CN103518945A - 一种提高谷朊粉乳化性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高谷朊粉乳化性的方法，属于农产品加工技术领域。本发明将谷朊粉和黄原胶同时过胶体磨然后均质，能将蛋白质大分子细化为小分子而且能有效防止被细化的小分子重新凝聚为大分子；同时采用高速搅拌和低速搅拌间断进行；高速搅拌破坏谷朊粉的蛋白质空间结构中的弱键断裂，破坏了肽键的特定结构，使复合酶与谷朊粉充分接触，此时复合酶已经充分反应，不会破坏酶的性能；低速搅拌下加入复合酶，复合酶不会被低速搅拌破坏、且能与谷朊粉充分接触，能充分酶解谷朊粉的蛋白质；使酶解后的谷朊粉的EAI和ESI分别为94.5ml/g和30.42min，较对比例酶解法得到的谷朊粉的EAI提高了100%，ESI提高了170%。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高谷朊粉乳化性的方法，属于农产品加工技术领域。
背景技术
谷朊粉又名活性面筋，是以小麦为原料，用水洗去淀粉和其他水溶性物质后剩下的粉末状产品，其蛋白质含量高达75％～85％，含有人体必须的十五种氨基酸，是一种营养丰富、物美价廉的植物蛋白源。由于其自身具有的粘弹性、延伸性、薄膜成型性、吸脂性和良好的机械性能，谷朊粉被广泛应用于面条、方便面和面包等食品工业的实际生产中。但由于其某些功能特性不能满足食品应用的条件，如乳化性差，从而在一定程度上使其广泛应用受到限制。
酶法改性处理谷朊粉，能够提高谷朊粉的水解度、乳化性等相关功能特性。在催化水解过程中，蛋白质中的肽键断裂量增加，从而改善其乳化性和起泡性。单一蛋白酶有高度的专一性，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物，而复合蛋白酶是水解食品蛋白质的杆菌蛋白酶的复合体，复合蛋白酶在酶解蛋白质时，蛋白酶之间存在着协同效应。由于谷朊粉蛋白结构中氨基酸含量多样，因此导致蛋白酶酶解位点数量不等，因此，复合酶在水解谷朊粉方面，比单种酶占据更多酶切位点。但是，采用复合酶酶解谷朊粉，仍然存在乳化性能低的问题。
发明内容
本发明出于提高谷朊粉的乳化性、减少副产物和毒素的产生、降低成本的目的，提供了一种提高谷朊粉乳化性的方法。
本发明的技术方案：
一种提高谷朊粉乳化性的方法，步骤如下：
（1）将谷朊粉和黄原胶碎800目后加去离子水混合，过胶体磨2～3次，然后在25 Mpa～35 Mpa压力下均质2～3次，得预处理液；每100g谷朊粉加黄原胶0.3-0.5g、加去离子水1200ml；
（2）向预处理液中加入复合蛋白酶，在50 rpm转速搅拌下酶解1-2h，得初解液；
（3）将初解液以800-1000 rpm转速搅拌10-20min之后加入复合蛋白酶，在50 rpm转速搅拌下酶解1-2h；该步骤重复2-3次，得混合液；
（4）将混合液置于98℃水中灭酶，然后冷却至室温；调节混合液pH至7，在4℃、4000 rpm转速条件下冷冻离心，取上清液；
（5）将上清液进行喷雾干燥；收集粉末状产物；
步骤（2）和（3）中，每100g谷朊粉每次加复合蛋白酶0.03-0.05g；蛋白酶的活性为120U/mg。
步骤（2）和（3）中，酶解条件为50℃、pH5.5～6.0。
步骤（5）进风温度：200℃～210℃，出风温85℃～90℃。
步骤（1）将谷朊粉和黄原胶同时过胶体磨然后均质，一方面，能将蛋白质大分子细化为小分子；另一方面，黄原胶的存在能有效防止被细化的小分子重新凝聚为大分子。
步骤（2），较低转速能够使酶与谷朊粉溶液充分接触，提高初步水解效率。
采用步骤（3），高速搅拌和低速搅拌间断进行；高速搅拌破坏谷朊粉的蛋白质空间结构中的弱键断裂，破坏了肽键的特定结构，使复合酶与谷朊粉充分接触，此时复合酶已经充分反应，不会破坏酶的性能；低速搅拌下加入复合酶，复合酶不会被低速搅拌破坏、且能与谷朊粉充分接触，能充分酶解谷朊粉的蛋白质。
步骤（4）冷冻离心可保持温度在4℃左右，减少温度差对蛋白结构的影响。
步骤（5）喷雾干燥较其他干燥方式得到的粉质水分含量低，不易吸潮结块，保存时间更长，复溶效果更好。
由图1和图2对比可见，采用本发明的方法处理后，谷朊粉细胞颗粒明显减小，组织变得疏松，使亲油性物质溶出细胞，容易与油结合提高乳化性。采用本发明的方法对谷朊粉进行酶解，使酶解后的谷朊粉的EAI和ESI分别为94.5 ml/g和30.42min，较对比例酶解法得到的谷朊粉的EAI提高了100%，ESI提高了170%。
本发明的方法，无毒、副产物产生；简单易操作。
附图说明
图1为对比例的谷朊粉内部分子结构电镜图；
图2为实施例1的的谷朊粉内部分子结构电镜图。
具体实施方式
对比例
称取谷朊粉100g加入去离子水1200 ml、混合，然后放入三角瓶，置于摇床内，保持温度50℃，调整溶液pH值 5.5，加入复合蛋白酶0.15 g,反应6 h；在常温条件下离心分离，调整转速4000 rpm离心20 min；取20 mL离心上清液，加入20 mL大豆油，用匀浆机（转速10000～12000 rpm/min）搅拌2 min，制成白色乳状液；后用微量移液器从底部取100 μL乳状液，加入到10 mL0.1%的SDS缓冲溶液中混合均匀，以100 μL超纯水加入到10 mL0.1% SDS溶液中混匀作空白对照，在波长500 nm处测得吸光值A1。按下列公式计算出乳化活性指数（EAI）：
EAI=A1×100
10分钟后再从底部取出100 μL乳状液，同样稀释、比色，测得吸光度A2。按下列公式计算出乳化稳定指数（ESI）：
ESI= A1×t/( A1－A2)，其中，t为乳状液放置时间10 min。
最终得到酶解谷朊粉的EAI和ESI分别为47.25 ml/g和11.84 min。
实施例1
称取谷朊粉100g、黄原胶0.3g, 将二者混合后进行超微粉碎，粉碎目数为800目；向超微粉碎处理后的谷朊粉和黄原胶中加入去离子水1200 ml、混合，然后过胶体磨2次；然后在压力25 Mpa下均质2次，得预处理液 ；
将预处理液，放入三角瓶，置于摇床内，保持温度50℃，转速50 rpm，调整溶液pH值 5.5，加入复合蛋白酶0.03 g,反应2 h；然后以800 rpm转速搅拌10min之后再次加入合蛋白酶0.03g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 6.0反应2 h；然后以800 rpm转速搅拌10min之后再次加入合蛋白酶0.03g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 6.0反应2 h，得混合液；
将混合液置于98℃水中，加热灭酶10 min；冷却至室温后，调节溶液pH至7，放入冷冻离心机中，调整转速4000 rpm，温度保持4℃，离心20 min，取上清液；
将离心后的上清液进行喷雾干燥，进风温度：200℃、出风温85℃；收集粉末状产物。
乳化性能的测定
乳化性能包括乳化活性和乳化稳定性。取20 mL离心分离后的上清液，加入20 mL大豆油，用匀浆机（转速10000～12000 rpm/min）搅拌2 min，制成白色乳状液；后用微量移液器从底部取100 μL乳状液，加入到10 mL0.1%的SDS缓冲溶液中混合均匀，以100 μL超纯水加入到10 mL0.1% SDS溶液中混匀作空白对照，在波长500 nm处测得吸光值A1。按下列公式计算出乳化活性指数（EAI）：
EAI=A1×100
10分钟后再从底部取出100 μL乳状液，同样稀释、比色，测得吸光度A2。按下列公式计算出乳化稳定指数（ESI）：
ESI= A1×t/( A1－A2)，其中，t为乳状液放置时间10 min。
谷朊粉采用实施例3的方法酶解后，蛋白分子量由大分子变为小分子，且蛋白小分子分布均匀（具体见图2），乳化性得到大幅提高，最终得到酶解谷朊粉的EAI和ESI分别为94.5 ml/g和30.42 min，较对比例的EAI提高了100%，ESI提高了170%。
实施例2
称取谷朊粉100g、黄原胶0.5g, 将二者混合后进行超微粉碎，粉碎目数为800目；向超微粉碎处理后的谷朊粉和黄原胶中加入去离子水1200 ml、混合，然后过胶体磨3次；然后在压力35 Mpa下均质3次，得预处理液 ；
将预处理液，放入三角瓶，置于摇床内，保持温度50℃，转速50 rpm，调整溶液pH值 6，加入复合蛋白酶0.05 g,反应1 h；然后以800 rpm转速搅拌20min之后再次加入合蛋白酶0.03 g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 5.5反应1h；然后以800 rpm转速搅拌20min之后再次加入合蛋白酶0.03 g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 5.5反应2 h，得混合液；
将混合液置于98℃水中，加热灭酶10 min；冷却至室温后，调节溶液pH至7，放入冷冻离心机中，调整转速4000 rpm，温度保持4℃，离心20 min，取上清液；
将离心后的上清液进行喷雾干燥，进风温度：210℃、出风温90℃；收集粉末状产物。
乳化性能的测定
乳化性能包括乳化活性和乳化稳定性。取20 mL离心分离后的上清液，加入20 mL大豆油，用匀浆机（转速10000～12000 rpm/min）搅拌2 min，制成白色乳状液；后用微量移液器从底部取100 μL乳状液，加入到10 mL0.1%的SDS缓冲溶液中混合均匀，以100 μL超纯水加入到10 mL0.1% SDS溶液中混匀作空白对照，在波长500 nm处测得吸光值A1。按下列公式计算出乳化活性指数（EAI）：
EAI=A1×100
10分钟后再从底部取出100 μL乳状液，同样稀释、比色，测得吸光度A2。按下列公式计算出乳化稳定指数（ESI）：
ESI= A1×t/( A1－A2)，其中，t为乳状液放置时间10 min。
谷朊粉采用实施例3的方法酶解后，蛋白分子量由大分子变为小分子，且蛋白小分子分布均匀，乳化性得到大幅提高，最终得到酶解谷朊粉的EAI和ESI分别为97.5 ml/g和31.24 min，较对比例的EAI提高了106%，ESI提高了177%。
实施例3
称取谷朊粉100g、黄原胶0.3g, 将二者混合后进行超微粉碎，粉碎目数为800目；向超微粉碎处理后的谷朊粉和黄原胶中加入去离子水1200 ml、混合，然后过胶体磨3次；然后在压力25 Mpa下均质2次，得预处理液 ；
将预处理液，放入三角瓶，置于摇床内，保持温度50℃，转速50 rpm，调整溶液pH值 5.8，加入复合蛋白酶0.04 g,反应1h；然后以800 rpm转速搅拌10min之后再次加入合蛋白酶0.03 g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 5.8反应2 h；然后以800 rpm转速搅拌20min之后再次加入合蛋白酶0.05 g，在温度50℃、转速50 rpm、pH 5.5反应1h，得混合液；
将混合液置于98℃水中，加热灭酶10 min；冷却至室温后，调节溶液pH至7，放入冷冻离心机中，调整转速4000 rpm，温度保持4℃，离心20 min，取上清液；
将离心后的上清液进行喷雾干燥，进风温度：200℃、出风温90℃；收集粉末状产物。
乳化性能的测定
乳化性能包括乳化活性和乳化稳定性。取20 mL离心分离后的上清液，加入20 mL大豆油，用匀浆机（转速10000～12000 rpm/min）搅拌2 min，制成白色乳状液；后用微量移液器从底部取100 μL乳状液，加入到10 mL0.1%的SDS缓冲溶液中混合均匀，以100 μL超纯水加入到10 mL0.1% SDS溶液中混匀作空白对照，在波长500 nm处测得吸光值A1。按下列公式计算出乳化活性指数（EAI）：
EAI=A1×100
10分钟后再从底部取出100 μL乳状液，同样稀释、比色，测得吸光度A2。按下列公式计算出乳化稳定指数（ESI）：
ESI= A1×t/( A1－A2)，其中，t为乳状液放置时间10 min。
谷朊粉采用实施例3的方法酶解后，蛋白分子量由大分子变为小分子，且蛋白小分子分布均匀，乳化性得到大幅提高，最终得到酶解谷朊粉的EAI和ESI分别为96.9 ml/g和31.97 min，较对比例的EAI提高了105%，ESI提高了183%。
Claims (3)
1.一种提高谷朊粉乳化性的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将谷朊粉和黄原胶碎至800目后加去离子水混合，过胶体磨2～3次，然后在25 Mpa～35 Mpa压力下均质2～3次，得预处理液；每100g谷朊粉加黄原胶0.3-0.5g、加去离子水1200ml；
（2）向预处理液中加入复合蛋白酶，在50 rpm转速搅拌下酶解1-2h，得初解液；
（3）将初解液以800-1000 rpm转速搅拌10-20min之后加入复合蛋白酶，在50 rpm转速搅拌下酶解1-2h；该步骤重复2-3次，得混合液；
（4）将混合液置于98℃水中灭酶，然后冷却至室温；调节混合液pH至7，在4℃、4000 rpm转速条件下冷冻离心，取上清液；
（5）将上清液进行喷雾干燥；收集粉末状产物；
步骤（2）和（3）中，每100g谷朊粉每次加复合蛋白酶0.03-0.05g；蛋白酶的活性为120U/mg。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤（2）和（3）中，酶解条件为50℃、pH5.5～6.0。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤（5）进风温度：200℃～210℃，出风温85℃～90℃。
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