CN111493208A - 一种植物双蛋白的制备方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物双蛋白的制备方法及其产品,包括,豌豆蛋白与大米蛋白,分别调浆;分别酶解;混合;酶合成制备类蛋白反应;灭酶;干燥。本发明将酶解后的豌豆蛋白与酶解后的大米蛋白进行类蛋白反应,生成新的蛋白片段,显著改善双蛋白的溶解度、乳化性与口感,提升了赖氨酸、含硫氨基酸的含量,提升了营养价值。
Description
技术领域
本发明属于植物蛋白制品制备领域,具体涉及到一种植物双蛋白的制备方法及其产品。
背景技术
在食品应用中,与动物衍生蛋白质相比,植物蛋白质具有较少的过敏原、激素、兽药、抗生素是已知的。由于这些原因,富含蛋白质的植物产品的新应用开发已经成为越来越令人感兴趣的研究领域。由于消费者对动物衍生产品的安全性的担忧增加,蛋白质原料产业已经转向作为动物来源的首选替代品的植物,例如素食。豌豆是一种优良的植物蛋白资源,豌豆蛋白占干豌豆质量的23%~25%,豌豆蛋白是一种较好的必需氨基酸源,其组成比较平衡,与FAO/WHO推荐模式较为接近,但含硫氨基酸是其限制氨基酸,甲硫氨酸与半胱氨酸是相对较少。然而,由于蛋白的可消化性差,因此豌豆蛋白的营养价值不能充分发挥。
豌豆蛋白一般被用作饲料,没有很好地利用豌豆蛋白的营养价值,造成了资源的浪费。大米蛋白是公认的优质植物蛋白,其必需氨基酸组成平衡合理,较符合WHO/FAO推荐的理想模式,但其赖氨酸是限制性氨基酸。大米蛋白过敏性低,这对婴幼儿是十分有利的,但由于大米蛋白的溶解性差,严重影响了大米蛋白在食品各领域中的应用。
目前,研究多以豌豆蛋白与大米蛋白以不同的比例直接配合,利用两者不同的氨基酸组成特性,形成氨基酸互补,利用其营养功能。但是没有针对两者进行物理反应或化学反应进行相互作用而促进两者的应用性质与营养功能的研究。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种植物双蛋白的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种植物双蛋白的制备方法,包括,取豌豆蛋白与大米蛋白,分别调浆10~35%;将调浆后豌豆蛋白和大米蛋白,分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液;将酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液混合,调节pH,室温搅拌反应,得混合搅拌液;其中,所述混合搅拌液中豌豆蛋白:大米蛋白质量比为1:0.5~1.5,所述调节pH为5.0~7.0,搅拌反应时间为0.5~2h;将混合搅拌液调节温度至45~55℃,添加复合酶,在pH为5.0~7.0下反应时间4~6h后,灭酶、干燥即得所述植物双蛋白;其中,复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶按照质量比1:1:1组成的复合物。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述将调浆后豌豆蛋白和大米蛋白,分别采用蛋白酶进行酶解,其中,豌豆蛋白料液的水解度为75~95%,大米蛋白料液的水解度为70~95%。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述豌豆蛋白的水解酶为碱性蛋白酶,所述大米蛋白的水解酶为中性蛋白酶和菠萝蛋白酶组成的复合酶。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述搅拌反应时间为0.5~2h,其中,搅拌速率为600~1000rpm。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述添加复合酶,在pH为5.0~7.0下反应时间4~6h,其中,复合酶的添加量为3~6%。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述灭酶,灭酶温度为90℃,灭酶时间为15min。
作为本发明所述植物双蛋白的制备方法的一种优选方案,其中:所述干燥为喷雾干燥,其参数为:浓缩至滤液固含30%,喷雾干燥的进风温度为170~190℃,排风温度80~95℃。
本发明的再一个目的是,克服现有技术中的不足,提供所述植物双蛋白的制备方法制得的植物双蛋白。
作为本发明所述植物双蛋白的一种优选方案,其中:所述制得的植物双蛋白,形成了新的分子片段,分子量为18kDa、20kDa、30kDa,新蛋白得率≥90%。
作为本发明所述植物双蛋白的一种优选方案,其中:所述植物双蛋白,甲硫氨酸及半胱氨酸>3.5g/100g蛋白,赖氨酸>5.5g/100g蛋白。
作为本发明所述植物双蛋白的一种优选方案,其中:所述植物双蛋白溶解度≥99%,乳化性>4.0。
本发明有益效果:
(1)本发明将豌豆蛋白与大米蛋白分别酶解,再通过类蛋白反应,最终通过干燥等处理,制备得到植物双蛋白的粉末产品。本发明制得的植物双蛋白,充分利用豌豆蛋白和大米蛋白的氨基酸互补优势,提升两者中限制性氨基酸的含量,增加赖氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸的含量,赖氨酸和含硫氨基酸包括甲硫氨酸及半胱氨酸的含量达到WHO推荐模式,即甲硫氨酸及半胱氨酸>3.5g/100g蛋白,赖氨酸>5.5g/100g蛋白。本发明增加了植物双蛋白的消化利用率,比起单一的植物蛋白来说,提升了营养价值,提升的应用价值,促进植物蛋白的广泛应用。
(2)本发明制备的植物双蛋白,不是简单的混合,而是经过一系列的处理得到的植物双蛋白。相对于豌豆蛋白和大米蛋白直接混合的植物双蛋白配方,本发明制得的植物双蛋白,溶解度高,其溶解度可以达到99%以上,口感顺滑细腻,没有苦味,显著改善了植物双蛋白的应用体验,提升了植物双蛋白的应用价值,拓展了更广泛的应用。
(3)本发明制备的植物双蛋白中,产生了新的分子片段,分子量18kDa、20kDa、30kDa,得率为≥90%。Zeta电位绝对值增加,游离巯基减少,表面电荷增加,β折叠增加,无规则卷曲下降,进一步证明了产生了新的蛋白。相对于酶解豌豆蛋白和酶解大米蛋白的直接简单混合,本发明制得的植物双蛋白,由于新蛋白的产生,溶解度显著增加,乳化性得到显著提升,加工功能性得到显著提升,从加工使用方面更加地进一步提升了应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明植物双蛋白的制备方法示意图。
图2为本发明实施例2的电泳图。
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,下面结合说明书实施例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他不同于在此描述的其它方式来实施,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他实施例互相排斥的实施例。
本发明中的豌豆蛋白为生产豌豆淀粉或豌豆粉丝后制备可食用级豌豆蛋白,或直接从豌豆中提取的豌豆蛋白。大米蛋白为制备大米蛋白、大米糖浆或味精、酒精等发酵产物的副产物所制备的可食用级大米蛋白,或直接从大米中提取的大米蛋白。
豌豆蛋白的生产厂家为烟台东方蛋白科技有限公司,金冠瑞豌豆分离蛋白,蛋白含量≥80%。大米蛋白的生产厂家为无锡金农生物科技有限公司,常规大米蛋白粉300目、600目或1000目,蛋白含量≥80%。
本发明中采用的谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶均为商品级的蛋白酶,具体为谷氨酰胺转氨酶,泰兴市一鸣生物制品有限公司,TG-N,酶活100u/g;胃蛋白酶,南宁庞博生物工程有限公司,胃蛋白酶,酶活为1000NF;羧肽酶,荷兰皇家帝斯曼集团,ACCELERZYMECPG,酶活900CPGU/g。
本发明采用凯氏定氮法测定蛋白含量,溶解度=可溶解的蛋白质质量/产品中蛋白质量。
本发明采用三氯醋酸不溶氮的比例测定合成新蛋白的含量,新蛋白得率=10%三氯乙酸不溶氮/总氮。将样品溶于10%三氯乙酸溶液中,沉淀新合成的新蛋白,在10000rpm下离心10min,再用10%三氯乙酸洗涤沉淀,采用凯氏定氮法分别测定10%三氯乙酸沉淀的氮含量和样品中总氮含量。
本发明采用圆二色谱检测二级结构,包括α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲。
本发明采用浊度法测定乳化性,取一定量蛋白,以0.05mol/L的磷酸盐缓冲液(pH=8)配制浓度为1%的蛋白溶液,取10mL蛋白溶液,加入大豆油5ml,在10000r/min转速下分散1min,立即从溶液底部吸取50μL乳浊液,加到5ml 0.1%SDS溶液中旋涡混合均匀,于500nm处测定吸光值A0即乳化活性。以0.1%SDS溶液为空白。
本发明采用比色法测定巯基含量,取1mL样品,加入4mL的8M尿素缓冲液(10.4gTris,6.9g Glycine,1.2g EDTA和480g尿素,用蒸馏水定容到1000mL,调pH 8.0)。然后加入0.4mL的Ellman′s试剂(0.2g的DTNB用pH8.0的Tris-Glycine缓冲溶液定容到50mL),充分混和,在40℃反应25min,412nm波长测定吸光值。用不加样品而加Ellman′s试剂当做空白,巯基含量由下式计算。
SH(μmol/g)=73.53×A412×D/C
式中:A412:加DTNB时样品的吸光值与不加DTNB时样品的吸光值之差;
D:稀释系数;
C:样品浓度。
本发明采用红外光谱测定蛋白质中基团的特征峰吸收。
本发明采用样品zeta-电位测定蛋白质表面电荷的变化。
实施例1
一种植物双蛋白的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将豌豆蛋白、大米蛋白分别调浆12%,得到豌豆蛋白料液与大米蛋白料液;
(2)将步骤(1)的物料分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液。豌豆蛋白添加5%木瓜蛋白酶,在55℃下,pH为7.5的条件下,反应5h,水解度至78%;大米蛋白添加4%碱性蛋白酶,在57℃下,pH为9.5的条件下,反应10h,水解度至90%。
(3)将步骤(2)的物料进行混合,混合比例为豌豆蛋白:大米蛋白在1:0.8,调节pH为7.0,充分搅拌混合2h,使两种物料进行充分混匀,保证豌豆蛋白与大米蛋白分子间的结合位点充分暴露与接近,形成氢键与静电作用,利于后续的类蛋白反应。
(4)将步骤(3)的物料,调节温度到55℃,添加复合酶进行类蛋白反应,在pH为7.0下,反应时间5h;复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物,添加量4%,其比例为1:1:1。
(5)步骤(4)所得的料液加热灭酶,灭酶条件为80℃,30min;
(6)将步骤(5)的料液进行喷雾干燥,得到植物双蛋白粉末,水分≤5%。
本发明制得的植物双蛋白的结构,其特征在于,形成了新的分子片段,分子量为18kDa、20kDa、30kDa,合成新蛋白的比例为≥90%,本发明制得的植物双蛋白溶解度≥99%,口感细腻滑爽,没有苦味。该植物双蛋白消化吸收不受影响,氨基酸互补,提高营养价值。该植物双蛋白显著改善了口感,口感细腻滑爽,没有苦味,由于溶解度的增加,也提高了乳化性等加工功能性质,可以拓展更广泛的应用。
实施例2
一种植物双蛋白的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将豌豆蛋白、大米蛋白分别调浆20%,得到豌豆蛋白料液与大米蛋白料液;
(2)将步骤(1)的物料分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液。豌豆蛋白添加3%碱性蛋白酶,在52℃下,pH为9.5的条件下,反应6h,水解度至95%;大米蛋白添加5%中性蛋白酶与1%菠萝蛋白酶,在54℃下,pH为7.5的条件下,反应8h,水解度至87%。
(3)将步骤(2)的物料进行混合,混合比例为豌豆蛋白:大米蛋白在1:1,调节pH为6.0,充分搅拌混合1.5h,使两种物料进行充分混匀,保证豌豆蛋白与大米蛋白分子间的结合位点充分暴露与接近,形成氢键与静电作用,利于后续的类蛋白反应。
(4)将步骤(3)的物料,调节温度到50℃,添加复合酶进行类蛋白反应,在pH为6.0下,反应时间6h;复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物,添加量5%,其比例为1:1:1。
(5)步骤(4)所得的料液加热灭酶,灭酶条件为90℃,15min;
(6)将步骤(5)的料液进行喷雾干燥,得到植物双蛋白粉末,水分≤5%;
图1为本发明植物双蛋白的制备方法示意图。本发明制得的植物双蛋白的结构,形成了新的分子片段,分子量为18kDa、20kDa、30kDa,合成新蛋白的比例为≥90%。本发明制得的植物双蛋白溶解度≥99%,口感细腻滑爽,没有苦味。该植物双蛋白消化吸收不受影响,氨基酸互补,提高营养价值。该植物双蛋白显著改善了口感,口感细腻滑爽,没有苦味,由于溶解度的增加,也提高了乳化性等加工功能性质,可以拓展更广泛的应用。
实施例3
一种植物双蛋白的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将豌豆蛋白、大米蛋白分别调浆30%,得到豌豆蛋白料液与大米蛋白料液;
(2)将步骤(1)的物料分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液。豌豆蛋白添加2%酸性蛋白酶与2%胃蛋白酶,在42℃下,pH为3.5的条件下,反应4h,水解度至85%;大米蛋白添加3%胰蛋白酶与1%糜蛋白酶,在48℃下,pH为8.5的条件下,反应3h,水解度至75%。
(3)将步骤(2)的物料进行混合,混合比例为豌豆蛋白:大米蛋白在1:1.2,调节pH为5.5,充分搅拌混合1h,使两种物料进行充分混匀,保证豌豆蛋白与大米蛋白分子间的结合位点充分暴露与接近,形成氢键与静电作用,利于后续的类蛋白反应。
(4)将步骤(3)的物料,调节温度到45℃,添加复合酶进行类蛋白反应,在pH为5.5下,反应时间4h;复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物,添加量6%,其比例为1:1:1。
(5)步骤(4)所得的料液加热灭酶,灭酶条件为85℃,20min;
(6)将步骤(5)的料液进行喷雾干燥,得到植物双蛋白粉末,水分≤5%;
本发明制得的植物双蛋白的结构,其特征在于,形成了新的分子片段,分子量为18kDa、20kDa、30kDa,合成新蛋白的比例为≥90%。本发明制得的植物双蛋白溶解度≥99%,口感细腻滑爽,没有苦味。该植物双蛋白消化吸收不受影响,氨基酸互补,提高营养价值。该植物双蛋白显著改善了口感,口感细腻滑爽,没有苦味,由于溶解度的增加,也提高了乳化性等加工功能性质,可以拓展更广泛的应用。
实施例4
将豌豆蛋白与大米蛋白分别酶解后进行混合喷干。
一种植物双蛋白的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将豌豆蛋白、大米蛋白分别调浆12%,得到豌豆蛋白料液与大米蛋白料液;
(2)将步骤(1)的物料分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液。豌豆蛋白添加5%木瓜蛋白酶,在55℃下,pH为7.5的条件下,反应5h,水解度至78%;大米蛋白添加4%碱性蛋白酶,在57℃下,pH为9.5的条件下,反应10h,水解度至90%。
(3)步骤(2)所得的料液分别加热灭酶,灭酶条件为80℃,30min;
(4)将步骤(3)的物料进行混合,混合比例为豌豆蛋白:大米蛋白在1:0.8,调节pH为7.0,搅拌0.5h;
(5)将步骤(5)的料液进行喷雾干燥,得到植物双蛋白粉末,水分≤5%。
实施例5
将实施例2中的步骤(4)中的复合酶改为胃蛋白酶。
一种植物双蛋白的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将豌豆蛋白、大米蛋白分别调浆20%,得到豌豆蛋白料液与大米蛋白料液;
(2)将步骤(1)的物料分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液。豌豆蛋白添加3%碱性蛋白酶,在52℃下,pH为9.5的条件下,反应6h,水解度至95%;大米蛋白添加5%中性蛋白酶与1%菠萝蛋白酶,在54℃下,pH为7.5的条件下,反应8h,水解度至87%。
(3)将步骤(2)的物料进行混合,混合比例为豌豆蛋白:大米蛋白在1:1,调节pH为6.0,充分搅拌混合1.5h,使两种物料进行充分混匀,保证豌豆蛋白与大米蛋白分子间的结合位点充分暴露与接近,形成氢键与静电作用,利于后续的类蛋白反应。
(4)将步骤(3)的物料,调节温度到50℃,添加6%胃蛋白酶进行类蛋白反应,在pH为6.0下,反应时间5h。
(5)步骤(4)所得的料液加热灭酶,灭酶条件为90℃,15min;
(6)将步骤(5)的料液进行喷雾干燥,得到植物双蛋白粉末,水分≤5%;
本发明实施例1~5的检测结果见表1。
表1实施例1~5中限制性氨基酸的含量与原料对比
本发明制备的植物双蛋白,解决了豌豆蛋白和大米蛋白中限制性氨基酸含量较低的问题,通过本发明的制备,使含硫氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)与赖氨酸均达到WHO推荐模式。与实施例4,5对比,证明本发明对豌豆蛋白和大米蛋白的营养价值没有产生不利影响,而是同样利于提升植物双蛋白的营养价值。
本发明实施例1~5和原料的溶解度与口感的对比,见表2。
表2实施例1~5和原料的溶解度与口感的对比
注:颗粒感、爽滑度、苦味、口感总分的评分越高代表口感越好,总分为5分。
本发明制备的植物双蛋白,比原料有显著的改善,溶解度显著提升,颗粒感基本降至没有,爽滑度大幅度提升,苦味没有增加,品质显著提升。与实施例4、5相比,本发明不是两种植物蛋白的简单混合,而是经过一系列反应,并且是经过实验筛选的酶促反应得到的植物双蛋白,其溶解度、口感等性能都有提升。
图2为实施例2的电泳图。泳道1,2,3分别代表酶解豌豆蛋白样品、酶解大米蛋白样品和实施例2制备的植物双蛋白。在本发明的植物双蛋白中,与酶解蛋白原料相比,出现了明显的新的条带,分子量为约为30kDa,说明类蛋白反应产生了新的蛋白,同时在18kDa和20kDa附近也出现了较浅的新的条带,说明也有产生少量的18kDa、20kDa的新蛋白。
本发明实施例1~5的得率与结构分析结果,见表3。
表3实施例1~5的得率与结构分析结果
本发明制备的植物双蛋白,产生了新蛋白,实施例1~3中新蛋白的得率为均≥90%,从游离巯基、Zeta电位及二级结构中的α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲等数据的变化可以进一步表征本发明在经过酶解与类蛋白反应后得到了新蛋白。游离巯基含量比实施例4、5低,说明更多的巯基参与到类蛋白反应过程中;Zeta电位的绝对值比实施例4、5高,说明形成的新蛋白表面电荷增多,保持有效的表面静电斥力,避免颗粒接触而聚集,促进其溶解度增加;β折叠比实施例4、5高,无规则卷曲比实施例4、5低,说明形成的新蛋白由无规则排列趋向于有序排列。本发明制备的植物双蛋白,由于新蛋白的产生,新蛋白能够更加稳定地在水油界面处伸展,促进水油两相的乳化,稳定乳状液的液滴小颗粒,导致产品的乳化性大幅度提升,加工功能性得到显著提升,使其可以充分拓展到各种乳化性相关的产品中,如肉制品、烘焙产品、冰激凌、乳制品、微胶囊、蛋黄酱等产品中。
实施例6
在实施例2的基础上,设置试验:
试验1:豌豆蛋白:大米蛋白的比例1:0.8,其他条件不变,制得植物双蛋白;
试验2:豌豆蛋白:大米蛋白的比例1:1.2,其他条件不变,制得植物双蛋白;
试验3:豌豆蛋白:大米蛋白的比例1:1.4,其他条件不变,制得植物双蛋白;
试验4:豌豆蛋白:大米蛋白的比例1:0.6,其他条件不变,制得植物双蛋白;
试验5:豌豆蛋白:大米蛋白的比例1:1.6,其他条件不变,制得植物双蛋白;
表4试验1~5的结果
本发明中将酶解后的豌豆蛋白与酶解后的大米蛋白进行混合,混合时,按照两者的干物质重量比例为1:(0.8~1.2)进行。比例偏高或偏低,均影响氨基酸组合的高效性及后续反应的反应得率。随着豌豆蛋白占比降低,大米蛋白占比增加,新蛋白得率先增加后降低,在1:1时,达到最大值,这可能是由于新蛋白的合成效率与两种蛋白的配比与充分混匀直接相关,比例偏离最佳比例时,其新蛋白的合成效率受到抑制。随着豌豆蛋白占比降低,大米蛋白占比增加,乳化性先增加后降低,这与新蛋白得率变化呈现出一致的规律,主要是因为乳化性受新蛋白的比例的影响,新蛋白合成的越多,其乳化性提高的就越多,而当新蛋白合成受蛋白比例的影响而下降时,其乳化性也会受到影响而下降。随着豌豆蛋白占比降低,大米蛋白占比增加,口感总分有所降低,这是因为豌豆蛋白的原料口感比大米蛋白原料的口感要略好一些。但当豌豆蛋白与大米蛋白的比例为1:1时,由于其新蛋白合成得率最高,乳化性等到显著提高,其口感也受这两方面的影响而达到最高值,其原料的影响成为次要的影响因素。优选的,豌豆蛋白与大米蛋白的混合比例为1:1。混合后,将混合物料进行充分的搅拌混匀,以保证豌豆蛋白与大米蛋白分子之间的结合位点充分暴露与接近,甚至形成氢键、静电作用等相互作用,利于后续的类蛋白反应。
实施例7
在实施例2的基础上,设置复合酶的组合试验,其他条件不变,制备植物双蛋白。
表5试验6~10的复合酶配方
结果见下表6。
表6试验6~10的结果
本发明中采用复合酶进行类蛋白反应,优选复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物,其比例为1:1:1。类蛋白反应中常用的蛋白酶主要为碱性蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、糜蛋白酶、凝乳酶等,不同的蛋白酶,对不同的底物,表现出来的类蛋白反应效果也不尽相同。本发明在胃蛋白酶的基础上,复合了谷氨酰胺转氨酶、羧肽酶,充分利用其三种酶对不同的分子量片段的合成作用。在本发明的研究过程中,发现羧肽酶对中小分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用,谷氨酰胺转氨酶对中分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用,而胃蛋白对中大分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用。通过优选,选择谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶作为复合酶,其比例为1:1:1,新合成蛋白的比例最高,乳化性最好,口感指标也最好。
实施例8
在实施例2的基础上,设置复合酶的组合试验,其他条件不变,制备植物双蛋白。
表7试验11~16的复合酶配方
比例 | 胃蛋白酶 | 谷氨酰胺转氨酶 | 羧肽酶 |
试验11 | 1 | 2 | 3 |
试验12 | 2 | 1 | 3 |
试验13 | 3 | 2 | 1 |
试验14 | 1 | 1 | 2 |
试验15 | 2 | 1 | 1 |
试验16 | 1 | 2 | 1 |
结果见下表:
表8试验11~16的结果
本发明中采用复合酶进行类蛋白反应,复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物。本发明在胃蛋白酶的基础上,复合了谷氨酰胺转氨酶、羧肽酶,充分利用其三种酶对不同的分子量片段的合成作用。在本发明的研究过程中,发现羧肽酶对中小分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用,谷氨酰胺转氨酶对中分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用,而胃蛋白对中大分子量的蛋白有促进类蛋白反应的作用。通过试验结果发现,试验13与15胃蛋白酶比例较高,新蛋白合成得率也较高,因而乳化性也较高。试验16由于谷氨酰胺转氨酶可以促进中分子量的蛋白合成类蛋白反应,该蛋白的分子量适中,容易在油水界面稳定分散,形成强度较高的膜,故其乳化性也较高。口感总分与新蛋白得率和乳化性都有关系,新蛋白得率高,乳化性高的样品,口感总分相应也较高。同时羧肽酶可以促进中小分子量的蛋白有促进类蛋白反应,利于小分子蛋白和游离氨基酸进行类蛋白合成反应,减少小分子蛋白和游离氨基酸的苦味、鲜味等不良口感风味,利于口感总分的提高。因而,口感总分是一个比较综合的评分,受多方面的因素共同影响,其结果也是最能直接反应样品的商品属性的指标。通过优选,选择谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶作为复合酶,其比例为1:1:1,新合成蛋白的比例最高,乳化性最好,口感指标也最好。
实施例9
在实施例2的基础上,设置复合酶反应条件的试验,其他条件不变,制备植物双蛋白。
表9复合酶反应条件的试验参数
反应条件 | 温度/℃ | pH | 时间/h | 添加量/% |
试验17 | 45 | 6.0 | 4 | 4 |
试验18 | 50 | 5.5 | 5 | 5 |
试验19 | 55 | 7.0 | 6 | 6 |
试验20 | 50 | 5.0 | 6 | 3 |
试验21 | 60 | 7.5 | 7 | 2 |
试验22 | 55 | 4.5 | 6 | 7 |
表10试验11~16的结果
本发明中复合酶的反应条件为45~55℃,pH 5.0~7.0,反应时间4~6h,添加量3~6%。在该反应条件下,豌豆蛋白与大米蛋白可以充分的进行类蛋白反应。反应偏离上述条件,会影响反应的速率和有效性。优选的条件为50℃,pH 6.0,反应时间6h,添加量5%,其口感最好,新合成蛋白得率最高,乳化性最高。
实施例10
在实施例2的基础上,设置反应底物调浆浓度的试验,其他条件不变,制备植物双蛋白。
表11复合酶反应条件的试验参数
反应条件 | 调浆浓度/% |
试验23 | 8 |
试验24 | 10 |
试验25 | 35 |
试验26 | 40 |
试验27 | 50 |
表12试验23~27的结果
本发明中,适当提高调浆浓度,减少水分引入,方便后期干燥,减少能耗损失,同时利于后续的类蛋白反应。研究表明,类蛋白反应更适合在较高的浓度下进行反应,一般大于10%,在较低浓度下,更多的是发生水解反应。但调浆浓度过高,蛋白分散不均匀,也不利于后续的反应。浓度过高,豌豆蛋白与大米蛋白之间的接触位点不能及时充分的接触,酶与底物之间也不能及时进行反应,反而会大幅降低反应效果。结合试验23~27,对调浆浓度即反应底物浓度进行筛选,选择调浆浓度为10~35%。
实施例11
在实施例2的基础上,设置反应原料的试验,其他条件不变,制备植物双蛋白。
表13试验28~33不同原料的试验
表14试验28~33不同原料的特性
特性 | 豌豆蛋白 | 大米蛋白 | 大豆蛋白 | 小麦蛋白 | 玉米蛋白 |
低过敏性 | √ | √ | × | × | √ |
无激素 | √ | √ | × | √ | √ |
无溶剂残留 | √ | √ | × | √ | √ |
非转基因 | √ | √ | × | × | × |
表15试验28~33的结果
本发明选取豌豆蛋白与大米蛋白作为原料,一方面考虑两种是植物蛋白,没有激素、兽药残留、抗生素残留等动物性蛋白的普遍问题,且均为低过敏性,无溶剂残留;另一方面,两种蛋白的氨基酸组成相对合理,均较符合WHO/FAO推荐的理想模式,而且两者可以形成相互补充,豌豆蛋白可以补充大米蛋白所缺的赖氨酸,大米蛋白可以补充豌豆蛋白所缺的甲硫氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸,使得植物双蛋白中的甲硫氨酸及半胱氨酸>3.5g/100g蛋白,赖氨酸>5.5g/100g蛋白,实现更高的营养价值。
一方面,从表14中可以看出,除了豌豆蛋白和大米蛋白的组合,其他组合形式都会受到低过敏性、无激素、无溶剂残留或非转基因等限制因素的影响,从而使其应用价值与商业价值受到影响。另一方面,仅在试验31中,大米蛋白与大豆蛋白以1:1的比例反应制备时,甲硫氨酸及半胱氨酸大于3.5g/100g蛋白,赖氨酸接近5.5g/100g蛋白,其他的试验结果均偏离WHO/FAO推荐的理想模式较多。同时由于大豆蛋白存在的过敏性、有激素、有溶剂残留和转基因问题,导致该试验的应用价值受到严重的影响。
本发明制得的植物双蛋白,经过检测,其溶解度可以达到99%以上。消化吸收不受影响,氨基酸互补,提高营养价值。该植物双蛋白显著改善了口感,口感细腻滑爽,没有苦味,由于溶解度的增加,也提高了乳化性、起泡性等加工功能性质,可以拓展更广泛的应用。
本发明将豌豆蛋白与大米蛋白分别酶解,再通过类蛋白反应,最终通过干燥等处理,制备得到植物双蛋白的粉末产品。本发明优选复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶的复合物其比例为1:1:1,结合将酶解后的豌豆蛋白与酶解后的大米蛋白进行混合,优选豌豆蛋白与大米蛋白的比例为1:1,新蛋白合成得率最高,乳化性等到显著提高,其口感也受这两方面的影响而达到最高值。本发明中适当提高调浆浓度,减少水分引入,方便后期干燥,减少能耗损失,同时利于后续的类蛋白反应。各工艺共同作用,使得植物双蛋白口感细腻滑爽,蛋白合成得率最高,口感最佳。
本发明的植物双蛋白中,与酶解蛋白原料相比,出现了明显的新的条带,分子量为约为30kDa,说明类蛋白反应产生了新的蛋白,同时在18kDa和20kDa附近也出现了较浅的新的条带,说明也有产生少量的18kDa、20kDa的新蛋白。
本发明制得的植物双蛋白,改善口感,大米蛋白的口感非常粗糙,市场接受度低,目前的应用受限,本发明,显著改善口感,颗粒感降低,几乎感觉不到,同时乳化性等加工功能性改善,方便扩大应用。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种植物双蛋白的制备方法,其特征在于:包括,
取豌豆蛋白与大米蛋白,分别调浆10~35%;
将调浆后豌豆蛋白和大米蛋白,分别采用蛋白酶进行酶解,分别得到酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液;
将酶解豌豆蛋白料液和酶解大米蛋白料液混合,调节pH,室温搅拌反应,得混合搅拌液;其中,所述混合搅拌液中豌豆蛋白:大米蛋白质量比为1:0.8~1.2,所述调节pH为5.0~7.0,搅拌反应时间为0.5~2h;
将混合搅拌液调节温度至45~55℃,添加复合酶,在pH为5.0~7.0下反应时间4~6h后,灭酶、干燥即得所述植物双蛋白;其中,复合酶为谷氨酰胺转氨酶、胃蛋白酶、羧肽酶按照质量比1:1:1组成的复合物。
2.如权利要求1所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述将调浆后豌豆蛋白和大米蛋白,分别采用蛋白酶进行酶解,其中,豌豆蛋白料液的水解度为75~95%,大米蛋白料液的水解度为70~95%。
3.如权利要求2所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述豌豆蛋白的水解酶为碱性蛋白酶,所述大米蛋白的水解酶为中性蛋白酶和菠萝蛋白酶组成的复合酶。
4.如权利要求1所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述搅拌反应时间为0.5~2h,其中,搅拌速率为600~1000rpm。
5.如权利要求1所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述添加复合酶,在pH为5.0~7.0下反应时间4~6h,其中,复合酶的添加量为3~6%。
6.如权利要求1所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述灭酶,灭酶温度为90℃,灭酶时间为15min。
7.如权利要求1所述植物双蛋白的制备方法,其特征在于:所述干燥为喷雾干燥,其参数为:浓缩至滤液固含30%,喷雾干燥的进风温度为170~190℃,排风温度80~95℃。
8.一种如权利要求1~7中任一所述植物双蛋白的制备方法制得的植物双蛋白,其特征在于:所述制得的植物双蛋白,形成了新的分子片段,分子量为18kDa、20kDa、30kDa,新蛋白得率≥90%。
9.如权利要求8所述植物双蛋白,其特征在于:所述植物双蛋白,甲硫氨酸及半胱氨酸>3.5g/100g蛋白,赖氨酸>5.5g/100g蛋白。
10.如权利要求8所述植物双蛋白,其特征在于:所述植物双蛋白溶解度≥99%,乳化性>4.0。
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