一种大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法与流程

本发明属于现代健康食品加工领域，具体涉及一种大豆分离蛋白-壳聚糖复合纳米颗粒的制备方法，通过热制的方法制备大豆分离蛋白-壳聚糖复合纳米颗粒，该纳米颗粒在未来可以用于食品营养物质的包埋，属于现代健康食品加工领域。

背景技术

世界食品工业的发展趋势正从追逐生产率和优化产品的可制造性走向可预测性的高品质、高技术含量产品的研发和制造。近十几年来，如何有效控制食品组分相互作用来制造(或设计)具有不同微结构及功能特性的食品体系一直备受国内外食品科学科研团队的高度关注。蛋白质和天然多糖是两种重要的天然高分子材料，具有丰富的资源且来源广泛，拥有可再生、无毒、良好的生物相容性和生物可降解性等一系列的优良性能。它们也因为其很多的功能性质而被广泛的应用于食品、制药和生物工程产业中。在许多食品系统中，蛋白质和多糖决定了产品的稳定性、结构、黏度性质、质构性质和味道。

目前，国内研究大豆蛋白-壳聚糖的复合物依然主要停留在两者相互作用的阶段，而通过热制方式制备两者的复合颗粒的研究未见报道。国外有部分利用加热方式制备乳蛋白和壳聚糖、果胶、卡拉胶等多糖的复合物，从而形成复合颗粒的研究，但未见大豆分离蛋白与壳聚糖的组合。综合国内外的研究现状，未见通过热制方式制备大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的文献和专利报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种热制大豆分离蛋白-壳聚糖复合纳米颗粒的制备方法，所制备的纳米颗粒在可以用于食品营养物质的包埋。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液按2～20:1体积比混合，获得其混合溶液，并调节ph值至4～5；

(2)将步骤(1)的混合溶液在温度为60℃～100℃条件下加热20min；

(3)待所述混合溶液降温后离心，取上清，即得大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒溶液。

优选地，所述步骤(1)中大豆分离蛋白溶液采用以下方法制备而成：称取一定质量的大豆分离蛋白溶于水，配制成0.5～2％的大豆分离蛋白溶液。

优选地，所述步骤(1)中壳聚糖溶液采用以下方法制备而成：将一定质量的壳聚糖溶于的乙酸缓冲溶液，配制成0.1～1％的壳聚糖溶液。

优选地，所述乙酸缓冲溶液的浓度为100mm。

优选地，所述步骤(1)中的ph值为4.25、4.55或4.9。

优选地，所述步骤(2)中的加热方法为水浴加热。

优选地，所述步骤(2)中温度为65℃、80℃或95℃。

优选地，还包括以下步骤：将所述大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒溶液的ph值调节至3～8。

优选地，还包括以下步骤：在所述大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒溶液中加入氯化钠，使其离子强度为0～200mm。

优选地，所述步骤(3)得到的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的粒径为200～500nm。

本发明的有益效果在于：

大豆蛋白由于其较高的蛋白质含量和平衡的氨基酸组成成为了优质植物蛋白的代表，显示了其作为肉类蛋白和乳类蛋白替代品的巨大潜在价值。大豆分离蛋白作为大豆蛋白的最重要的商业化代表，具有营养价值高、生物相容好、良好的乳化性、起泡性和凝胶性等特点，可被广泛应用。具有很好的经济效益、应用价值与发展前景。更为关键地，由于其含有许多活性基团，如-nh2、-cooh、-oh和-sh等，许多物质均可与之发生相互作用反应。大豆分离蛋白的等电点是4.5，当其水溶液的ph<4.5时，大豆分离蛋白带正电性；当其水溶液的ph>4.5时，大豆分离蛋白带负电性。

壳聚糖(chitosan，cs)，又名脱乙酰甲壳素，它是甲壳素脱去乙酰基的衍生物。壳聚糖作为地球上第二大天然聚合物，是唯一的天然阳离子多糖，其具有抗菌性、抗氧化性、生物相容性好，可被生物降解等特性。更重要地，壳聚糖由于分子链上具有-nh2和-oh基团结构，能够进行改性、鳌合和交联反应。

当两者以水溶液状态相互混合时，可形成复合型的聚电解质，并且由于聚电解质之间会存在不同的相互作用，由此可以形成多样的具备功能特性的新型复合颗粒。本发明的制备工艺简单，并具有良好的力学性能和耐水性，其原料来源广泛。

附图说明

图1为不同ph值常温与80℃条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的粒径图。

图2为不同ph值常温与80℃条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的zeta电位图。

图3为不同ph值常温与80℃条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的pdi图。

图4为ph值4.55时不同温度条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的粒径图。

图5为ph值4.55时不同温度条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的zeta电位图。

图6为ph值4.55时不同温度条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的pdi图。

图7为不同ph值条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的浊度曲线图。

图8为不同离子强度条件下大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的浊度曲线图。

具体实施方式

为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例以及附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定质量的大豆分离蛋白溶于水，配制成1％的大豆分离蛋白溶液，将一定质量的壳聚糖溶于的100mm乙酸缓冲溶液，配制成0.2％的壳聚糖溶液；将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液按5：1的体积比混合，获得其混合溶液，并调节ph值至4.25。

(2)将步骤(1)的混合溶液在温度为80℃条件下水浴处理20min。

(3)待上述混合溶液降温后离心，取上清，即得大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒溶液。

实施例2

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，除步骤(1)中的ph值为4.55外，其余步骤与参数均与实施例1相同。

实施例3

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，除步骤(1)中的ph值为4.9外，其余步骤与参数均与实施例1相同。

实施例4

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，除步骤(1)中的ph值为4.55，步骤(2)的加热温度为65℃外，其余步骤与参数均与实施例1相同。

实施例5

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，除步骤(1)中的ph值为4.55，步骤(2)的加热温度为95℃外，其余步骤与参数均与实施例1相同。

将由上述实施例1～5制备方法获得的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒进行性能检验，采用malvernnanozetasizerzs90测定上清液中复合颗粒的zeta电位、粒径和多分散性(pdi)。

结果由图1～3可以看到，当体系ph值相同时，升高温度，复合颗粒的粒度和zeta电位会随之增大，pdi未发生显著变化。观察图1可知，处于ph4.25时形成的复合颗粒均较小(d<200nm)，而ph4.90时形成的复合颗粒都比较大(d>200nm)，而ph4.55条件下，随着温度的升高，复合颗粒的粒径也逐渐从100nm增大到300nm。这说明在ph4.25条件下，加热对spi-cs体系的影响不大，在ph4.90的条件下则影响太大，而ph4.55则能较好地体现出加热带来的影响。由图2可见，整个体系都是带正电荷，且zeta电位值大于+30mv。zeta电位可以用来评价微粒分散体系的物理稳定性，一般认为，zeta电位的绝对值越高，其粒子间的静电斥力作用越大，体系的物理稳定性也越好，但电位不是影响分散体系稳定性的唯一因素，所以分析的时候要综合考虑各个指标。从图3中的pdi也可以看出，在ph4.55时的pdi值在0.2～0.4范围内，表明形成颗粒的大小较为集中。通过上述结果可以判定制备的样品是纳米颗粒，方法可行。

由图4中可以看到，温度的变化能影响大豆分离蛋白-壳聚糖(spi-cs)复合颗粒的粒径大小。随着温度的升高，粒径逐渐变大，且变化趋势也逐渐增大，说明加热有助于复合颗粒的形成。观察图5可以看到，加热后的纳米颗粒的zeta电位增大，总体处在+30～40mv之间，表明此时的体系较稳定，但不同加热温度见变化不显著。从图6中的pdi也可以看出，在不同温度加热的纳米颗粒的pdi值在0.2～0.4范围内，表明形成颗粒的大小较为集中。通过上述结果可以判定加热温度可以用于调控纳米颗粒的粒度大小。

实施例6

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定质量的大豆分离蛋白溶于水，配制成1％的大豆分离蛋白溶液，将一定质量的壳聚糖溶于的100mm乙酸缓冲溶液，配制成0.2％的壳聚糖溶液；将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液按5：1的体积比混合，获得其混合溶液，并调节ph值至4.55。

(2)将步骤(1)的混合溶液在温度为80℃条件下水浴处理20min。

(3)待上述混合溶液降温后离心，取上清，即得大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒溶液。

(4)用1mol/lhcl溶液和1mol/lnaoh溶液分别调节步骤(3)的上清溶液ph分别为3、4、5、6、7、8，采用uv-2100分光光度计测定上清液中复合颗粒的浊度。

结果由图7中可以看到，热制spi-cs复合颗粒具有ph响应性，在酸性条件处于低浊度的状态(溶液态)；当ph>5时，热制复合颗粒的处于高浊度的状态(聚集体态)。此ph响应性结果说明热制spi-cs复合颗粒具有营养物质的包埋并提供胃肠环境靶向释放的能力。

实施例7

本实施例的大豆分离蛋白-壳聚糖复合颗粒的制备方法，步骤(1)～(3)均与实施例1相同，步骤(4)为：在步骤(3)中的上清溶液中加入一定的nacl晶体，使溶液的离子强度分别变成0、5、10、25、50、100、200mm，采用uv-2100分光光度计测定上清液中复合颗粒的浊度。

结果由图8中可以看到，热制spi-cs复合颗粒具有一定的离子强度响应性，随着离子强度的增加浊度增加，在溶液体系nacl浓度<50mm时，热制复合颗粒处于低浊度状态(溶液态)；当nacl浓度>50mm时，热制复合颗粒的处于高浊度的状态(聚集体态)。此离子强度响应性结果说明热制spi-cs复合颗粒具有一定离子强度抵抗能力。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。