CN116589607A - 一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然食品生产领域,尤其涉及一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶及其制备方法。通过柠檬酸提取、酶法改性处理果胶,获得一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶,该制备方法简单,生产成本低,所获得的果胶纯度高,粘度低,有较好的稳定酸乳中蛋白质作用,可作为酸乳类食品的理想稳定剂。
Description
技术领域
本发明属于天然食品生产领域,尤其涉及一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶及其制备方法。
背景技术
果胶是一种来源于天然的大分子阴离子多糖,具有稳定、增稠、乳化和凝胶的功能特性。市场上的商业果胶主要来源于柑橘加工废物(约占85%,其中56%来自柑橘、30%酸橙、14%来自橙子)、苹果渣(约14%)和甜菜(约1%),果胶含量从0.1%-30%不等。商业果胶来源主要是柑橘类,柑橘果胶占柑橘果皮干重的20%-30%,具有较好的蛋白质稳定性。随着提取技术不断被开发与优化,果胶市场在近十年里呈现大幅增长趋势,但也面临着原料供应紧张的挑战,2009年果胶的平均价格为每公斤12美元,2015年增长至每公斤15美元,2016年超过每公斤21美元,果胶产品供不应求。
工业中果胶的提取步骤包括:预处理、萃取、浓缩、沉淀和干燥五个步骤。目前已开发出多种提取方法,包括单一方法(酸提法、碱提法、酶提法)和组合方法(微波辅助提取、超声波辅助酸提取、亚临界水辅助等)。工业化应用主要采用酸提法,操作简便、成本低廉、产量高,但是采用无机酸提取时,存在环境污染问题,因此需对果胶的制备方法进行优化。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶及其制备方法,通过柠檬酸提取、酶法改性处理果胶,获得一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶,该制备方法简单,生产成本低,所获得的果胶纯度高,粘度低,有较好的稳定酸乳中蛋白质作用,可作为酸乳类食品的理想稳定剂。
为了解决本发明的上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
本发明的第一目的是提供一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的制备方法,包括以下步骤:
S1、预处理:柑橘皮在沸水中灭酶10-20min,80目纱布过滤得柑橘皮渣,烘干,粉碎,得柑橘皮粉;
S2、果胶提取:将S1所得柑橘皮粉加入质量浓度为1%-5%的柠檬酸溶液中,加热搅拌1-3h,提取结束后离心去渣,真空浓缩,醇沉2-4h,纱布过滤收集滤渣,滤渣用水溶解后真空浓缩,干燥,得到柑橘果胶;
S3、果胶酶解:将S2所得柑橘果胶用纯化水配制成溶液,调节pH为3.0-5.0,加入0.05%-0.3%果胶甲酯酶,于20-50℃酶解5-60min,灭酶,醇沉2-4h,纱布过滤收集沉淀,干燥,得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶。
采用该制备方法可得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶,其得率达17.04%,且纯度较高。
进一步地,还包括S4、在S3所得稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶中加入糖类,得到复配果胶稳定剂。
该复配果胶稳定剂具有稳定酸乳蛋白的作用,蛋白质离心沉淀率为10%-50%。
进一步地,S1中,所述柑橘皮的来源为脐橙、柠檬、葡萄柚中的至少一种。
进一步地,S2中,柑橘皮粉与柠檬酸溶液的质量比为1:10-30;
所述加热搅拌的温度为60-90℃;
所述真空浓缩的真空度为60-100mbar,温度为40-60℃。
进一步地,S3中,所述溶液的质量浓度为0.5%-3%;
所述灭酶为沸水浴中处理10-15min。
进一步地,S2或S3中,所述醇沉中使用的乙醇溶液的体积浓度为80%-100%;
所述纱布的目数为200-300目;
所述干燥为真空冷冻干燥。
进一步地,所述糖类为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、β-葡聚糖中的至少一种。
进一步地,所述糖类的添加量为稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶总量的0.01%-20%。
本发明的第二目的是提供上述制备方法所制得的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶。
进一步地,所述稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的糖醛酸含量为65%-90%,酯化度为60%-85%,特性粘度为200-400mL/g,在剪切速率为10s-1下的表观黏度为0.02-0.1Pa·s。
优选地,糖醛酸含量为75%-85%,酯化度为63%-80%,特性粘度为220-300mL/g,在剪切速率为10s-1下的表观黏度为0.04-0.07Pa·s。
该稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶主要由半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖组成,HG区比例为50%-80%,RG-I区比例为20%-45%。优选地,HG区比例为55%-72%,优选RG-I区比例为26%-42%。
该稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶具有稳定酸乳蛋白质的作用,蛋白质离心沉淀率为16.58%-35.35%,因其粘度较低,能赋予酸乳爽滑的口感,可以有效提高酸乳中的蛋白质在离心力作用下的稳定性。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明以柠檬酸作为提取剂,对环境友好;选用产量较高的柑橘皮作为原料,实现了对资源合理利用。
2、本发明制备方法简单,果胶得率较高,生产成本低,产品质量稳定,易于工业化生产。
3、本发明制备方法采用果胶甲酯酶对果胶改性后降低了果胶粘度,提高了果胶带负电荷数量,并显著提高了对酸乳蛋白质的稳定性,蛋白质离心沉淀率为16.58%-35.35%,具有极高的市场需求与广阔的应用前景。
4、在稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶中加入糖类,得到复配果胶稳定剂,可以有效降低成本,同时具有一定稳定酸乳的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例2、3所制得的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的表观黏度图,其中图A-F分别表示柑橘果胶4-9;
图2为实施例2、3所制得的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的扫描电镜图,其中图A-F分别表示柑橘果胶4-9;
图3为实施例2、3所制得的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶用于稳定酸乳的表观评价,其中图A-F分别表示柑橘果胶4-9稳定的酸乳,图G表示不添加果胶的空白对照组酸乳,第一排为第一天正置图,第二排为第七天正置图;
图4为实施例4所制得的复配果胶稳定剂用于稳定酸乳的表观评价,图H、I分别表示复配果胶稳定剂1、2稳定的酸乳,第一排为第一天正置图,第二排为第七天正置图。
具体实施方式
下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、详细地描述,显然,所描述的实施例只是用于对本发明进行进一步的说明,而不是全部的实施例。本发明的保护范围不限于下述的实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的实施例,仍属于本发明的保护范畴。
下述实施例中的实验方法,除非另有指明均为常规方法,本发明所涉及试剂或仪器未注明生产厂商者,均为普通市售品,皆可通过市场购买获得。
下述实施例中柑橘皮渣烘干使用的设备为鼓风式烘箱,粉碎使用的设备为双叶金刚刀片式磨粉机。
下面结合附图(图1-4)和具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细的描述。
实施例1:
制备酯化度为80%以上的三种柑橘果胶:
S1、预处理:柑橘皮(分别为脐橙皮、柠檬皮、葡萄柚皮)在沸水中灭酶15min,80目纱布过滤得柑橘皮渣,烘干,粉碎,得柑橘皮粉;
S2、果胶提取:将1kg S1所得柑橘皮粉加入30kg质量浓度为3%的柠檬酸溶液中,在80℃搅拌2h,提取结束后待溶液温度降至40℃,离心去渣,将上清液在真空度为60mbar、60℃状态下浓缩至原体积的1/2,加入2倍果胶溶液体积的95%乙醇,醇沉2h,300目纱布过滤收集滤渣,滤渣用水溶解后真空浓缩,冻干,分别得到柑橘果胶1(脐橙果胶)、柑橘果胶2(柠檬果胶)、柑橘果胶3(葡萄柚果胶)。
分别配制柑橘果胶1、柑橘果胶2、柑橘果胶3溶液,加入至等体积蛋白质含量为2%的牛乳中,使得最终蛋白质浓度为1%,果胶与蛋白质浓度比值为1:3,使用10%柠檬酸调节pH至4.0,均质制得稳定的酸乳。
在4500rpm转速下测定酸乳蛋白质离心沉淀率,柑橘果胶1、柑橘果胶2、柑橘果胶3分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为19.26%、42.55%、31.58%。
实施例2:
制备酯化度为60%-80%的稳定酸乳蛋白质低粘度脐橙果胶:
S1、预处理:柑橘皮(为脐橙皮)在沸水中灭酶15min,80目纱布过滤得柑橘皮渣,烘干,粉碎,得柑橘皮粉;
S2、果胶提取:将1kg S1所得柑橘皮粉加入30kg质量浓度为3%的柠檬酸溶液中,在80℃搅拌2h,提取结束后待溶液温度降至40℃,离心去渣,将上清液在真空度为60mbar、60℃状态下浓缩至原体积的1/2,加入2倍果胶溶液体积的95%乙醇,醇沉2h,300目纱布过滤收集滤渣,滤渣用水溶解后真空浓缩,冻干,得到柑橘果胶。
S3、果胶酶解:将S2所得柑橘果胶用纯化水配制成1%柑橘果胶溶液,调节pH为4.5,加入0.25%果胶甲酯酶,于35℃酶解分别酶解10min、15min和20min后灭酶,醇沉3h,300目纱布过滤收集沉淀,沉淀加水复溶后冻干得到柑橘果胶4、柑橘果胶5、柑橘果胶6,而取不进行醇沉的果胶直接冻干得到(柑橘果胶4’、柑橘果胶5’、柑橘果胶6’)。
分别配制柑橘果胶4/4’、柑橘果胶5/5’、柑橘果胶6/6’溶液,加入至等体积蛋白质含量为2%的牛乳中,使得最终蛋白质浓度为1%,果胶与蛋白质浓度比值为1:3,使用10%柠檬酸调节pH至4.0,均质制得稳定的酸乳。
在4500rpm转速下测定酸乳蛋白质离心沉淀率,柑橘果胶4、柑橘果胶5、柑橘果胶6分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为16.64%、16.88%、16.58%。柑橘果胶4’、柑橘果胶5’、柑橘果胶6’分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为32.73%、37.66%、40.86%。
说明酶解后再醇沉得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶对酸乳的稳定效果更好。
实施例3:
制备酯化度为60%-80%的稳定酸乳蛋白质低粘度柠檬果胶:
S1、预处理:柑橘皮(为柠檬皮)在沸水中灭酶15min,80目纱布过滤得柑橘皮渣,烘干,粉碎,得柑橘皮粉;
S2、果胶提取:将1kg S1所得柑橘皮粉加入30kg质量浓度为3%的柠檬酸溶液中,在80℃搅拌2h,提取结束后待溶液温度降至40℃,离心去渣,将上清液在真空度为60mbar、60℃状态下浓缩至原体积的1/2,加入2倍果胶溶液体积的95%乙醇,醇沉2h,300目纱布过滤收集滤渣,滤渣用水溶解后真空浓缩,冻干,得到柑橘果胶。
S3、果胶酶解:将S2所得柑橘果胶用纯化水配制成1%柑橘果胶溶液,调节pH为4.5,加入0.25%果胶甲酯酶,于35℃酶解分别酶解10min、15min和20min后灭酶,醇沉3h,300目纱布过滤收集沉淀,沉淀加水复溶后冻干得到柑橘果胶7、柑橘果胶8、柑橘果胶9。
分别配制柑橘果胶7、柑橘果胶8、柑橘果胶9溶液,加入至等体积蛋白质含量为2%的牛乳中,使得最终蛋白质浓度为1%,果胶与蛋白质浓度比值为1:3,使用10%柠檬酸调节pH至4.0,均质制得稳定的酸乳。
在4500rpm转速下测定酸乳蛋白质离心沉淀率,柑橘果胶7、柑橘果胶8、柑橘果胶9分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为35.35%、25.85%、26.31%。
实施例4:
制备含有酯化度为60-80%的稳定酸乳蛋白质低粘度脐橙果胶的复配果胶稳定剂:
将实施例2制备所得的柑橘果胶5和葡萄糖以质量比值为9:1混合,得到复配果胶稳定剂1;将实施例2制备所得的柑橘果胶5和蔗糖以质量比值为9:1混合,得到复配果胶稳定剂2。
分别配制复配果胶稳定剂1、2溶液,加入至等体积蛋白质含量为2%的牛乳中,使得最终蛋白质浓度为1%,复配果胶稳定剂与蛋白质浓度比值为1:3,使用10%柠檬酸调节pH至4.0,均质制得稳定的酸乳。在4500rpm转速下测定酸乳蛋白质离心沉淀率,复配果胶稳定剂1、2分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为38.82%、43.14%。
果胶的表征方法如下:
(1)理化性质表征:
糖醛酸含量测定:采用咔唑-硫酸法测定,配制0.1mg/mL的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶溶液;将系列梯度半乳糖醛酸标准品溶液用于制作标准曲线。在冰水浴条件下加入6mL浓H2SO4,于85℃水浴20min,冷却至室温,再加入0.2mL咔唑-乙醇溶液(1.5g/L),摇匀后放置2h,测定样品与标准品530nm波长处的吸光度,根据标准曲线计算稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的糖醛酸含量(%)。
酯化度测定:称取2-5mg稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶样品,加入1mL0.4mol/LNaOH(溶解于D2O)对果胶进行脱酯,并加入0.1mL 0.2mg/mL 3-三甲基甲硅烷基-2,2,3,3-四氘代丙酸钠(3-(trimethylsilyi)propionate-2,2,3,3-d4,TSP)作为内标物。将混合物放置于37℃水浴中反应2h,反应液滤过0.22μm水系滤膜后转移至核磁管中,采用配备液氮超低温探头的核磁共振进行氢谱扫描测定。EW为相应物质(甲醇、TSP)当量,A是相应物质的氢谱峰积分值,DM为甲醇与GalA摩尔比(也即酯化度),M为摩尔量。计算公式如下:
单糖组成测定:5mg稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶样品加入0.5mL 12mol/L硫酸,冰浴下磁力搅拌30min,然后加入2.5mL超纯水稀释,120℃油浴磁力搅拌水解1h。水解结束后迅速置于冰浴中冷却,将全部水解液转移至50mL容量瓶定容,采用离子色谱仪测定其单糖组成。
分子量与特性粘度测定:5mg稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶样品用0.1M NaNO3溶解为1mg/mL的溶液,过0.22μm水系滤膜,用HPSEC-MALLS测定分子量和特性粘度。
稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的理化性质见表1。
表1稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的理化性质
从表1可以看出,本发明方法实施例2、3制备得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的糖醛酸含量高达81.32%,酯化度为63.22%-73.15%,HG区比例为55.36%-70.23%,重均分子量为167.70-281.80kDa,特性粘度为225.28-279.53mL/g,主要由半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖组成,还含有少量的岩藻糖、葡萄糖、木糖、甘露糖和葡萄糖醛酸。
表观黏度测定:配制3%的果胶溶液,在室温条件下彻底溶解后静置12h,测定其表观黏度,同时采用TA-Orchestrator-7软件采集数据。测试条件:直径为40mm不锈钢锥板,Gap值为0.046mm;温度为25℃;剪切速率为0.01-1000s-1,测试持续时间为300s。
本发明方法实施例2、3制备得到的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的表观黏度图见图1(图A-F分别表示柑橘果胶4-9)。从图1可以看出,表观黏度随着剪切速率增大而变化较小,且整体表观黏度值较小。
(2)扫描电镜表征:
配制稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶溶液,冻干,取冻干果胶样品均匀附着于导电硅胶带上,每个样品涂上金粉后使用JSM-6701F型冷场发射扫描电镜观察表面形貌特征,加速电压为0.5-30kV。
本发明方法实施例2、3制备得到的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的扫描电镜图见图2(图A-F分别表示柑橘果胶4-9),从图2可以看出,本发明方法制备得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶呈现面积较大的片状和丝状结合,空间分布紧密。
(3)果胶稳定的酸乳储藏稳定性评价:
将实施例2、3中制备好的酸乳样品装入西林瓶中,同时以等体积水替代果胶添加至酸乳中作为空白对照组,在放置第一天、第七天进行拍摄作为储藏稳定性评价。
实施例2、3制备得到的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶添加至酸乳中对其储藏稳定性的结果见图3,其中图A-F分别表示柑橘果胶4-9稳定的酸乳,图G表示不添加果胶的空白对照组酸乳,第一排为第一天正置图,第二排为第七天正置图。
从图3可以看出,空白对照组即刻出现沉淀,柑橘果胶4-9稳定的酸乳在放置七天后底部沉淀较少,表明储藏稳定性较良好。
实施例4制备得到的复配果胶稳定剂添加至酸乳中对其储藏稳定性的结果见图4,其中图H、I分别表示复配果胶稳定剂1、2稳定的酸乳,第一排为第一天正置图,第二排为第七天正置图。
从图4可以得到,复配果胶稳定剂1、2对酸乳具有一般的储藏稳定效果。(4)果胶稳定酸乳蛋白质离心沉淀率(W)表征:
采用蛋白质离心沉淀率表征离心稳定性,在4500rpm转速下离心10min,分别测定离心前蛋白总浓度n总、离心后上清液蛋白浓度n上清,蛋白质离心沉淀率计算公式如下所示:
实施例2、3制备得到的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶作为稳定剂的酸乳蛋白质离心沉淀率和实施例4制备得到的复配果胶稳定剂作为稳定剂的酸乳蛋白质离心沉淀率的结果见表2。
表2添加稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶酸乳的蛋白质离心沉淀率
从表2可以得到,柑橘果胶4-9分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为16.64%、16.88%、16.58%、35.35%、25.85%、26.31%,复配果胶稳定剂1、2分别稳定的酸乳其蛋白质离心沉淀率依次为38.82%、43.14%。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、预处理:柑橘皮在沸水中灭酶10-20min,80目纱布过滤得柑橘皮渣,烘干,粉碎,得柑橘皮粉;
S2、果胶提取:将S1所得柑橘皮粉加入质量浓度为1%-5%的柠檬酸溶液中,加热搅拌1-3h,提取结束后离心去渣,真空浓缩,醇沉2-4h,纱布过滤收集滤渣,滤渣用水溶解后真空浓缩,干燥,得到柑橘果胶;
S3、果胶酶解:将S2所得柑橘果胶用纯化水配制成溶液,调节pH为3.0-5.0,加入0.05%-0.3%果胶甲酯酶,于20-50℃酶解5-60min,灭酶,醇沉2-4h,纱布过滤收集沉淀,干燥,得到稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:还包括S4、在S3所得稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶中加入糖类,得到复配果胶稳定剂。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
S1中,所述柑橘皮的来源为脐橙、柠檬、葡萄柚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
S2中,柑橘皮粉与柠檬酸溶液的质量比为1:10-30;
所述加热搅拌的温度为60-90℃;
所述真空浓缩的真空度为60-100mbar,温度为40-60℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
S3中,所述溶液的质量浓度为0.5%-3%;
所述灭酶为沸水浴中处理10-15min。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
S2或S3中,所述醇沉中使用的乙醇溶液的体积浓度为80%-100%;
所述纱布的目数为200-300目;
所述干燥为真空冷冻干燥。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述糖类为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、β-葡聚糖中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
所述糖类的添加量为稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶总量的0.01%-20%。
9.根据权利要求1、3-6任一项所述制备方法所制得的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶。
10.根据权利要求9所述的稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶,其特征在于:所述稳定酸乳蛋白质低粘度柑橘果胶的糖醛酸含量为65%-90%,酯化度为60%-85%,特性粘度为200-400mL/g。
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