CN114468114A - 微波辅助酶法结合气流超微粉碎制备大豆分离蛋白的方法 - Google Patents

微波辅助酶法结合气流超微粉碎制备大豆分离蛋白的方法 Download PDF

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Abstract

微波辅助酶法结合气流超微粉碎制备大豆分离蛋白的方法，属于大豆蛋白加工技术领域。为了解决目前的大豆分离蛋白质量参差不齐，功能特性差等问题，本发明在碱提酸沉步骤之前利用微波辅助酶法提高了蛋白的提取率，大大缩短酶解的时间和减少蛋白酶的消耗量，并且结合气流超微粉碎技术，对大豆蛋白进行加工处理，增强了其功能特性。本发明明确了微波辅助酶法和气流超微粉碎在大豆蛋白加工中的工艺，并且确定了最佳工艺参数，该工艺可制备粒径较小、持油率高、起泡能力高、泡沫稳定性较好、乳化活性较好且乳化稳定性强的大豆分离蛋白。本发明对蛋白质制备加工方法的设计和改造，甚至对具有某些独特功能的大豆蛋白产品的开发都有重要的意义。

Description

微波辅助酶法结合气流超微粉碎制备大豆分离蛋白的方法
技术领域
本发明涉及波辅助酶法结合气流超微粉碎制备大豆分离蛋白的方法，属于大豆蛋白加工技术领域。
技术背景
大豆是世界上产量最高的豆类，作为亚洲国家的重要蛋白质来源，已有超过3000年的种植历史。大豆分离蛋白中蛋白质含量在90％以上，氨基酸种类有近20种，并含有8种人体必需的氨基酸，此外还含有异黄酮、维生素E、皂苷等对人体有益的功能性生理活性物质。随着人们对具有良好生物性和低免疫原性生物材料的日益关注，大豆分离蛋白因其具有优良的生物相容性，可再生功能性能和高附加值等特点，使其能有效减少聚合物原料的使用，减少污染环境，解决了传统合成高分子材料的安全性问题，有利于豆科植物的高价值转化，已成为研究热点。但是，目前市场上的大豆分离蛋白的质量参差不齐，存在功能特性低等问题。
发明内容
为了解决目前的大豆分离蛋白质量参差不齐，功能特性低等问题，本发明提供了一种利用微波辅助酶法结合气流超微粉碎技术制备功能型大豆分离蛋白的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)大豆磨粉并过筛获得大豆粉，大豆粉与正己烷按照1：3-7的质量比混合，进行3次脱脂，得到脱脂大豆粉末；
(2)脱脂大豆粉末按1：10-15的质量比溶于蒸馏水中，用2MNaOH调pH至7-8，同时加入0.10-0.20‰的纤维素酶和0.05-0.15‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，酶解结束后灭酶；所述酶解温度为50-60℃，辐射时间为50-100min，微波功率为400-500W；
(3)利用1MNaOH将pH调节至7.5-8.5，并将所得混合液在25℃下机械搅拌1.5-2.5h，离心，收集上清液并用2MHCl调节pH至4.0-5.0，离心收集沉淀；
(4)将沉淀溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH6.0-7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨得到大豆分离蛋白粉末；
(5)取大豆分离蛋白粉末用气流超微粉碎机粉碎，在0.4-0.8MPa进料气流和0.4-0.8MPa粉碎气流条件下处理。
进一步地限定，步骤(1)所述过筛是指过80目筛。
优选地，步骤(1)中大豆粉与正己烷的质量比为1:6。
优选地，步骤(2)中，脱脂大豆粉末按1：10的质量比溶于蒸馏水，用2MNaOH调节pH至7.6，纤维素酶添加量为0.16‰，木瓜蛋白酶添加量为0.11‰。
优选地，步骤(2)所述酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W。
优选地，步骤(3)中，用NaOH调节pH为8.0，搅拌时间为2.0h，HCl调节pH至4.5。
进一步地限定，步骤(3)所述第一次离心的转速为14000rpm，离心时间为10-20min。
优选地，步骤(3)中第一次离心的时间为15min。
进一步地限定，步骤(3)所述第二次离心的转速为4000rpm，离心时间为11-21min。
优选地，步骤(3)所述第二次离心的时间为16min。
优选地，步骤(4)中，用2MNaOH中和至pH7.0。
优选地，步骤(5)所述气流超微粉碎机进料气流为0.6MPa，粉碎气流为0.8MPa。
本发明的有益效果：
(1)本发明在碱提酸沉步骤之前利用微波辅助酶法提高了蛋白的提取率，酶作为一种生物催化剂，对细胞壁的有效成分进行分解破坏，从而降低传质阻力，提高提取率，并且酶法提取操作简单，条件温和，环保无毒，具有高效性和特异性，且经微波辐射后，可以大大缩短酶解的时间和减少蛋白酶的消耗量。
(2)本发明利用气流超微粉碎技术，对大豆蛋白进行加工处理，增强了其功能特性。气流粉碎技术是机械力化学领域的一项高新技术。该技术是将压缩空气经过滤干燥后，通过喷嘴形成高速气流，在粉碎腔内带动颗粒高速运动，使颗粒受到冲击碰撞、摩擦、剪切等作用而被粉碎，被粉碎颗粒随气流分级。气流粉碎技术的原理主要是通过降低蛋白的粒度、改变其化学成分和破坏其内部结构，从而改善蛋白的品质及功能特性。在食品工业领域，气流粉碎技术不仅可以改善口感，有利于营养物质的吸收，还可以将原本不能被充分吸收、不能被回收利用的原料重新利用，避免对环境的污染，给食品加工业带来了新的加工思路。
(3)本发明明确了微波辅助酶法和气流超微粉碎在大豆蛋白加工中的工艺，并且确定了最佳工艺参数，该工艺可制备粒径较小、持油率高、起泡能力高、泡沫稳定性较好、乳化活性较好且乳化稳定性强的大豆分离蛋白。这一发明可能对蛋白质制备加工方法的设计和改造，甚至对具有某些独特功能的大豆蛋白产品的开发都有重要的意义。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
实施例1：
(1)将大豆磨粉并过80目筛，按1:6的质量比用正己烷对粉碎后的豆粉进行3次脱脂。
(2)脱脂大豆粉末按1：10(w/w)溶于蒸馏水中，用2MNaOH调pH至7.6，同时加入0.16‰的纤维素酶和0.11‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，控制酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W，酶解结束后灭酶。
(3)然后用1MNaOH将pH调节至8.0，并将所得混合液在25℃下机械搅拌2h，随后在14000rpm下离心15min，收集上清液并用2MHCl调节pH置4.5，然后在4000rpm下离心16min。
(4)将获得的沉淀物溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨以得到大豆分离蛋白粉末。
(5)取一定量大豆蛋白用气流超微粉碎机粉碎，在进料气流0.4MPa和粉碎气流0.4MPa条件下处理。
得到的大豆分离蛋白平均粒径为5.29μm，与未经微波辅助酶法和气流超微粉碎结合处理得到的大豆分离蛋白相比，粒径减小；持油率为130.27％、起泡性为95.63％、泡沫稳定性为89.67％、乳化性为54.36％、乳化稳定性为52.11％。
实施例2：
(1)将大豆磨粉并过80目筛，按1:6的质量比用正己烷对粉碎后的豆粉进行3次脱脂。
(2)脱脂大豆粉末按1：13(w/w)溶于蒸馏水中，用2MNaOH调pH至7.6，同时加入0.16‰的纤维素酶和0.11‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，控制酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W，酶解结束后灭酶。
(3)然后用1MNaOH将pH调节至8.0，并将所得混合液在25℃下机械搅拌2h，随后在14000rpm下离心15min，收集上清液并用2MHCl调节pH置4.5，然后在4000rpm下离心16min。
(4)将获得的沉淀物溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨以得到大豆分离蛋白粉末。
(5)取一定量大豆蛋白用气流超微粉碎机粉碎，在进料气流0.4MPa和粉碎气流0.8MPa条件下处理。
得到的大豆分离蛋白平均粒径为4.22μm、持油率为140.53％、起泡性为98.11％、泡沫稳定性为82.47％、乳化性为56.74％、乳化稳定性为59.15％。
实施例3：
(1)将大豆磨粉并过80目筛，按1:6的质量比用正己烷对粉碎后的豆粉进行3次脱脂。
(2)脱脂大豆粉末按1：12(w/w)溶于蒸馏水中，用2MNaOH调pH至7.6，同时加入0.16‰的纤维素酶和0.11‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，控制酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W，酶解结束后灭酶。
(3)然后用1MNaOH将pH调节至8.0，并将所得混合液在25℃下机械搅拌2h，随后在14000rpm下离心15min，收集上清液并用2MHCl调节pH置4.5，然后在4000rpm下离心16min。
(4)将获得的沉淀物溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨以得到大豆分离蛋白粉末。
(5)取一定量大豆蛋白用气流超微粉碎机粉碎，在进料气流0.6MPa和粉碎气流0.6MPa条件下处理。
得到的大豆分离蛋白平均粒径为4.26μm、持油率为135.33％、起泡性为96.26％、泡沫稳定性为93.67％、乳化性为56.33％、乳化稳定性为56.16％。
实施例4：
(1)将大豆磨粉并过80目筛，按1:6的质量比用正己烷对粉碎后的豆粉进行3次脱脂。
(2)脱脂大豆粉末按1：10(w/w)溶于蒸馏水中，用2MNaOH调pH至7.6，同时加入0.16‰的纤维素酶和0.11‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，控制酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W，酶解结束后灭酶。
(3)然后用1MNaOH将pH调节至8.0，并将所得混合液在25℃下机械搅拌2h，随后在14000rpm下离心15min，收集上清液并用2MHCl调节pH置4.5，然后在4000rpm下离心16min。
(4)将获得的沉淀物溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨以得到大豆分离蛋白粉末。
(5)取一定量大豆蛋白用气流超微粉碎机粉碎，在进料气流0.6MPa和粉碎气流0.8MPa条件下处理。
得到的大豆分离蛋白平均粒径达到最低为2.24μm、持油率为145.56％、起泡性为113.22％、泡沫稳定性为85.32％、乳化性为56.45％、乳化稳定性为53.51％，各方面性质均达到最优。
对比例：
(1)将大豆磨粉并过80目筛，按1:6的质量比用正己烷对粉碎后的豆粉进行3次脱脂。
(2)脱脂大豆粉末按1：10(w/w)溶于蒸馏水中，然后用1MNaOH将pH调节至8.0，并将所得混合液在25℃下机械搅拌2h，随后在14000rpm下离心15min，收集上清液并用2MHCl调节pH置4.5，然后在4000rpm下离心16min。
(3)将获得的沉淀物溶于蒸馏水中，用2MNaOH中和至pH7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨以得到大豆分离蛋白粉末。
得到的未经微波辅助酶法和气流超微粉碎结合处理的大豆分离蛋白平均粒径为5.41μm、持油率为128.14％、起泡性为90.52％、泡沫稳定性为82.67％、乳化性为54.21％、乳化稳定性为50.12％。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用微波辅助酶法结合气流超微粉碎技术制备功能型大豆分离蛋白的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)大豆磨粉并过筛获得大豆粉，大豆粉与正己烷按照1：3-7的质量比混合，进行3次脱脂，得到脱脂大豆粉末；
(2)脱脂大豆粉末按1：10-15的质量比溶于蒸馏水中，用2M NaOH调pH至7-8，同时加入0.10-0.20‰的纤维素酶和0.05-0.15‰的木瓜蛋白酶，然后用微波辐射装置辅助酶法提取，酶解结束后灭酶；所述酶解温度为50-60℃，辐射时间为50-100min，微波功率为400-500W；
(3)利用1M NaOH将pH调节至7.5-8.5，并将所得混合液在25℃下机械搅拌1.5-2.5h，离心，收集上清液并用2M HCl调节pH至4.0-5.0，离心收集沉淀；
(4)将沉淀溶于蒸馏水中，用2M NaOH中和至pH 6.0-7.0，然后于-40℃预冻后冻干，研磨得到大豆分离蛋白粉末；
(5)取大豆分离蛋白粉末用气流超微粉碎机粉碎，在0.4-0.8MPa进料气流和0.4-0.8MPa粉碎气流条件下处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述过筛是指过80目筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中大豆粉与正己烷的质量比为1:6。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，脱脂大豆粉末按1：10的质量比溶于蒸馏水，用2M NaOH调节pH至7.6，纤维素酶添加量为0.16‰，木瓜蛋白酶添加量为0.11‰。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酶解温度为57℃，辐射时间为80min，微波功率为480W。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，用NaOH调节pH为8.0，搅拌时间为2.0h，HCl调节pH至4.5。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第一次离心的转速为14000rpm，离心时间为10-20min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第二次离心的转速为4000rpm，离心时间为11-21min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，用2M NaOH中和至pH 7.0。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述气流超微粉碎机进料气流为0.6MPa，粉碎气流为0.8MPa。
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