提高其凝胶性能。
钙离子对凉粉草多糖-大豆分离蛋白(MBP-SPI)混合凝胶热稳定性的影响如图3所示。从吸热峰可以看出，钙离子的加入影响了热转变温度。结果表明，在此浓度(0.005-0.01M)下，热转变温度升高。在高离子浓度(＞0.015M)下，热转变温度降低。这些结果表明钙离子显着影响凝胶的热稳定性。低离子浓度(0.005-0.01M)，凝胶的热稳定性可以提高。该特征结果与凝胶的弹性和粘度以及凝胶强度一致。钙离子可以促进稳定的凝胶网络系统的形成，并最终导致热稳定性的变化。这些变化可能表明两种大分子之间存在一定程度的相互作用。
本次试验表明凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶具有良好的固体弹性的凝胶特性，0.005-0.010M盐离子的加入能促进更好性能凝胶的产生，然而在0.015-0.050M盐离子的加入导致凝胶性能下降，本实验研究为凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的应用奠定基础。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
(1)将新鲜的凉粉草洗净、烘干、粉碎，用80％乙醇浸泡过夜，过滤，滤渣烘干，滤渣于0.2％的碳酸钠溶液中95℃提取2-4h，过滤，滤液醇沉，过滤，将沉淀溶于水中，浓缩至原始体积的三分之一，透析，浓缩，冻干，得到凉粉草多糖备用；
(2)多糖溶液的配置：将步骤(1)中的凉粉草多糖粉末溶解于水中，浓度为1-5％，搅拌60min，4℃储存充分水合；
(3)蛋白质溶液的配置：将大豆分离蛋白溶解溶于水中，浓度为5-15％，搅拌60min，4℃储存充分水合；
(4)凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备：将多糖溶液和蛋白质溶液在25℃下以1∶1-1∶3的比例混合，加入0.005-0.005M的促进剂，所述促进剂为钠离子或钙离子溶液，通过磁力搅拌器300rpm下搅拌20-60min，促进剂、凉粉草多糖和大豆分离蛋白的混合物在90-100℃下加热30min后冷却，将凝胶冷却至室温后4℃下储存形成凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法，其特征在于，所述促进剂为氯化钙。
3.根据权利要求1所述的一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法，其特征在于，所述促进剂的浓度为0.005M。
4.根据权利要求1所述的一种凉粉草多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法，其特征在于，所述凉粉草粉末与乙醇的料液比为1∶5。
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