CN101480217B - 一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法。该方法包括将有机酸溶于5-15％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，有机酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.2-1.5％；110-126℃下反应5-30min，冷却、稀释5-10倍后超滤除去小分子酸残留物后，浓缩、喷雾干燥得到改性小麦面筋蛋白。该方法生产工艺简单，蛋白水解程度低，安全性高，可实施性强。最终的产品具有高起泡性，可用于烘培食品和膨化食品。

Description

一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法

技术领域

本发明涉及小麦面筋蛋白改性技术领域，具体涉及一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法。

背景技术

小麦面筋蛋白(俗称谷朊粉)是小麦淀粉生产的副产物，蛋白质含量高达72％～85％。小麦面筋蛋白含有大量的不带电荷的极性氨基酸残基(如谷氨酰胺和天门冬氨酰胺，占氨基酸总量的1/3)和很少的带电荷的氨基酸残基(如Lys、Arg、Glu、Asp)，因此导致了它的水难溶性，限制了其他功能特性的应用，使其不能满足食品加工及其他工业方面的要求。对酰胺基的改性主要是将氨基酸侧链基团中酰胺基转变成羧酸基团，使蛋白质的负电荷增加，静电斥力提高，氢键减少，使蛋白质疏水性基团充分暴露，降低蛋白表面疏水性，提高小麦面筋蛋白与水的交互作用，进而提高蛋白质的功能特性，特别是表面特性如发泡性、发泡稳定性。

Matsudomi指出蛋白脱酰胺改性是改变蛋白溶解性和表面特性的最有前景的方法。酶法，盐酸法和碱法是较多使用的脱酰胺改性小麦面筋蛋白方法。肽转谷氨酰胺酶和转谷氨酰胺酶产生能脱酰胺效果，但不可避免负反应和蛋白水解，且肽转谷氨酰胺酶只对短肽有比较好的改性效果。最近报道从Chryseobacterium proteolyticum分离纯化出一种蛋白酶在谷物蛋白中有较显著的脱酰胺效果，相关功能特性均有很好改善。日本松村康生的《乳蛋白的脱酰胺化方法和乳蛋白的变性方法》(中国，2004年11月3日，CN1543507A)公布了一种使用蛋白脱酰胺酶脱酰胺改性蛋白的方法，该法和前面所提及的研究除不可避免的蛋白水解，还受酶来源的限制。目前前述所需酶的分离制备处于实验室阶段，尚不能大规模制备，即便能大规模制备，生产成本也非常高，不利于工业化应用。

碱法脱酰胺，在一定温度范围内，比酸法速度要快，但碱性去酰胺会破坏Cys，形成赖氨酸丙氨酸，毒理研究表明对小鼠肾有毒害作用，导致了蛋白营养价的下降。盐酸改性蛋白是一种化学改性蛋白的有效方法。Woodar和Short试验在0.1MHCl溶液中，75℃下处理小麦面筋蛋白30min；Chan和Ma采用盐酸酸水解对豆粕的脱酰胺作用；李红梅、孔祥珍，易翠平分别用温和盐酸分别对玉米蛋白、小麦面筋蛋白和大米蛋白改性。有关酸脱酰胺改性蛋白的存在的问题是：(1)盐酸改性蛋白，蛋白质发生不同程度的降解，水解程度无法控制；(2)引起一些氨基酸(如色氨酸、丝氨酸、苏氨酸以及一些含硫氨基酸)的异构化或者破坏；(3)盐酸改性蛋白在高温条件下产生氯丙醇，影响其安全性。目前所有研究中用于脱酰胺改性蛋白的酸只有盐酸，急待寻找更适合于食品、更高价值更好功能特性的改性蛋白。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的技术方法，包括下述步骤：

1)将有机酸溶于5-15％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液，110-126℃反应5-30min，冷却，离心分离得上层分散液。

2)将上层分散液稀释5-10倍，超滤除去小分子酸残留物后，浓缩、喷雾干燥得到改性小麦面筋蛋白。

有机酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.2-1.5％。有机酸为可食性有机酸，为醋酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸。超滤选取截流分子量为10000-5000Da的膜。离心条件为8000-9500rpm/min离心10-20min。

本发明的优点

1、本方法利用有机酸对小麦面筋蛋白进行脱酰胺改性，所得改性蛋白降解程度低，生产工艺简单，安全性高，可实施性强。

2、本方法所采用的有机酸具有更高安全性，无氯丙醇的产生，蛋白回收率明显高于盐酸改性的小麦面筋蛋白。

3、本方法制备得到的产品具有高起泡性，可广泛应用于烘培食品，膨化食品。

本发明的有益效果可通过以下方法检测得出：

去酰胺程度：微量弥散皿法

样品完全去酰胺产生的氨的测定：准确称取0.5g蛋白质样品，加5mL 2mol/L盐酸，抽真空封于硬质玻璃管中，在115～125℃下水解3h，水解完毕取出，待冷后打开玻璃管，20g/L的硼酸吸收氮并测定酰胺氮含量.

样品去酰胺产生的氨的测定：在微量弥散皿中央加入3ml硼酸，***加入1ml样品。在皿边缘均匀涂抹水溶性***胶，盖上玻璃盖，留一定空隙，在***再加入40％NaOH溶液3mL，立即封上玻盖避免漏气；平放桌面12h后，用0.02N的标准盐酸溶液滴定。

计算公式：

去酰胺程度(DD)＝(样品去酰胺产生的氨÷样品完全去酰胺产生的氨)×100％

蛋白质量回收率：双缩脲法测定可溶蛋白含量

称取1.50g硫酸铜和6.0g酒石酸钾钠，用500mL水溶解，在搅拌下加入300mL 10％NaOH溶液，用水稀释到1000mL，贮存于塑料瓶中(或内壁涂以石蜡的瓶中)配制成双缩脲试剂。

标准曲线的测定：取12支试管分两组，分别加入0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mL的牛血清蛋白质溶液，用水补足到1mL，然后加入4mL双缩脉试剂。充分摇匀后，在室温下放置30min，于540nm处进行比色测定。用未加蛋白质溶液的第一支试管作为空白对照液。取两组测定的平均值，以蛋白质的含量为横坐标，光吸收值为纵坐标绘制标准。

表1

不同的酸脱酰胺改性的小麦面筋蛋白蛋白回收率的比较如表1，其中，a盐酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min；b琥珀酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.8％，125℃反应10min；c柠檬酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.5％，125℃反应10min；d醋酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.8％，125℃反应10min。

起泡性能按照Bernardi Don等的方法测定并做改进。1％的样品悬浮液(样品用0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液溶解)用均质机在20000rpm、室温下混合1min。蛋白质的起泡能力表示搅拌过程中蛋白质悬浮液增加的体积百分比，泡沫稳定性为静置10min后泡沫保留的百分比。

不同的酸改性的小麦面筋蛋白起泡性能的比较如表2所示，其中，a盐酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min；b琥珀酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min；c柠檬酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min；d醋酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min。

表2

附图说明

图1为小麦面筋蛋白、盐酸改性小麦面筋蛋白、醋酸改性小麦面筋蛋白、琥珀酸改性小麦面筋蛋白和磷檬酸改性小麦面筋蛋白的SDS-PAGE电泳图。

采用Laemmli的电泳***并进行改进。分离胶丙烯酰胺浓度为10％，浓缩胶浓度为2.5％，交联度为2.6％，样品提取液为：0.0625mol/LTris-HCl，5％(v/v)巯基乙醇，2％(w/v)SDS，10％丙三醇，0.002％(v/v)溴酚蓝，pH6.8。

图中：

1：未经任何处理的小麦面筋蛋白

2、3：分别为盐酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应5min和10min

4：醋酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.5％，125℃反应10min

5：琥珀酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min

6：柠檬酸在10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.2％，125℃反应10min

由图1可见，盐酸改性小麦面筋蛋白高分子组分几乎完全被降解，而有机酸改性小麦面筋蛋白的未发生明显降解。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

将醋酸溶于10％(w/w)的小麦面筋蛋白悬浮液中，醋酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.5％，110℃下进行反应30min，冷却，8000rpm/min离心10min，稀释5倍后，过分子量5000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性达270％，起泡稳定性为25.93％，脱酰胺程度为62.67％，蛋白回收率93.88％。

实施例2

将醋酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，醋酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.2％，121℃下进行反应10min，冷却，8000rpm/min离心20min，稀释6倍后，过分子量5000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性达335％，起泡稳定性为41.49％，脱酰胺程度为40.2％，蛋白回收率88.12％。

实施例3

将柠檬酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，柠檬酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为1.5％，126℃下进行反应5min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释7倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性175％和起泡稳定性为21.49％，脱酰胺程度为64.29％，蛋白回收率95.6％。

实施例4

将柠檬酸溶于15％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，柠檬酸溶在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.5％，121℃下进行反应20min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释8倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性185％和起泡稳定性为22.59％，脱酰胺程度为55.64％，蛋白回收率85.6％。

实施例5

将琥珀酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，琥珀酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.5％，121℃下进行反应10min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释10倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性155％和起泡稳定性为33.33％，脱酰胺程度为62.8％，蛋白回收率89.1％。

实施例6

将琥珀酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，琥珀酸在小麦面筋蛋白悬浮液中，的质量浓度为0.2％，121℃下进行反应10min，冷却，9500rpm/min离心15min，稀释6倍后通过分子量5000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性270％和起泡稳定性为26.67％，脱酰胺程度为57.55％，蛋白回收率64.99％。

实施例7

将苹果酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，苹果酸在小麦面筋蛋白悬浮液中，的质量浓度为1％，110℃下进行反应20min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释9倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性333％和起泡稳定性为30.33％，脱酰胺程度为60.7％，蛋白回收率91.35％。

实施例8

将酒石酸溶于小麦面筋蛋白悬浮液中，酒石酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.2％，121℃下进行反应20min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释10倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性340％和起泡稳定性为33.5％，脱酰胺程度为59.1％，蛋白回收率89.57％。

实施例9

将酒石酸溶于10％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，酒石酸在小麦面筋蛋白悬浮液的质量浓度为0.8％，121℃下进行反应10min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释7倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性240％和起泡稳定性为27.5％，脱酰胺程度为65％，蛋白回收率80.63％。

实施例10

将苹果酸溶于15％(w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，苹果酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.5％，110℃下进行反应30min，冷却，9500rpm/min离心10min，稀释5倍后通过分子量10000Da的超滤膜除去小分子酸残留物，浓缩、喷雾干燥得到最终产品。产品起泡性279％和起泡稳定性为30.5％，脱酰胺程度为54.34％，蛋白回收率86.38％。

Claims (8)

1.一种有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将有机酸溶于小麦面筋蛋白悬浮液进行脱酰胺改性反应，离心分离得上层分散液；有机酸在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为0.2％-1.5％；所述的有机酸为可食性有机酸；

(2)对该分散液进行稀释、超滤除去小分子酸残留物后，浓缩、喷雾干燥后得到改性小麦面筋蛋白。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述小麦面筋蛋白悬浮液的蛋白质的质量浓度为5-15％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述述可食性有机酸为醋酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸或酒石酸。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分比计，小麦面筋蛋白在悬浮液的含量为5-15％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱酰胺改性反应的条件为110-126℃反应5-30min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离心分离条件为8000-9500rpm/min，时间10-20min。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于步骤(2)对所述分散液进行稀释，稀释的倍数为5～10倍。

8.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述超滤选取截流分子量为10000-5000Da的膜。

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