CN111920033B - 马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法，属于食品加工技术领域。其包括如下步骤：(1)通过碱溶酸沉法从马铃薯中提取马铃薯蛋白，并冻干获得马铃薯蛋白粉末；(2)配制马铃薯蛋白溶液，中温协同pH偏移结合在线超声处理；(3)得到的马铃薯蛋白溶液与乳清蛋白溶液按不同比例混合作为乳化剂，与植物油经机械分散和超声均质制备复合蛋白乳状液；(4)以蛋白比例不同的复合蛋白乳状液为溶剂，添加乳清蛋白为基质制备乳状液填充乳清蛋白凝胶。本发明制备的复合蛋白乳状液填充乳清凝胶可以显著影响乳清蛋白凝胶的持水性和凝胶强度。

Description

马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种制备马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的方法，属于食品加工技术领域。

背景技术

乳液填充蛋白凝胶是一种脂肪以乳化颗粒形式分散在蛋白凝胶网络中的胶体分散体系。乳液填充凝胶中乳化脂肪颗粒填充在蛋白网络中对蛋白网络有一定支撑作用，这可以在一定程度上提高蛋白凝胶的凝胶特性如凝胶强度。而提高蛋白凝胶强度通常是通过添加一定浓度的氯化钠来实现。因此，通过乳化脂肪颗粒填充的手段改善凝胶性质可以降低凝胶产品中氯化钠的含量，符合减盐的健康新趋势。同时，脂肪的加入可以较为简便地提高蛋白凝胶对脂溶性组分的包埋及承载能力，这使得乳液填充蛋白凝胶可以作为开发高蛋白营养食品的载体和基础，在高蛋白食品加工领域有较好的应用前景。

随着人们生活水平的提高，肥胖成为了影响我国国民健康的一个重要因素。脂肪的摄入则被认为是引导人体肥胖产生的潜在因素之一。因而，控制脂肪的摄入可能是进行体重管理防止肥胖产生的有效途径之一。在乳液填充凝胶中，脂肪存在于蛋白凝胶网络介质中，消化过程中与脂肪酶的接触会受到抑制，这将改变脂肪的消化和吸收，这使乳液填充蛋白凝胶在体重控制食品的开发中有潜在的应用价值。

乳化凝胶的性质不仅受到基质蛋白网络结构的影响，乳化颗粒与蛋白凝胶网络的作用对凝胶的性质也有较大的影响。乳化颗粒与凝胶网络的物理作用主要依赖于乳化颗粒大小的填充效应。而乳化颗粒与凝胶网络的化学作用则依赖于乳化颗粒的界面组成与蛋白网络的分子间相互作用。蛋白乳液中乳化颗粒表面的蛋白易于与凝胶网络的蛋白发生相互作用，可有效改善蛋白凝胶的凝胶性质。目前关于乳清蛋白乳化凝胶的报道较多，但是利用双蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的报道较少，且马铃薯蛋白与乳清蛋白复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶暂未见报道。目前，利用植物蛋白部分替代动物蛋白开发相关蛋白产品以减少对动物蛋白的依赖和消费已成为开发健康营养食品的趋势。这不仅可以降低动物养殖过程中土地需求和碳排放，减轻环境负担，还可以开发营养均衡的动物蛋白与植物蛋白复合的健康营养食品。因此本发明采用马铃薯蛋白与乳清蛋白进行复配得双蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的申请内容具有一定实用性和新颖性。

发明内容

本发明拟解决的问题是获得一种制备马铃薯蛋白与乳清蛋白复合蛋白乳状液填充乳清蛋白凝胶的方法，开发新型蛋白凝胶产品。

本发明的技术方案，以马铃薯蛋白与乳清蛋白复配溶液为乳化剂制备复合蛋白乳液，在复合蛋白乳液中加入乳清蛋白，制备乳液填充凝胶。制备复合蛋白乳液的马铃薯蛋白溶液经过在线超声强化中温协同pH偏移处理处理得到。

一种马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法，按照下述步骤进行：

(1)将马铃薯和乳清蛋白溶液按照不同体积比的比例进行混合，其中马铃薯与乳清蛋白的混合比例为9:1-1:9，优选9:1。

(2)上述的马铃薯与乳清复合蛋白溶液与大豆油按照1:9(w/w)的比例混合，用机械分散设备在10000转/min预乳化2min，然后通过超声均质制备复合蛋白乳状液。

(3)以上述的复合蛋白乳状液为溶剂，加入乳清蛋白和氯化钠，混合均匀后于90℃水浴加热30min，流水冷却后于4℃过夜老化，得到复合蛋白乳液填充凝胶。

其中步骤(1)所述的马铃薯蛋白溶液和乳清蛋白溶液的浓度均为10mg/mL。

其中步骤(2)中的超声均质为聚能式超声设备进行超声均质，超声过程用冰浴进行降温，超声处理选用直径6mm的超声变幅杆。超声工作条件：功率400W，超声时间2-6min，优选超声时间5min，超声工作间歇比5s:5s，超声探头置于距烧杯底部1cm处。

其中步骤(2)中乳清蛋白加入量以总的乳液浓度计为6-8％(w/v)，优选7％(w/v)。

其中步骤(2)中氯化钠加入量以总的乳液浓度计为0-50mmol/L。

本发明的有益效果：

以水为溶剂且不添加氯化钠时，上述乳清蛋白溶液不能成型并形成固体凝胶。以马铃薯与乳清复合蛋白乳状液为溶剂，可以使上述乳清蛋白溶液形成凝胶。马铃薯蛋白比例的增加可以改善乳液填充乳清蛋白凝胶的凝胶强度，从而减少乳清蛋白的使用量。马铃薯蛋白乳液填充可以在降低氯化钠的使用量的同时使乳清蛋白凝胶保持一定的凝胶强度和持水性。乳液填充乳清蛋白凝胶的凝胶强度和持水性的调控可通过乳液中马铃薯蛋白与乳清蛋白比例的变化来实现，不依赖于氯化钠的含量。

附图说明：

图1为三频发散式超声设备；

图1中：1.控制面板，2.超声发生器，3.恒温水浴锅，4.蠕动泵，5.反应釜，6.铁架台，7.马铃薯蛋白溶液。

具体实施方式

实施例1

将马铃薯洗净后去皮切块，浸入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠溶液。亚硫酸钠溶液与马铃薯块的比例为4:1(v/w)。用打浆机打碎后将浑浊液静置15min，然后在离心力10,000×g、4℃条件下离心10min，取上清液。用1mol/L氢氧化钠调节上清液pH至8.0，室温搅拌浸提2h后静置，将滤液在10,000×g、4℃条件下离心10min。取上清液用1mol/L HCl将pH值调至4.0，磁力搅拌10min后静置1h。溶液在10,000×g、4℃条件下离心10min。取沉淀置于蒸馏水复溶，用1mol/L氢氧化钠调pH至7.0后冷冻干燥，得到的马铃薯蛋白粉末装在密封袋中-20℃下保藏。

将冷冻干燥后的马铃薯蛋白配置适当的浓度，预热到中温后用2mol/L NaOH调节蛋白溶液至pH12.0，并在该温度和pH12.0条件下用基础频率为40kHz的多模式发散超声处理不同时间，停止超声后继续在该温度和pH 12.0条件下偏移一定时间，偏移总时间为1h，偏移结束后用2mol/L HCl将溶液pH调至7.0，得到改性马铃薯蛋白溶液。选用三频发散式超声在线处理，超声功率密度为50w/L，超声频率为单频40kHz，超声时间为15min。整个处理过程温度为40℃。

将马铃薯蛋白溶液(PP)及乳清蛋白(WP)液分别配制成浓度为10mg/mL，并分别按照9:1(v/v)的比例混合制备复合蛋白溶液。将大豆油与水相溶液按照1:9(w/v)的比例混合。混合物经10000r/min高速分散2min处理后制备得到粗乳液。取50mL粗乳液于烧杯中，通过聚能式超声设备进行超声均质。超声过程用冰浴进行降温。超声处理选用直径6mm的超声变幅杆。超声工作条件：功率400W，超声时间5min，超声工作间歇比5s:5s，超声探头置于距烧杯底部1cm处。

以复合蛋白乳状液作为溶剂，用磁力搅拌器分散乳清蛋白(7％，w/v)30min。取5g混匀后的乳清蛋白溶液于50mL平底离心管内，盖上离心管盖后于90℃水浴加热30min，冷却至室温，放入4℃冰箱冷藏过夜，第二天取出凝胶恢复至室温后备用。

对比例1

对比例1与实施例1的方法相同，不同之处在于乳清蛋白的溶剂为去离子水。

实施例2

实施例2与实施例1的方法相同，不同之处在于马铃薯蛋白与乳清蛋白的复配比例为7:3(v/v)。

实施例3

实施例3与实施例1的方法相同，不同之处在于马铃薯蛋白与乳清蛋白的复配比例为5:5(v/v)。

实施例4

实施例4与实施例1的方法相同，不同之处在于马铃薯蛋白与乳清蛋白的复配比例为3:7(v/v)。

实施例5

实施例5与实施例1的方法相同，不同之处在于马铃薯蛋白与乳清蛋白的复配比例为1:9(v/v)。

表1

项目	马铃薯蛋白:乳清蛋白(g/g)	凝胶强度(g)	持水性(％)
				对比例1	对照1	/(不成胶)	/(不成胶)
实施例1	9:1	71.6	69.6
				实施例2	7:3	54.3	74.0
实施例3	5:5	24.1	75.6
				实施例4	3:7	8.2	75.5
实施例5	1:9	/(不成胶)	/(不成胶)

通过表1的数据对比，在不添加氯化钠时，以马铃薯蛋白和乳清蛋白复配比例为1:9的乳状液为溶剂时乳清蛋白溶液并未形成牢固的凝胶网络结构。而采用其他蛋白复配比例的乳状液作为溶剂使，乳清蛋白溶液可形成牢固的凝胶网络结构。马铃薯蛋白比例提高可改善凝胶的凝胶强度。乳清蛋白比例增加则有利于持水性的提高。与马铃薯蛋白和乳清蛋白复配比例为3:7的凝胶样品相比，马铃薯蛋白和乳清蛋白复配比例为9:1的乳状液填充凝胶的凝胶强度提高了7.7倍，而持水性仅下降了7.8％。

对比例2

对比例2与对比例1的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

实施例6

实施例6与实施例1的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

实施例7

实施例7与实施例2的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

实施例8

实施例8与实施例3的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

实施例9

实施例9与实施例4的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

实施例10

实施例10与实施例5的方法相同，不同之处在于凝胶中加入50mmol/L NaCl。

表2

项目	马铃薯蛋白:乳清蛋白(g/g)	凝胶强度(g)	持水性(％)
				对比例2	对照2	10.9	54.9
实施例6	9:1	144.8	61.1
				实施例7	7:3	142.6	63.9
实施例8	5:5	138.5	65.3
				实施例9	3:7	129.0	68.1
实施例10	1:9	110.4	70.8

通过表2与表1的数据对比，与未加盐组的结果类似，马铃薯蛋白比例提高可改善凝胶的凝胶强度，而乳清蛋白比例增加则有利于持水性的提高。在乳状液填充凝胶中加入50mmol/L NaCl后，可以进一步增强凝胶的强度，但持水性会发生小幅度下降。在凝胶中加入50mmol/L NaCl后，马铃薯蛋白和乳清蛋白复配比例为9:1的乳液填充凝胶的凝胶强度最高，是未加盐组凝胶强度的2倍，但持水性降低了13.9％。尽管加入50mmol/L NaCl后，无填充乳清蛋白凝胶可形成凝胶，但是凝胶强度和持水性都较低。与加盐组无填充乳清蛋白凝胶相比，加盐组马铃薯蛋白和乳清蛋白复配比例9:1的乳液填充凝胶的凝胶强度提高了12.3倍，且持水性提高了12.2％。

综上所述，利用马铃薯蛋白与乳清蛋白复合乳液中乳化颗粒来填充乳清蛋白凝胶可以改善乳清蛋白凝胶的凝胶强度及持水性。当在乳状液填充凝胶中加入50mmol/L NaCl后，虽然可以进一步改善凝胶强度，但持水性会发生一定程度下降。乳清蛋白凝胶的凝胶性质可以通过复合蛋白乳液中马铃薯蛋白和乳清蛋白的比例变化来调节。复合蛋白乳液填充可以起到和氯化钠相似的效果，有降低蛋白凝胶中钠离子含量开发低盐高蛋白凝胶食品的潜在用途。

Claims (3)

1.一种马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：

（1）将马铃薯和乳清蛋白溶液按照不同体积比比例进行混合；

（2）上述的马铃薯与乳清复合蛋白溶液与大豆油按照1:9（w/w）的比例混合，用机械分散设备在10000转/min预乳化2min，然后通过超声均质制备复合蛋白乳状液；

（3）以上述的复合蛋白乳状液为溶剂，加入乳清蛋白和氯化钠，混合均匀后于90℃水浴加热30 min，流水冷却后于4℃过夜老化，得到复合蛋白乳液填充凝胶；

其中步骤（1）所述的马铃薯蛋白溶液和乳清蛋白溶液的浓度均为10 mg/mL，马铃薯蛋白与乳清蛋白的混合比例为9:1；

其中步骤（2）中的超声均质为聚能式超声设备进行超声均质，超声过程用冰浴进行降温，超声处理选用直径6 mm的超声变幅杆；超声工作条件：功率400 W，超声时间2-6min，

其中步骤（3）中乳清蛋白加入量以总的乳液浓度计为6-8%（w/v），

其中步骤（3）中氯化钠加入量以总的乳液浓度计为0-50mmol/L。

2.根据权利要求1所述的一种马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于其中步骤（2）中的超声时间5min，超声工作间歇比5 s:5 s，超声探头置于距烧杯底部1 cm处。

3.根据权利要求1所述的一种马铃薯与乳清复合蛋白乳液填充乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于其中步骤（2）中乳清蛋白加入量以总的乳液浓度计为7%（w/v）。

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