CN114903112A - 一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种复合改性牛奶酪蛋白‑多酚复合物的制备方法及应用。本发明通过微波辐射和高压微射流协同配合对牛奶酪蛋白进行复合物理改性，有效增强其水溶性和乳化性，制备工艺简单、高效、稳定、效果好。本发明通过将经过微波辅助高压微射流复合改性的牛奶酪蛋白与多酚相结合，通过化学改性方式进一步增强了牛奶酪蛋白的抗氧化性，同时也提高了多酚的生物利用率，在蛋白质加工领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法及应用。
背景技术
酪蛋白（Casein，简称CS），是哺乳动物乳汁中的主要含磷钙的结合蛋白，以胶束形式存在。胶束由α、β和κ-酪蛋白多肽组成，这三种酪蛋白组分的大小、分子量（24kD）和净负电荷几乎相似，但展开程度不同。除此之外，酪蛋白还含有8种必需氨基酸，具有预防龋齿、骨质疏松和佝偻病的作用。酪蛋白的水解物具有调节血压、提高免疫力的作用，常作为一种安全无害的乳化剂和增稠剂，广泛应用于食品行业。
多酚是一类广泛存在于植物体内，且其结构中含有许多活性基团的多元酚类化合物。多酚具有很强的抗氧化、抑菌、抑制肿瘤细胞增殖等生物活性。因此，在过去的二十年中，多酚通常被加入到食物基质中以预防慢性疾病。此外，多酚类物质可以与食品成分发生相互作用，从而影响食品质量和稳定性。研究人员表明，多酚可以诱导蛋白质在界面展开和重排。从而增强蛋白质的乳化性，同时，进一步提高蛋白质的抗氧化性能。这主要是因为多酚能以氢键、疏水作用力、共价键等与蛋白质结合，形成醌类等一些强有力的络合物，最终增强蛋白质的功能性作用。但多酚作为小分子只能与蛋白质表面的氨基和巯基结合，蛋白质内部疏水基团也具有改变自身抗氧化性和乳化性质的能力。因此，对蛋白质进行改性处理后再与多酚修饰结合具有重要的意义和广阔的发展前景。
蛋白质改性就是人为对蛋白质结构进行修饰，改变蛋白质的一种或多种理化性能，达到改善蛋白质功能特性的目的。传统的蛋白质的改性主要通过有限酶解或者添加化学试剂的方式对蛋白质的结构进行修饰，如磷酸化、酰化、硫醇化和糖基化等。然而，现有的技术往往存在成本较高，过程复杂或者效果不明显等问题。而物理改性相对于化学改性具有更温和的实验条件，无需添加外源化学试剂仍能改善蛋白质性能。与传统的对蛋白质进行单一改性处理相比，微波和高压微射流作为两种温和的物理改性技术，对蛋白质进行复合改性时，更能对蛋白质组分的结构和性质起到明显改善的作用，可以有效破坏分子间的疏水以及静电相互作用，从而增强蛋白质的乳化性和稳定性。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的酪蛋白改性制备过程工艺复杂、耗时长、对酪蛋白的乳化活性和抗氧化性改善效果不明显的缺陷，提供了一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，并将其应用于稳定水包油乳液、酸奶、含铁类营养补充剂以及蛋白质加工领域。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将牛奶酪蛋白溶液经高压微射流进行高压处理，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚进行反应，对反应产物进行纯化干燥后得到复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物粉末。
蛋白是生物活性物质包封常用的一种壁材，因富含大量亲水和亲脂性残基，能显著降低表面张力，是作为活性物质输送载体和包埋壁材的合适原料。酪蛋白，是哺乳动物乳汁中的主要磷酸蛋白，其水解物具有调节血压、提高免疫力的作用。酪蛋白在食品工业中主要用作固体食品的营养强化剂，同时，常作为一种安全无害的乳化稳定剂和增稠剂，广泛应用于食品加工行业。然而，天然酪蛋白分子结构和功能特性容易受到pH、离子强度、温度和其他环境因素的影响，同时其抗氧化性能相对较弱。为了突破天然酪蛋白在食品加工应用上的局限性，亟需对其进行适当的加工修饰来提高食品蛋白的乳化性和稳定性。
传统的蛋白质的改性主要通过有限酶解或者添加化学试剂的方式对蛋白质的结构进行修饰，如磷酸化、酰化、硫醇化和糖基化等。然而，现有的技术往往存在成本较高，过程复杂或者效果不明显等问题。通过酶水解的方式对酪蛋白进行改性，可以有效提高酪蛋白的水溶性，但乳化性降低明显。酪蛋白的化学改性主要通过酰基化、烷基化和氧化还原等反应对酪蛋白的氨基酸残基的侧链进行修饰，或者通过磷酸化、糖基化等方式进行改性，可以增加酪蛋白的极性，水溶性及乳化性得到很大提高。但化学改性所用的一些化学试剂，大多数具有毒性，严重限制了改性酪蛋白在食品中的应用。此外，对酪蛋白侧链的化学修饰会影响其生物利用率，降低酪蛋白的营养价值。
高压微射流技术是在极小的空间将液体增速至300m/s以上，进行垂直撞击或Y型撞击，产生巨大的压力降，从而使得液体颗粒高度破碎。在这种均质过程中，剧烈的处理条件如液体高速撞击、高速剪切、高速振荡等作用可能会导致大分子结构的变化。蛋白质的二级结构是由肽键内和肽键间的氢键所维系，而超高压有利于氢键的形成，因此，超高压有利于蛋白质二级结构的稳定。此外，一些三级结构的球状蛋白结合在一起形成四级结构，这一结构靠共价键间的相互作用维持，对超高压的压力很敏感。因而，经过动态超高压微射流处理后，蛋白质的结构必然会引起理化性质的变化。
另一方面，在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子随着微波电磁场的交变会从原来的热运动状态重新排列取向。在此过程，分子间会因运动产生激烈摩擦，微波能量瞬间转化为物质内的热能，物质温度快速升高，使得蛋白质结构发生变化，从而改变蛋白质的功能与性质。
物理改性相对于化学改性具有更温和的实验条件，无需添加外源化学试剂仍能改善蛋白质性能。与传统的对蛋白质进行单一改性处理相比，微波辐射和高压微射流作为两种温和的物理改性技术，对蛋白质进行复合改性时，更能对蛋白质组分的结构和性质起到明显改善的作用，可以有效破坏分子间的疏水以及静电相互作用，从而增强蛋白质的乳化性和稳定性。多酚能以氢键、疏水作用力、共价键等与蛋白质结合，形成醌类等一些强有力的络合物，从而增强蛋白质的乳化性，同时，进一步提高蛋白质的抗氧化性能。
本发明创新性地采用微波辐射和高压微射流对酪蛋白进行物理复合改性，可以有效破坏分子间的疏水以及静电相互作用，从而增强蛋白质的乳化性和稳定性。再通过多酚接枝技术进一步修饰，提升酪蛋白的抗氧化性能，增强水溶性。
在上述复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法中：
作为优选，所述（S.1）中牛奶酪蛋白溶液的浓度为0.6~6.0wt%，所述牛奶酪蛋白溶液的pH保持为7~9。
步骤（S.1）中牛奶酪蛋白溶液的浓度为0.6~6.0wt%，牛奶酪蛋白溶液的pH保持为7~9。纯化的酪蛋白在水中或中性盐类溶液中均不溶。在酸性环境下，酪蛋白容易从溶液中沉淀出来，吸水发生溶胀，但不易溶解。牛奶酪蛋白溶液的pH保持为7~9，在稀碱性溶液中，能使酪蛋白充分溶解在水中。牛奶酪蛋白溶液的浓度低于0.6 wt%，会影响其表面对多酚的负载量，导致终产物产率降低，乳化性和抗氧化性性能较差。浓度高于6.0wt%，酪蛋白不易溶解，导致多酚负载量减少。同时，还会造成酪蛋白原材料的资源浪费。
作为优选，所述（S.1）中牛奶酪蛋白溶液由牛奶酪蛋白溶于Tris-HCl缓冲溶液中得到，所述Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.02~0.10M，pH为6.0~8.0。
步骤（S.1）中牛奶酪蛋白溶液由牛奶酪蛋白溶于Tris-HCl缓冲溶液中得到，Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.02~0.10M，pH为6.0~8.0。Tris-HCl缓冲溶液被广泛用作蛋白质的溶剂，具有良好的水溶性和稳定性，缓冲能力强。但缓冲液的pH值受溶液浓度及温度的影响较大，缓冲液稀释十倍，pH值的变化大于0.1。酪蛋白在浓度为0.02~0.10M，pH为6.0~8.0的Tris-HCl缓冲溶液中缓冲效果最好。
作为优选，所述（S.1）中高压微射流处理的压强为20~100MPa。
步骤（S.1）中高压微射流处理的压强为20~100MPa。采用高压微射流均质技术对酪蛋白进行处理，使得酪蛋白在溶液中分散更均匀，粒径更小。当压强低于20MPa时，会对牛奶酪蛋白的处理不够充分，影响酪蛋白的水溶性、乳化性和抗氧化性。压强超过100MPa，会破坏酪蛋白的氨基和巯基基团，从而影响其与多酚的反应。
作为优选，所述（S.2）中微波辐射处理条件为400~600W，连续处理时间为1~5min。
步骤（S.2）中微波辐射处理条件为400~600W，连续处理时间为1~5min。酪蛋白的溶解性随着微波功率和处理时间的增加呈现先提高后下降的结果，而功率越大，乳化能力越差。此外，微波功率低于400 W，处理时间低于1 min，则反应未完全。微波效果不理想，对蛋白质结构和理化性质改变的不充分，不能实现对酪蛋白的微波辐射改性的目的。微波功率高于600 W，处理时间高于5 min，则会使得酪蛋白变性，蛋白质结构被破坏，失去活性。
作为优选，所述（S.3）中微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比为5:1~20:1，所述反应温度为22~27℃且反应pH为7~9。
作为进一步优选，所述（S.3）中微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比为5:1~20:1，所述反应温度为22~27℃且反应pH为9。
步骤（S.3）中微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比为5:1~20:1，所述反应温度为22~27℃且反应pH为7~9。酪蛋白为酸性蛋白，在碱性环境更易溶解。此外，酪蛋白与多酚进行共价碱性接枝，反应pH值最佳为9，有利于微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚充分接触进行反应。微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比低于5:1，会致使与多酚结合不充分。微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比高于20:1，会致使酪蛋白溶解不完全，造成一定资源浪费。微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比20:3为最佳条件。
作为优选，所述（S.3）中多酚为没食子酸，表儿茶素，表没食子儿茶素和表儿茶素没食子酸酯中的一种或多种的组合。
步骤（S.3）中多酚为没食子酸，表儿茶素，表没食子儿茶素和表儿茶素没食子酸酯中的一种或多种的组合。多酚分子结构中含有大量的酚羟基，容易被氧化成醌类结构，对活性氧等自由基具有很强的捕捉能力，具有高效的清除自由基的功能。因而多酚具有显著的抗氧化性和抗菌特性，和酪蛋白结合，能提高酪蛋白的稳定性和抗氧化能力。
作为优选，所述（S.3）中多酚浓度为0.05~0.15wt%。
步骤（S.3）中多酚浓度为0.05~0.15wt%。多酚浓度低于0.05wt%时，使得微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白负载多酚率降低，多酚浓度高于0.15wt%时，容易引起微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白聚集，导致其溶解度降低，稳定性较差，继而进一步影响其抗氧化能力。
如上所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法得到的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物。
如上所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物在蛋白加工功能中的应用。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过微波辐射和高压微射流协同配合对牛奶酪蛋白进行复合物理改性，有效增强其水溶性和乳化性，制备工艺简单、高效、稳定、效果好；
（2）本发明通过将经过微波辅助高压微射流复合改性的牛奶酪蛋白与多酚相结合，通过化学改性方式进一步增强了牛奶酪蛋白的抗氧化性，同时也提高了多酚的生物利用率，在蛋白质加工领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备工艺流程；
图2为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的多酚负载量；
图3为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的溶解度；
图4为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的乳化特性；
图5为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的抗氧化性能。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为20MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例2
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为40MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例3
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为60MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例4
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为80MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例5
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为100MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例6
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为20MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例7
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为40MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例8
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为60MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例9
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为80MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例10
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为100MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例11
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为20MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例12
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为40MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例13
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为60MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例14
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为80MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
实施例15
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
（S.1）将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液经压强为100MPa高压微射流处理后，循环操作3次，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行600W，4min的微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
对比例1
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液与0.05wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
对比例2
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液与0.10wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
对比例3
一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，包括以下步骤：
将浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液与0.15wt%表儿茶素没食子酸酯（EGCG）进行1:1搅拌混合，始终保持其反应pH为9，暴露于空气中，搅拌过夜，形成牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液，由截留分子量为12000~14000Da的再生型纤维素透析袋透析48h，再将透析后的牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液进行真空冷冻干燥得到干基样品，经研磨过筛得到颗粒均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体物料。
【性能测试及分析】
【试验1】
将酪蛋白溶于浓度为0.02M，pH为7.4的Tris-HCl缓冲溶液，搅拌混合均匀，调节溶液pH至9，经高速分散器进行转速为10000rpm，操作时间为3min的均质，得到分散均匀的浓度为1.0wt%牛奶酪蛋白溶液。
【试验2】
分别按照实施例1~15和对比例1~3的制备方法选取复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体样品分散于浓度为0.02M，pH为7.4的Tris-HCl缓冲溶液中进行试验。搅拌均匀后取0.5mL 1mg/mL样品溶液加入2.5mL浓度为1M的福林酚（上海源叶生物牌，可从市场购得），振荡混匀，避光静置5min。再加入2mL Na2CO3，避光静置2h，于760nm紫外检测其吸光度值，通过对应没食子酸标准曲线计算得出不同改性条件下牛奶酪蛋白表面的多酚负载量。
不同压强下复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物表面的多酚负载量如图2所示。
图2中MHTP为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物，MHTP1，2，3依次为质量分数0.05wt%、0.10wt%、0.15wt%的表儿茶素没食子酸酯（EGCG）与浓度为1.0wt%复合改性牛奶酪蛋白的结合物。从图2中数据比较可知：相同压强下，随着多酚浓度的增大，MHTP表面负载的EGCG含量显著增加。多酚浓度相同的情况下，随着压强的增大，牛奶酪蛋白表面的多酚负载量会呈现先增加后降低再增加的特定趋势。主要是高压作用会对蛋白质巯基产生影响，巯基数量的变化与多酚负载量的变化一致。与未经处理的酪蛋白溶液（对比例1~3）相比，40MPa（600W，4min）复合改性条件下酪蛋白表面表儿茶素没食子酸酯（EGCG）负载量最多。
【试验3】
分别按照实施例1~15和对比例1~3的制备方法选取复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体样品分散于Tris-HCl缓冲溶液中搅拌均匀，在高速分散机中以12000rpm均质1min，取10mL已经分散均匀的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物溶液在25℃，转速为5000rpm的条件下离心30min，分别检测离心前分散体系中以及离心后上清液中的酪蛋白含量。酪蛋白溶解性的大小采用上清液中酪蛋白的含量比上离心前溶液中酪蛋白含量来表示。酪蛋白溶解度的测定方法采用双缩脲法测定，重复实验三次。
溶解度=（上清液中酪蛋白的含量）/（离心前溶液中酪蛋白含量）×100%。
不同压强下复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的溶解度如图3所示。
图3中MHTP为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物，MHTP1，2，3依次为质量分数0.05wt%、0.10wt%、0.15wt%的表儿茶素没食子酸酯（EGCG）与浓度为1.0wt%复合改性牛奶酪蛋白的结合物。图3中Control为未经改性处理的酪蛋白。从图3中数据比较可知：与未经高压微波改性处理的酪蛋白（对比例1~3）相比，60MPa（600W，4min）复合处理条件下酪蛋白的水化作用较好，相应的复合物溶解度也最好。溶解度之间的差异表明不同压力对酪蛋白球状结构的解缔和伸展作用不同。在高压作用下，酪蛋白发生解聚和伸展，增大了其与多酚的接触面积。与此同时，酪蛋白结构被破坏，蛋白质分子表面电荷发生改变，水化作用增强，从而使得蛋白质溶解度提高。
【试验4】
分别按照实施例1~15和对比例1~3的制备方法选取复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体样品进行试验，取15mL，1mg/mL样品与5mL大豆油（金龙鱼牌，可从市场购得）混合，在高速均质器中以13600rpm均质3min。然后从均质乳液的底部取出50µL乳液与0.1wt% 5mlSDS溶液混合。混合后在分光光度计中于500nm下测定0min时的吸光度值A0，λ为油相体积分数，C为样品浓度。乳化活性值通过以下公式计算：
不同压强下复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的乳化活性如图4所示。
图4中MHTP为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物，MHTP1，2，3依次为质量分数0.05wt%、0.10wt%、0.15wt%的表儿茶素没食子酸酯（EGCG）与浓度为1.0wt%复合改性牛奶酪蛋白的结合物。图4中Control为未经改性处理的酪蛋白。从图4中数据分析比较可知：与未经处理的酪蛋白（对比例1~3）相比，高压处理下的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物具有更好的乳化活性。这表明微波辅助高压改性条件破坏了蛋白质分子内部的疏水相互作用，产生和暴露了更多的疏水性区域，增强了表面疏水性，乳化活性明显得到增强。
【试验5】
分别按照实施例1~15和对比例1~3的制备方法选取复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物固体样品进行试验，取10µL不同处理条件下的样品（1mg/mL，用PBS配置而成），与90µLABTS工作液混合摇匀，准确反应10min后，在分光光度计中于734nm处测定其吸光度值A1，以PBS为空白测定其吸光度值，每个样品平行测定三次，重复实验三次。
不同压强下复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的ABTS自由基清除能力如图5所示。
图5中MHTP为复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物，MHTP1，2，3依次为质量分数0.05wt%、0.10wt%、0.15wt%的表儿茶素没食子酸酯（EGCG）与浓度为1.0wt%复合改性牛奶酪蛋白的结合物。图5中Control为未经改性处理的酪蛋白。从图5中数据分析比较可知：与未经处理的酪蛋白（对比例1~3）相比，牛奶酪蛋白经80MPa，600W（4min）复合处理后，抗氧化能力显著提高。此外，经多酚修饰后进一步提高了蛋白质的ABTS自由基清除能力，表现为最佳处理方式。
综上，本发明通过微波辐射和高压微射流协同配合对牛奶酪蛋白进行复合物理改性，有效增强其水溶性和乳化性，制备工艺简单、高效、稳定、效果好。通过将经过微波辅助高压微射流复合改性的牛奶酪蛋白与多酚相结合，通过化学改性方式进一步增强了牛奶酪蛋白的抗氧化性，在蛋白质加工领域具有广阔的应用前景。未对牛奶酪蛋白改性前，牛奶酪蛋白溶解度约为80%，乳化性约为1m2/g，抗氧化性约为20%，多酚负载能力约为62µg/mL。对牛奶酪蛋白改性后，溶解度提高了7~56%，乳化性增强了1.70~2.78m2/g，抗氧化性增强了52.73~266.15%，多酚负载能力提高了0.28~0.97µg/mL。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（S.1）将牛奶酪蛋白溶液经高压微射流进行高压处理，得到高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.2）将步骤（S.1）中的高压微射流改性的牛奶酪蛋白进行微波辐射处理，得到微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白；
（S.3）将步骤（S.2）中的微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚进行反应，对反应产物进行纯化干燥后得到复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物粉末。
2.根据权利要求1所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.1）中牛奶酪蛋白溶液的浓度为0.6~6.0wt%，所述牛奶酪蛋白溶液的pH保持为7~9。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.1）中牛奶酪蛋白溶液由牛奶酪蛋白溶于Tris-HCl缓冲溶液中得到，所述Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.02~0.10M，pH为6.0~8.0。
4.根据权利要求1所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.1）中高压微射流处理的压强为20~100MPa。
5.根据权利要求1所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.2）中微波辐射处理条件为400~600W，连续处理时间为1~5min。
6.根据权利要求1所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.3）中微波辅助高压微射流改性的牛奶酪蛋白与多酚的浓度比为5:1~20:1，所述反应温度为22~27℃且反应pH为7~9。
7.根据权利要求1或6所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.3）中多酚为没食子酸，表儿茶素，表没食子儿茶素和表儿茶素没食子酸酯中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求7所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法，其特征在于，所述（S.3）中多酚浓度为0.05~0.15wt%。
9.如权利1~8任意一项所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物的制备方法得到的复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物。
10.如权利要求9所述的一种复合改性牛奶酪蛋白-多酚复合物在蛋白加工功能中的应用。
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