CN111838400A - 一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，属于食品蛋白质精深加工技术领域。本发明将两种疏水性蛋白质，即大米蛋白和火麻蛋白或核桃蛋白，分散在水中，调节酸度使其pH≥10.0，经搅拌、中和，使两种疏水蛋白质同步增溶，再经透析、离心，将上清液冷冻干燥，制得可溶性疏水蛋白质复合物。经该方法处理后的可溶性大米蛋白含量增加至85％以上，可溶性火麻蛋白或核桃蛋白含量提高至100％，同时两种蛋白质的一级结构被完整保留。该方法绿色环保，经济易用，完整保留疏水蛋白质的营养、功能特性，极大扩展了疏水蛋白质的应用范围。

Description

一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，属于食品蛋白质精深加工技术领域。
背景技术
伴随着世界人口的爆炸式增长，蛋白质资源的需求量与日俱增。然而，有大量优质蛋白质资源，尤其是植物蛋白资源，受限于高疏水性的特性，没有得到广泛的应用，亟待开发。其中，在我国，大米蛋白为来自大米淀粉工业的副产品，火麻蛋白为来自火麻油工业的副产品，两种蛋白每年的产量巨大。但由于低水溶解性的问题，两种蛋白的应用场景非常有限，大量的大米蛋白和火麻蛋白仅作动物饲料使用，造成资源的极大浪费。提高大米蛋白和火麻蛋白的溶解度，可极大延伸产业链深度，扩大两种蛋白的应用范围，提高经济附加值，打造新兴产业，创造巨大经济价值。
目前应用于疏水蛋白质的增溶技术主要集中在酶法改性、化学改性技术以及物理改性方面。酶法改性通过酶解打断蛋白质肽链，使其分子量降低，暴露其极性基团，达到疏水蛋白质增溶的目的。但过度酶解会导致蛋白质营养价值的降低，功能特性的破坏，而轻度酶解难以达到蛋白质溶剂化的效果。化学改性则是通过化学反应对蛋白质基团进行修饰，增强其极性，以达到增溶目的。然而，强烈的化学反应可能导致蛋白质结构的破坏，降低其营养价值。同时，残留的化学试剂也可能导致潜在的食品安全问题。物理改性方法常常与酶法改性和化学改性联用，其本质与上述两种方法类似，且需要的能耗高，设备昂贵，推广难度极大。
CN103798501A报道了一种通过酶解提高核桃蛋白溶解度的方法；CN105876072A报道了一种通过酶法和超声联用提高大米蛋白溶解度的方法；CN107568410A报道了一种增溶大米蛋白的方法，但是与之共溶的蛋白需为亲水性可溶蛋白，而且两者之间的结合为氢键键合。大部分已有报道均与上述方法类似，该类方法多对蛋白质的一级结构和营养价值有所破坏，且无法同时提高两种疏水蛋白质的溶解度。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法。本发明通过两种疏水蛋白质二级结构间的疏水作用，实现同步增溶以制备可溶性疏水蛋白质复合物。
本发明的技术方案如下：
一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，所述方法是将两种疏水性蛋白质分散在水中，调节酸度使其pH≥10.0，经搅拌、中和，使两种疏水蛋白质同步增溶，再经透析、离心，将离心后的上清液冷冻干燥，制得可溶性疏水蛋白质复合物；所述两种疏水性蛋白质为大米蛋白和火麻蛋白。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白与火麻蛋白以1：0.1～1：10的质量比投入蒸馏水中，充分搅拌，加入碱溶液调节pH≥10.0；
(2)结构展开：将步骤(1)所得料液在500～2000r/min的搅拌速率下搅拌30～120min，使大米蛋白与火麻蛋白结构充分展开，暴露二级结构；
(3)疏水结合：将步骤(2)所得料液在500～2000r/min的搅拌速率下搅拌45～75min，同时滴加酸溶液，将pH调节至7.0，使大米蛋白与火麻蛋白通过二级结构间的疏水相互作用结合；
(4)透析除盐：将步骤(3)所得的料液经透析袋透析20-30h；
(5)离心：将步骤(4)所得料液于4000～10000×g下离心10～30min，取上清液；
(6)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性疏水蛋白质复合物成品。
进一步地，所述火麻蛋白可替换为核桃蛋白。
进一步地，所述两种疏水蛋白质通过二级结构间的疏水相互作用形成可溶性疏水蛋白质复合物。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，相对于传统改性方法，条件温和，使用的试剂均为食品助剂，无化学试剂残留风险；工艺简单，对设备要求低，具有较大的工业应用可行性。
(2)该方法技术新颖，改性位点精准定位于疏水蛋白的二级结构。首先，通过碱分散使疏水蛋白二级结构充分暴露；其次，经酸中和使两种疏水蛋白二级结构通过疏水相互作用结合；最后，在中性条件下，两种疏水蛋白质形成复合物，其疏水区域被充分包埋，同时亲水区域得到暴露，获得了很强的水溶液稳定性。由图2可知，经本发明提供的方法处理的疏水蛋白质，能完整保留其主要亚基结构，因而一级结构未被破坏。这说明两种蛋白质的氨基酸组成完整，使得两者营养特性与功能特性得到很好保留，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1～3过程中离心所得沉淀的SDS-PAGE图。
图2为本发明实施例1～3所得可溶性疏水蛋白质复合物成品的SPS-PAGE图。
图3为本发明实施例3所得可溶性疏水蛋白质复合物成品图。
具体实施方式
为使本领域技术人员详细了解本发明的技术方案和技术效果，通过以下具体的实施例来进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明中提及的大米蛋白溶解度可用可溶性大米蛋白含量(即可溶性疏水蛋白质复合物中大米蛋白的质量占原料中大米蛋白质质量的百分比)来表征。其中，原料中大米蛋白的质量m0及可溶性疏水蛋白质复合物中大米蛋白的质量m1可通过凯式定氮法测定。
在本发明中大米蛋白的溶解度表示为：
可溶性复合物中大米蛋白溶解度(％)＝m1/m0×100％
式中：m0——原料中大米蛋白的质量(g)；
m1——可溶性疏水蛋白质复合物中大米蛋白的质量(g)。
火麻蛋白、核桃蛋白溶解度的表征方法与大米蛋白相同。
实施例1
一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白与火麻蛋白以1：0.2的质量比投入蒸馏水中，充分搅拌，加入碱溶液调节pH＝10；
(2)结构展开：将步骤(1)所得料液在600r/min的搅拌速率下搅拌60min，使两种蛋白在溶液中结构充分展开，暴露二级结构；
(3)疏水结合：将步骤(2)所得料液在900r/min的搅拌速率下搅拌60min，同时滴加酸溶液，将pH调节至7.0，使两种蛋白通过二级结构间的疏水相互作用产生结合；
(4)透析除盐：将步骤(3)所得的料液经透析袋透析22h；
(5)离心：将步骤(4)所得料液于8000×g下离心20min，取上清液；
(6)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性疏水蛋白质复合物成品。
实施例2
一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白与核桃蛋白以1：0.5质量比投入蒸馏水中，充分搅拌，加入碱溶液调节pH＝11；
(2)结构展开：将步骤(1)所得料液在900r/min的搅拌速率下搅拌100min，使两种蛋白在溶液中结构充分展开，暴露二级结构；
(3)疏水结合：将步骤(2)所得料液在900r/min的搅拌速率下搅拌45min，同时滴加酸溶液，将pH调节至7.0，使两种蛋白通过二级结构间的疏水相互作用结合；
(4)透析除盐：将步骤(3)所得的料液经透析袋透析24h；
(5)离心：将步骤(4)所得料液于10000×g下离心10min，取上清液；
(6)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性疏水蛋白质复合物成品。
实施例3
一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白与火麻蛋白以1：1的质量比投入蒸馏水中，充分搅拌，加入碱溶液调节pH＝12；
(2)结构展开：将步骤(1)所得料液在1200r/min的搅拌速率下搅拌45min，使两种蛋白在溶液中结构充分展开，暴露二级结构；
(3)疏水结合：将步骤(2)所得料液在600r/min的搅拌速率下搅拌75min，同时滴加酸溶液，将pH调节至7.0，使两种蛋白通过二级结构间的疏水相互作用结合；
(4)透析除盐：将步骤(3)所得的料液经透析袋透析26h；
(5)离心：将步骤(4)所得料液于5000×g下离心30min，取上清液；
(6)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性疏水蛋白质复合物成品。
测试例
实施例1～3制备得到的可溶性疏水蛋白质复合物成品的性能如表1所示。
表1
Figure BDA0002618803890000041
由图1可知，在可溶性疏水蛋白质复合物成品制备过程中，所产生的沉淀其主要成分为大米蛋白，说明火麻蛋白、核桃蛋白在此过程中得到完全溶解。
由图2可知，在可溶性疏水蛋白质复合物成品制备过程中，所得到的离心上清液含有大米蛋白和火麻蛋白、核桃蛋白的所有亚基，说明其一级结构在此过程中得以完全保留。
由图3可知，单独以大米蛋白或火麻蛋白为原料，经本发明提供的方法处理后，未实现明显增溶；但两者共同处理后，实现稳定分散。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种提高双重疏水性蛋白质溶解度的方法，其特征在于，所述方法是将两种疏水性蛋白质分散在水中，调节酸度使其pH≥10.0，经搅拌、中和，使两种疏水蛋白质同步增溶，再经透析、离心，将离心后的上清液冷冻干燥，制得可溶性疏水蛋白质复合物；所述两种疏水性蛋白质为大米蛋白和火麻蛋白。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白与火麻蛋白以1：0.1～1：10的质量比投入蒸馏水中，充分搅拌，加入碱溶液调节pH≥10.0；
(2)结构展开：将步骤(1)所得料液在500～2000r/min的搅拌速率下搅拌30～120min，使大米蛋白与火麻蛋白结构充分展开，暴露二级结构；
(3)疏水结合：将步骤(2)所得料液在500～2000r/min的搅拌速率下搅拌45～75min，同时滴加酸溶液，将pH调节至7.0，使大米蛋白与火麻蛋白通过二级结构间的疏水相互作用结合；
(4)透析除盐：将步骤(3)所得的料液经透析袋透析20-30h；
(5)离心：将步骤(4)所得料液于4000～10000×g下离心10～30min，取上清液；
(6)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性疏水蛋白质复合物成品。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述火麻蛋白替换为核桃蛋白。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两种疏水蛋白质通过二级结构间的疏水相互作用形成可溶性疏水蛋白质复合物。
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