CN1594401A - 一种大豆蛋白－糖接枝改性的方法 - Google Patents

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一种大豆蛋白－糖接枝改性的方法，涉及微波辐射加热对大豆蛋白－糖接枝改性的方法。本发明方法包括：将大豆蛋白与糖的混合溶液进行微波辐射加热，冷却，从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，或者不从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，获得大豆蛋白－糖接枝改性物。本发明的优点是大豆蛋白－糖经微波辐射加热，加速了大豆蛋白－糖的接枝改性反应，由此提高了大豆蛋白－糖接枝改性物的得率。

Description

一种大豆蛋白-糖接枝改性的方法
技术领域
本发明涉及一种大豆蛋白接枝改性的方法，具体地说，本发明涉及一种大豆蛋白与糖进行接枝改性的方法，更具体地说，本发明涉及一种用微波辐射加热对大豆蛋白-糖进行接枝改性的方法。
背景技术
大豆蛋白通过与糖进行接枝改性获得的产物比没有改性的大豆蛋白功能性如水溶性、热稳定性、乳化性、抗菌性、抗氧化性等有极大的提高，并将其用于食品、药物等各种领域。具体地说，希望将它们用于食品添加剂、保健品、药物载体等。
到目前为止，蛋白质与糖进行接枝改性研究的方法主要有两种；(1)干法反应-通过控制自发的美拉德(Maillard)反应来实现的，主要应用于蛋白质与多糖之间。反应是在低于蛋白质的变性温度条件下进行的，而且.反应时还需控制反应体系的水分活度，使得在较低的水分活度下蛋白质中的氨基处于非聚集的反应状态，如此以提供反应基团进行共价结合。此条件下的接枝反应速度很慢。(2)湿法反应-蛋白质与糖的水溶液在一定的条件下进行反应，主要应用于蛋白质与单糖或双糖之间。反应通常是在一可密封装置里，放入一定比例的蛋白质与糖混合液，密封该装置，水浴或油浴，或者在一回流装置里进行反应，通过冰浴降低反应温度，从而结束反应。一般来说，在上述两种蛋白-糖接枝反应的方法中，反应的速度是很慢的，干法反应所需的时间在24小时以上，甚至几天到几周不等；而湿法反应速度则因反应温度的不同而不同，反应所需的时间从数小时到数周不等。因此，这两种方法很难应用于工业生产。
此外，蛋白质-糖接枝改性之后，多余的糖及副产物因不同的接枝方法而不同，如何分离并除去这些多余的糖及副产物，这是一个问题。一般来说，蛋白质-糖接枝改性随着反应时间的延长，其副产物增多，而且复杂，可能会影响蛋白质-糖接枝改性物的质量，这也是一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大豆蛋白-糖经微波辐射处理进行接枝改性的方法，其反应速度快，大豆蛋白-糖接枝改性物得率高。
本发明的技术方案：本发明经过深入研究并解决了上面的问题，结果，已发现上面的问题可以通过仅用微波辐射处理或者微波辐射与离心或超滤分离共同处理来解决，其中，微波辐射加速了蛋白质-糖的接枝反应，减少了副产物的生成，依据糖的种类及产物最终用途的不同，可以保留或经离心或超滤分离并除去多余的糖及副产物。具体的方案为：将大豆蛋白与糖的混合溶液进行微波辐射加热，冷却，从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，或者不从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，获得大豆蛋白-糖接枝改性物，大豆蛋白溶液质量百分浓度为1～16％，大豆蛋白与糖的质量比1∶1～1∶10，微波辐射加热温度75～98℃，微波辐射加热时间10～60min。
作为制备本发明的大豆蛋白溶液的原料应得自大豆，且可以廉价地得到，可以使用豆浆，大豆浓缩蛋白，大豆分离蛋白，脱脂大豆粉，大豆乳清蛋白等，尤以大豆分离蛋白，脱脂大豆粉为佳。缓冲液或酸、碱可以用于制备大豆蛋白溶液或者调整大豆蛋白-糖混合溶液的pH，作为碱可以是氢氧化钠；作为酸，可以是盐酸，也可以是柠檬酸等有机酸；作为缓冲液，可以是磷酸盐等缓冲液。
用于接枝改性的大豆蛋白溶液质量百分浓度为1～16％，当然，大豆蛋白溶液的浓度在这个范围之外，大豆蛋白-糖的接枝改性的反应也可进行，但是反应的速度就要受到一定的影响。
大豆蛋白与糖的质量比1∶1～1∶10，作为用于本发明的糖可以采用：单糖为葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，双糖为乳糖或麦芽糖，多糖为葡聚糖、淀粉或纤维素；糖的改性物：羧甲基纤维素、可溶性淀粉或还原性淀粉；富含糖的原料：魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以单独或组合地使用，所用的糖尤以单糖为葡萄糖，双糖为乳糖或麦芽糖，多糖为葡聚糖、淀粉；糖的改性物：可溶性淀粉；富含糖的原料：魔芋粉为佳。
本发明所用的反应装置可以发射微波且对操作人员具有绝对安全性。大豆蛋白与糖的混合溶液置于微波能够通过的敞口或密闭的容器里。
本发明的接枝改性的反应条件在某种程度上随所用糖的种类而变化。然而，一般说来，用于接枝改性反应的大豆蛋白与糖的质量比1∶1～1∶10，通过酸、碱或缓冲液调整反应体系的pH为6～8；微波的发射功率100～1500瓦或更高，微波辐射大豆蛋白-糖接枝改性反应的时间为10～60min，随糖的种类而定；微波辐射加热进行温度为75～98℃，然后进行冷却，直到温度降至60℃或更低，反应压力为一个大气压或更高。反应结束后，依据糖的种类及产物最终用途的不同，可以通过离心或超滤的方法，从混合物中除去多余的糖及副产物，离心力为4000×g或更高，超滤的透过分子量为50000道尔顿或更低，获得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中不含有多余的糖及副产物；也可以不通过离心或超滤，获得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中含有多余的糖及副产物。
大豆蛋白-糖接枝改性是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子还原末端的羰基之间的羰氨反应，因此采用OPA(邻苯二甲醛)分光光度法测定反应液中自由氨基的含量，进而反映出接枝改性的程度-接枝度DG(Degree ofGraft)。该法的理论依据是OPA与蛋白质中的自由氨基，在巯基乙醇的存在下，共同反应生成的化合物在340nm处有强吸收。DG＝(C0-Ct)/C0×100％(C0，未反应时蛋白质中自由氨基总量；Ct，反应t时刻蛋白质自由氨基的含量)。
大豆蛋白-糖接枝改性后，接枝度(DG)在10％以上其功能性会有提高，对产物最终接枝度的要求不能一概而论，依据接枝所用糖的种类及产物最终的用途而定。一般来说，接枝度(DG)在10～60％为宜。
本发明也适用于其它蛋白质，如酪蛋白、小麦蛋白、花生蛋白等与糖接枝改性。
本发明的有益效果：本发明中，大豆蛋白与糖以共价结合，不需要任何化学试剂作为催化剂，仅微波辐射加热就可使该反应进行，经接枝改性的蛋白质功能性，如水溶性，乳化性，热稳定性，抗氧化性、抗菌性等有很大的提高，是目前大豆蛋白改性众多方法中较为理想的方法。  按照本发明，大豆蛋白-糖接枝改性反应速度极大提高，产物的得率高，且产物外观色泽可控制。
具体实施方式
实施例1
大豆分离蛋白(由日本不二公司生产)在磷酸盐缓冲液(pH7.8)中形成质量百分浓度为1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白与乳糖的质量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于3119-0050型离心套管(Nalge，USA)中，加盖，为了防止升温过快，采用间歇式微波辐射加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。结果如下：
 t(min)   6   9   16.5   22.5   30
 DG(％)   12.2   15.21   23.57   35.36   44.87
 色泽   白   白   淡黄   淡黄   黄
比较实施例1
大豆分离蛋白(由日本不二公司生产)在磷酸盐缓冲液(pH7.8)中形成质量百分浓度为1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白与乳糖的质量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于圆底烧瓶中，装好回流装置，采用电炉进行加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。结果如下：
t(min) 20  30  50  100  150
DG(％) 11.26  16.02  22.51  34.3  44.45
色泽 淡黄   黄   黄  深黄  褐色
实施例2
脱脂大豆粉(由深远食品有限公司生产)分散于水中，用0.1M氢氧化钠调pH8.0，溶液中大豆蛋白的质量百分浓度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白与葡聚糖的质量比wt/wt＝1/10)，混合液40mL置于3119-0050型离心套管(Nalge，USA)中，加盖，为了防止升温过快，采用间歇式微波辐射加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。反应混合物经离心(4000×g)除去不溶物，获得上清液。结果如下：
t(min)   18.5   28.5   60.0
DG(％)   14.8   19.21   25.58
色泽   淡黄   淡黄   淡黄
比较实施例2
脱脂大豆粉(由深远食品有限公司生产)分散于水中，用0.1M氢氧化钠调pH8.0，溶液中大豆蛋白的质量百分浓度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白与葡聚糖的质量比wt/wt＝1/10)，混合液40ml置于圆底烧瓶中，装好回流装置，采用电炉进行加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。反应混合物经离心(4000×g)除去不溶物，获得上清液。结果如下：
t(min)   300   420   540
DG(％)   1.74   3.49   5.67
色泽   深黄   黄   黄
实施例3
大豆分离蛋白(由日本不二公司生产)形成质量百分浓度为5.0％的溶液，用0.1M盐酸调pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白与葡萄糖的质量比wt/wt＝1/1)，混合液200mL置于带回流装置的微波反应器(三乐微波公司定制)中敞口容器中，微波辐射加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。结果如下：
t(min)   3   6   10
DG(％)   10.36   18.49   28.66
色泽   白   白   淡黄
比较实施例3
大豆分离蛋白(由日本不二公司生产)形成质量百分浓度为5.0％的溶液，用0.1M盐酸调pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白与葡萄糖的质量比wt/wt＝1/1)，混合液200ml置于圆底烧瓶中，装好回流装置，采用电炉进行加热，功率1000W，温度上升到95±3℃，反应一定时间后冷却至60℃或更低。结果如下：
t(min) 20  50  90
DG(％) 8.66  16.38  22.36
色泽 淡黄   黄   褐色
实施例4
原料糖采用可溶性淀粉，其余操作条件同实施例1，微波辐射加热60min结束反应后，反应混合物经离心(4000×g)除去可溶性淀粉，获得上清液，产物的接枝度(DG)为38.6％，色泽为淡黄。
实施例5
原料糖采用魔芋粉，其余操作条件同实施例1，微波辐射加热60min结束反应后，反应混合物经离心(4000×g)除去不溶物，获得上清液。产物的接枝度(DG)为28.8％，色泽为淡黄。
实施例6
实施例1、2、3中获得的反应混合物进行超滤，透过50000道尔顿或更低的小分子物质，获得大豆蛋白-糖接枝改性物，结果如下：
  接枝物 大豆蛋白-乳糖 大豆蛋白-葡聚糖 大豆蛋白-葡萄糖
  超滤前DG(％) 44.87 25.58 28.66
  超滤后DG(％) 44.80 25.60 28.56
超滤前色泽     黄     淡黄     淡黄
超滤后色泽     淡黄     白     白
实施例7
配方和操作条件基本同实施例1，只是微波辐射加热温度为75℃，结果如下：
  t(min)   6   9   16.5   22.5   30
  DG(％)   8.26   12.60   18.35   20.32   26.87
  色泽   白   白   淡黄   淡黄   淡黄
实施例8
原料糖采用葡萄糖与乳糖组合，其质量比为1∶1，其余操作条件同实施例1，结果如下：
  t(min)   6   10   16.5   22.5   30
  DG(％)   15.22   18.21   28.28   40.62   56.33
  色泽   白   白   淡黄   黄   深黄
实施例9
原料蛋白采用酪蛋白，其余操作条件同实施例1，结果如下：
  t(min)   6   9   15   21   30
  DG(％)   14.21   18.21   26.52   39.26   54.82
  色泽   白   白   淡黄   淡黄   黄

Claims (10)

1.一种大豆蛋白—糖接枝改性的方法，其特征是：将大豆蛋白与糖的混合溶液进行微波辐射加热，冷却，从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，或者不从混合物中分离并除去多余的糖及副产物，获得大豆蛋白—糖接枝改性物，大豆蛋白溶液质量百分浓度为1～16％，大豆蛋白与糖的质量比1∶1～1∶10，微波辐射加热温度75～98℃，微波辐射加热时间10～60min。
2.根据权利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白采用：豆浆，大豆浓缩蛋白，大豆分离蛋白，脱脂大豆粉，大豆乳清蛋白。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中的大豆蛋白采用：大豆分离蛋白，脱脂大豆粉。
4.根据权利要求1所述的方法，其中的糖采用：单糖为葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，双糖为乳糖或麦芽糖，多糖为葡聚糖、淀粉或纤维素；糖的改性物：羧甲基纤维素、可溶性淀粉或还原性淀粉；富含糖的原料：魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以单独或组合地使用。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中的糖采用：单糖为葡萄糖，双糖为乳糖或麦芽糖，多糖为葡聚糖、淀粉；糖的改性物：可溶性淀粉；富含糖的原料：魔芋粉。
6.根据权利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白与糖的混合溶液置于微波能够通过的敞口或密闭的容器里。
7.根据权利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白和糖的混合液用缓冲液、酸、碱控制pH6～8。
8.根据权利要求1所述的方法，其中的微波辐射加热后的溶液进行冷却，冷却温度低于60℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其中的从微波辐射加热后的溶液中分离并除去多余的糖及副产物，采用离心或超滤的方法。
10.根据权利要求1所述的方法，其中的原料蛋白质采用酪蛋白、小麦蛋白、花生蛋白。
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