CN111567628A - 一种多酚营养强化豆腐及其利用tg酶诱导蛋白凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，包括下列步骤：步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5‑2.5小时得到混合溶液；步骤3：将混合溶液放入85‑95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38‑42℃的水浴中保温1.5‑2.5小时，即得到蛋白凝胶，酶灭活后得到多酚营养强化豆腐。本发明制备了一种多酚营养强化豆腐，产品比传统豆腐具有更加爽滑、紧致的口感，同时富含多酚物质，具有良好的抗氧化、清除自由基等功能。
Description
技术领域
本发明豆制品加工技术领域，涉及一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法。
背景技术
豆腐是亚洲国家普遍食用的大豆蛋白凝胶产品，由于其营养优势，例如低饱和脂肪和胆固醇含量，目前正引起西方国家的高度关注。但是，传统的豆腐加工过程包括太多加工程序，如大豆种子的浸泡和研磨、大豆豆浆的加热、过滤和凝结剂的添加。最近，因为更加简单、清洁和可控的加工技术，使用大豆分离蛋白作为豆腐原料已经引起广泛关注。此外，与豆浆制作相比，在大豆分离蛋白的加工过程中，许多组分如脂质、大豆寡糖和异黄酮等会被洗掉，因而降低了胃肠胀气的风险和降低了植物雌激素水平。此外，大豆分离蛋白（SPI）是一种植物性蛋白质，其氨基酸组成和动物蛋白（如牛奶）相近，必需氨基酸含量丰富，在基因结构上最接近人体氨基酸，因此是最有营养价值的植物蛋白质。同时，SPI具有很多生物功能，如可以降低胆固醇、降低高脂血症和心血管疾病的风险以及具有优异的加工能力，如良好的凝胶性、乳化能力和水分保持能力。
目前，将生物活性成分（例如多糖）添加到豆腐凝胶中以改善大豆蛋白凝胶和豆腐质量的研究越来越热了。例如壳聚糖因为具有增稠能力和抗菌作用而被广泛应用于豆腐加工中。
绿茶中的主要活性成分Epigallocatechin Gallate（EGCG）具有很多生物学活性，如很强的抗氧化特性、抗菌作用、清除自由基能力和抗癌活性。但是，EGCG因为对pH、温度和氧气敏感从而限制了其商业应用。有趣的是，把热敏感的活性成分包埋在大豆分离蛋白中已经成功地被用于封装活性成分并改善其稳定性。然而，关于使用EGCG作为生物活性添加剂生产豆腐、基于SPI的凝胶产品以及使用基于SPI的凝胶作为有效传递载体包埋EGCG的产品的研究还很少。
传统的豆腐制作过程通常涉及加热程序。但是，与其他方法相比，基于转谷胺酰胺酶（TG酶）的酶促法交联已经成为适用于食品加工的更安全和更温和的方法。一般来说，TG酶可以催化蛋白质内部或蛋白质之间的分子内或分子间交联反应。添加TG酶可以形成更加致密和均匀的凝胶网络结构来改善SPI凝胶的流变特性。另外，添加适量TG酶（3U/100 g）制备的豆腐具有一定机械强度和适度的大豆蛋白交联，从而导致产品具有最佳持水量和产量。因此，使用TG酶制备的SPI凝胶产品更适合用作生物活性物质的载体，例如EGCG。同时，生产的产品也更加健康和营养。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法。
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：一种利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5-2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85-95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38-42℃的水浴中保温1.5-2.5小时，即得到蛋白凝胶。
优选的技术方案为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的技术方案为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
优选的技术方案为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
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：一种多酚营养强化豆腐的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5-2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85-95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38-42℃的水浴中保温1.5-2.5小时；
步骤4：加热至90℃以灭活TG酶，然后得到多酚营养强化豆腐。
优选的技术方案为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的技术方案为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
优选的技术方案为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
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、本发明利用TG酶诱导大豆分离蛋白凝胶的方法制备豆腐，产品与传统豆腐相比，具有更加优良的胶体性质，如具有更好的保水性和更加均一的网络结构。此外产品具有更低的胃肠胀气风险和植物雌激素水平。
2、TG酶诱导大豆分离蛋白凝胶制备的豆腐，豆腐凝胶具有均匀紧凑的三维凝胶网络，可以包埋生物活性分子，从而提高生物活性分子的稳定性。同时这些生物活性分子进一步提高产品的营养价值。
3、本发明制备了一种多酚营养强化豆腐，产品比传统豆腐具有更加爽滑、紧致的口感，同时富含多酚物质，具有良好的抗氧化、清除自由基等功能。
附图说明
图1豆腐凝胶的凝胶特性。
图2豆腐凝胶的SEM图像。
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1-2。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1：一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法
原料：大豆分离蛋白（SPI）：蛋白质含量≥90%，水分含量≤10%，灰分含量≤6%，脂肪含量≤1%，并且其属于加工；Epigallocatechin Gallate（EGCG）：标准品（纯度≥98%）；我国大豆产量丰富，2017年就达到1695.5万吨，而大豆分离蛋白是大豆的主要蛋白，因此其来源丰富。EGCG是茶多酚的中抗氧化活性最高的成分，我国茶叶种类多样和产量丰富，因而制备含有茶多酚的豆腐凝胶具有地域优势。
豆腐凝胶的制备：
首先，制备大豆分离蛋白（SPI）-（Epigallocatechin Gallate）EGCG复合物（SPIE）：利用电子天平称取10gSPI，加入100ml水后，利用搅拌器搅拌，转速1500rpm/min，25℃；均匀使其充分溶解，界定的状态为所有粉末都被水浸湿了，后再用搅拌器搅拌3h。然后添加不同量的EGCG到该水溶液中，添加量：0、0.02：1、0.04：1、0.06：1、0.08：1，EGCG：SPI，w / w；搅拌器搅拌，转速500rpm/min，25℃；30min使其充分溶解，界定的状态为所有粉末都被水浸湿了，后在25℃条件下静置2h，制成该混合溶液即为SPIE。此操作步骤相对于传统的浸泡大豆然后磨浆等工序更加简单，而且能耗更低。同时，加工过程没有废水排出，比传统加工工艺更加环保卫生。
其次，复合物（SPIE）豆腐凝胶制备：将上述SPIE溶液放入90℃水浴中加热10min，冷却后加入TG酶到样品中，60U/g蛋白质：0.6gTG酶先溶解在1ml水的烧杯中，后加入溶有10gSPIE的99ml的水溶液中；搅拌器搅拌转速1min， 1500rpm/min， 25℃；之后将其放入40℃水浴中保温2h，然后放入90℃水浴锅中加热10min以灭活TG酶。最终产品即为多酚营养强化的豆腐。此豆腐加工工艺不仅操作简单、能耗低，而且加入的水分都在酶的作用下吸附在豆腐凝胶的网络结构中。因而，整个豆腐加工过程也是零废水排放。此外，其中TG酶的最适反应条件是pH和温度分别为5.0-8.0和40-70℃。本产品生产条件pH和温度分别为7.0左右和40℃，反应条件也较温和避免了EGCG被高温破坏；形成的豆腐凝胶三维网络结构更加均一口感更好；因而该豆腐相对于传统豆腐具有更多营养和更好口感。
最后，对上述SPIE豆腐凝胶的性质，例如质构（TPA），持水性（WHC），流变学性质和扫描电子显微镜（SEM），进行分析检测。最终分析结果表明EGCG最大添加量不能超过0.04：1（EGCG：SPI，w / w），为这种多酚营养强化豆腐产品的生产提供了重要的理论指导。
图1的A和B分别代表TG交联SPIE（EGCG / SPI = 0、0.02、0.04、0.06和0.08，w /w）凝胶的硬度和WHC值。图1的C在从95℃到25℃的冷却过程中，TG交联SPIE（EGCG / SPI =0，0.02，0.04，0.06，和0.08，w / w）的冷却过程中G值的代表性曲线以4℃ / min的速度。在方差分析中，条形上方的字母不同的值在p <0.05时有显着差异。
硬度（Hardness）和持水性（WHC）是蛋白质凝胶的重要属性，它表征了蛋白质与凝胶系统中水之间的相互作用。TG交联的SPIE（0，0.02，0.04，0.06，0.08，EGCG：SPI，w / w）复合物凝胶的硬度如图1A所示。SPIE复合物凝胶的硬度（抗破坏性）随EGCG浓度的增加而显着增加。但是，当质量浓度比（EGCG：SPI，w / w）从0.06增加到0.08时，没有观察到SPIE复合物凝胶硬度的明显变化。通常，TG酶交联过程中更多疏水残基的暴露可能导致形成牢固而稳定的凝胶网络。Li等（2015）观察到EGCG的结合可能导致蛋白质保持主要结构处于未折叠状态，从而导致更多疏水基团暴露于溶剂中。因此，这些结果表明，EGCG通过氢键和疏水相互作用促进了不同蛋白质分子之间的交联，从而导致蛋白质聚集。此外，EGCG剂量是一个重要参数（质量浓度比（EGCG：SPI，w / w≤0.06）），该参数显著影响SPI蛋白结构，特别是二级结构变化，并最终引起SPIE复合物凝胶的结构变化。WHC表现出蛋白质与水之间的相互作用，也是评估SPIE复合物凝胶质量的另一个重要标准，如图1B所示，随着EGCG质量浓度比的增加，WHC显着下降，最低达到83.45±0.40%，而直到EGCG浓度增加到0.06时才观察到明显的变化，这些结果趋势不同于SPIE复合物凝胶的硬度，表明蛋白质与水的相互作用随着EGCG附着在SPI上而被削弱；TG酶促进交联行成致密的凝胶网络，紧密而均匀的微观结构可以将凝胶中的水分子结合在一起，从而导致凝胶强度和WHC性能增强。但是，在进一步添加EGCG之后，一些水分子在紧密而均匀的微观结构中会逐渐消失。因此，EGCG剂量是重要影响SPIE复合物凝胶结构变化的重要参数。
进行流变学测量（温度扫描）以模拟TG酶交联的SPIE（0、0.02、0.04、0.06、0.08，EGCG：SPI，w / w）复合物凝胶的凝胶化过程。储能模量（G’）的变化模式反映了凝胶化过程和形成的凝胶结构。SPIE复合物凝胶的动态流变数据如图1C所示。由于蛋白质网络的结构不可逆地逐渐趋于稳定，因此在冷却扫描阶段，所有样品的G’值均会随时间增加。当EGCG的质量浓度比为0.08（EGCG：SPI，w / w）时，G’值首先随EGCG浓度增加而达到最高1140.48Pa，表明EGCG分子通过氢键，疏水键和范德华力与蛋白相互作用导致SPIE凝胶的致密网络结构。另外，当温度降至25℃时，EGCG的质量浓度比（EGCG：SPI，w / w）为0、0.02、0.04、0.06和0.08时，SPIE凝胶的G’值分别为417.94、636.37、884.47、1129.44和1140.48Pa。这些结果表明，随着EGCG的比率从0.06不断增加到0.08（EGCG：SPI，w / w），未观察到G’值的显着变化，这可能是由于均匀和多孔的三维网络凝胶结构逐渐被EGCG填充,从而导致蛋白质的凝胶化能力和G’值逐渐提高。Wang和Luo（2016）指出，在冷却-扫描阶段主要通过疏水相互作用和氢键来维持和增强蛋白质凝胶网络结构。因此，这种胶体结构的最大填充量为0.06（EGCG：SPI，w / w），而EGCG剂量与最高G’值（1129.44 Pa）有紧密联系。有趣的是，当质量浓度比（EGCG：SPI，w / w）从0.02增加到0.08时，WHC直到浓度增加到0.06才显着降低，结果表明，在保持较高水分含量的情况下，提高SPIE凝胶的储存模量的EGCG最佳用量小于或等于0.04:1 (EGCG: SPI, w/w)。
通过SEM分析样品的形貌，我们考察了EGCG添加比例(0,0.04,0.06,EGCG: SPI,w/w)对SPIE凝胶结构变化的影响。观察到均匀多孔的三维凝胶网络图2的A。值得注意的是，当EGCG的添加比例(EGCG: SPI, w/w)在0.04:1以上时，SPIE凝胶的孔隙减少甚至消失，图2的B和图2的C。因此，SPIE凝胶三维网络的均匀性和致密性的增强是由于蛋白与EGCG的额外结合，这可能也是导致硬度、WHC和G’变化的原因；此外，由于更强的氢键、疏水相互作用和范德华力，G’值继续增加到最大值。但在0.06 (EGCG: SPI, w/w)时，SPIE凝胶的WHC明显降低，在0.06和0.08 (EGCG: SPI, w/w)时，G’值无明显变化；这是因为EGCG与SPI的相互作用进一步结合削弱了蛋白质与水的相互作用，EGCG逐渐填满了均匀多孔的三维凝胶网络。
所述多酚主要是茶多酚（Tea polyphenols，简称TP），又名儿茶酸、单宁，是茶叶中所含有的一类多羟基酚类化合物的总称。茶多酚占茶叶干重15%-30%，鲜叶的2%-5%。茶多酚中最重要的成分是多种儿茶素（catechins），属黄烷醇类物质，占总酚含量60%-80%，主要由表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和表儿茶素（EC）组成，其中EGCG是含量最高、茶多酚发挥功效的主要组分。因此可将添加EGCG视为添加了茶多酚。
实施例2：一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法
一种利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38℃的水浴中保温1.5小时，即得到蛋白凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的实施方式为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02：1。
优选的实施方式为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
一种多酚营养强化豆腐的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38℃的水浴中保温1.5小时；
步骤4：加热至90℃以灭活TG酶，然后得到多酚营养强化豆腐。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的实施方式为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
优选的实施方式为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
实施例3：一种多酚营养强化豆腐及其利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法
一种利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放42℃的水浴中保温2.5小时，即得到蛋白凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的实施方式为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.08：1。
优选的实施方式为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
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：一种多酚营养强化豆腐的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入42℃的水浴中保温2.5小时；
步骤4：加热至90℃以灭活TG酶，然后得到多酚营养强化豆腐。
优选的实施方式为：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
优选的实施方式为：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
优选的实施方式为：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
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 (8)
1.一种利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5-2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85-95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38-42℃的水浴中保温1.5-2.5小时，即得到蛋白凝胶。
2.根据权利要求1所述的利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
3.根据权利要求1所述的利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
4.根据权利要求1所述的利用TG酶诱导蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：TG酶的酶活为60U/g蛋白质。
5.一种多酚营养强化豆腐的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：将大豆分离蛋白分散于水中，在搅拌条件下形成大豆分离蛋白溶液；
步骤2：将表没食子儿茶素没食子酸酯加入到大豆分离蛋白溶液中，搅拌条件下使表没食子儿茶素没食子酸酯均匀分散于大豆分离蛋白溶液中，然后静置1.5-2.5小时得到混合溶液；
步骤3：将混合溶液放入85-95℃的水浴中加热，冷却后加入TG酶，然后放入38-42℃的水浴中保温1.5-2.5小时；
步骤4：加热至90℃以灭活TG酶，然后得到多酚营养强化豆腐。
6.根据权利要求5所述的多酚营养强化豆腐的制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白的蛋白质含量大于或等于90%，水分含量小于或等于10%，灰分含量小于或等于6%，脂肪含量小于或等于1%。
7.根据权利要求5所述的多酚营养强化豆腐的制备方法，其特征在于：所述表没食子儿茶素没食子酸酯与大豆分离蛋白溶液的质量比为0.02-0.08：1。
8.根据权利要求5所述的多酚营养强化豆腐的制备方法，其特征在于：TG酶的酶活为60U/g。
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