CN111685308A - 一种高消化清洁标签型复合乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高消化清洁标签型复合乳液及其制备方法,属于植物基原料精深加工技术领域。本发明的高消化清洁标签型复合乳液是由大米谷蛋白经限制性酶解后,获得的水解度为2%的限制性酶解大米谷蛋白与磷脂油相混合经高速分散、高压均质后获得。本发明方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的粒径分布均匀,平均粒径在200‑300nm之间,分散度好;且制备的高消化清洁标签型复合乳液在等电点处较稳定;在消化过程中,游离脂肪酸迅速释放,油脂的消化率高达95%以上。
Description
技术领域
本发明属于植物基原料精深加工技术领域,具体涉及一种高消化清洁标签型复合乳液及其制备方法。
背景技术
乳液制备是在功能性食品和饮料的一种常见加工技术。乳化剂是乳液制备成功与否的关键因素之一。有效的乳化剂需要在乳化时快速的吸附到油水界面,降低界面自由能,进而使液滴快速的裂解为小尺寸。此外,乳化剂在高压均质过程中需要更快的吸附到新形成的液滴界面上,否则新液滴会发生相互聚结。最后,吸附在界面上的乳化剂需要产生足够大的长程斥力,防止液滴间的相互聚集。近年来关于食品行业的研究主要是采用植物基组分替代动物基和/或化学合成组分。
“食品清洁标签”是21世纪新兴起的关于食品加工领域的革命。具体来说就是指为了满足人民日益增长的美好生活需要,尽可能的在食品体系中采用天然组分,含或少含添加剂、色素、人工或化学合成剂,甚至不使用食品添加剂,使食品配料表简化;在加工过程中,所需食品组分可经过研磨、研磨、干燥、过滤、分离、混合、酶解、适度酸碱调节、加盐、发酵等无极端方式处理,倡导回归自然,追求绿色、环保、天然、营养和健康的理念。总体来说,食品清洁标签具有如下特征:无人工或化学添加剂;配料简化;最少加工。
清洁标签型食品乳液的消化特性是与其组分息息相关的。脂溶性食品组分因其在胃肠道中溶解性低,难以在小肠上皮细胞中吸收,从而限制了其在机体内的作用释放。采用食品乳液将脂溶性组分包裹在液滴中,其高的消化速率内可显著改善脂溶性组分的生物利用率。
大米是广泛存在的一种植物资源。大米蛋白因具有高的生物效价、低过敏性、较强的抗氧化性等特点被广泛的关注。大米蛋白可以作为一种优质的植物资源用于婴幼儿食品或者特殊食品中使用。谷蛋白是大米蛋白的主要贮存蛋白,占其80%以上。而大米谷蛋白作为乳化剂的应用受到限制,这是由于其具有高疏水性、低水溶性的特点。酶解是一种较为温和的改性方法,通过限制性酶解可显著改善蛋白质的乳化性。专利CN110810617介绍了采用高压微射流结合酸热法处理技术制备高乳化活性和乳化稳定性性的大米谷蛋白,但蛋白质在等电点处仍不稳定,且关于乳液消化特性并未研究。专利CN109122906A采用胰蛋白酶处理制备大米蛋白乳液,但大米蛋白是复合蛋白质,并未对其主要组分大米谷蛋白乳液的制备及消化特性进行分析。从可出续发展及经济效益方面考虑,采用较少含量的乳化剂形成较稳定的乳液是目前研究的趋势。双乳化剂是一种有效的方式来降低乳化剂含量提升乳液体系稳定性。大豆磷脂因其同时具有疏水和亲水基团而成为一种有效的乳化剂。专利CN104938765A介绍了采用卵磷脂和大豆蛋白共同乳化的方法制备高稳定性大豆蛋白乳液,但其卵磷脂是溶于水溶液中,且乳液的消化特性并未深入探究。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种高消化清洁标签型复合乳液的制备方法,其工艺简单,达到提高清洁标签型复合乳液利用度,提高其消化特性的目的。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种高消化清洁标签型复合乳液的制备方法,步骤如下:
(1)将大米谷蛋白溶于蒸馏水中得到6%的蛋白悬浮液,分别加入碱性蛋白酶、胰蛋白酶或木瓜蛋白酶进行限制性酶解3-7min;
(2)酶解后迅速调节pH至中性,100℃灭酶,离心,取上清液,冷冻干燥得限制性酶解大米谷蛋白;
(3)将步骤(2)获得的限制性酶解大米谷蛋白溶于水中,调节pH至中性,得到质量分数2%的限制性酶解大米谷蛋白溶液;
(4)将大豆磷脂溶于中链甘油三酯中,得到质量分数1-4%的磷脂油相;
(5)按质量比9:1将限制性酶解大米谷蛋白溶液与磷脂油相混合后,先用高速分散机在12000rpm均质2min,随后利用高压均质机在80Mpa下循环3次得到高消化清洁标签型复合乳液。
在上述方案的基础上,所述步骤2)中限制性酶解大米谷蛋白的水解度为2%。
在上述方案的基础上,所述步骤1)中不同限制性酶的处理条件为碱性蛋白酶pH8.0,50℃,3.6min;胰蛋白酶pH 8.0,50℃,4.2min;木瓜蛋白酶pH 7.0,50℃,6.6min。
上述方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的平均粒径在200-300nm之间;油脂消化率≥95%。
本发明技术方案的优点
本发明方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的粒径分布均匀,平均粒径在200-300nm之间,分散度好;且制备的高消化清洁标签型复合乳液在等电点处较稳定;在消化过程中,游离脂肪酸的释放迅速,油脂的消化率高达95%以上。
附图说明
图1为不同酶处理对大米谷蛋白水解度的影响;
图2为不同水解度蛋白的乳化活性;
图3为不同水解度蛋白的乳化稳定性;
图4为不同浓度磷脂、限制性酶解米谷蛋白乳液粒径变化;
图5为不同浓度胰2、磷脂和胰2-磷脂复合乳液粒径分布;
图6为实施例1~3制备的复合乳液的粒径分布;
图7为实施例2制备的复合乳液在等电点附近粒径变化;
图8实施例1~3制备的复合乳液在体外模拟胃肠道消化过程中的粒径变化;
图9实施例1~3制备的复合乳液在体外模拟胃肠道消化过程中的电位变化;
图10实施例1~3制备的复合乳液在体外模拟胃肠道消化过程中的微观结构(其中比例尺为20μm,散点分布的灰白色部分为消化过程中的复合乳液微观结构,初始粒径较小,分布均匀;经口腔消化粒径变大,出现聚集;经胃消化粒径继续聚集变大;经小肠消化,粒径变小,分布均匀);
图11实施例1~3制备的复合乳液在体外模拟胃肠道消化过程中的消化曲线。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语,除非有另外说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例,并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
本发明中模拟胃肠道消化、FFA释放曲线根据现有技术中(Liu,X.;Bi,J.;Xiao,H.;Mcclements,D.J.,Enhancement of nutraceutical bioavailability usingexcipient nanoemulsions:Role of lipid digestion products on bioaccessibilityof carotenoids and phenolics from Mangoes:an official publication of theinstitute of food technologists.Journal of Food Science 2016,81,N754-N761.)的方法进行操作和计算。
本发明中乳液粒径是根据现有技术中(Sandoval-Cuellar,C.E.;de JesusPerea-Flores,M.;Quintanilla-Carvajal,M.X.,In-vitro digestion of whey protein-and soy lecithin-stabilized High Oleic Palm Oil emulsions.Journal of FoodEngineering 2020,278,109918.)采用Mastersizer 2000测定乳液粒径。
本发明中所采用的碱性蛋白酶购自Solarbio,B8361-500g,20万U/g,酶与底物比1:100;胰蛋白酶购自Solarbio,T8150-25g,250.N.F.U/mg,酶与底物比1:100;木瓜蛋白酶购自Solarbio,G8431-500g,10万U/g,酶与底物比1:100。
实施例1
将大米谷蛋白溶于蒸馏水中得到6%的蛋白悬浮液,加入碱性蛋白酶在pH 8.0,50℃条件下限制性酶解3.6min,得到水解度为2%的水解产物;酶解后迅速调节pH至中性,100℃灭酶,离心,取上清液,冷冻干燥得限制性碱性蛋白酶酶解大米谷蛋白;将限制性酶解大米谷蛋白溶于水中,调节pH至中性,得到质量分数2%的限制性酶解大米谷蛋白溶液;将大豆磷脂溶于中链甘油三酯中,得到质量分数4%磷脂油相;将质量比9:1的限制性酶解大米谷蛋白溶液与磷脂油相混合后,先用高速分散机在12000rpm均质2min,随后利用高压均质机在80Mpa下循环3次得到高消化清洁标签型复合乳液。该方法制备的高消化清洁标签型复合乳液平均粒径257nm,油脂消化率106%。
实施例2
将大米谷蛋白溶于蒸馏水中得到6%的蛋白悬浮液,加入胰蛋白酶在pH 8.0,50℃条件下限制性酶解4.2min,得到水解度为2%的水解产物;酶解后迅速调节pH至中性,100℃灭酶,离心,取上清液,冷冻干燥得限制性碱性蛋白酶酶解大米谷蛋白;将限制性酶解大米谷蛋白溶于水中,调节pH至中性,得到质量分数2%的限制性酶解大米谷蛋白溶液;将大豆磷脂溶于中链甘油三酯中,得到质量分数3%磷脂油相;将质量比9:1的限制性酶解大米谷蛋白溶液与磷脂油相混合后,先用高速分散机在12000rpm均质2min,随后利用高压均质机在80Mpa下循环3次得到高消化清洁标签型复合乳液。该方法制备的高消化清洁标签型复合乳液平均粒径248nm,油脂消化率103%。
实施例3
将大米谷蛋白溶于蒸馏水中得到6%的蛋白悬浮液,加入木瓜蛋白酶在pH 7.0,50℃条件下限制性酶解6.6min,得到水解度为2%的水解产物;酶解后迅速调节pH至中性,100℃灭酶,离心,取上清液,冷冻干燥得限制性碱性蛋白酶酶解大米谷蛋白;将限制性酶解大米谷蛋白溶于水中,调节pH至中性,得到质量分数2%的限制性酶解大米谷蛋白溶液;将大豆磷脂溶于中链甘油三酯中,得到质量分数1%磷脂油相;将质量比9:1的限制性酶解大米谷蛋白溶液与磷脂油相混合后,先用高速分散机在12000rpm均质2min,随后利用高压均质机在80Mpa下循环3次得到高消化清洁标签型复合乳液。该方法制备的高消化清洁标签型复合乳液平均粒径282nm,油脂消化率95%。
本发明中实施例1和2的油脂消化率超过100%,这与(Ahmed,K.;Li,Y.;McClements,D.J.;Xiao,H.,Nanoemulsion-and emulsion-based delivery systems forcurcumin:Encapsulation and release properties.Food Chemistry 2012,132,799-807.)的结果一致。这是由于计算FFA释放时有如下假设:每1分子三酰甘油被消化酶分解为2分子FFA;在整个消化过程中不产生其他质子。中链单酰甘油在消化过程中分解为FFA和甘油,这表明每个三酰甘油分子可能释放出两个以上的FFA。而一些其他成分,如磷脂或蛋白质聚集体,可能在消化后释放质子。这一现象在所研究的所有油脂消化中应该是相似的。
一、不同限制性酶处理对大米谷蛋白性能的影响
分别采用碱性蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶处理大米谷蛋白,并测定随时间变化,大米谷蛋白的水解程度如图1所示:三种酶在反应初期水解度变化比较迅速,随后慢慢平缓。大米谷蛋白经胰蛋白酶处理后,水解度为2%的简称为“胰2”,水解度6%的简称为“胰6”,其它酶处理的同理。如表1所示,3种酶在水解度为2%时时间在3.6-6.6min之间,在水解度为6%时时间在21.4-58.5min之间。
表1不同酶处理大米谷蛋白水解度与时间对应表
分别测定上述不同水解度和不同限制性酶处理的大米谷蛋白的乳化性能,其中采用乳化活性指数(EAI,m2/g)和乳化稳定性指数(ESI,min)来表示乳化性,结果如图2和3所示。
由图2和3可知,大米谷蛋白经过酶解,胰2、碱2和木2分别具有较高的乳化活性,而所有样品的乳化稳定性相差不大。
二、不同浓度磷脂、限制性酶解米谷蛋白乳液粒径变化
分别测定1%~5%浓度的磷脂、胰2(胰蛋白酶水解的水解度为2%的米谷蛋白)、碱2(碱性蛋白酶水解的水解度为2%的米谷蛋白)和木2(木瓜蛋白酶水解的水解度为2%的米谷蛋白)乳液粒径,结果如图4所示。
由图4可知:随着乳化剂浓度的增加,乳液粒径呈现先迅速降低后趋于稳定的趋势。在低浓度范围内(1%),磷脂乳液比酶解蛋白乳液具有更小的液滴,而酶解蛋白乳液在高浓度范围的粒径比磷脂乳液小。这可能是由以下几个原因导致的:乳化剂的吸附速率、界面张力降低、表面负载量以及防止液滴聚结的能力不同。
三、不同浓度水解蛋白-磷脂复合乳液贮藏稳定性的变化
分别测定不同浓度的水解米谷蛋白与不同浓度的磷脂制备成的复合乳液在贮藏前和贮藏7天后粒径的变化,研究的复合乳液贮藏稳定性,结果如表2和图5所示。
从2表中可以看出,随着磷脂浓度的增加,复合乳液粒径呈现逐渐降低的趋势。经过7天贮藏后,蛋白浓度为1%的蛋白-磷脂复合乳液比蛋白浓度2%的复合乳液粒径变化明显,表明蛋白浓度为2%的复合乳液更加稳定。
表2不同浓度水解蛋白-磷脂复合乳液贮藏稳定性的变化(μm)
图5为不同浓度磷脂、胰2及其复合乳液的粒径分布情况。可以看出在高浓度时胰2和磷脂乳液都呈现单峰分布,这在乳液基食品中具有较好的应用前景。根据图4可以看出,达到稳定状态,单一限制性酶解蛋白乳液的浓度需要达到3%,单一磷脂乳液的浓度需要达到5%;而采用限制性酶解蛋白与磷脂制备成复合乳液后,2%胰2+3%磷脂复合乳液即可达到与单一限制性酶解蛋白乳液或单一磷脂乳液相似的粒径分布状态,因而节约成本,提高了经济效益。1%胰2+4%磷脂复合乳液的粒径分布在0.1-3μm之间,表明其液滴大小分布较广;2%胰2+3%磷脂复合乳液与5%磷脂乳液粒径分布相似,都具有较好的分散性。
四、本发明方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的平均粒径和稳定性
本发明实施例1~3所述方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的粒径都在0.1-1μm之间分布,表现较好的分散性(图6)。
图7为大米谷蛋白乳液在等电点附近的粒径变化结果;由于蛋白质在等电点处非常不稳定,其乳液的粒径较大(如胰2),在pH4粒径为12μm。然而本发明实施例2制备的高消化清洁标签型复合乳液中加入有磷脂,由于其与蛋白质可形成复合物,或者吸附在蛋白质分子表面,使乳液保持较稳定的状态,在pH 4粒径为0.951μm。
三、本发明方法制备的高消化清洁标签型复合乳液的消化性能
将本发明实施例1~3制备的高消化清洁标签型复合乳液分别在口腔模拟液、人工胃液和小肠消化液中处理,并测定粒径(图8)、电位(图9)、微观结构(图10)和消化曲线(图11)。
由图可知,经过口腔消化,实施例1~3的液滴发生部分聚集,电位绝对值变大,这可能是由于口腔模拟液中黏蛋白导致的损耗絮凝或者桥联絮凝。经过胃液消化,实施例1~3的粒径迅速增加,聚集程度增加,电位绝对值变小,这可能是由于胃蛋白酶的水解作用,降解乳液界面的蛋白分子,使其液滴间的斥力降低,稳定性变差;此外,人工胃液中高浓度的矿物盐离子会产生静电屏蔽效应。经过小肠的消化,实施例1~3的粒径都显著降低,电位绝对值相差不大,这可能是由于小肠消化液中存在不同的胶体结构,如蛋白聚集体、胶束、囊泡等。所有实施例中电位值呈强的电负性,这可能是由于存在胆盐、磷脂、多肽及游离脂肪酸等物质。
消化曲线在初始阶段游离脂肪酸的释放较迅速,随后逐渐趋于平缓。实施例1~3的三种复合乳液最终脂肪的消化程度都高于95%,表明大部分油脂被消化。可见,本发明的复合乳液可以对脂溶性活性成分进行包裹,以提高其生物利用度。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种高消化清洁标签型复合乳液的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将大米谷蛋白溶于蒸馏水中得到6%的蛋白悬浮液,分别加入碱性蛋白酶、胰蛋白酶或木瓜蛋白酶进行限制性酶解3-7min;
(2)酶解后迅速调节pH至中性,100℃灭酶,离心,取上清液,冷冻干燥得限制性酶解大米谷蛋白;
(3)将步骤(2)获得的限制性酶解大米谷蛋白溶于水中,调节pH至中性,得到质量分数2%的限制性酶解大米谷蛋白溶液;
(4)将大豆磷脂溶于中链甘油三酯中,得到质量分数1-4%磷脂油相;
(5)按质量比9:1将限制性酶解大米谷蛋白溶液与磷脂油相混合后,先用高速分散机在12000rpm均质2min,随后利用高压均质机在80Mpa下循环3次得到高消化清洁标签型复合乳液。
2.根据权利要求1所述高消化清洁标签型复合乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中限制性酶解大米谷蛋白的水解度为2%。
3.根据权利要求1所述高消化清洁标签型复合乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中不同限制性酶的处理条件为碱性蛋白酶pH 8.0,50℃,3.6min;胰蛋白酶pH 8.0,50℃,4.2min;木瓜蛋白酶pH 7.0,50℃,6.6min。
4.权利要求1~3任一项所述方法制备的高消化清洁标签型复合乳液,其特征在于,所述的高消化清洁标签型复合乳液的平均粒径在200-300nm之间。
5.根据权利要求4所述高消化清洁标签型复合乳液,其特征在于:所述的高消化清洁标签型复合乳液的油脂消化率≥95%。
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Application publication date: 20200922 |