CN112673983A - 一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及产品，属于宠物食品加工技术领域。该宠物咬胶以糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉为主要原料，采用双锥螺杆挤出工艺制备，以糖基化改性大豆分离蛋白替代动物蛋白，以物理改性替代化学改性，在保证食品品质及安全的前提下，降低了生产成本，实现了节能减排。其制备方法简单易操作，且成本低，绿色环保，适合扩大化生产。

Description

一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及 产品

技术领域

本发明属于宠物食品加工技术领域，具体涉及一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及产品。

背景技术

咬胶是专门为宠物犬设计开发而成的一类零食，能满足宠物成长过程中咀嚼和啃咬的需求，同时通过咀嚼能够维持口腔健康，抑制牙菌斑和牙结石的形成。目前，市场上的咬胶产品是以植物淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉等)和动物蛋白粉(鸡肉粉、鸡肝粉等)为主料，辅以少量增塑剂(甘油、水等)、盐类、乳化剂、色素、香精等经挤压或模具成型工艺加工而成。但这种产品的缺点是断裂时抗拉强度低，即易断裂，从而有损伤口腔组织的风险。因此急需进行咬胶产品工艺和配方升级优化，避免口腔组织损伤风险的同时也能保证产品的高消化率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法；目的之二在于提供一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法，所述方法如下：

(1)将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混匀，加入转谷氨酰胺酶溶液，混匀后获得反应液，将所述反应液于50℃下搅拌反应1-2h，干燥后制得糖基化改性大豆分离蛋白；所述壳聚糖的乙酰度为80％，粘度为20-50mpa.s；

(2)将步骤(1)中制得的糖基化改性大豆分离蛋白、玉米淀粉和辅料混匀后获得混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；

(3)将步骤(2)中获得的混合物依次经挤出、注塑成型、冷却、烘干，即可。

优选的，步骤(1)中，所述反应液中大豆分离蛋白、壳聚糖和转谷氨酰胺酶的质量比为70-80:20-30:1-3。

优选的，步骤(1)中，所述搅拌的速度为100-200rpm。

优选的，步骤(1)中，所述干燥具体为在50-60℃下干燥至恒重。

优选的，步骤(2)中，所述糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉总重量占所述混合粉总重量的75-85％，所述糖基化改性大豆分离蛋白占所述玉米淀粉和糖基化改性大豆分离蛋白总重量的15-25％。

优选的，步骤(2)中，所述辅料占所述混合粉总重量的15-25％。

优选的，步骤(2)中，按占所述混合粉总重量百分比计，所述辅料包括如下组分：碳酸钙9-12％，白砂糖3-6％，单干酯1-2％，氯化钠1-2％，山梨酸钾0.2-1％，丙酸钙0.8-2％。

优选的，步骤(2)中，所述植物油、甘油和水的加入量依次为所述混合粉总重量的1-2％、15-25％和20-25％。

优选的，步骤(3)中，将挤出机和注塑机分别预热至100-120℃后，将步骤(2)中获得的混合物加入所述挤出机中，以90-210rpm的螺杆转速挤压2-5min后进入所述注塑机中注塑成型，冷却、烘干即可。

优选的，所述注塑机参数设置如下：注塑时间3-10s，注塑压力3-7Mpa。

优选的，所述烘干具体为在45-70℃下烘干至咬胶含水量为8-12％。

2、由所述的方法制备的基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法及产品，该宠物咬胶以糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉为主要原料，采用双锥螺杆挤出工艺制备，以糖基化改性大豆分离蛋白替代动物蛋白，以物理改性替代化学改性，在保证食品品质及安全的前提下，降低了生产成本，实现了节能减排。其中，在转谷氨酰胺酶的催化下，脱乙酰度为80％，粘度为20-50mpa.s的壳聚糖上的氨基与大豆分离蛋白的羧基的发生酰胺反应，生成分子量更大的糖基化改性大豆分离蛋白，以该蛋白为原料制备咬胶，能够保证咬胶具有优异的硬度、冲击强度、弯曲强度和拉伸强度。另外，玉米淀粉在挤压过程中充分糊化，在水、甘油等的作用下呈现塑性，在制备过程中进一步优化糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉的用量，该特定用量的糖基化改性大豆分离蛋白对玉米淀粉基咬胶的塑性或力学性能的下降影响较小。在挤压过程中限定挤压温度为100-120℃，螺杆转速为90-210rpm，挤压时间为2-5min，是因为当挤压温度低于限定范围会导致淀粉糊化不完全，影响产品的塑化成型，而挤压温度过高则会导致挤压过程中产品焦化结壳，且产品颜色过深。螺杆转速低于设定转速时，挤压效率偏低且物料停留时间过长，导致产品质量劣化，螺杆转速高于设定转速时也会导致挤压物料的堵塞。在一定的挤压温度下，挤压时间与螺杆转速成负相关，因此适宜的螺杆转速决定了适宜的挤压时间。该咬胶制备方法简单易操作，且成本低，绿色环保，适合扩大化生产。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例1中大豆分离蛋白和糖基化改性大豆分离蛋白在不同倍镜下的SEM图(图1中A为大豆分离蛋白在200μm下的SEM图，图1中B为大豆分离蛋白在10μm下的SEM图，图1中C为糖基化改性大豆分离蛋白在200μm下的SEM图，图1中D为糖基化改性大豆分离蛋白在10μm下的SEM图)；

图2为实施例1中制备的基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶和对比实施例2中制备的基于大豆分离蛋白的宠物咬胶在不同倍镜下的SEM图(图2中A为对比实施例2中咬胶在500μm下的SEM图，图2中B为对比实施例2中咬胶在10μm下的SEM图，图2中C实施例1中咬胶在500μm下的SEM图，图2中D为实施例1中咬胶在10μm下的SEM图)；

图3为实施例1中大豆分离蛋白、壳聚糖、糖基化改性大豆分离蛋白、大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的FT-IR图(图3中A为大豆分离蛋白的FT-IR图、图3中B为壳聚糖的FT-IR图、图3中C为糖基化改性大豆分离蛋白的FT-IR图、图3中D为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的FT-IR图)；

图4为实施例1中壳聚糖、转谷氨酰胺酶、大豆分离蛋白、大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物、糖基化改性大豆分离蛋白的相对分子质量测试结果图(图4中A为壳聚糖的分子量分布图，图4中B为转谷氨酰胺酶的分子量分布图，图4中C为大豆分离蛋白的分子量分布图，图4中D为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的分子量分布图，图4中E为糖基化改性大豆分离蛋白的分子量分布图)；

图5为实施例1中大豆分离蛋白和糖基化改性大豆分离蛋白的XRD图；

图6为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的核磁图谱；

图7为实施例1中糖基化改性大豆分离蛋白的核磁图谱；

图8为实施例1中基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的SEM图；

图9为对比实施例1中基于交联改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的SEM图；

图10为对比实施例2中基于大豆分离蛋白的宠物咬胶的SEM图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

制备基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶

(1)将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混匀，加入转谷氨酰胺酶溶液，混匀后获得反应液，该反应液中大豆分离蛋白、壳聚糖和转谷氨酰胺酶的质量比为75:25:1，将该反应液于50℃下振荡反应1h，制得糖基化改性大豆分离蛋白，其中，壳聚糖的脱乙酰度为80％，粘度为20-50mpa.s；

(2)将步骤(1)中制得的糖基化改性大豆分离蛋白、玉米淀粉和辅料(碳酸钙，白砂糖，单干酯，氯化钠，山梨酸钾，丙酸钙)混匀后获得100g混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；其中，糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉总重量占混合粉总重量的82.3％，糖基化改性大豆分离蛋白占玉米淀粉和糖基化改性大豆分离蛋白总重量的15％，碳酸钙的加入量为混合粉总重量的10.3％，白砂糖的加入量为混合粉总重量的3.9％，单干酯的加入量为混合粉总重量的1.2％，氯化钠的加入量为混合粉总重量的1.2％，山梨酸钾的加入量为混合粉总重量的0.3％，丙酸钙的加入量为混合粉总重量的0.8％，植物油的加入量为混合粉总重量的1.3％，甘油的加入量为混合粉总重量的20.6％，水的加入量为混合粉总重量的23.1％；

(3)将挤出机和注塑机分别预热至105℃后，将步骤(2)中获得的混合物加入挤出机中，以113rpm的螺杆转速挤压2min后进入注塑机中在注塑压力为5Mpa下注塑5s，成型后冷却，最后在60℃下烘干至咬胶含水量为10.8％，制得基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶。

对比实施例1

与实施例1的区别在于，步骤(1)中，将大豆分离蛋白溶液与转谷氨酰胺酶溶液混匀后获得反应液，反应液中大豆分离蛋白和转谷氨酰胺酶的质量比为75:1，未加入壳聚糖溶液，制得基于交联改性大豆分离蛋白的宠物咬胶。

对比实施例2

与实施例1的区别在于，去除步骤(1)，将步骤(2)中糖基化改性大豆分离蛋白替换为大豆分离蛋白，制得基于大豆分离蛋白的宠物咬胶。

图1为实施例1中大豆分离蛋白和糖基化改性大豆分离蛋白在不同倍镜下的SEM图，图1中A为大豆分离蛋白在200μm下的SEM图，图1中B为大豆分离蛋白在10μm下的SEM图，图1中C为糖基化改性大豆分离蛋白在200μm下的SEM图，图1中D为糖基化改性大豆分离蛋白在10μm下的SEM图。对比图1中A和图1中C可知，在相同倍镜下，糖基化改性大豆分离蛋白颗粒尺寸要大一些；对比图1中B和图1中D可知，在相同倍镜下，糖基化改性大豆分离蛋白颗粒表面较粗糙些。

图2为实施例1中制备的基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶和对比实施例2中制备的基于大豆分离蛋白的宠物咬胶在不同倍镜下的SEM图，图2中A为对比实施例2中咬胶在500μm下的SEM图，图2中B为对比实施例2中咬胶在10μm下的SEM图，图2中C实施例1中咬胶在500μm下的SEM图，图2中D为实施例1中咬胶在10μm下的SEM图。对比不同倍镜下两种咬胶的SEM图可知，实施例1中基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶结构更加致密。

图3为实施例1中大豆分离蛋白、壳聚糖、糖基化改性大豆分离蛋白、大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的FT-IR图，图3中A为大豆分离蛋白的FT-IR图，可知大豆分离蛋白出现明显的吸收峰，2955cm^-1，2998cm^-1，2872cm^-1的处的吸收峰伸缩振动，1654cm^-1处的吸收峰是酞胺I带c＝o的伸缩振动，1541cm^-1处的吸收峰是酞胺II带N-H的弯曲振，1400cm^-1处的吸收峰是C-和酞胺III带(N-H)的振动；图3中B为壳聚糖的FT-IR图，可以看到很多典型的振动吸收峰，3570cm^-1峰是壳聚糖分子中O-H和N-H的伸缩振动吸收峰，2868cm^-1是壳聚糖糖环的C-H伸缩振动吸收峰，1654cm^-1是酞胺I带(C＝O)振动吸收，1595cm^-1是酞胺III带(NH₃)吸收峰，1379cm^-1是-OH振动吸收峰；图3中C为糖基化改性大豆分离蛋白的FT-IR图，不同于大豆分离蛋白和壳聚糖，出现了新的1643cm^-1和1535cm^-1两个吸收峰，而大豆分离蛋白的1654cm^-1和1541cm^-1峰消失，壳聚糖的1595cm^-1峰消失，说明壳聚糖的-NH₂和大豆分离蛋白的-COOH之间产生相互作用力，并且在3000-3600cm^-1糖基化改性大豆分离蛋白出现一个明显的较宽的带，说明了大豆分离蛋白和壳聚糖之间存在氢键相互作用力，两者发生了共价交联。图3中D为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的FT-IR图，存在大豆分离蛋白吸收峰和壳聚糖吸收峰的叠加，与糖基化改性大豆分离蛋白的图谱有明显差异。

通过凝胶渗透色谱法对实施例1中壳聚糖、转谷氨酰胺酶、大豆分离蛋白、大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物、糖基化改性大豆分离蛋白的相对分子质量进行分析，结果如图4及表1所示，图4中A为壳聚糖的分子量分布图，图4中B为转谷氨酰胺酶的分子量分布图，图4中C为大豆分离蛋白的分子量分布图，图4中D为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的分子量分布图，图4中E为糖基化改性大豆分离蛋白的分子量分布图。

表1各物质相对分子质量分析结果

由表1可知，壳聚糖的相对分子质量为165837，大豆分离蛋白的相对分子质量是20137，大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的相对分子质量是300256，糖基化改性大豆分离蛋白的相对分子质量为1161581，糖基化改性大豆分离蛋白的相对分子质量明显大于壳聚糖、大豆分离蛋白及两种物质混合物的相对分子质量，说明在蛋白-多糖体系中，在转谷氨酰胺酶的催化下糖类和蛋白质发生交联反应，主要是蛋白质上羧基与糖类氨基进行缩合反应，生成具有更大相对分子质量的物质，证实了转谷氨酰胺酶催化氨基糖与蛋白共价连接。

图5为实施例1中大豆分离蛋白和糖基化改性大豆分离蛋白的XRD图，由图5可知，大豆分离蛋白在2θ为10°和21°出现了两个弥散峰，说明大豆分离蛋白为非晶型态，糖基化改性大豆分离蛋白保持了原有峰位，但其弥散峰面积明显变大，说明糖基化改性大豆分离蛋白晶态减少，不定形态增加，这是由于氢键大量减少的缘故。

图6为大豆分离蛋白与壳聚糖的混合物的核磁图谱，图7为实施例1中糖基化改性大豆分离蛋白的核磁图谱，对比图6和图7可知，两者结构信息有变动，说明在转谷氨酰胺酶作用下，糖基化反应发生，生成糖基化蛋白。图7中，173.49ppm为大豆分离蛋白的羰基上C峰；105.33ppm为壳聚糖乙酰氨基糖环上C1峰，65-88ppm为壳聚糖C3-C5峰，50-65ppm为C2、C6峰，其中57.71ppm为C2峰，61.30ppm为C6峰。

图8、图9和图10依次为实施例1中基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶、对比实施例1中基于交联改性大豆分离蛋白的宠物咬胶和对比实施例2中基于大豆分离蛋白的宠物咬胶的SEM图，对比三幅图可知，在相同倍镜下，三种咬胶形貌呈片状结构，表面较光滑，相较于基于交联改性大豆分离蛋白的宠物咬胶和基于大豆分离蛋白的宠物咬胶，基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶表面更加粗糙，但差异不大。

对实施例1中基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶(记为咬胶A)、对比实施例1中基于交联改性大豆分离蛋白的宠物咬胶(记为咬胶B)和对比实施例2中基于大豆分离蛋白的宠物咬胶(记为咬胶C)进行各项性能测试，测试结果见表2。

表2三种咬胶性能测试结果

由表2可知，相对于咬胶C，咬胶B和咬胶A的综拉伸伸长率分别降低了30.83％和50.93％；拉伸强度分别增加了10.73％和44.64％，冲击强度分别降低了5.24％和增加了44.37％；硬度分别降低了2.5％和增加了2.9％；消化性分别增加了4.3％和5.8％；综合指标分别提升了15.8％和增加了305.2％。因此，以糖基化改性大豆分离蛋白为原料可作为提高咬胶产品质量的一种有效方法。

对比实施例3-9

与实施例1的区别在于，将步骤(1)中壳聚糖替换成具有不同脱乙酰度和粘度的壳聚糖，制备出不同的基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶，实施例1中所使用的壳聚糖及对比实施例3-9中所使用的壳聚糖的技术参数见表3。

表3不同壳聚糖的技术参数

将实施例1和对比实施例3-9中制备的宠物咬胶进行编码，依次为No.1、No.2、No.3、No.4、No.5、No.6、No.7、No.8，测试上述各咬胶的各项性能，测试结果见表4。

表4八种咬胶性能测试结果

由表4可知，实施例1中宠物咬胶在硬度、冲击强度、弯曲强度、拉伸强度上均较好，其综合评分最高，故选择脱乙酰度为80％，粘度为20-50mpa.s的壳聚糖为原料来制备糖基化改性大豆分离蛋白，能够保证最终制备的咬胶的各项性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶的制备方法，其特征在于，所述方法如下：

(1)将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混匀，加入转谷氨酰胺酶溶液，混匀后获得反应液，将所述反应液于50℃下搅拌反应1-2h，干燥后制得糖基化改性大豆分离蛋白；所述壳聚糖的乙酰度为80％，粘度为20-50mpa.s；

(2)将步骤(1)中制得的糖基化改性大豆分离蛋白、玉米淀粉和辅料混匀后获得混合粉，然后加入植物油、甘油和水混匀后获得混合物，备用；

(3)将步骤(2)中获得的混合物依次经挤出、注塑成型、冷却、烘干，即可。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应液中大豆分离蛋白、壳聚糖和转谷氨酰胺酶的质量比为70-80:20-30:1-3。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥具体为在50-60℃下干燥至恒重。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述糖基化改性大豆分离蛋白和玉米淀粉总重量占所述混合粉总重量的75-85％，所述糖基化改性大豆分离蛋白占所述玉米淀粉和糖基化改性大豆分离蛋白总重量的15-25％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述辅料占所述混合粉总重量的15-25％。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，按占所述混合粉总重量百分比计，所述辅料包括如下组分：碳酸钙9-12％，白砂糖3-6％，单干酯1-2％，氯化钠1-2％，山梨酸钾0.2-1％，丙酸钙0.8-2％。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述植物油、甘油和水的加入量依次为所述混合粉总重量的1-2％、15-25％和20-25％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将挤出机和注塑机分别预热至100-120℃后，将步骤(2)中获得的混合物加入所述挤出机中，以90-210rpm的螺杆转速挤压2-5min后进入所述注塑机中注塑成型，冷却、烘干即可。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述注塑机参数设置如下：注塑时间3-10s，注塑压力3-7Mpa。

10.由权利要求1-9任一项所述的方法制备的基于糖基化改性大豆分离蛋白的宠物咬胶。

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