CN111955599A

CN111955599A - 一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法

Info

Publication number: CN111955599A
Application number: CN202010892051.5A
Authority: CN
Inventors: 袁杨; 李国燕; 李彩纯; 黄渫莹
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2020-11-20

Abstract

本发明提供了一种酸溶性大豆蛋白‑壳聚糖纳米颗粒的制备方法。本发明将大豆分离蛋白溶于水中，得到溶液A；将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，得到溶液B；再将溶液A和溶液B混合后，用乙酸水溶液定容，调节pH值至3.0‑3.55，在115℃‑125℃下采用高压蒸汽加热20‑30min，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白‑壳聚糖纳米颗粒。本发明通过添加多糖结合高压热处理的方式来制备酸溶性大豆蛋白‑壳聚糖纳米颗粒，相比仅添加多糖未结合高压热处理的方式，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率显著提高，酸溶性大豆蛋白‑壳聚糖纳米颗粒的粒径显著降低，且在制备过程中不添加任何添加剂和酶制剂，生产效率高，工艺操作简单，既降低了成本又提高了产品的安全性。

Description

一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法。

背景技术

随着大豆及大豆蛋白的营养价值和保健功能的新发现，大豆蛋白及其相关产业的地位也越发重要。大豆蛋白广泛应用于肉制品、乳制品等食品行业，但是受大豆分离蛋白本身溶解性的影响，使得它在酸性饮料领域应用非常有限。大豆蛋白在pH值4.4-4.6左右达到等电点，此时其溶解度最低容易形成沉淀，而酸性饮料pH值为3.0-4.5，这导致大豆蛋白很难应用于酸性饮料中。

大豆蛋白在酸性饮料中的应用较少，主要集中在果汁豆奶等酸性乳饮料中的应用。由于酸性蛋白饮料中蛋白质有凝聚沉淀的倾向，现有果汁豆奶饮料大多通过加入稳定剂来提高产品稳定性，如增稠剂(亲水性胶体)、乳化剂(磷脂和蔗糖酯等)和一些金属离子络合剂(如多聚磷酸盐和柠檬酸钠等)。Lam M等研究了在低pH下果胶对大豆分离蛋白的稳定作用，结果表明，pH3.8时不同来源的大豆分离蛋白具有明显不同的稳定性，高甲氧基果胶比低甲氧基果胶具有更好的稳定效果，低pH下果胶和大豆分离蛋白通过静电吸附作用形成可溶性复合物。翟胜江等研制了大豆苹果乳，产品pH值为3.8，稳定剂配方为:海藻酸钠0.45％，CMC 0.15％，总的添加量0.6％；王伟华等描述了一种菠萝汁豆奶饮料的制作方法，产品pH值为3.82，稳定剂配方:羧甲基纤维素钠0.09％，海藻酸钠0.3％，黄原胶0.16％，总添加量为0.55％。

目前，国内对酸性蛋白饮料研究还是限于将豆浆和果汁混合，通过加胶体等稳定剂将体系稳定住，再结合添加乳化剂、钠盐等，但对于如何稳定酸性蛋白体系没有统一说法；而对酸溶性大豆蛋白的研究也有限，综合国内外的研究现状，未有通过添加多糖结合高压热处理的方式来制备酸溶性大豆蛋白-壳聚糖的纳米颗粒的文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种热处理制备酸溶性大豆蛋白纳米颗粒的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将大豆分离蛋白溶于水中，得到溶液A；将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合后，用所述乙酸水溶液定容，调节pH值至3.0-3.55，在115℃-125℃下采用高压蒸汽加热20-30min，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白；其中所述高压蒸汽的压力为0.1-10MPa。

上述方法通过添加多糖结合高压热处理的方式来制备酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒，相比仅添加多糖未结合高压热处理的方式，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率显著提高，所含酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的粒径显著降低，且上述方法在制备过程中不添加任何添加剂和酶制剂，生产效率高，工艺操作简单，既降低了成本又提高了产品的安全性。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.05倍以上。

作为本发明制备方法进一步优选的实施方式，所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.1倍。

相比所述壳聚糖的质量低于所述大豆分离蛋白质量的0.05％时，当所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.05倍以上时，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率更高，酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒平均粒径更低，甚至透光率可以达到50％以上，平均粒径可以达到400以下，当所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.1倍时，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率进一步提高，甚至可以达到60％以上。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述调节pH值至3.0-3.2。

作为本发明制备方法进一步优选的实施方式，所述调节pH值至3.0。

相比pH值调节至高于3.2，将pH值调节至3.0-3.2时，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率更高，甚至可以达到64％以上，酸溶性大豆蛋白平均粒径更低，尤其将pH值调节至3.0时，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率甚至可以达到70％左右。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述定容后，大豆分离蛋白的含量为10mg/mL。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述溶液A中大豆分离蛋白的浓度为2g/mL。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述溶液B中壳聚糖的浓度为1g/mL。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述乙酸水溶液的浓度为1mmol/L。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述制备方法还包括以下步骤：将所述酸溶性大豆蛋白混合液冷冻干燥。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过添加多糖结合高压热处理的方式来制备酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒，相比仅添加多糖未结合高压热处理的方式，所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率得到显著提高，酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的粒径得到显著降低，且在制备过程中不添加任何添加剂和酶制剂，生产效率高，工艺操作简单，既降低了成本又提高了产品的安全性，能满足人们对酸性饮料健康、营养以及多样化的要求，并极大推动大豆蛋白在酸性食品中的应用，拓宽大豆蛋白在食品行业的应用领域。

附图说明

图1为实施例1中所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率以及所得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的平均粒径和ζ-电位测试结果；

图2为实施例2中所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率以及所得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的平均粒径和ζ-电位测试结果；

图3为实施例3与实施例1所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率以及所得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的平均粒径和ζ-电位对比结果；

图4为实施例4与实施例2所得酸溶性大豆蛋白混合液的透光率以及所得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的平均粒径和ζ-电位对比结果；

图5为实施例4所得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的粒径分布，其中(a)pH＝3.0，(b)pH＝3.2，(c)pH＝3.4，(d)pH＝3.55；

图6为实施例1-4所得酸溶性大豆蛋白混合液的照片，图A为实施例1，图B为实施例3，图C为实施例2，图D为实施例4。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供了一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒的制备方法，其包括以下步骤：

(1)大豆分离蛋白(SPI)溶液的配制：将SPI溶于蒸馏水中，并于室温下用磁力搅拌器低速搅拌3h后使样品充分溶解，得到SPI浓度为2％(w/v)的溶液A并冷藏保存；

(2)壳聚糖(CS)溶液的配制：称取CS溶于100mM乙酸缓冲液中，并于室温下用磁力搅拌器低速搅拌3h后使样品充分溶解，得到CS浓度为2％(w/v)的溶液B并冷藏保存；

(3)将溶液A和溶液B分别按溶液B/溶液A＝0、0.05(1：20)、0.1(1:10)、0.2(1:5)的体积比混合，用100mM乙酸缓冲液定容以使每份溶液的蛋白浓度为10mg/mL，再将这四个复合比的溶液用1mol/L HCl溶液和1mol/L NaOH溶液分别调节pH值至3.2，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒，作为高压热处理前的系列样品。观察所得酸溶性大豆蛋白混合液外观并拍照留档，统一用紫外分光光度计测定在600nm处的透光率，用电位粒度分析仪测定其所含颗粒的平均粒径和ζ-电位，结果见图1。从图1A中可以看出当维持体系pH值为3.2时，高压热处理前体系透光率普遍不高，都在1.5％以下，其中未加壳聚糖的透光率最低，但随壳聚糖添加量的增加，个别体系的透光率有明显的提升，说明壳聚糖的存在能一定程度上增加体系的澄清度，提升溶解度。同时壳聚糖的增加能增大体系的ζ-电位，但不能减小体系的平均粒径，这一结论从图1B和图1C中可以得到。

实施例2

(3)将溶液A和溶液B按溶液B/溶液A＝0.2(1:5)的体积比混合，用100mM乙酸缓冲液定容以使溶液的蛋白浓度为10mg/mL，再将该溶液均分成四等份，分别用1mol/L HCl溶液和1mol/L NaOH溶液分别调节pH值至3.0、3.2、3.4、3.55，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖颗粒，作为高压热处理前的系列样品。观察所得酸溶性大豆蛋白混合液外观并拍照留档，统一用紫外分光光度计测定在600nm处的透光率，用电位粒度分析仪测定其所含颗粒的平均粒径和ζ-电位，结果见图2。图2可以看出当壳聚糖溶液和大豆分离蛋白溶液的体积比为0.2时，改变溶液体系的pH值，透光率仍然比较低且pH的调节对体系的电位和粒度均无明显影响。

实施例3

本实施例为本发明酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法的一种实施例，其包括以下步骤：

(3)将溶液A和溶液B分别按溶液B/溶液A＝0、0.05(1：20)、0.1(1:10)、0.2(1:5)的体积比混合，用100mM乙酸缓冲液定容以使每份溶液的蛋白浓度为10mg/mL，再将这四个复合比的溶液用1mol/L HCl溶液和1mol/L NaOH溶液分别调节pH值至3.2，随后把上述每份溶液放进高压蒸汽灭菌锅，在115℃-125℃以及0.1MPa下加热20-30min，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒，作为高压热处理后的系列样品。观察所得酸溶性大豆蛋白混合液外观并拍照留档，统一用紫外分光光度计测定在600nm处的透光率，用电位粒度分析仪测定其所含颗粒的平均粒径和ζ-电位，结果见图3。

实施例4

(3)将溶液A和溶液B按溶液B/溶液A＝0.2(1:5)的体积比混合，用100mM乙酸缓冲液定容以使溶液的蛋白浓度为10mg/mL，再将该溶液均分成四等份，分别用1mol/L HCl溶液和1mol/L NaOH溶液分别调节pH值至3.0、3.2、3.4、3.55，随后把上述每份溶液放进高压蒸汽灭菌锅，在115℃-125℃以及0.1MPa下加热20-30min，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒，作为高压热处理后的系列样品。观察所得酸溶性大豆蛋白混合液外观并拍照留档，统一用紫外分光光度计测定在600nm处的透光率，用电位粒度分析仪测定其所含颗粒的平均粒径、ζ-电位和粒径分布，结果见图4和图5。

从图3和图4中可以看出，无论是控制壳聚糖和蛋白的比例不变只改变pH值或者控制pH值不变只改变壳聚糖和蛋白的比例，高压热处理后对体系的透光率都有非常明显的提高，且从图6可以直观的得到当壳聚糖溶液和大豆分离蛋白溶液的体积比为0.2时，在不同pH值下，高压热处理对提高体系透光率更佳明显。这与图3和图4中通过加热后粒度的降低和透光率的明显升高相对应，同时由图5可知，壳聚糖溶液和大豆分离蛋白溶液的体积比在0.2时，样品在不同的pH下经过热处理后粒径更小且分布更加均一，进一步体现了溶液经过高压热处理后稳定性得到提高，从而说明了高压加热是酸溶性蛋白中至关重要的一步。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，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实质和范围。

Claims

1.一种酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将大豆分离蛋白溶于水中，得到溶液A；将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合后，用所述乙酸水溶液定容，调节pH值至3.0-3.55，在115℃-125℃下采用高压蒸汽加热20-30min，得到酸溶性大豆蛋白混合液，即得酸溶性大豆蛋白-壳聚糖纳米颗粒；其中所述高压蒸汽的压力为0.1-10MPa。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.05倍以上。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的质量为所述大豆分离蛋白质量的0.1倍。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述调节pH值至3.0-3.2。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述调节pH值至3.0。

6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述定容后，大豆分离蛋白的含量为5-10mg/mL。

7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液A中大豆分离蛋白的浓度为2g/mL。

8.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液B中壳聚糖的浓度为1g/mL。

9.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述乙酸水溶液的浓度为1mmol/L。

10.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：将所述酸溶性大豆蛋白混合液冷冻干燥。