CN115474665A - 一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法。该发明以核桃粕分离蛋白、天然阴离子多糖阿拉伯胶以及天然活性物质香芹酚为主要原料，通过调pH，促使核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶通过静电相互作用形成复合凝聚层，通过均质处理将香芹酚包埋到凝聚层内部，然后在冰水浴下搅拌调溶液pH至4.0，静置，制备食品保鲜剂。本发明制备得到的植物基食品保鲜剂有望用于植物基食品的增鲜保鲜。本发明提供的制备方法其原料易得、操作简单易行、制备效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，具体涉及其制备方法和产品，属于天然食品保鲜剂技术领域。
背景技术
近年来，植物基食品渐渐走进大众的视野，植物基食品被冠以更多积极的标签，比如健康、美味、低碳等，促进了植物基食品的研究与开发。开发植物基食品的原料主要以植物蛋白为原料，辅以碳水化合物、脂肪、水分、维生素和矿物质等成分。值得注意地，富含植物蛋白的植物基食品同样面临易氧化和易被微生物污染的问题。因此，考虑到植物基食品这一特殊的加工食品，在不影响植物基食品特性的前提下，开发一种专门用于生产植物基食品的保鲜剂尤为重要。
核桃蛋白是十分具有开发植物基食品及其相关产品的原料之一。核桃蛋白营养丰富，富含18种不同氨基酸，尤其富含谷氨酸和精氨酸，对人体健康有益。然而，由于提取核桃蛋白的初级原料核桃的收购成本较高，用其开发植物基食品受到较大限制。目前，我国核桃最主要的用途是制备核桃油，全球对核桃油的需求量庞大，而榨油后的核桃粕一直未被重视，一般被用来做饲料、肥料甚至被丢掉，造成资源的极大浪费。值得注意地，核桃粕是核桃经榨油完毕的低脂产物，将其用来提取核桃分离蛋白将大大降低生产成本，这为利用核桃粕蛋白开发植物基食品及其相关产品提供了一定优势。
将核桃粕分离蛋白，辅以天然粘稠剂包封天然风味活性物质用于开发植物基食品的保鲜剂，其不仅保留了核桃蛋白的高营养和健脑护肝的作用，而且还赋予食品一定的风味和延长植物基食品货架期的作用；因此，基于核桃粕蛋白开发的用于植物基食品的保鲜剂是一种多功能保鲜剂，如绿色低碳、高营养、易消化、抗氧化和抗菌等，在今后的植物基食品开发中具有巨大的应用潜力。
发明内容
本发明技术提供一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法和产品，旨在克服现有技术的缺点与不足，达到营养与保鲜有效结合，实现生产具有高营养兼具高生物活性的植物基食品保鲜剂产品。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
以核桃粕分离蛋白和阿拉伯胶为原料，利用聚电解质自组装的方法制备复合凝聚层，再包埋生物活性物质(香芹酚，丁香酚，肉桂醛等挥发性活性物质为代表)，生产多功能植物基食品保鲜剂产品。
优选的，核桃粕分离蛋白命名为WMPI，从榨油残渣核桃粕获得，并经过碱溶酸沉提取蛋白、后经离心、透析、真空冷冻干燥制备。榨油残渣核桃粕即核桃经榨油完毕的低脂产物，将其用来提取核桃分离蛋白，大大降低了生产成本，蛋白质提取率高达80％以上，所制得的核桃分离蛋白组成分别有谷蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白，以谷蛋白为主。值得注意的是，所述的核桃粕一般指榨油的残渣，所提取的核桃粕蛋白并不受原料的影响。
并且，阿拉伯胶命名为GA，其为天然可溶的阴离子高分子多糖，是一种安全无害的食品增稠剂和乳化剂，广泛应用于食品工业。营养学上，阿拉伯胶基本不产生热量，是良好的水溶性膳食纤维，被用于保健品糖果及饮料。香芹酚，丁香酚，肉桂醛等挥发性活性物质具有优异的抗氧化和抗菌效果。
优选的，所述WMPI溶于水的浓度为10～40mg/mL，具体溶解于去离子水。
优选的，WMPI溶解于去离子水，需要先调pH至11.0，搅拌至充分溶解，然后再调pH至7.0。
优选的，WMPI溶液与GA溶液按照体积比1：1、2:1、4:1、6:1或8:1均匀混合，混合均匀后，溶液pH调为4.0，即可得到WMPI-GA复合凝聚层。
优选的，WMPI-GA复合凝聚层包埋香芹酚，将核桃粕分离蛋白以及阿拉伯胶的溶液混合，分别将不同浓度的香芹酚(香芹酚的质量占比为0.5％，1.0％或1.5％，基于核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶的总添加量。)加入上述体系均质处理5min，调pH至4.0，于冰水浴搅拌1～2h，4℃静置过夜、透析48～72h，冷冻干燥24h后获得植物基食品保鲜剂。
图1为利用核桃粕分离蛋白制备植物基食品保鲜剂的流程示意图，图中包括：以粉末状的榨油残渣核桃粕进行蛋白提取，获得核桃粕分离蛋白WMPI；以及利用WMPI和GA通过复凝聚法包埋生物活性物质香芹酚制备植物基食品保鲜剂，其具有多功能特性。所述的复凝聚制备植物基食品保鲜剂的具体过程为：先采用WMPI和GA形成复合凝聚层，再加入香芹酚进行均质处理，使其包埋于复合凝聚层内部；然后在冰水浴下搅拌调溶液pH至4.0，静置，制得含有香芹酚的全植物基食品保鲜剂。
本发明提供了一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，其产品采用上述技术方案中所述的制备方法即可得到。
有益效果：
本发明提供一种通过聚电解质复凝聚法，利用核桃粕分离蛋白与天然阴离子多糖阿拉伯胶通过静电相互作用形成凝聚层、包埋天然活性物质香芹酚制备植物基食品保鲜剂的方法。本发明所制得的食品保鲜剂，其原料天然无毒、来源广泛，不仅具有较高的营养价值，而且具有良好的抗氧化和抗菌效果，可以通过较为简单的制备工艺获得多功能植物基食品保鲜剂。本发明可降低成本，提高了核桃粕的附加值，绿色环保，为植物基食品保鲜剂的开发提供了新可能，其符合社会经济可持续发展的目标。
附图说明
图1为本发明实施例利用核桃粕分离蛋白制备植物基食品保鲜剂的流程示意图；
图2为实施例1包埋香芹酚的植物基食品保鲜剂荧光显微镜图(香芹酚被尼罗红染色，红色部分为香芹酚)；
图3为实施例1制备的食品保鲜剂的热稳定性效果对比图；
图4为实施例1制备的食品保鲜剂的抗菌效果对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，包括以下步骤：
1)从榨油残渣核桃粕获得，并经过碱溶酸沉、离心、透析、真空冷冻干燥制备，核桃粕分离蛋白命名为WMPI。
2)将WMPI溶解于去离子水，先调pH至11.0，搅拌至充分溶解后，然后再调pH至7.0，得到浓度为10.0mg/mL的WMPI溶液。阿拉伯胶(GA)同样溶于去离子水，浓度为10.0mg/mL的GA溶液。
3)WMPI溶液与GA溶液以体积比1：1均匀混合，混合均匀后即可得到WMPI-GA复合凝聚层。
4)WMPI-GA复合凝聚层包埋香芹酚，将核桃粕分离蛋白以及阿拉伯胶的溶液混合，分别将不同浓度的香芹酚(香芹酚的质量占比为0.5％，1.0％或1.5％，基于核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶的总添加量。)加入上述体系均质处理5min，调pH至4.0，于冰水浴搅拌30min，4℃静置过夜、透析72h，冷冻干燥24h，获得植物基食品保鲜剂。
实施例2
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：所述WMPI的浓度为20.0mg/mL，WMPI溶液与GA溶液以体积比2：1均匀混合。
实施例3
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：所述WMPI的浓度为40.0mg/mL，WMPI溶液与GA溶液以体积比4：1均匀混合。
实施例4
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：所述WMPI的浓度为60.0mg/mL，WMPI溶液与GA溶液以体积比6：1均匀混合。
实施例5
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：所述WMPI的浓度为80.0mg/mL，WMPI溶液与GA溶液以体积比8：1均匀混合。
实施例6
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：所述包埋的活性物质为丁香酚或者肉桂醛。
对比例1
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：省略复凝聚体系形成，香芹酚，核桃粕分离蛋白和阿拉伯糖共混制备保鲜剂。
对比例2
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶复凝聚层形成的温度由4℃变为常温诱导。
对比例3
一种利用核桃粕分离蛋白开发多功能植物基食品保鲜剂的方法，制备方法同实施例1，不同之处在于：不添加阿拉伯糖，核桃粕分离蛋白和香芹酚直接共混制备保鲜剂。
性能考察
将实施例1得到的保鲜剂进行热稳定性，抗氧化以及抗菌效果评价，以纯香芹酚和未加香芹酚的保鲜剂作为对照，通过荧光显微镜观察，可以确认香芹酚成功包埋于复凝聚层内部香芹酚被尼罗红染色，红色部分为香芹酚)，结果见图2；通过热重分析仪可以观察到核桃粕蛋白和阿拉伯胶形成的凝聚层提高了香芹酚的热稳定性，结果见图3；通过DPPH法评价了保鲜剂的抗氧化能力，结果表明该保鲜剂具有较高的抗氧化能力，结果见表1。
此外，通过抑菌圈法评价了该保鲜剂的抗菌能力，以典型的革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌用于抑菌性能评价，结果表明该保鲜剂抑菌效果显著，结果可见表1和图4。
表1 实施例1制备的食品保鲜剂的抗氧化和抗菌能力
---表示没有有效的抗菌特性。所有数据均显示为平均值±标准偏差。
表1中，显示了本发明制备的食品保鲜剂的抗氧化和抗菌能力；按实施例1包埋其他挥发性活性物质如丁香酚、肉桂醛同样具有上述效果。
对比例1～3与上述实施例比较均无显著效果。
上述实施例的结果表明，本发明所制得的食品保鲜剂，其原料天然无毒、来源广泛，不仅具有较高的营养价值，而且具有良好的抗氧化和抗菌效果，可以通过较为简单的制备工艺获得多功能植物基食品保鲜剂。本发明可降低成本，提高了核桃粕的附加值，绿色环保，为植物基食品保鲜剂的开发提供了新可能，其符合社会经济可持续发展的目标。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用核桃粕分离蛋白制备多功能植物基食品保鲜剂的方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
以核桃粕分离蛋白、天然阴离子多糖阿拉伯胶以及生物活性物质为主要原料，通过调溶液pH，促使核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶通过静电相互作用形成复合凝聚层；通过均质处理将生物活性物质包埋到复合凝聚层内部，然后在冰水浴下搅拌调溶液pH至4.0，静置，制备得到食品保鲜剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的核桃粕分离蛋白通过对榨油残渣核桃粕碱溶酸沉、离心、透析、真空冷冻干燥制备得到，其溶液浓度优选为10～40mg/mL。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的核桃粕分离蛋白溶液的pH调至11.0。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的核桃粕分离蛋白溶液与阿拉伯胶溶液混合，所添加的两者溶液体积比例为(1-8)：1。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的核桃粕分离蛋白溶液与阿拉伯胶溶液的体积比例为1：1、2:1、4:1、6:1或8:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶通过静电相互作用形成复合凝聚层依赖溶液的酸碱值，将核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶混合溶液的pH调为4.0，形成复合凝聚层。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物活性物质以香芹酚，丁香酚，肉桂醛等挥发性活性物质为代表，优选香芹酚，包埋的香芹酚等具有优异的抗氧化和抗菌效果。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述形成复合凝聚层的溶液体系中加入一定量的香芹酚，均质处理5分钟，冰水浴搅拌1～2h，静置过夜，透析48～72h，冷冻干燥24h，得到所述的食品保鲜剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述加入香芹酚的质量占比为0.5％，1.0％或1.5％，基于核桃粕分离蛋白与阿拉伯胶的总添加量。
10.权利要求1-9任一项所述制备方法得到的多功能植物基食品保鲜剂。
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