CN105054077A - 一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，包括：采用减压蒸馏装置，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇水溶液中，然后加入黄原胶，在真空度0.05-0.1MPa，加热温度40-60℃，搅拌转速100-500rpm的条件下，减压蒸馏乙醇，直至反应器内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，即制得玉米醇溶蛋白脂肪替代品，同时蒸馏出的乙醇经回收后进行重复利用。本发明解决了传统反向溶剂法微粒浓度低，产生大量低浓度乙醇废水的问题以及溶剂干燥自组装法耗时过长的缺点；通过引入减压蒸馏，可以在比较温和的温度下制备玉米醇溶蛋白基脂肪替代品，并且只需要很低的剪切力就可以将玉米醇溶蛋白微粒化，制得的悬浮液可以直接作为某些水包油食品的脂肪替代品。
Description
技术领域
本发明属于食品工程中脂肪替代产品的技术领域，特别涉及一种作为基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品及其制备方法和应用。
背景技术
玉米醇溶蛋白(zein)是一种存在于玉米胚乳中的天然疏水性蛋白，随着干法玉米燃料乙醇工艺的发展，提取其副产物玉米酒糟蛋白饲料(DDGS)中的zein被认为是一种提高DDGS附加值的方法。
随着中国的超重和肥胖问题日益严重，将zein用于脂肪替代品的开发是一种很有前景的方向，但是将zein作为脂肪替代品，首先需要将其行微粒化处理。现在的zein的微粒化方法主要有3种：
1.反向溶剂法(USpatent：5021248，1991)。zein溶解于乙醇水溶液中，然后将其加入水相中，并快速搅拌，乙醇浓度的降低，会使得zein以微粒方式快速析出。该法简便高效，但是形成的zein微粒浓度低，不能直接用于脂肪替代品，需要用超滤进行浓缩，或是冷冻干燥后再悬浮于水中形成悬浮液，这样工艺不光复杂，而且会产生大量的低浓度乙醇废水。
2.溶剂干燥自组装法(Wangetal,Langmuir,28,2429-2435,2012)。该法将特定pH值及浓度的zein乙醇溶液在容器中慢慢挥发干燥，在干燥的过程中，zein会自组装形成微粒。该法的缺点是zein微粒的制备时间较长。
3.高剪切分散乳化机法(张艳荣，吉林农业大学学报，27(5)，574-577，585，2005。该法主要依靠高剪切分散乳化剂提供的高速剪切力(>10000rpm)强行将zein粒子打碎成微粒。但是该法对设备要求比较高，而且高速的剪切力会产生局部的高温，造成蛋白质的变性。
因此，开发一种简便，环保，快捷的基于玉米醇溶蛋白的脂肪替代品的制备方法尤为重要。而到目前为止，尚未见关于利用减压蒸馏来制备玉米醇溶蛋白脂肪替代品的相关文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品及其制备和应用。本发明解决了传统反向溶剂法微粒浓度低，产生大量低浓度乙醇废水的问题以及溶剂干燥自组装法耗时过长的缺点；通过引入减压蒸馏，可以在比较温和的温度下制备玉米醇溶蛋白基脂肪替代品，并且只需要很低的剪切力就可以将玉米醇溶蛋白微粒化，制得的悬浮液可以直接作为某些水包油食品的脂肪替代品。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
本发明的目的在于提供一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，包括：
采用减压蒸馏装置，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇水溶液中，然后加入黄原胶，在真空度0.05-0.1MPa，加热温度40-60℃，搅拌转速100-500rpm的条件下，减压蒸馏乙醇，直至反应器内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，即制得玉米醇溶蛋白脂肪替代品，同时蒸馏出的乙醇经回收后进行重复利用；
其中玉米醇溶蛋白在乙醇水溶液中的浓度为0.015-0.05g/ml,黄原胶相对于玉米醇溶蛋白的添加量为10-30wt％。
所述乙醇水溶液乙醇的体积百分比浓度为55-65％；
优选的，所述乙醇水溶液乙醇的体积百分比浓度为60％；
优选的，所述减压蒸馏装置的真空度控制在0.085MPa；
优选的，所述玉米醇溶蛋白在乙醇水溶液中的浓度为0.025-0.035g/ml；
优选的，所述搅拌转速为100-300rpm；
优选的，所述黄原胶相对于玉米醇溶蛋白的添加量为15-25wt％；
优选的，所述加热温度为45-55℃。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述减压蒸馏方法制备的玉米醇溶蛋白脂肪替代品。
本发明的再一目的在于提供一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品在水包油食品中的应用，所述水包油食品如蛋黄酱、色拉酱、酸奶以及冰淇淋等。
本发明的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，采用减压蒸馏装置(如图1所示)进行制备，该装置的运行原理是：首先，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇水溶液中，接着往溶液中添加一定量抗凝聚剂黄原胶；然后，将溶液一边搅拌，一边减压蒸馏除去乙醇。随着乙醇的蒸发，玉米醇溶蛋白会由于溶解度降低而析出，而黄原胶会在搅拌下快速溶解，那么玉米醇溶蛋白会由于黄原胶的抗凝聚作用成为微粒析出，而且黄原胶又是一种优良的乳化剂，那么溶液最终会成为一种稳定、有光泽的弱凝胶状悬浮液，而蒸出的乙醇会在接受瓶中回收。该悬浮液在4000rpm下离心10分钟，并没有发生固液分离现象。这种弱凝胶状悬浮液可以直接作为一些水包油食品中脂肪的替代品。
与现有技术相比，本发明的积极效果如下：
1)采用减压蒸馏的方法，使用黄原胶作为抗凝聚剂以及乳化剂，在乙醇蒸馏的过程中使醇溶蛋白以微粒析出，最终形成稳定、有光泽的弱凝胶状悬浮液，同时又回收了蒸馏的乙醇，得到的悬浮液可以直接作为某些水包油食品的脂肪替代品；
2)该方法解决了传统反向溶剂法微粒浓度低，产生大量低浓度乙醇废水的问题以及溶剂干燥自组装法耗时过长的缺点；
3)相比于高速剪切乳化剂法，本发明通过引入减压蒸馏，可以在比较温和的温度下制备玉米醇溶蛋白基脂肪替代品，并且只需要很低的剪切力就可以将玉米醇溶蛋白微粒化；
4)将玉米燃料乙醇副产物DDGS中的醇溶蛋白用于食品的开发，为DDGS的高附加值利用提供了发展方向。
附图说明
图1为本发明的制备方法所采用的蒸馏装置示意图；
其中，1-恒温水浴箱，2-出水口，3-进水口，4-真空泵接口。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实施例所用玉米醇溶蛋白从吉林燃料乙醇有限公司提供的DDGS中提取，其中蛋白质含量为90.8％。采用Mastersizer2000激光粒度仪分析产品的粒径分布，采用体积平均粒径D[4,3]作为平均粒径参考。
实施例1
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于20ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.12g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为50℃，搅拌转速200rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为71.5v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为16μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例2
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于24ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.12g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为50℃，搅拌转速200rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为72.0v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为21μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例3
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于17ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.12g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为50℃，搅拌转速200rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为67.0v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为23μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例4
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于20ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.09g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为50℃搅拌转速100rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为72.0v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为21μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例5
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于20ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.12g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为45℃，搅拌转速400rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为73.5v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为30μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例6
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于20ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.15g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为50℃，搅拌转速200rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为71.0v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为19μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
实施例7
将0.6g玉米醇溶蛋白溶解于20ml浓度为60v/v％的乙醇水溶液中，连同0.12g黄原胶一同加入装置中，在真空度0.085MPa，加热温度为55℃，搅拌转速200rpm下减压蒸馏乙醇，直至釜内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，蒸馏出的乙醇则在回收瓶中回收，回收瓶中乙醇的浓度为70.9v/v％，可以重新用于配置60v/v％的原始乙醇溶液。
得到的悬浮液用激光粒度仪测试其粒度，D[4,3]为31μm。将得到的脂肪替代品在4000rpm下离心10min，发现并没有固液分离，悬浮液的稳定性良好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，包括：
采用减压蒸馏装置，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇水溶液中，然后加入黄原胶，在真空度0.05-0.1MPa，加热温度40-60℃，搅拌转速100-500rpm的条件下，减压蒸馏乙醇，直至反应器内形成白色有光泽粘稠的弱凝胶状悬浮液且没有醇味，即制得玉米醇溶蛋白脂肪替代品，同时蒸馏出的乙醇经回收后进行重复利用；
其中玉米醇溶蛋白在乙醇水溶液中的浓度为0.015-0.05g/ml,黄原胶相对于玉米醇溶蛋白的添加量为10-30wt％。
2.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述乙醇水溶液乙醇的体积百分比浓度为55-65％。
3.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述乙醇水溶液乙醇的体积百分比浓度为60％。
4.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述减压蒸馏装置的真空度控制在0.085MPa。
5.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述玉米醇溶蛋白在乙醇水溶液中的浓度为0.025-0.035g/ml。
6.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述搅拌转速为100-300rpm。
7.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述黄原胶相对于玉米醇溶蛋白的添加量为15-25wt％。
8.根据权利要求1所述的一种基于减压蒸馏的玉米醇溶蛋白脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述加热温度为45-55℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备所的玉米醇溶蛋白脂肪替代品。
10.根据权利要求9所述的玉米醇溶蛋白脂肪替代品在水包油食品中的应用。
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|---|---|
| CN105054077B (zh) | 2017-10-24 |
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