CN113273634B - 一种制备具有高持油性和乳化活性的火麻籽蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备具有高持油性和乳化活性的火麻籽蛋白的方法，属于食品技术领域。所述方法是先采用超声联合酸浸对火麻籽进行预处理，再对预处理后的火麻籽进行粉碎，经水代法提取分离得到清油、乳状液、水相和渣相，最后对得到的水相进行酸沉得到火麻籽蛋白。制备得到的火麻籽蛋白具有较好的持油性能、乳化活性和体外消化性。这些性能使得火麻籽蛋白能够更好地应用在婴幼儿辅食、健身食品、特医食品、烹饪用油等食品领域，提高了火麻籽资源的综合利用率，拓宽了火麻籽蛋白的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备具有高持油性和乳化活性的火麻籽蛋白的方法，属于食品技术领域。
背景技术
世界范围内约有90％的食用植物油来自棕榈、大豆、菜籽油和向日葵，相比之下火麻油仅占据一小部分食用油市场。然而火麻拥有非常高的利用价值，火麻油、火麻蛋白以及大麻二酚等因为优秀的生理功能和营养价值越来越受到研究者的广泛关注，推动了全球工业火麻市场的增长。目前对于火麻资源的利用效率很低，尤其是对火麻籽的利用。我国大部分产区采用压榨法提取火麻油，剩余的火麻粕被废弃或被当做饲料和肥料，这导致火麻籽资源的严重浪费。如何高效地利用火麻籽资源成为亟需解决的问题。
目前我国提取火麻籽油的主要方法是压榨法和浸出法。压榨法是最早被应用的提取食用油的工艺，其优点是工艺简单，对环境无污染；但压榨法的提油率较低，饼粕残油率高，且因提取时间较长会导致火麻粕中蛋白质变性，造成蛋白资源的浪费。
发明内容
【技术问题】
目前我国提取火麻籽油的主要方法是压榨法和浸出法。压榨法是最早被应用的提取食用油的工艺，其优点是工艺简单，对环境无污染；但压榨法的提油率较低，饼粕残油率高，且因提取时间较长会导致火麻粕中蛋白质变性，造成蛋白资源的浪费。
本发明实际要解决的技术问题是提供一种具有较好的持油性能、乳化活性和体外消化性的火麻籽蛋白的制备方法。
【技术方案】
为了解决上述问题，本发明通过采用超声联合酸浸对火麻籽进行预处理，通过合理控制超声和酸浸条件，通过对水代法过程中水相的进一步处理得到火麻蛋白，该蛋白具有较好的乳化性和持油性。同时，酸浸超声预处理能有效提高清油提取率(清油得率达82.23％)，并减少乳状液中油脂分布，通过对提取过程中产生的少量乳状液集中使用酶制剂进行破乳处理，最终火麻油的得率高达95％，最大化地利用火麻籽资源，提高火麻籽的附加值。
本发明的第一个目的是提供一种制备火麻籽蛋白的方法，所述方法是先采用超声联合酸浸对火麻籽进行预处理，再对预处理后的火麻籽进行粉碎，经水代法提取分离得到清油、乳状液、水相和渣相，最后对得到的水相进行酸沉得到火麻籽蛋白。制备得到的火麻籽蛋白具有较好的持油性能、乳化活性和体外消化性。
在本发明的一种实施方式中，所述超声处理和酸浸处理是同时进行的。
在本发明的一种实施方式中，所述超声条件为：超声功率为100-400W，超声时间为20～80 min。
在本发明的一种实施方式中，所述酸浸指的是采用食品级酸进行浸泡处理，食品级酸的浓度为0.1～0.6mol/L。
在本发明的一种实施方式中，所述食品级酸包括柠檬酸、醋酸或乳酸。
在本发明的一种实施方式中，预处理具体步骤是将火麻加入到浓度为0.1～0.6mol/L的柠檬酸溶液，同时进行超声处理，处理20～80min，于20～100℃中干燥即可。
在本发明的一种实施方式中，水代法提取是向粉碎后的火麻籽按料液比1：2～1：5配制成火麻籽浆料，再在pH为8.0～10.5，温度为45～65℃条件下反应1-4h后离心，分离出清油、乳状液、水相和渣相。乳状液经酶法破乳后与清油混合得到火麻油，火麻油提取率高达80％以上。
在本发明的一种实施方式中，所述酸沉是在pH为4.0-6.0的条件下进行沉淀。
在本发明的一种实施方式中，对水相进行酸沉是收集分离得到的水相，调节pH至4.0-6.0，反应0.5-2h后离心，所得沉淀水洗2-4次，调节pH至7.0，干燥得到火麻籽蛋白。
本发明的第二个目的是提供一种根据上述方法制备得到的火麻籽蛋白。
本发明第三个目的是提供一种上述火麻蛋白在制备食品中的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述食品包括烹饪用油、婴幼儿辅食、健身食品或特医食品。
本发明的第四个目的是提供一种婴幼儿辅食，所述婴幼儿辅食包括胡萝卜泥，其制备方法是将100g胡萝卜洗净切成小块放入具有蒸煮功能的辅食机内，添加与胡萝卜质量相同的清水，同时加入5g的火麻籽蛋白粉，设置时间为5min，制作完毕后盛入碗中放凉冷却。
本发明的第五个目的是提供一种健身食品，所述健身食品包括健身代餐粉，其制备方法是依次在杯中添加火麻籽蛋白粉(70g)、麦芽糊精(20g)、甜玉米粉(30g)等，加入200mL 少量温水或牛奶冲泡调匀，边冲边搅拌成糊状即可得到可食用的高蛋白的火麻籽健身代餐产品。
本发明的第六个目的是提供一种改善油料种子蛋白持油性和乳化活性的预处理方法，所述预处理方法是同时采用超声和酸浸处理油料种子；所述酸浸指的是采用食品级酸进行浸泡处理。
在本发明的一种实施方式中，油料种子包括火麻籽和亚麻籽等。
在本发明的一种实施方式中，所述超声条件为：超声功率为100-400W，超声时间为20～80 min。
在本发明的一种实施方式中，食品级酸的浓度为0.1～0.6mol/L。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用酸浸超声预处理明显改善了火麻蛋白的功能性质，尤其是持油率和乳化性质。比较了各组火麻蛋白的性能，对于火麻水相蛋白，酸浸超声处理使其表面疏水性增加，同时改善了持油性和乳化活性，分别为7.14g/g和45.77m2/g；酸浸超声预处理后的火麻粕蛋白具有较高的乳化稳定性、起泡性和起泡稳定性，分别为72.44％、125.69％和88.96％，酸浸超声预处理一定程度上改善了火麻蛋白的体外消化率(90.33％)。这些性能使得火麻籽蛋白能够更好地应用在婴幼儿辅食、健身食品、特医食品、烹饪用油等食品领域，提高了火麻籽资源的综合利用率，拓宽了火麻籽蛋白的应用领域。
(2)本发明中酸浸超声预处理能有效提高清油提取率，相比于单独酸浸和超声处理，酸浸超声联合处理显著提升了火麻油清油得率(82.23％)，减少乳状液中油脂分布，表明酸浸超声预处理是一种合理有效的火麻籽预处理方法。酸浸超声预处理结合水酶法工艺在获得高油脂提取率的同时，减少了水耗(1:3)和酶制剂用量。
(3)本发明中酸浸超声联合处理大大减少了火麻水相蛋白和渣相蛋白的油脂残留率 (1％～2％)，低于大豆蛋白粉国家标准。
附图说明
图1为预处理方式对水酶法提取火麻籽油的影响；
图2为预处理对火麻蛋白持水性和持油性的影响；
图3为预处理对火麻蛋白起泡性质的影响；
图4为预处理对火麻蛋白乳化性质的影响；
图5为预处理对火麻蛋白体外消化氮释放量的影响；
图6为火麻蛋白产品图，其中a-未预处理火麻水相蛋白，b-未预处理火麻渣相蛋白，c- 酸浸超声预处理火麻水相蛋白，d-酸浸超声预处理火麻渣相蛋白。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
1、乳化性质的测试方法：
用pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液配置15mL浓度为0.2％的火麻蛋白溶液，加入5mL大豆油，随后使用高速搅拌器在15000r/min条件下搅拌1min。在0min和10min时分别在离心管底部吸取50μL液体加至5mL的0.1％的SDS溶液中，以SDS溶液为空白，于500nm下测定吸光值。乳化性(EAI)和乳化稳定性(ESI)的计算公式分别见公式(1)和(2)。
注：公式中N为稀释倍数；
为水相体积分数(v/v)；C为蛋白质浓度(g/mL)；A0、 A1为乳状液在0min、10min的吸光值。
2、持水、持油性质的测定：
准确称取0.50g火麻蛋白样品于10mL离心管中，加入5.0mL去离子水(大豆油)，记录其重量为G1，漩涡震荡1min后静置30min。随后以5000r/min离心15min，称量上层析出的去离子水(大豆油)，记录重量为G2。持水性/持油性(WHC/OHC)用100g蛋白所能吸附的水分/油脂的质量来表示：
3、体外消化率的测定
用pH值1.5的盐酸溶液配置1％(w/v)的火麻蛋白分散液，随后置于37℃水浴锅中预热5min，然后加入适量的胃蛋白酶开始酶解。分别每隔30min取样待测，所取的样品用1mol/L氢氧化钠调pH至7.0以中止消化反应。胃蛋白酶消化结束(120min)后，将体系的 pH调节至7.0，随后加入适量的胰蛋白酶再消化120min，同样分别每隔30min取样待测。
取10mL不同消化时间的样品溶液加入10mL 10％的TCA溶液，静置30min后离心(8000 ×g，30min)，保留沉淀部分并用10mL 10％的TCA洗涤，再次离心，所得沉淀测定其中的氮含量。样品蛋白质总氮和TCA不溶性氮含量均采用微量凯氏定氮法测定。消化过程中氮释放量(％)按(2-11)计算：
式中：Nt为消化t min时的沉淀中TCA不溶性氮，N0为消化0min蛋白样品中的TCA不溶性氮，Ntot为蛋白样品中的总氮量。
实施例1：一种制备火麻籽蛋白的方法
一种制备火麻籽蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)火麻籽预处理：称取火麻籽250g，加入料液比1:1(w/v)的0.4mol/L的柠檬酸溶液，置于200W条件下超声处理40min，然后做干燥处理，于40℃烘箱中干燥(至水分含量5％)；
(2)制备火麻籽蛋白：称取一定量粉碎后的火麻籽浆料于夹套反应器中，按料液比1： 2.5加入去离子水，控制温度至45℃，用稀释后的NaOH调节pH 10.0，反应后离心(5000×g，15min)，分离出清油、乳状液、水相和渣相；收集水酶法提取火麻籽油后的水相，调节 pH至5.0，反应1h后离心15min(5000r/min)，所得沉淀用去离子水洗涤三次，调节pH至 7.0，干燥得到火麻籽蛋白。对步骤(2)制备得到的清油得率和火麻籽蛋白的性质进行测定，结果见表1。
实施例2：一种制备火麻蛋白的方法
(1)火麻籽预处理：称取火麻籽250g，加入料液比1:1(w/v)的0.2mol/L的柠檬酸溶液，置于100W条件下超声处理60min，然后做干燥处理，于60℃烘箱中干燥(至水分含量5％)；
(2)制备火麻籽蛋白：称取一定量粉碎后的火麻籽浆料于夹套反应器中，按料液比1： 3.0加入去离子水，控制温度至45℃，用稀释后的NaOH调节pH 9.0，反应后离心(5000×g， 15min)，分离出清油、乳状液、水相和渣相；收集水酶法提取火麻籽油后的水相，调节pH至5.0，反应1h后离心15min(5000r/min)，所得沉淀用去离子水洗涤三次，调节pH至7.0，干燥得到火麻籽蛋白。
实施例3：一种制备火麻蛋白的方法
(1)火麻籽预处理：称取火麻籽250g，加入料液比1:1(w/v)的0.6mol/L的柠檬酸溶液，置于300W条件下超声处理60min，然后做干燥处理，于80℃烘箱中干燥(至水分含量5％)；
(2)制备火麻籽水相蛋白：称取一定量粉碎后的火麻籽浆料于夹套反应器中，按料液比 1：3.5加入去离子水，控制温度至45℃，用稀释后的NaOH调节pH 11.0，反应后离心(5000 ×g，15min)，分离出清油、乳状液、水相和渣相；收集水酶法提取火麻籽油后的水相，调节pH至5.0，反应1h后离心15min(5000r/min)，所得沉淀用去离子水洗涤三次，调节pH 至7.0，干燥得到火麻籽蛋白。
实施例4：一种添加火麻籽蛋白的鸡肉香肠
一种添加火麻水相蛋白的鸡肉香肠，采用实施例1制备得到的火麻籽蛋白和鸡肉为主要原料，其制备方法包括以下步骤：
将初步处理的5kg鸡肉搅碎，随后进行腌制嫩化，依次添加肉蔻面25g，食盐150g、亚硝酸钠0.5g、白糖200g、酱油550g、白酒75g，含火麻籽蛋白约15％的分散液100g，在0℃～4℃冷藏室内腌制24h～72h。将原料放入斩拌机并均匀铺开，斩拌温度12℃～16℃，斩拌时间为5min～10min。拌好的肉馅放置半小时，然后装入灌肠机内进行灌肠，每隔15cm 结扎成结，最后杀菌并冷却。采用火麻籽蛋白制备得到的鸡肉香肠能够有效降低患心脏病、糖尿病和肿瘤的可能性，同时较现有的鸡肉香肠具有更好的口感。
实施例5：一种添加火麻籽蛋白的婴幼儿辅食
一种添加火麻籽蛋白的婴幼儿辅食胡萝卜泥，采用实施例1制备得到的火麻籽蛋白和胡萝卜为主要原料，其制备方法包括以下步骤：
将100g胡萝卜洗净切成小块放入具有蒸煮功能的辅食机内，添加与胡萝卜质量相同的清水，同时加入5g的火麻籽蛋白粉，设置时间为5min，制作完毕后盛入碗中放凉冷却。添加火麻籽蛋白粉的胡萝卜泥较现有的婴幼儿辅食具有更高的营养价值，如具有更高含量的精氨酸和组氨酸，对儿童的生长发育具有重要作用。
实施例6：一种添加火麻籽蛋白的健身代餐粉
依次在杯中添加火麻籽蛋白粉(70g)、麦芽糊精(20g)、甜玉米粉(30g)等，加入200mL少量温水或牛奶冲泡调匀，边冲边搅拌成糊状即可得到可食用的高蛋白的火麻籽健身代餐产品。采用火麻籽蛋白粉制作的健身蛋白粉具有更好的人体消化性能，更容易被人所吸收。对比例1：未经预处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：省略超声和酸浸预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性5.18g/g，持水性3.79g/g，乳化活性 33.88m2/g，乳化稳定性40.13％。
对比例2：仅经酸浸处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：省略超声预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性5.28g/g，持水性3.56g/g，乳化活性34.78m2/g，乳化稳定性48.34％。
对比例3：仅经超声处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：省略酸浸预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性5.25g/g，持水性3.37g/g，乳化活性33.57m2/g，乳化稳定性50.15％。
对比例4：先经超声处理再经酸浸处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：先进行超声预处理，再进行酸浸预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性6.31g/g，持水性2.97 g/g，乳化活性36.47m2/g，乳化稳定性59.42％。
对比例5：先经酸浸处理再经超声处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：先进行酸浸预处理，再进行超声预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性5.18g/g，持水性3.79 g/g，乳化活性33.88m2/g，乳化稳定性40.13％。
对比例6：同时进行酸浸和超声处理得到的水相蛋白
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：同时进行酸浸和超声预处理，其他条件同实施例1。制备得到的水相蛋白的性质为：持油性7.14g/g，持水性3.04g/g，乳化活性45.77m2/g，乳化稳定性63.19％。
对比例7：
参照实施例1的方法制备火麻籽水相蛋白，区别在于：改变预处理条件(具体参见表2)，其他条件同实施例1。通过控制单一变量发现，超声功率、酸浸浓度和干燥温度能够影响火麻籽蛋白的性质。因此，优选地，超声处理条件为200W，酸浸处理的柠檬酸浓度0.4mol，干燥温度为40℃。另外，经预实验研究证明，在相同浓度条件下，可食用酸的种类对结果无显著性影响。
对比例8：
参照实施例1的方法制备火麻籽蛋白，区别在于：采用实施例1步骤(2)中的渣相为原料，对渣相进行干燥粉碎和进一步碱溶酸沉得到渣相火麻蛋白。具体步骤如下：
将分离得到的渣相置于烘箱中烘干之后粉碎，以料液比1:20与蒸馏水混合，调节pH 10.0 后以在温度为50℃下搅拌提取2h，5000r/min离心15min，取上清液调节pH至5.0，反应1 h后，5000r/min再次离心15min，所得沉淀用去离子水洗涤三次，调节pH至7.0，随后干燥得到火麻粕蛋白。
表1
表2
表3
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (4)
1.一种制备火麻籽蛋白的方法，其特征在于，所述方法是将火麻加入到浓度为0.4~0.6mol/L的柠檬酸溶液，同时进行超声处理，超声功率为100-400 W，时间为20~80 min，于40~80℃中干燥，再对干燥后的火麻籽进行粉碎，向粉碎后的火麻籽按料液比1：2~1：5配制成火麻籽浆料，再在pH为8.0~10.5，温度为45~65℃条件下反应1-4h后离心，分离出清油、乳状液、水相和渣相，最后对得到的水相进行酸沉得到火麻籽蛋白。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对水相进行酸沉是收集分离得到的水相，调节pH至5.0，反应0.5-2 h后离心，所得沉淀水洗2-4次，调节pH至7.0，干燥得到火麻籽蛋白。
3.根据权利要求1或2所述的方法制备得到的火麻籽蛋白。
4.一种权利要求3所述的火麻蛋白在制备食品中的应用。
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