CN112641084A - 一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成18‑20%的大豆分离蛋白溶液，在85‑95℃条件下常压加热15‑20min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量5‑15%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，3）干燥：将混合液在40℃‑50℃水浴条件下常压保存1‑2h，冷却至室温后静置10‑20min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。本发明制备方法改性条件温和，工艺简单，易于操作，生产时间短，无需复杂设备，具有广阔的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及大豆蛋白技术领域，具体为一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法。
背景技术
大豆蛋白具有较好的凝胶形成性，由于凝胶形成的过程中伴随着液固相的转变，因此借助凝胶作用，大豆蛋白可以应用于许多肉类固态弹性食品，改善其质构特性和提高其持水性，同时可以显著改善产品质构、口感和外观特性。此外大豆蛋白具有较强的亲水性，将大豆蛋白添加在冷冻面制品和冷冻肉制品中，可使水分在食品中均匀分布，并可以阻碍食品中水分在冷冻过程中的自由迁移，防止较大冰晶的形成，一定程度上降低食品的冻裂率，改善品质。
然而，大豆蛋白在冷冻条件下会发生变性、聚集，进而导致其功能性下降，进而在不同程度上影响食品的品质。因此，开发专用抗冷冻型大豆分离蛋白作为抗冻食品改良剂，使其在冷冻过程中仍有较好的乳化、保水和凝聚性等功能，更有效地提高冷冻食品的出品率和品质，意义重大。目前，针对冷冻食品开发的大豆分离蛋白多用于提高一些液体状态产品的乳化性、溶解性，而针对凝胶固体产品开发的专用于提高产品保水性、凝胶特性的改性大豆蛋白并不常见。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，旨在解决由于低温极端条件下水分冻结而导致大豆分离蛋白凝胶保水性等功能性下降的问题。
本发明的技术方案如下：一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成18-20%的大豆分离蛋白溶液，在85-95℃条件下常压加热15-20min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量5-15%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，
3）干燥：将混合液在40℃-50℃水浴条件下常压保存1-2h，冷却至室温后静置10-20min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
本发明中，步骤2）中，所述胶原蛋白水解物的制备方法如下：取墨鱼皮，清洗后粉碎至粒径为1-2mm的颗粒，加水混合制成15%质量百分比的混合液，调节pH至8，然后向混合液中加入2000-10000u/g蛋白酶，在40-55℃下，酶解2-3h后，放入95℃水浴锅中灭酶10min，得酶解液；将酶解液离心、抽滤、冷冻干燥后，即得胶原蛋白水解物。
本发明中，步骤2）中，所述椰肉提取物的制备方法如下：取质量分数为20-25%的去除油脂后的椰肉浆液，调节pH至8-9，加热至85℃- 100℃，保持30min后自然冷却至室温，再向椰肉浆液中加入巯基蛋白酶反应2～6h，然后再加入复合蛋白酶，在45℃-55℃，pH值为8-9的条件下水解6～12h；待酶解反应完全后，酶灭活，降温，过滤，取上清液，采用分子截流量为10000Da以下的超滤膜超滤，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得椰肉提取物。
本发明中，所述复合蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的混合物，其中，所述木瓜蛋白酶与胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的质量比为1:1:1。
本发明中，所述去除油脂后的椰肉浆液的制备方式为：取椰肉，加入椰肉重量4-14倍重量的水，粉碎磨细成浆液，加热至85℃-100℃，保持1h-6h，自然冷却降温，去除上层油脂，下清液过滤，收集滤渣，再加入滤渣重量4-10倍重量的40℃-70℃的水，搅拌均匀，制得所需浓度浆液，即得去除油脂后的椰肉浆液。
本发明中，步骤2）中，改性大豆分离蛋白溶液中还加入有占其总重量0.2-0.4%的小分子肽，所述小分子肽的制备方式如下：取鱼皮，浸泡清洗后，粉碎至粒径30-50微米粉末，加入其2-6倍体积的水混合均匀，在8000-12000转/分钟转速下连续离心分离30分钟去除上清，取沉淀物，在沉淀物中加入其3-5倍体积的水混合，加入0.5-2％重量比的复合酶，在37-50℃、pH7.5-8.0的条件下酶解2-4h，酶解物用3KD超滤膜超滤处理，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得小分子肽。
本发明的有益效果如下：
本发明的的方法制备的抗冻性大豆分离蛋白，首先通过加热对大豆分离蛋白进行改性，实验得到，将改性后的大豆分离蛋白（USPI）添加到乳液后-24℃贮存24h，乳液解冻后分析得出，改性后的SPI乳化冻藏稳定性高于未改性的大豆分离蛋白（SPI），进而使得大豆分离蛋白的抗冻性得到一定程度上的提高；
其次，本发明添加了胶原蛋白水解物，其中，胶原蛋白水解物主要包含有多种不同分子量的分子肽，而蛋白溶液在冻藏过程中由于水分结冰，会导致蛋白质分子中的侧链和侧链之间相互结合（氢键、疏水作用和二硫键），促使蛋白质发生凝聚从而引起不可逆变性，胶原蛋白水解物的加入，胶原蛋白水解后的产物中的分子肽能够很好与蛋白质分子的侧链之间相互结合，避免蛋白质分子之间相互结合，从而避免了蛋白质的凝聚现象，进而有效缓解了大豆分离蛋白冻藏过程中的不可逆变性，从而提高大豆分离蛋白的抗冻性；
再次，本发明添加了椰肉提取物，椰肉提取物是经去油脂后的椰肉经蛋白酶酶解后过滤所得的的产物，其酶解产物含有大量的高纯度椰子多肽，其分子量小，且具有极佳的生理功能，自身也容易被吸收，其作用机理与胶原蛋白水解物相似，与大豆分离蛋白的蛋白分子侧链相结合，有效缓解了大豆分离蛋白冻藏过程中的不可逆变性，从而提高大豆分离蛋白的抗冻性；
此外，椰肉提取物中还含有大量的亲水性氨基酸，如谷氨酸和天冬氨酸，其自身为酸性氨基酸，它们能够与大豆分离蛋白之间的水作用形成氢键，增强冻结过程中水的稳定性，减少巨大冰晶体的析出形成，从而避免了大豆分离蛋白空间质构的变化而引起的蛋白质分子间的开链变性，从而提高大豆分离蛋白的抗冻性；
在上述基础上，本发明技术方案还可选择性额外添加从鱼皮中酶解产出的小分子肽，其能够配合胶原蛋白水解物和椰肉提取物，多者共同作用，提高大豆分离蛋白的抗冻性；
本发明制备方法改性条件温和，工艺简单，易于操作，生产时间短，无需复杂设备，具有广阔的工业应用前景。
附图说明
图1为普通大豆分离蛋白(SPI)的凝胶与本发明步骤1）改性得到的改性大豆分离蛋白（USPI）的凝胶在冻藏期内持水性变化；
图2为实施例2、实施例4、实施例5和普通大豆分离蛋白(SPI)的凝胶在冻藏期内持水性变化。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1：
本发明提供了一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成18%的大豆分离蛋白溶液，在85℃条件下常压加热15min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量5%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，
3）干燥：将混合液在40℃水浴条件下常压保存1h，冷却至室温后静置10min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
本发明中，步骤2）中，所述胶原蛋白水解物的制备方法如下：取墨鱼皮，清洗后粉碎至粒径为1mm的颗粒，加水混合制成15%质量百分比的混合液，调节pH至8，然后向混合液中加入2000u/g蛋白酶，在40℃下，酶解2h后，放入95℃水浴锅中灭酶10min，得酶解液；将酶解液离心、抽滤、冷冻干燥后，即得胶原蛋白水解物。
本发明中，步骤2）中，所述椰肉提取物的制备方法如下：取质量分数为20%的去除油脂后的椰肉浆液，调节pH至8，加热至85℃，保持30min后自然冷却至室温，再向椰肉浆液中加入巯基蛋白酶反应2h，然后再加入复合蛋白酶，在45℃，pH值为8的条件下水解6h；待酶解反应完全后，酶灭活，降温，过滤，取上清液，采用分子截流量为10000Da以下的超滤膜超滤，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得椰肉提取物。
本发明中，所述复合蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的混合物，其中，所述木瓜蛋白酶与胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的质量比为1:1:1。
本发明中，所述去除油脂后的椰肉浆液的制备方式为：取椰肉，加入椰肉重量4倍重量的水，粉碎磨细成浆液，加热至85℃，保持1h，自然冷却降温，去除上层油脂，下清液过滤，收集滤渣，再加入滤渣重量4倍重量的40℃的水，搅拌均匀，制得所需浓度浆液，即得去除油脂后的椰肉浆液。
本发明中，步骤2）中，改性大豆分离蛋白溶液中还加入有占其总重量0.2%的小分子肽，所述小分子肽的制备方式如下：取鱼皮，浸泡清洗后，粉碎至粒径30微米粉末，加入其2倍体积的水混合均匀，在8000转/分钟转速下连续离心分离30分钟去除上清，取沉淀物，在沉淀物中加入其3倍体积的水混合，加入0.5％重量比的复合酶，在37℃、pH7.5的条件下酶解2h，酶解物用3KD超滤膜超滤处理，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得小分子肽。
实施例2：
本发明提供了一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成20%的大豆分离蛋白溶液，在95℃条件下常压加热20min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量15%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，
3）干燥：将混合液在50℃水浴条件下常压保存2h，冷却至室温后静置20min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
本发明中，步骤2）中，所述胶原蛋白水解物的制备方法如下：取墨鱼皮，清洗后粉碎至粒径为2mm的颗粒，加水混合制成15%质量百分比的混合液，调节pH至8，然后向混合液中加入10000u/g蛋白酶，在55℃下，酶解3h后，放入95℃水浴锅中灭酶10min，得酶解液；将酶解液离心、抽滤、冷冻干燥后，即得胶原蛋白水解物。
本发明中，步骤2）中，所述椰肉提取物的制备方法如下：取质量分数为25%的去除油脂后的椰肉浆液，调节pH至9，加热至100℃，保持30min后自然冷却至室温，再向椰肉浆液中加入巯基蛋白酶反应6h，然后再加入复合蛋白酶，在55℃，pH值为9的条件下水解12h；待酶解反应完全后，酶灭活，降温，过滤，取上清液，采用分子截流量为10000Da以下的超滤膜超滤，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得椰肉提取物。
本发明中，所述复合蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的混合物，其中，所述木瓜蛋白酶与胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的质量比为1:1:1。
本发明中，所述去除油脂后的椰肉浆液的制备方式为：取椰肉，加入椰肉重量14倍重量的水，粉碎磨细成浆液，加热至100℃，保持6h，自然冷却降温，去除上层油脂，下清液过滤，收集滤渣，再加入滤渣重量10倍重量的70℃的水，搅拌均匀，制得所需浓度浆液，即得去除油脂后的椰肉浆液。
本发明中，步骤2）中，改性大豆分离蛋白溶液中还加入有占其总重量0.4%的小分子肽，所述小分子肽的制备方式如下：取鱼皮，浸泡清洗后，粉碎至粒径50微米粉末，加入其6倍体积的水混合均匀，在12000转/分钟转速下连续离心分离30分钟去除上清，取沉淀物，在沉淀物中加入其5倍体积的水混合，加入2％重量比的复合酶，在50℃、pH8.0的条件下酶解4h，酶解物用3KD超滤膜超滤处理，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得小分子肽。
实施例3：
本发明提供了一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成19%的大豆分离蛋白溶液，在90℃条件下常压加热18min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量10%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，
3）干燥：将混合液在45℃水浴条件下常压保存1.5h，冷却至室温后静置15min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
本发明中，步骤2）中，所述胶原蛋白水解物的制备方法如下：取墨鱼皮，清洗后粉碎至粒径为1.5mm的颗粒，加水混合制成15%质量百分比的混合液，调节pH至8，然后向混合液中加入6000u/g蛋白酶，在50℃下，酶解2.5h后，放入95℃水浴锅中灭酶10min，得酶解液；将酶解液离心、抽滤、冷冻干燥后，即得胶原蛋白水解物。
本发明中，步骤2）中，所述椰肉提取物的制备方法如下：取质量分数为22%的去除油脂后的椰肉浆液，调节pH至8.5，加热至95℃，保持30min后自然冷却至室温，再向椰肉浆液中加入巯基蛋白酶反应4h，然后再加入复合蛋白酶，在50℃，pH值为8.5的条件下水解9h；待酶解反应完全后，酶灭活，降温，过滤，取上清液，采用分子截流量为10000Da以下的超滤膜超滤，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得椰肉提取物。
本发明中，所述复合蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的混合物，其中，所述木瓜蛋白酶与胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的质量比为1:1:1。
本发明中，所述去除油脂后的椰肉浆液的制备方式为：取椰肉，加入椰肉重量9倍重量的水，粉碎磨细成浆液，加热至90℃，保持3h，自然冷却降温，去除上层油脂，下清液过滤，收集滤渣，再加入滤渣重量7倍重量的55℃的水，搅拌均匀，制得所需浓度浆液，即得去除油脂后的椰肉浆液。
本发明中，步骤2）中，改性大豆分离蛋白溶液中还加入有占其总重量0.3%的小分子肽，所述小分子肽的制备方式如下：取鱼皮，浸泡清洗后，粉碎至粒径40微米粉末，加入其4倍体积的水混合均匀，在10000转/分钟转速下连续离心分离30分钟去除上清，取沉淀物，在沉淀物中加入其4倍体积的水混合，加入1％重量比的复合酶，在40℃、pH8.0的条件下酶解3h，酶解物用3KD超滤膜超滤处理，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得小分子肽。
实施例4（只添加胶原蛋白水解物）：
本发明提供了一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成18-20%的大豆分离蛋白溶液，在85-95℃条件下常压加热15-20min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量8%的胶原蛋白水解物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
3）干燥：将混合液在50℃水浴条件下常压保存2h，冷却至室温后静置20min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
实施例5（只添加椰肉提取物）：
本发明提供了一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成20%的大豆分离蛋白溶液，在90℃条件下常压加热18min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量8%的椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
3）干燥：将混合液在45℃水浴条件下常压保存1.5h，冷却至室温后静置15min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
上述实施例中，分别对实施例2、实施例4和实施例5三个技术方案所得到的抗冻性大豆分离蛋白进行对比分析，具体如下：
将三个技术方案所得到的抗冻性大豆分离蛋白分别配置形成12%的SPI溶液（W/V），室温下磁力搅拌2h，之后装入离心管内1000g离心5min，去除泡沫，将蛋白液灌入同规格注射器中，注射器下端用橡胶活塞密封，开口用塑料薄膜密封，然后将注射器放入90℃水浴锅中保温1h，之后迅速放入冰水浴中冷却15min，再转入到4℃冰箱中过夜保存，之后放入-18℃冰箱冻藏。
将冻藏好的凝胶取出后，静置至室温，分别取样，置入质量为M1的离心管中，离心管和凝胶一起称重记为M2，2700g离心20min，离心后离心管和凝胶总质量记为M3。
冻藏后凝胶持水率%=（M3-M1）/（M2-M1），分别对比分析实施例2、实施例4和实施例5三个技术方案所得到的抗冻性大豆分离蛋白以及初始状态下大豆分离蛋白的冻藏后凝胶持水率，结果如图2所示。
由图2可直观得出，热改性后并添加了胶原蛋白水解物、椰肉提取物之后所获得的大豆分离蛋白的凝胶冻藏性能得到明显的改善与提高，其抗冻性优于其他组实施例得到的大豆分离蛋白，并明显优于初始状态下原始状态的大豆分离蛋白。
Claims (6)
1.一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）改性：将大豆分离蛋白加水溶解成18-20%的大豆分离蛋白溶液，在85-95℃条件下常压加热15-20min，调pH至中性，制得改性大豆分离蛋白溶液；
2）混合：向改性大豆分离蛋白溶液中加入占其总重量5-15%的胶原蛋白水解物、椰肉提取物，搅拌均匀，剪切均质，得到混合液；
其中胶原蛋白水解物、椰肉提取物的重量比为2:1，
3）干燥：将混合液在40℃-50℃水浴条件下常压保存1-2h，冷却至室温后静置10-20min，喷雾干燥即得抗冻性大豆分离蛋白。
2.如权利要求1所述的一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述胶原蛋白水解物的制备方法如下：取墨鱼皮，清洗后粉碎至粒径为1-2mm的颗粒，加水混合制成15%质量百分比的混合液，调节pH至8，然后向混合液中加入2000-10000u/g蛋白酶，在40-55℃下，酶解2-3h后，放入95℃水浴锅中灭酶10min，得酶解液；将酶解液离心、抽滤、冷冻干燥后，即得胶原蛋白水解物。
3.如权利要求1所述的一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述椰肉提取物的制备方法如下：取质量分数为20-25%的去除油脂后的椰肉浆液，调节pH至8-9，加热至85℃- 100℃，保持30min后自然冷却至室温，再向椰肉浆液中加入巯基蛋白酶反应2～6h，然后再加入复合蛋白酶，在45℃-55℃，pH值为8-9的条件下水解6～12h；待酶解反应完全后，酶灭活，降温，过滤，取上清液，采用分子截流量为10000Da以下的超滤膜超滤，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得椰肉提取物。
4.如权利要求3所述的一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于：所述复合蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的混合物，其中，所述木瓜蛋白酶与胃蛋白酶和菠萝蛋白酶的质量比为1:1:1。
5.如权利要求3所述的一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，所述去除油脂后的椰肉浆液的制备方式为：取椰肉，加入椰肉重量4-14倍重量的水，粉碎磨细成浆液，加热至85℃-100℃，保持1h-6h，自然冷却降温，去除上层油脂，下清液过滤，收集滤渣，再加入滤渣重量4-10倍重量的40℃-70℃的水，搅拌均匀，制得所需浓度浆液，即得去除油脂后的椰肉浆液。
6.如权利要求1所述的一种抗冻性大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于，步骤2）中，改性大豆分离蛋白溶液中还加入有占其总重量0.2-0.4%的小分子肽，所述小分子肽的制备方式如下：取鱼皮，浸泡清洗后，粉碎至粒径30-50微米粉末，加入其2-6倍体积的水混合均匀，在8000-12000转/分钟转速下连续离心分离30分钟去除上清，取沉淀物，在沉淀物中加入其3-5倍体积的水混合，加入0.5-2％重量比的复合酶，在37-50℃、pH7.5-8.0的条件下酶解2-4h，酶解物用3KD超滤膜超滤处理，取滤液，将滤液浓缩至原体积的20%后喷雾干燥，即得小分子肽。
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