CN1802984A - 一种对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明研究出了一种利用高频电磁场对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法，工艺流程如下：脱脂豆粕→乙醇提取→大豆浓缩蛋白→制蛋白浆液→改性→均质→喷雾干燥→成品，该方法不仅克服了化学改性和酶法改性的不足之处，而且还大大改善产品的功能特性以及提高产品的营养价值，是一种新型的、简单经济的物理改性方法，操作简单、费用低、时间短、改性效率高，易于实现工业化，产品具有广阔的市场前景。

Description

一种对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法

技术领域

本发明涉及对醇法大豆浓缩蛋白的改性方法。

背景技术

醇法大豆浓缩蛋白是利用酒精溶液浸出脱脂豆粕中的可溶性碳水化合物，使浸出的物料中蛋白质干基含量在65％以上。醇法大豆浓缩蛋白生产工艺的特点是：生产工艺过程几乎无污水排放，避免环境污染；有利于进一步利用、降低生产成本；更重要的是醇法制备的大豆浓缩蛋白风味清淡、色泽较浅、得率高。目前，美国、日本、除英国之外的西欧国家大部分的大豆浓缩蛋白都是醇法大豆浓缩蛋白。但由于醇溶液引起的蛋白质变性和聚集作用，使其氮溶解指数很低(NSI为5％～10％)，严重限制其在食品工业中的应用。为此，醇法大豆浓缩蛋白的改性已经成为食品加工工业亟待解决的问题。目前，国内外对大豆改性的方法主要有化学改性、物理改性、酶改性等。然而，这些改性方法由于存在很多不足之处，从而无法实现工业化生产。

1.1化学改性

大豆蛋白的化学改性主要包括还原烷基化、氨基酸共价连接、硫醇化、酰化、磷酸化等。这些方法虽然在一定程度上改善大豆蛋白的一些功能特性，但不仅对氨基酸生物有效利用性有负面影响，而且产生的毒副产物也会使产品质量大打折扣。

1.2酶改性

酶改性是动物蛋白酶、植物蛋白酶或生物蛋白酶通过部分降解蛋白质，增加其分子内或分子间交联，改善蛋白质功能性质。但这种改性方法也存在很多缺点，诸如动物蛋白酶价格昂贵，而植物蛋白酶解效率低；生产工艺不易控制，产品易形成苦味物质肽类；酶改性没有系统的理论研究，无法实现工业化生产等。

1.3物理改性

所谓物理改性就是通过加热、高剪切、高压、辐射等作用改善大豆蛋白的功能特性。虽然物理改性也有文献报道，但是具备完整的改性理论和符合工业自动化生产的改性工艺却屈指可数。

发明内容

本发明的目的是针对上述各种改性方法的不足，研究出了一种利用高频电磁场对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法，该方法不仅克服了化学改性和酶法改性的不足之处，而且还大大改善产品的功能特性以及提高产品的营养价值，是一种新型的、简单经济的物理改性方法，操作简单、费用低、时间短、改性效率高，易于实现工业化，产品具有广阔的市场前景。

实现本发明目的的方法是

将用醇法生产的大豆浓缩蛋白与50～100℃的热水混合，料液比(w/v)在1∶6～1∶12之间，在高速组织捣碎机中捣碎均质6～10min，得蛋白浆液，然后将蛋白浆液用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠调pH值在7～10之间。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率为500～1000W，时间为30秒～5分钟。

将上述改性后的蛋白浆液均质5min，均质压力25Mpa，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。

喷雾干燥的条件为：进风温度：180～200℃       出风温度：80～85℃

                进料速度：20～25mL/min       喷头压力：0.12±0.2Mpa。

为了更进一步理解本发明的目的，下面将详细说明本发明的内容。

1工艺路线的确定

醇法大豆浓缩蛋白采用高频电磁场进行改性技术。该技术可以明显的改善或恢复醇变性浓缩蛋白的溶解性、乳化稳定性、持水性、持油性等功能特性。此外，该技术不添加任何化学物质，无毒无副、操作简单经济，可提高大豆蛋白的生物有效利用性，生产出优质的功能性大豆浓缩蛋白。此法系将醇变性大豆浓缩蛋白浆液置于高频电磁场中，它以每秒数十亿次的惊人速度进行周期变化，蛋白质吸收了电磁场能后，在电磁场的作用下呈方向性排列的趋势，改变了其分子间的作用力和分子内的三、四级结构。当电场方向发生变化时，大豆蛋白分子以同样的速度做电场极性运动，就会引起分子的转动，致使分子间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，以热的形式在蛋白浆液内表现出来，从而使蛋白质分子在短时间不产生热变性的前提下，使原来醇变性的大豆蛋白恢复和改善蛋白质的水溶性和乳化稳定性等功能特性。我们按照以下试验方案完成了小试。

利用高频电磁场对醇法大豆蛋白改性的工艺流程如下：

脱脂豆粕→乙醇提取→大豆浓缩蛋白→制蛋白浆液→改性→均质→喷雾干燥→成品

2高频电磁场改性试验

在广泛查阅国内外文献的基础上表明：利用高频电磁场对大豆浓缩蛋白改性的关键因素是电磁场功率、改性时间和pH。由于在Gomi、Teruo等人的发明专利、Chajuss等人的发明专利以及无锡轻工业大学食品学院的顾玉兴、华欲飞等人的博士论文中，无论使用高剪切均质机、喷射式蒸煮锅还是超声波改性，均证实pH值越高，越有利于醇法大豆浓缩蛋白的改性。在试验过程中，确定pH值为7～10，因此，我们重点考察了电磁场功率和改性时间，并通过分别作单因素试验，作为下一步正交试验中的基础数据。

根据上述单因素试验结果，我们通过正交试验确定了最佳条件：从正交试验的极差分析，pH值和电磁场功率对改性的蛋白质影响最大，其次加热时间。最佳改性工艺参数为：加热时间为30秒～5分钟，pH值为8～9，电磁场强度为1000W。在此条件下改性的大豆浓缩蛋白，其氮溶解指数高达69.38～84.48％，乳化稳定性大于90％，且色泽较浅、无豆腥味。

3改性大豆浓缩蛋白的成品分析

(1)性状

我院研究的改性大豆浓缩蛋白是微颗粒状，无豆腥味和苦味，呈乳白色。分散性、溶解性、乳化稳定性、持水性、持油性以及凝胶性均较好，尤其是溶解性和乳化稳定性。

(2)氮溶解指数(NSI)

氮溶解指数是衡量大豆浓缩蛋白质量的重要因素，是制定加工工艺条件，决定大豆浓缩蛋白粉用途必需的指标，其测定方法参照GB 5511-85。

NSI(％)＝溶解在水中的蛋白质(％)/样品总蛋白质(％)×100

根据上述试验条件制得的改性大豆浓缩蛋白，测得其NSI在60％～85％。

(3)乳化稳定性测定方法

在65mL0.3％蛋白质溶液中加35mL豆油，于高速捣碎机中，均质1min(16000r/min)，很快将10mL乳状液置于15mm×150mm试管中，50℃水浴中静置30min，然后从管底取5mL乳状液，测其水分含量，则乳化稳定性如下计算：

              乳化稳定性＝(100-M)/(100-M₀)×100％

             式中M——静置30min后乳状液含水量，％；

                 M₀——静置前乳状液含水量，％。

(4)持水性测定方法

取5g样品装入事先准确称重的1号砂芯坩埚内，用过量的蒸馏水浸泡样品1h，取出，自然沉降滤去水分，称重，样品持水性表示成：

持水性＝样品持水量(g)/样品干中(g)

(5)吸油性测定方法

取4g样品于50mL离心管中，加24mL都有，每隔5min，搅拌30s，30min后于离心(1600*g)25min，析出未被吸附的油，通过总油与未被吸附油体积之差，测定其吸附有的百分率。

(6)乳化性测定方法

称取2.5g样品分散于50mL水中，加50mL水中，加50mL色拉油，再于离心(1300×g)5min，按下式计算乳化能力：

乳化能力＝被乳化层高度/离心管中液体的总高度×100％

(7)保水性测定方法

向10g干试样中加热水100mL，放置20min，使之充分吸水，冷却至室温后，用1000r/min离心分离5min，去除分离水测定残留物的质量，通过下式计算出的值。如在200以上，可称该蛋白有保水性。

保水性＝离心分离后的残留质量(g)/换算为干物质的试样质量(g)×100％

根据上述各种蛋白质功能特性的分析方法，在最佳条件下改性的功能性大豆浓缩蛋白的质量标准和功能特性测定结果见表1。

       表1改性大豆浓缩蛋白的质量标准和功能特性

质量指标	测定结果	功能特性	测定结果
				蛋白质水分脂肪粘度	71.5％(干基)6％1.0％15Mp/s	氮溶解指数持水性持油性发泡性乳化稳定性	69.38％400％220％200％90％

4本发明的创新点

本发明的创新点就在于采用高频电磁场对醇法大豆浓缩蛋白进行改性，生产出高品质的大豆浓缩蛋白粉，由于其具有较好的多种功能特性(见表1)，可广泛的应用于食品业中如面制品、肉制品和乳制品中。本发明的具体优点如下：

(1)由于电磁场可快速透入大豆蛋白内部，改性时间短，所以不仅安全，而且能保持大豆浓缩蛋白营养成分不破坏，有利于保持产品原有的品质，对维生素C、氨基酸的保持极为有利；

(2)电磁场改性没有额外的热能损耗，所以热效率极高；同时，工作场所的环境也不会因此升高，环境条件明显改善。所以节能、省电，一般可节省30％-50％；

(3)电磁场改性设备不仅可瞬间达到改性的目的，而且可对物料进行瞬间杀菌的作用。此外，改性过程中空气无余热，热惯性极小，没有热量损失；

(4)由于电磁场改性设备无余热、无样品污染问题，容易满足食品卫生要求，本身又不发热、不辐射热量。

综上所述，电磁场改性技术创新点在于：不仅克服了化学改性、酶法改性的所有缺陷，成功的达到对变性大豆蛋白改性的目的，而且具有快速、保持营养与风味、节能、安全、无污染、高效、可控、有利于提高产品质量、杀菌延长货架期、实现生产自动化等优点。该技术生产的改性大豆蛋白具有广阔的市场前景。

具体实施例

实施例1：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与100℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶9，在高速组织捣碎机中捣碎均质10min，将制备的蛋白浆液用碳酸钠调pH值至8.5。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率500W，时间为3min。然后将蛋白浆液高压均质。机均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度200℃，出风温度80℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

实施例2：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与90℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶6，在高速组织捣碎机中捣碎均质10min，将制备的蛋白浆液用碳酸氢钠调pH值至7。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率700W，时间为5min。然后将蛋白浆液高压均质。机均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度180℃，出风温度85℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

实施例3：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与80℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶11，在高速组织捣碎机中捣碎均质10min，将制备的蛋白浆液用氢氧化钠调pH值至7.5。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率1000W，时间为2min。然后将蛋白浆液高压均质。均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度200℃，出风温度80℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

实施例4：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与50℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶8，在高速组织捣碎机中捣碎均质9min，将制备的蛋白浆液用碳酸钠调pH值至9.5。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率为1000W，时间为30s。然后将蛋白浆液高压均质。均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度200℃，出风温度80℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

实施例5：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与60℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶9，在高速组织捣碎机中捣碎均质8min，将制备的蛋白浆液用氢氧化钠调pH值至9。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率为1000W，时间为70s。然后将蛋白浆液在高压均质。均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度200℃，出风温度80℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

实施例6：

将自制的醇法大豆浓缩蛋白与60℃的热水混合，料液比(w/w)为1∶12，在高速组织捣碎机中捣碎均质6min，将制备的蛋白浆液用碳酸氢钠调pH值至10。

将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率为1000W，时间为50s。然后将蛋白浆液在高压均质。均质条件为：均质压力25Mpa，均质时间5min，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。喷雾干燥的条件为：进风温度200℃，出风温度80℃，进料速度20～25mL/min，喷头压力0.12±0.2Mpa。

Claims (2)

1、一种对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法，其特征是：

将用醇法生产的大豆浓缩蛋白与50～100℃的热水混合，料液比(w/v)在1∶6～1∶12之间，在高速组织捣碎机中捣碎均质6～10min，得蛋白浆液，然后将蛋白浆液用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠调pH值在7～10之间；然后将上述制备的蛋白浆液，放入高频电磁场中改性，电磁场功率为500～1000W，时间为30秒～5分钟；最后将上述改性后的蛋白浆液均质5min，均质压力25Mpa，再经喷雾干燥后得到改性后的大豆浓缩蛋白粉。

2、如权利要求1所述的对醇法大豆浓缩蛋白改性的方法，其特征是所述喷雾干燥的条件为：进风温度180～200℃，出风温度80～85℃，进料速度：20～25mL/min，喷头压力：0.12±0.2Mpa。