CN103355471A

CN103355471A - 一种植物蛋白脱酰胺的方法

Info

Publication number: CN103355471A
Application number: CN2013103229376A
Authority: CN
Inventors: 崔春; 赵谋明; 胡庆玲; 任娇艳; 赵海锋
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种植物蛋白脱酰胺的方法。以植物蛋白为原料，加入植物蛋白5-15倍重量的水配制成植物蛋白悬浮液，将其充分搅拌5~10min；调节pH值至2~5，加入10~1000U/g底物的蛋白酶，反应温度为30~65℃，反应时间为1~48h；灭酶；进行干燥，得到脱酰胺植物蛋白。本发明方法生产工艺简单，蛋白脱酰胺度高，水解程度低，安全性高，可实施性强。产品主要应用于食品工业、粮食工业和饲料工业。

Description

一种植物蛋白脱酰胺的方法

技术领域

本发明涉及植物蛋白改性技术领域，具体涉及一种植物蛋白脱酰胺的方法。

背景技术

植物蛋白主要来源于米面类、豆类或者谷物副产品，其一般具有蛋白质含量高，价格低、年产量大等特点。有些植物蛋白可能分子内疏水作用区域较大，如小麦面筋蛋白、大豆蛋白等，其由于疏水性强、水溶解性低，导致其功能特性无法与其他的蛋白竞争，限制了其应用范围，使其不能满足食品加工及其他工业方面的要求。所以，对植物蛋白进行改性是拓宽其应用范围的有效手段，其中，脱酰胺是植物蛋白改性中较为有效的方法之一。该法主要是将蛋白质氨基酸侧链基团中的酰胺基转变成羧基，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，提高植物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。

目前，对植物蛋白的改性有物理法、化学法、酶法和混合脱酰胺法，Matsudomi指出蛋白脱酰胺改性是提高蛋白功能性最有前景的方法，用于脱酰胺改性蛋白的方法较多集中在酶法，酸法和碱法。肽转谷氨酰胺酶能有较好的脱酰胺效果，但不可避免副反应，且肽转谷氨酰胺酶只对短肽有比较好的改性效果。日本松村康生的《乳蛋白的脱酞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副反应，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，但碱性去脱酰胺会破坏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。雀巢公司的Hedwig Schlichtherle-Cerny and Renato Amado试验在pH1.0和65℃的条件下，利用盐酸对小麦面筋蛋白进行脱酰胺处理24h，其脱酰胺度在60%左右；Chan和Ma采用盐酸酸水解对豆粕进行脱酰胺处理；李红梅、孔祥珍、易翠平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。但是酸脱酰胺会使蛋白质不可避免的发生副反应，如引起一些氨基酸(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，所以，目前研究急待寻找更适合与植物蛋白脱酰胺改性的方法，这样才能够有更高价值、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，提供一种植物蛋白脱酰胺的方法。

申请人经过大量研究得出在酸性条件下（pH2.0～5.0），酸性真菌蛋白酶同时具有脱酰胺的活力和肽键水解的活力，本发明在此技术上进一步研究得出如下技术方案。

一种植物蛋白脱酰胺的方法，其包括如下步骤：

1）以植物蛋白为原料，加入植物蛋白粉5-15倍重量的水配制成植物蛋白悬浮液，将其充分搅拌；

2）利用酸调节植物蛋白悬浮液pH值至2～5，加入蛋白酶，反应温度为30～65℃，反应时间为1～48h,得酶解液；

3）将酶解液的pH值调整至6.0-7.0，75-85℃处理20-30min灭酶；

4）干燥，得到脱酰胺植物蛋白。

进一步优化的，所述蛋白酶为真菌酸性蛋白酶。

进一步优化的，步骤1）中所述的充分搅拌时间为5～10min。

进一步优化的，步骤2）中所述调节pH的酸为盐酸、硫酸或柠檬酸。

进一步优化的，所述植物蛋白悬浮液中蛋白酶的添加量为10～1000U/g底物（底物按悬浮液中植物蛋白质量计）。改性植物蛋白的蛋白酶可以是市售的酸性蛋白酶。

进一步优化的，所述脱酰胺改性反应温度为反应温度为30～65℃，反应时间为1～48h。

进一步优选的，所述的植物蛋白为小麦面筋蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、花生蛋白、玉米醇溶蛋白中任意一种。

本发明与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1.本方法利用搅拌和酶法相结合的技术对植物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，可实施性强。

2.本方法所采用的方法具有更高安全性，无有害物质产生，且脱酰胺度明显高于其他改性的植物蛋白。

3.本方法制备得到的产品可广泛应用于烘焙食品、肉制品、面制品等产品的生产。

本发明的有益效果可通过以下方法检测得出：

脱酰胺程度：微量弥散皿法

样品完全脱酰胺产生的氨的测定:准确称取0.5g蛋白质样品，加5mL2mol/L的盐酸，抽真空封于硬质玻璃管中，在115～125℃下水解3h，水解完毕取出，待冷却后打开玻璃管，用20g/L的硼酸吸收氮并测定酰胺氮含量。

样品脱酰胺过程中产生的氨的测定：将3mL硼酸加入微量弥散皿中央，1mL样品加入皿***。再将水溶性***胶均匀涂抹于皿边缘，盖上玻璃盖(留一定空隙)，通过留出的空隙向已加入样品的皿***中加入饱和NaOH溶液3mL后，立即封上玻盖避免漏气；在室温下平放于桌面12h后，用0.02mol/L的标准盐酸溶液滴定至混合指示剂终点。脱酰胺程度表示为样品脱酰胺产生的氨与样品完全脱酰胺产生的氨的百分比。

脱酰胺过程中水解度：甲醛自动电位滴定法

称取约2g的样品，置于100ml的甲醛滴定杯中，加水至80g，校准甲醛自动电位滴定仪后用0.1mol/L的NaOH溶液将其滴定至pH8.2，记下此时滴定管的读数，向样液中加入10mL中性甲醛，继续用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至pH＝9.2，记下滴定管的读数。

计算公式：

式中：c——氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L；

V1——滴定至pH＝8.2时滴定管的读数，mL；

V2——滴定至pH＝9.2时滴定管的读数，mL；

m——测定用样品溶液相当于样品的质量，g；

0.014——氮的毫摩尔质量，g/mmol。

水解度=上清液中氨基酸态氮的质量/总氮的质量×100

附图说明

图1为pH与酶的添加量在不同反应时间下对植物蛋白脱酰胺度影响的对比图，其中图1a表示pH值对植物蛋白脱酰胺度的影响，图1b表示酶的添加量对植物蛋白脱酰胺度的影响。空白为未添加酸性蛋白酶样品。

图2为pH与酶的添加量在不同反应时间下对植物蛋白水解度影响的对比图，其中图2a表示pH值对植物蛋白水解度的影响，图2b表示酶的添加量对植物蛋白水解度的影响，空白为未添加酸性蛋白酶样品。

具体实施方案

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

称取10g小麦面筋蛋白粉，加入50ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至2.0，加入100U/g底物的酸性蛋白酶，在40℃下反应10h，停止反应，80℃灭酶30min，干燥，制得产品。脱酰胺度为78.34%，水解度为3.18%。

实施例2

称取10g小麦面筋蛋白粉，加入80ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至3.0，加入500U/g底物的酸性蛋白酶，在50℃下反应24h，停止反应，80℃灭酶25min，干燥，制得产品。脱酰胺度为82.94%，水解度为3.79%。

实施例3

称取10g小麦面筋蛋白粉，加入100ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至4.0，加入1000U/g底物的酸性蛋白酶，在50℃下反应36h，停止反应，80℃灭酶20min，干燥，制得产品。脱酰胺度为92.94%，水解度为3.98%。

实施例4

称取10g玉米醇溶蛋白粉，加入90ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至2.0，加入600U/g底物的酸性蛋白酶，在40℃下反应48h，停止反应，85℃灭酶30min，干燥，制得产品。脱酰胺度为78.33%，水解度为3.88%。

实施例5

称取10g大豆蛋白粉，加入120ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至3.0，加入300U/g底物的酸性蛋白酶，在60℃下反应10h，停止反应，75℃灭酶30min，干燥，制得产品。脱酰胺度为82.94%，水解度为3.74%。

实施例6

称取10g小麦面筋蛋白粉，加入55ml水，搅拌均匀后，再边搅拌边加入HCl调节pH至4.0，加入600U/g底物的酸性蛋白酶，在55℃下反应20h，停止反应，85℃灭酶20min，干燥，制得产品。脱酰胺度为88.94%，水解度为3.68%。

如图1a和图2a所示，植物蛋白的质量浓度为24%，酶的添加量为0.036%，在50℃下分别反应12h和24h，pH分别取2.0、3.0.、4.0，空白为相同情况下不添加酶，且pH为2.0。图1b和图2b中，植物蛋白的质量浓度为24%，pH为2.0在50℃下分别反应12h和24h，酶的添加量分别取0.012%、0.024%、0.036%。空白为相同情况下不添加酶，且pH为2.0。由图1、图2可见，酸性蛋白酶改性植物蛋白明显提高了植物蛋白脱酰胺度，且水解度变化不明显，说明该改性植物蛋白在反应过程中主要进行了脱酰胺反应，未发生明显降解。

Claims

1.一种植物蛋白脱酰胺的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)以植物蛋白为原料，加入植物蛋白粉5-15倍重量的水配制成植物蛋白悬浮液，将其充分搅拌；

2)利用酸调节植物蛋白悬浮液pH值至2~5，加入蛋白酶，反应温度为30~65℃，反应时间为1~48h, 得酶解液；

3)将酶解液的pH值调整至6.0-7.0，75-85℃处理20-30min灭酶；

4)干燥，得到脱酰胺植物蛋白。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蛋白酶为真菌酸性蛋白酶。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述的充分搅拌时间为5~10min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中所述调节pH的酸为盐酸、硫酸或柠檬酸。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物蛋白悬浮液中蛋白酶的添加量为10~1000U/g底物（底物按悬浮液中植物蛋白质量计）。

6.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温度为反应温度为30~65℃，反应时间为1~48h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的植物蛋白为小麦面筋蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、花生蛋白、玉米醇溶蛋白中任意一种。