CN112401213A - 一种薯类肽美拉德反应产物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薯类肽美拉德反应产物及其制备方法和应用,薯类肽美拉德反应产物的制备方法包括如下步骤:1)对薯类蛋白进行酶解,所述酶解在超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理条件下进行,得到薯类肽;2)将所述薯类肽、还原糖、氨基酸和水混合,然后进行薯类肽美拉德反应。本发明所提供的薯类肽美拉德反应产物制备方法,能够增强薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性,极大提高薯类加工产品附加值,同时在食品领域中具有广阔的应用前景。本发明提供的制备工艺简单,易于产业化生产。

Description

一种薯类肽美拉德反应产物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域,尤其涉及一种薯类肽美拉德反应产物及其制备方法和应用。
背景技术
美拉德反应是发生在氨基酸、肽或蛋白质的游离氨基和还原糖的羰基之间的非酶反应。根据反应阶段的不同,会生成各种有色和无色化合物,这些化合物被称为美拉德反应产物。美拉德反应产物包括多种挥发性化合物,如醛类、酮类、呋喃类、吡嗪类、酯类和非挥发性化合物,如有机酸。近年来,活性肽作为功能性食品配料在食品中的应用备受关注。美拉德反应可增强来自动物或植物材料的不同蛋白质和/或肽的感官特性,并可以增强其功能特性、抗氧化活性等。因此,研究增强薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性的方法及产品对于扩大其在功能食品中的应用潜力具有重要意义。
与大多数其它植物蛋白相比,薯类蛋白必需氨基酸含量较高,具有可接受的营养价值,是植物源活性肽的潜在来源。开发一种增强薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性的方法及产品是目前业界亟待解决的重要课题,对于促进薯类加工业的可持续发展,保障粮食安全和改善居民膳食营养具有重要意义。
发明内容
本发明实施例提供一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,增强了薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性。
本发明实施例提供一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,包括如下步骤:
1)对薯类蛋白进行酶解,所述酶解在超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理条件下进行,得到薯类肽;
2)将所述薯类肽、还原糖、氨基酸和水混合,然后进行薯类肽美拉德反应。本发明中,该方法能够增强薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性,尤其是采用以上超声波-微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理协同酶解的方法制备薯类肽,可改变薯类肽结构中的酰胺A、B、I、II和III区域、分子量分布、总氮基酸和游离氨基酸含量、提高薯类肽的抗氧化活性;经薯类肽美拉德反应,能够促进美拉德反应速率、提高美拉德反应产物的抗氧化活性、提高美拉德反应产物风味物质的含量和质量,从而解决薯类肽美拉德反应产物风味不佳、抗氧化活性不高等问题。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,包括如下步骤:
1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,向混合溶液中加入碱性蛋白酶和/或风味蛋白酶,对所述薯类蛋白进行酶解,所述酶解在超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理条件下进行,得到薯类肽;
2)将所述薯类肽、还原糖、氨基酸按比例混合作为底物,加水调节底物浓度,然后加热,进行薯类肽美拉德反应,经冷却、干燥,即得。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤1)中,步骤1)中,所述超声波协同微波的超声波频率为20~80kHz,优选40kHz,微波功率为10~800W;所述能量发散型超声波的功率密度为20~100W/L,优选45W/L;所述能量聚集型超声波的功率密度为20~100W/L,优选65W/L;更优选的,所述酶解采用超声波协同微波进行处理。本发明中,采用上述特定条件下的超声波-微波、能量发散型超声波和能量聚集型超声波处理方式进行协同酶解,可改变薯类肽结构中的酰胺A、B、I、II和III区域、分子量分布、总氮基酸和游离氨基酸含量、提高薯类肽的抗氧化活性。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤1)中,所述酶解为先加入所述碱性蛋白酶,酶解完成后,再加入所述风味蛋白酶,进行酶解;所述碱性蛋白酶、所述风味蛋白酶的添加量各自为所述混合溶液中薯类蛋白质量的1%~10%,优选4%。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤1)中,所述碱性蛋白酶为Alcalase,所述风味蛋白酶为Flavorzyme,对于所述碱性蛋白酶和所述风味蛋白酶,酶解时间均为30~240min,优选180min,酶解温度均为50~60℃,优选50℃;和/或,所述薯类蛋白选自马铃薯蛋白、甘薯蛋白和木薯蛋白中的一种或多种;所述薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液的混合溶液中薯类蛋白终浓度为g:mL=1~10:100,优选4:100
本发明中,采用以上种类及用量的薯类蛋白、碱性蛋白酶和风味蛋白酶以及酶解条件,能够获得具有良好抗氧化活性的薯类肽,尤其是碱性蛋白酶和风味蛋白酶联用酶解,薯类肽美拉德反应产物的风味物质含量和质量更高、抗氧化效果更好。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤2)中,所述薯类肽、所述还原糖和所述氨基酸的质量比为1~10:1~5:0~1,优选6:3:1;和/或,所述底物浓度为8%~12%,优选10%。本发明中,采用以上原料用量比例及产物浓度条件,能够有效保证美拉德反应速率,使得薯类肽美拉德反应产物的风味物质含量和质量更高、抗氧化效果更好。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤2)中,所述薯类肽美拉德反应的反应温度为60~120℃,优选120℃,反应时间为60~180min,优选120min。本发明中,采用上述薯类肽美拉德反应参数进行处理,能够有效保证美拉德反应速率,使得薯类肽美拉德反应产物的风味物质含量和质量更高、抗氧化效果更好。
根据本发明优选实施例提供的一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,步骤2)中,所述还原糖选自包括木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和果糖中的至少一种;和/或
所述氨基酸选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、脯氨酸、胱氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和组氨酸中的一种或几种。
本发明实施例还提供一种由所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法制得的薯类肽美拉德反应产物。
本发明实施例还提供一种由所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法或所述的薯类肽美拉德反应产物在食品中的应用。
本发明至少具有以下优点:
1)本发明提供的薯类肽美拉德反应产物具有良好的风味,可广泛应用于食品领域中。
2)本发明提供的薯类肽美拉德反应产物具有良好的抗氧化活性,可广泛应用于功能性食品中,有利于改善居民膳食营养与健康。
3)本发明提供的增强薯类肽美拉德反应产物风味及抗氧化活性的方法操作简单,易于工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3薯类肽的照片;
图2为本发明实施例3薯类肽美拉德反应产物照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明中涉及到的百分号“%”,若未特别说明,是指质量百分比;但溶液的百分比,除另有规定外,是指100mL溶液中含有溶质的克数。
实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件,或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者,均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法,所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件,或者按照产品说明书进行。
本发明以下实例中,所采用的薯类蛋白通过清洗、去皮、打浆、筛分、离心去淀粉、预热、热絮凝、离心、喷雾干燥制备得到,下列实例中采用的薯类蛋白为甘薯蛋白;所采用的超声波协同微波装置为上海新拓分析仪器科技有限公司CW-2000型超声波-微波反应仪;采用的能量发散型超声波装置为上海科导超声仪器有限公司sh-kudos超声波清洗仪;采用的能量聚集型超声波装置为宁波新芝生物科技股份有限公司JY92-IIN超声波破碎仪。
实施例1
本实施例提供一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,包括如下步骤:
(1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,使混合溶液中蛋白终浓度为g:mL=4:100,采用超声波协同微波辅助酶解的方式进行,超声波频率为40kHz;微波功率在10-800W范围内波动;首先加入碱性蛋白酶Alcalase,Alcalase添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃;反应完成后,加热灭酶,加入风味蛋白酶Flavorzyme,Flavorzyme添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃,待酶解结束,除盐浓缩后冻干,即得薯类肽;
(2)将所得薯类肽与木糖、胱氨酸按质量比6:3:1进行混合作为底物,加水调节底物浓度为10%,于120℃油浴120min,然后冷却、干燥即得薯类肽美拉德反应产物。
实施例2
本实施例提供一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,包括如下步骤:
(1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,使混合溶液中蛋白终浓度为g:mL=4:100,采用能量发散型超声波辅助酶解的方式进行,超声波功率密度为45W/L;首先加入碱性蛋白酶Alcalase,Alcalase添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃;反应完成后,加热灭酶,加入风味蛋白酶Flavorzyme,Flavorzyme添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃,待酶解结束,除盐浓缩后冻干,即得薯类肽;
(2)将所得薯类肽与木糖、胱氨酸按质量比6:3:1进行混合作为底物,加水调节底物浓度为10%,于120℃油浴120min,然后冷却、干燥即得薯类肽美拉德反应产物。
实施例3
本实施例提供一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,包括如下步骤:
(1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,使混合溶液中蛋白终浓度为g:mL=4:100,采用能量聚集型超声波辅助酶解的方式进行,超声波功率密度为65W/L;首先加入碱性蛋白酶Alcalase,Alcalase添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃;反应完成后,加热灭酶,加入风味蛋白酶Flavorzyme,Flavorzyme添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃,待酶解结束,除盐浓缩后冻干,即得薯类肽(如图1所示);
(2)将所得薯类肽与木糖、胱氨酸按质量比6:3:1进行混合作为底物,加水调节底物浓度为10%,于120℃油浴120min,然后冷却、干燥即得薯类肽美拉德反应产物(如图2所示)。
对比例1
本对比例提供一种制备薯类肽美拉德反应产物的方法及产品,与实施例1、2和3的区别在于,省略步骤(1)中超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波辅助酶解的方式,具体包括如下步骤:
(1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,使混合溶液中蛋白终浓度为g:mL=4:100,首先加入碱性蛋白酶Alcalase,Alcalase添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃;反应完成后,加热灭酶,加入风味蛋白酶Flavorzyme,Flavorzyme添加量为混合溶液中蛋白质量的4%,酶解时间为180min,温度为50℃,待酶解结束,除盐浓缩后冻干,即得薯类肽;
(2)将所得薯类肽与木糖、胱氨酸按质量比6:3:1进行混合作为底物,加水调节底物浓度为10%,于120℃油浴120min,然后冷却、干燥即得薯类肽美拉德反应产物。
实验例1
对实施例1、2、3和对比例1中薯类肽的抗氧化活性,薯类肽美拉德反应产物的褐变指数、抗氧化活性和风味等进行分析:
(1)薯类肽及其美拉德反应产物的总抗氧化能力
采用氧自由基吸收能力法(ORAC)测定薯类肽及其美拉德反应产物对过氧自由基的清除活性。所有溶液均用75mmol/L,pH=7.4磷酸盐缓冲溶液进行配置和稀释。96微孔板中加入20μL待测样品、20μL磷酸盐缓冲溶液、20μL 63nmol/L的荧光素钠溶液,37℃保温10min后,立即加入140μL18.28 mmol/L的AAPH溶液,置于多功能酶标仪中,在激发波长485nm和发射波长535nm下测定荧光值,时间间隔设为2.0min,测定次数为60次,测定温度为37℃。同时测定各反应溶液在无AAPH作用时的荧光值(即用等量的磷酸盐缓冲溶液代替AAPH溶液)以水溶性维生素E作为标准品,样品溶液的氧自由基吸收能力表示为μg水溶性维生素E当量(trolox equivalent,TE)/mL样品溶液。
(2)薯类肽美拉德反应产物的褐变指数
采用分光光度计进行测定,于294nm测定美拉德反应过程中产生的无色中间产物的生成,于420nm测定美拉德反应晚期产物的生成。
(3)薯类肽美拉德反应产物的风味
采用电子舌分析薯类肽美拉德反应产物的酸、甜、苦、咸、鲜的味觉指标。
表1薯类肽的总抗氧化能力
样品 总抗氧化能力(μg TE mL<sup>-1</sup>)
薯类肽(实施例1) 78.63
薯类肽(实施例2) 77.60
薯类肽(实施例3) 86.13
薯类肽(对比例1) 67.15
从表1可以看出,与对比例1相比,实施例1、2和3制备的薯类肽总抗氧化能力更高,说明其抗氧化能力更强。
表2薯类肽美拉德反应产物的褐变指数和抗氧化活性
Figure BDA0002771319280000081
Figure BDA0002771319280000091
从表2可以看出,与对比例1相比,实施例1、2和3制备的薯类肽美拉德反应产物的无色中间产物及终产物均显著增加、总抗氧化能力显著提高。
表3薯类肽美拉德反应产物的风味
样品
薯类肽美拉德反应产物(实施例1) 7.0 9.0 4.0 4.6 9.0
薯类肽美拉德反应产物(实施例2) 8.1 8.4 4.3 3.7 7.3
薯类肽美拉德反应产物(实施例3) 7.6 8.2 3.9 4.5 8.2
薯类肽美拉德反应产物(对比例1) 7.4 7.4 4.8 3.7 7.1
从表3可以看出,与对比例1相比,实施例1、2和3制备的薯类肽美拉德反应产物的鲜味更好,且更甜。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)对薯类蛋白进行酶解,所述酶解在超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理条件下进行,得到薯类肽;
2)将所述薯类肽、还原糖、氨基酸和水混合,然后进行薯类肽美拉德反应。
2.根据权利要求1所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液混合,向混合溶液中加入碱性蛋白酶和/或风味蛋白酶,对所述薯类蛋白进行酶解,所述酶解在超声波协同微波、能量发散型超声波或能量聚集型超声波处理条件下进行,得到薯类肽;
2)将所述薯类肽、还原糖、氨基酸按比例混合作为底物,加水调节底物浓度,然后加热,进行薯类肽美拉德反应,经冷却、干燥,即得。
3.根据权利要求1或2所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述超声波协同微波的超声波频率为20~80kHz,优选40kHz,微波功率为10~800W;所述能量发散型超声波的功率密度为20~100W/L,优选45W/L;所述能量聚集型超声波的功率密度为20~100W/L,优选65W/L。
4.根据权利要求1或2所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述酶解为先加入所述碱性蛋白酶,酶解完成后,再加入所述风味蛋白酶,进行酶解;所述碱性蛋白酶、所述风味蛋白酶的添加量各自为所述混合溶液中薯类蛋白质量的1%~10%,优选4%。
5.根据权利要求4所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述碱性蛋白酶为Alcalase,所述风味蛋白酶为Flavorzyme,对于所述碱性蛋白酶和所述风味蛋白酶,酶解时间均为30~240min,优选180min,酶解温度均为50~60℃,优选50℃;和/或,所述薯类蛋白选自马铃薯蛋白、甘薯蛋白和木薯蛋白中的一种或多种;所述薯类蛋白与Tris-HCl缓冲液的混合溶液中薯类蛋白终浓度为g:mL=1~10:100,优选4:100。
6.根据权利要求2所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述薯类肽、所述还原糖和所述氨基酸的质量比为1~10:1~5:0~1,优选6:3:1;和/或,所述底物浓度为8%~12%,优选10%。
7.根据权利要求1、2或6所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述薯类肽美拉德反应的反应温度为60~120℃,优选120℃,反应时间为60~180min,优选120min。
8.根据权利要求1或2所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述还原糖选自包括木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和果糖中的至少一种;和/或
所述氨基酸选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、脯氨酸、胱氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和组氨酸中的一种或几种。
9.权利要求1-8任一项所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法制得的薯类肽美拉德反应产物。
10.权利要求1-8任一项所述的薯类肽美拉德反应产物的制备方法或权利要求9所述的薯类肽美拉德反应产物在食品中的应用。
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