CN115299550A - 一种提高甜菜苷稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品、营养品生物技术领域，具体的本发明涉及一种提高甜菜苷稳定性的方法。本发明以大米蛋白、豌豆蛋白/大豆分离蛋白为原料通过pH循环驱动法制备复合植物蛋白RP‑PP和RP‑SPI，再根据一定的质量比将复合植物蛋白与甜菜苷复合。复合植物蛋白与甜菜苷相互作用后，显著提高了甜菜苷的热稳定性，扩大了天然色素甜菜苷的应用范围。本发明的方法具有操作简单、效果显著、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及食品、营养品生物技术领域，具体的本发明涉及一种提高甜菜苷稳定性的方法。
背景技术
颜色是食品最重要的感官品质之一。甜菜苷作为一种提供紫红色的天然水溶性色素，是一种安全健康的食品着色剂。甜菜苷是甜菜红素的主要组成成分(75％-90％)，主要存在于甜菜根、苋菜和仙人掌科植物如火龙果中，是这些植物紫红色的来源。甜菜苷具有抗氧化性、抗炎症、抗癌等多中对人体有益的生物活性，具有广阔的应用前景。然而高温等环境因素使得甜菜苷容易发生降解并褪色，限制了其在食品工业中的应用范围。现阶段，有大量关于提高甜菜苷稳定性的研究，但大多数有效的方法都是通过微胶囊、脂质体和水凝胶等包封体系。如中国发明专利，申请号：CN202110616032.4，其公布了一种复合壁材的甜菜红素微胶囊的制备方法，以甜菜红素溶液为芯材，以麦芽糊精-大米蛋白-菊芋多糖混合液为壁材，将芯材倒入混合液，以调节pH的方法形成微胶囊，并冷冻干燥为微胶囊粉末。中国发明专利，申请号：202110513626.2，其公布了一种甜菜红素纳米脂质体及其制备方法与应用，其将大豆卵磷脂和胆固醇溶于有机溶剂中，与甜菜红素溶液混合，经超声、旋蒸后加入吐温80并再次超声，得到甜菜红素纳米脂质体溶液。中国发明专利，申请号：202111486871.5，其公布了一种硫酸软骨素壳聚糖多层修饰的甜菜红素脂质体及其制备方法，通过乙醇注入法超声探针过膜技术制备甜菜红素脂质体。以上公布的保护方法主要存在以下问题：(1)主要处于实验室阶段，对于工业生产来说操作复杂、成本高。(2)采用包封技术将甜菜色素固定于固体粉末或脂质体中在应用范围上有一定限制。因此，寻找一种有效且易行的甜菜苷保护方法非常必要且意义重大。
发明内容
要解决的问题
针对现有技术存在的甜菜色素不稳定的问题，本发明提供一种提高甜菜苷稳定性的方法。利用复合植物蛋白与甜菜苷的相互作用，有效提高甜菜苷的热稳定性，扩大甜菜苷在食品工业中的应用范围。
技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。具体的，
本发明提供了一种提高甜菜苷稳定性的方法，所述方法包括：
(1)由大米蛋白和豆类蛋白通过pH循环驱动法制备得到复合植物蛋白；
(2)将甜菜苷溶于缓冲液中，得到甜菜苷溶液；
(3)向步骤(2)中的甜菜苷溶液中添加一定量的复合植物蛋白，充分搅拌，得到蛋白-甜菜苷混合溶液。
本发明的一个方案，本发明提供了一种提高甜菜苷稳定性的方法，所述方法包括：
(1)将大米蛋白和豆类蛋白溶于水中，将混合液的pH调至强碱性，搅拌0.5-3h后，将p H缓慢调回至中性范围，得复合植物蛋白溶液；
(2)将步骤(1)中的复合植物蛋白质溶液离心取的上清液，将上清液干燥制成复合植物蛋白粉末；
(3)将甜菜苷溶于缓冲液中，得到甜菜苷溶液；
(4)向步骤(3)得到的甜菜苷溶液中添加一定量的复合植物蛋白，充分搅拌，得到蛋白-甜菜苷混合溶液。
本发明的一个方案，本发明技术方案中的豆类蛋白为豌豆蛋白、大豆蛋白(黄豆)、黑豆、绿豆、赤豆、白豆、芸豆等来自豆科植物的蛋白，优选所述蛋白为豌豆蛋白、大豆分离蛋白。大米蛋白(干基纯度＝90.1％)，购买自江西恒顶食品有限公司；豌豆蛋白(干基纯度＝88.6％)，购买自烟台双塔食品股份有限公司；大豆分离蛋白(干基纯度＝91.9％)，购买自山东山松生物工程基团有限公司。
本发明的一个方案，本发明步骤(1)中的强碱性是指pH 1012；所述将pH缓慢调回至中性范围是指将pH调回至6.5-7.5；大米蛋白和豆类蛋白的比例为1∶1-3，优选所述比例为1∶1。
本发明的一个方案，本发明步骤(2)中所述离心转速为4800rpm，离心时间为30min；干燥的方法为喷雾干燥、冷冻干燥、减压干燥中的一种或多种。
本发明的一个方案，本发明步骤(3)中所述缓冲液为食品中可用的缓冲液，优选的所述缓冲液为PBS缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸氢钠缓冲液中的一种或多种。更优选，所述缓冲液为PBS缓冲液。
本发明的一个方案，本发明步骤(4)中甜菜苷与复合植物蛋白的质量比为1∶1-4。
本发明的一个方案，本发明提供了一种热稳定性的组合物，所述组合物包括甜菜苷和复合植物蛋白；所述组合物中甜菜苷和复合植物蛋白的重量比为1∶1-4；所述复合植物蛋白的是由以下方法制备得到：
(1)将大米蛋白和豆类蛋白溶于水中，将混合液的pH调至强碱性，搅拌0.5-3h后，将pH缓慢调回至中性范围，得复合植物蛋白溶液；
(2)将步骤(1)中的复合植物蛋白质溶液离心取的上清液，将上清液干燥制成复合植物蛋白粉末；
本发明的一个方案，本发明提供了复合植物蛋白在提高甜菜苷稳定性中的应用，将复合植物蛋白添加到甜菜苷中提高甜菜苷的热稳定性；甜菜苷和复合植物蛋白的重量比为1∶1-4；复合植物蛋白由大米蛋白和豆类蛋白通过pH循环驱动法制备得到。
有益效果
本发明通过大量的测试意外发现，利用pH循环驱动法制备包含大米蛋白和豆类蛋白的复合植物蛋白能够显著提升甜菜苷的稳定性，这可能与复合蛋白的多孔状网络结构及复合蛋白与甜菜苷之间的相互作用(大米-豌豆复合植物蛋白与甜菜苷之间的疏水性相互作用，大米-大豆复合植物蛋白与甜菜苷之间的氢键相互作用)有关，多孔微观结构有利于包裹甜菜苷，蛋白与甜菜苷的相互作用能产生共色效应，通过改变甜菜苷结构的电子密度提高其热稳定性。高稳定性的甜菜苷产品的制备为甜菜苷在食品、保健品、药品中的广泛应用奠定了基础。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
本发明中相关试剂除特殊说明外均为市场上商品化的常规试剂来源。
实施例1制备复合植物蛋白-甜菜苷混合溶液
(1)将大米蛋白(RP)和豌豆蛋白(PP)以1∶1的比例溶于水中，采用Na0H(1mol/L)将混合液的pH调至12.0，搅拌1h，然后用HCl(0.1mol/L)将pH缓慢调回7.0，离心得到RP-PP复合蛋白溶液。
(2)将复合蛋白溶液经喷雾干燥成RP-PP粉末。
(3)将甜菜苷溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)中，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。
(4)向步骤(3)中甜菜苷溶液中添加RP-PP蛋白粉末，使蛋白质在混合液中的浓度为5mg/mL，混合液中蛋白与甜菜苷的质量为1∶1。经检测，添加RP-PP的甜菜苷-蛋白混合液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为18.08％。
实施例2制备复合植物蛋白-甜菜苷混合溶液
(1)将大米蛋白(RP)和大豆分离蛋白(SPI)以1∶1的比例溶于水中，采用Na0H(1mol/L)将混合液的pH调至12.0，搅拌1h，然后用HCl(0.1mol/L)将pH缓慢调回7.0，离心得到RP-SPI复合蛋白溶液。
(2)将复合蛋白溶液经冷冻干燥成RP-SPI粉末。
(3)将甜菜苷溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)中，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。
(4)向步骤(3)中甜菜苷溶液中添加RP-SPI蛋白粉末，使蛋白质在混合液中的浓度为5mg/mL，混合液中蛋白与甜菜苷的质量为1∶1。经检测，添加RP-SPI的甜菜苷-蛋白混合液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为18.65％。
实施例3不同配比制备的复合植物蛋白-甜菜苷混合溶液
为了评估不同配比条件下制备的植物复合蛋白-甜菜苷混合溶液的稳定性，在实施例1的基础上进行了一系列的调配和测试，具体条件变化(其他条件与实施例1保持一致)和测试结果如下表1所示。
实施4：复合植物蛋白与甜菜苷的不同比例测试
为了评估不同配比条件下制备的植物复合蛋白甜菜苷混合溶液的稳定性，在实施例1的基础上，按照大米蛋白与豌豆蛋白/大豆分离蛋白重量比为1∶2的基础上制备植物复合蛋白，然后对植物蛋白与甜菜苷的比例进行调配测试，其他条件与实施例1保持一致，测试结果如下表2所示。
对比例1制备甜菜苷水溶液
将甜菜苷粉末溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。经检测，甜菜苷水溶液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为6.26％。
对比例2制备单一蛋白-甜菜苷混合溶液
将甜菜苷粉末溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。向甜菜苷水溶液中添加大米蛋白(RP)，使蛋白质在混合液中的浓度为20mg/mL，混合液中蛋白与甜菜苷的质量为4∶1，经检测，添加RP的甜菜苷蛋白混合液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为12.59％。
对比例3制备单一蛋白-甜菜苷混合溶液
将甜菜苷粉末溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。向甜菜苷水溶液中添加豌豆蛋白(PP)，使蛋白质在混合液中的浓度为20mg/mL，混合液中蛋白与甜菜苷的质量为4∶1，经检测，添加PP的甜菜苷-蛋白混合液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为11.79％
对比例4制备单一蛋白-甜菜苷混合溶液
将甜菜苷粉末溶于PBS缓冲液(10mmol/L，pH 7.0)，得到浓度为5mg/mL的甜菜苷溶液。向甜菜苷水溶液中添加大豆分离蛋白(SPI)，使蛋白质在混合液中的浓度为20mg/mL，混合液中蛋白与甜菜苷的质量为4∶1，经检测，添加SPI的甜菜苷蛋白混合液在80℃下水浴加热60min后的甜菜苷保留率为16.04％
由实施例34，对比例1-4可知，在大米蛋白与豌豆蛋白/大豆分离蛋白在1∶1-3的范围制备的复合植物蛋白与甜菜苷混合制备的复合植物蛋白-甜菜苷混合溶液热稳定性佳。在豆类蛋白在0.5的比例时虽然有提升蛋白相较于单一蛋白并无优势。在豆类蛋白在4的比例时效果反而下降；在大米蛋白：豆类蛋白保持1∶2制备植物复合蛋白时，复合植物蛋白与甜菜苷的比例在4-1∶1的范围内较佳，在低比例的时效果提升有限，而在高浓度时虽然效果较好，但是考虑植物复合蛋白成本高，制备复杂，并不是最优选择。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高甜菜苷稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）由大米蛋白和豆类蛋白通过pH循环驱动法制备得到复合植物蛋白；
（2）将甜菜苷溶于缓冲液中，得到甜菜苷溶液；
（3）向步骤（2）中的甜菜苷溶液中添加一定量的复合植物蛋白，充分搅拌，得到蛋白-甜菜苷混合溶液。
2.一种提高甜菜苷稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将大米蛋白和豆类蛋白溶于水中，将混合液的pH调至强碱性，搅拌0.5-3h后，将pH缓慢调回至中性范围，得复合植物蛋白溶液；
(2)将步骤(1)中的复合植物蛋白质溶液离心取的上清液，将上清液干燥制成复合植物蛋白粉末；
(3)将甜菜苷溶于缓冲液中，得到甜菜苷溶液；
(4)向步骤(3)得到的甜菜苷溶液中添加一定量的复合植物蛋白，充分搅拌，得到蛋白-甜菜苷混合溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，豆类蛋白为豌豆蛋白、大豆蛋白、黑豆、绿豆、赤豆、白豆、芸豆中的一种或多种，优选所述蛋白为豌豆蛋白、大豆分离蛋白。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述强碱性是指pH 10-12；所述将pH缓慢调回至中性范围是指将pH调回至6.5-7.5。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中大米蛋白和豆类蛋白的比例为1:1-3，优选所述比例为1:1。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中离心转速为4800 rpm，离心时间为30 min；干燥的方法为喷雾干燥、冷冻干燥、减压干燥中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中所述缓冲液为食品中可用的缓冲液，优选的所述缓冲液为PBS缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸氢钠缓冲液中的一种或多种。更优选，所述缓冲液为PBS缓冲液。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中甜菜苷与复合植物蛋白的质量比为1:1-4。
9.一种热稳定性的组合物，其特征在于，所述组合物包括甜菜苷和复合植物蛋白；所述组合物中甜菜苷和复合植物蛋白的重量比为1:1-4；所述复合植物蛋白的是由以下方法制备得到：
(1)将大米蛋白和豆类蛋白溶于水中，将混合液的pH调至强碱性，搅拌0.5-3h后，将pH缓慢调回至中性范围，得复合植物蛋白溶液；
(2)将步骤(1)中的复合植物蛋白质溶液离心取的上清液，将上清液干燥制成复合植物蛋白粉末。
10.复合植物蛋白在提高甜菜苷稳定性中的应用，其特征在于，将复合植物蛋白添加到甜菜苷中提高甜菜苷的热稳定性，其中甜菜苷和复合植物蛋白的重量比为1:1-4；所述复合植物蛋白由大米蛋白和豆类蛋白通过pH循环驱动法制备得到。
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