专利名称:一种高分子量改性大豆蛋白及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种高分子量改性大豆蛋白及其制备方法与应用，属于农产品精深加工领域。
背景技术：
大豆分离蛋白是一种蛋白质含量高、营养丰富的食品配料，可广泛应用于肉制品、乳制品及保健食品等行业，近年来大豆蛋白行业得到了飞速发展，年增长率高达10 20%。目前我国商业化大豆分离蛋白产品虽然在蛋白含量上达到了技术要求，但溶解性、凝胶性、乳化性等功能特点不突出；产品市场竞争力弱，而且产品的结构比较单一，难以满足现代食品工业快速发展和产品日趋多样化高品质化的迫切需求。为此，加强或改善大豆蛋白的性能，提高大豆蛋白制品营养成分的生物有效利用性成为食品加工工业亟待解决的问题，也一直是生产者和研究人员研究的方向。
为了改善大豆蛋白的功能特性，相关研究人员做了大量工作，主要有化学法(如磷酸化和乙酰化)修饰官能团、添加蛋白酶酶解降低蛋白分子量和制备高分子量大豆蛋白聚集体等三大途径。化学法是蛋白被分离后进行的后修饰技术，不但增加了工艺难度和设备，而且往往由于反应过程不易控制而使产品的质量不稳定。目前在较为先进的工艺中，采用在中性或弱碱性条件下添加单一蛋白酶或者复合蛋白酶，对大豆蛋白进行限制性酶解，以求改善其功能特性。该工艺同时也存在以下不足蛋白酶水解的效果很难叠加，水解效果不够理想；同时水解产物中含有一定量的苦味肽，导致产品具有不良风味，从而导致大豆蛋白产品功能特性较弱、应用面较窄、市场竞争力不强。
目前制备功能性大豆蛋白主要以下专利或专利申请卡夫食品集团公司(申请号200410085514. 8)公开了一种具有高级功能特性的可溶性大豆蛋白的制备方法，该专利使用一种新的兼具内和外肽酶活性真菌蛋白酶对大豆蛋白进行水解，所得大豆蛋白具有良好的可溶性，应用范围广泛；日本专利JP-AS-154593公开了一种制造大豆蛋白质的方法，其包括在大豆蛋白质水解之前或之后添加脂肪或油使之成为乳化状态，接着干燥，使之具有较好的热稳定性，经喷雾干燥后仍能保持原有性质，并且具有较好的分散性；美国硕累有限公司专利(公开号CN 1498081A)采取加热途径，诱导小分子量的蛋白聚集到高分子量的蛋白上，生产高溶解性、高分子量的大豆蛋白；华南理工大学(申请号200810029249. X)公开了一种乳化型大豆分离蛋白的制备方法，包括如下步骤以预粉碎的低温脱脂豆柏粉为原料，添加Acalase碱性蛋白酶进行酶解，并对大豆蛋白酶解上清液进行均质处理；调酸沉淀，喷雾干燥，获得乳化型大豆分离蛋白。
上述专利或专利申请所得改性大豆蛋白的起泡性、泡沫稳定性、持水性和持油性仍然不佳。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高分子量改性大豆蛋白的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过所述制备方法得到的高分子量改性大豆蛋白。
本发明的再一目的在于提供所述高分子量改性大豆蛋白的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现一种高分子量改性大豆蛋白的制备方法，包含以下步骤
(I)将大豆蛋白在水中充分分散均匀后，调节pH值至4. 4 4. 7，出现沉淀，离心，取沉淀；用水将得到的沉淀分散均匀，调节溶液的PH值或离子强度至大豆蛋白亚基处于解离的状态；所述的大豆蛋白指的是大豆分离蛋白或大豆浓缩蛋白；
(2)对步骤(I)最终得到的大豆蛋白溶液进行氧化诱导聚集处理；
(3)调节步骤⑵处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 4 4. 7，出现沉淀，离心，取沉淀，往沉淀中加水得到悬浮液，将悬浮液的PH值调为7. 0 7. 5，充分分散；
(4)将步骤(3)最终得到的悬浮液喷雾干燥或冷冻干燥，得到高分子量改性大豆蛋白。
步骤(I)中所述溶液的pH值优选为I. 5 3. 5 ;
步骤(I)中所述pH值的调节优选通过盐酸、硫酸、柠檬酸或琥珀酸中的至少一种进行；
步骤⑴中所述的离子强度优选为0. 5 2mol/L ；
步骤(I)中所述离子强度的调节优选通过氯化钠或氯化钾进行调节；
步骤(I)中所述大豆蛋白亚基处于解离的状态可通过以下三种方式进行确定①通过超速离心结合电泳分析技术定性测定亚基解离的存在通过内源荧光扫描测定色氨酸和酪氨酸的暴露程度，改性后样品的最大吸收波长发生红移则说明发生解离通过圆二色谱测定二级结构，若改性后样品无规则卷曲增多，则说明发生亚基解离；
步骤(2)中所述氧化诱导聚集处理的优选具体步骤为添加相当于大豆蛋白质量50 200ppm的双氧水，80 95°C反应0. 5 2h ;
步骤⑴和(3)所述的离心的条件优选为4000rpm离心10 20min ；
步骤(I)和(3)所述的水优选为去离子水；
一种高分子量改性大豆蛋白，通过上述制备方法得到；其分子量为(3 6) X IO6Da ；
所述高分子量改性大豆蛋白起泡性能、泡沫稳定性、持水性和持油性良好，应用于食品领域中，特别是应用于植脂奶油体系，奶油挺立性良好，打发率提高9%以上。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
(I)本发明通过酸诱导或离子诱导大豆蛋白亚基解离，再利用氧化诱导聚集使大豆蛋白重聚集，相对常规技术添加有机溶剂乙醇聚集和加热诱导聚集，本发明得到的产品起泡性能显著改善，可直接应用于植脂奶油中代替酪蛋白(或酪朊酸钠)，奶油挺立性良好，打发率提高9%以上。
(2)本发明仅以水作为介质，所用化学试剂仅限于常规的酸碱，安全性更高，有利于工业化生产及成本的降低。
[0027]图I是还原性凝胶电泳图，其中
泳道I为国产SPI;
泳道2为SPI改性1# ；
泳道3为SPI改性2# ；泳道4为SPI改性3#;
泳道5为SPI改性4#。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例I
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 6 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟，去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到2. O，物料体系均匀。产物通过超速离心后进行电泳分析，可以清晰发现IlS亚基和部分7S亚基的存在，证明亚基发生解离。同时在内源荧光扫描中可以发现，产物的最大吸收波长比原始SPI大6nm，进一步说明亚基发生了解离。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的200ppm添加双氧水，80°C反应0. 5h ；
(3)用2mol/L NaOH溶液调节步骤⑵处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟，加水将蛋白沉淀分散均匀，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有88%的蛋白、8. O%的灰分、3. 5%的水，0. 5%的糖。所得产品编号为“SPI改性1#”。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为6X 106KDa。
实施例2
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 4 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟。去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀。用2mol/L的盐酸溶液调节pH到I. 5，物料体系均匀。产物通过超速离心后进行电泳分析，可以较清晰发现IlS亚基和少量7S亚基的存在。同时在内源荧光扫描中可以发现，产物的最大吸收波长比原始SPI大4nm，说明亚基发生了解离，但解离程度小于实施例I。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的IOOppm添加双氧水，95°C反应Ih ；
(3)用2mol/L NaOH溶液调节步骤(2)处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟，加水将蛋白沉淀分散均匀，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有88%的蛋白、8. 0%的灰分、3. 5%的水、0. 5%的糖)。所得产品编号为“SPI改性2#”。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为5X 106KDa。
实施例3[0043](I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 7 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟，去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀，用2mol/L的氯化钠溶液调节大豆蛋白溶液的离子强度为I. 0M，搅拌30min，物料体系均匀。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的IOOppm添加双氧水，95°C反应2h ；
(3)用2mol/L盐酸溶液调节步骤(2)处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟，沉淀加水复溶，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得 最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有89%的蛋白、7. O %的灰分、3. 5 %的水、0. 5%的糖。所得产品编号为“SPI改性3#，，。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为4. 2X IO6KDa0
实施例4
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 4 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟，去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀，用2mol/L的氯化钾溶液调节大豆蛋白溶液的离子强度为2. 0M，搅拌30min，物料体系均匀。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的50ppm添加双氧水，95°C反应L 5h ;
(3)用2mol/L盐酸溶液调节步骤(2)处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟，沉淀加水复溶，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有89%的蛋白、7. 0%的灰分、3. 5%的水、0. 5%的糖。所得产品编号为“SPI改性4#，，。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为3X 106KDa。
实施例5
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 6 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟。去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀。用2mol/L的盐酸溶液调节pH到3. 5，物料体系均匀。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的50ppm添加双氧水，90°C反应2h ；
(3)用2mol/L NaOH溶液调节步骤⑵处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟，加水将蛋白沉淀分散均匀，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有88%的蛋白、8. O%的灰分、3. 5%的水、0. 5%的糖)。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为 3. 2 X IO6KDa0
实施例6
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节pH值到4. 7 ;然后在倾液式离心机中以4000rpm离心20分钟，去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀，用2mol/L的氯化钾溶液调节大豆蛋白溶液的离子强度为0. 5M，搅拌30min，物料体系均匀。
(2)按物料中大豆分离蛋白质量的200ppm添加双氧水，80°C反应0. 5h ；
(3)用2mol/L盐酸溶液调节步骤⑵处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟，沉淀加水复溶，以2mol/L的NaOH调节PH至7. O得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有89 %的蛋白、7. O %的灰分、3. 5 %的水、0. 5 %的糖。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为3. 8 X IO6KDa0
对比实施例
(I)于室温30°C的条件下，将15kg国产商业化大豆分离蛋白(山东万德福实业有限公司)分散到135kg水中，得到悬浮液，搅拌lOmin，用2mol/L的盐酸溶液调节悬浮液的pH值为4.6 ;
(2)在倾液式离心机中以4000rpm离心10分钟。去除上清液，加水将蛋白沉淀分散均匀，用2mol/L盐酸调节pH到2. O，物料体系均匀。以2mol/L的NaOH调节pH至4. 6进行等电点沉降，倾液式离心机中以4000rpm离心，沉淀加水复溶，以2mol/L的NaOH调节pH至7. 5得悬浮液，悬浮液喷雾干燥得最终粉体。喷雾干燥进风温度为180°C，出风温度为80 90°C。喷雾干燥的产品含有88%的蛋白、8.0%的灰分、3. 5%的水、0.5%的糖。所得产品编号为“国产SPI”。对产物进行体积排阻色谱分析测定，并与标准样品进行对照，得出聚集体分子量约为5. 5 X IO6KDa0
实验效果检测
(I)将实施例I 4和对比实施例制备的产品进行还原凝胶电泳
还原性凝胶电泳分离胶浓度为12% (质量分数，下同)，浓缩胶浓度为5%。电泳前将样品和不含￠-巯基乙醇的样品缓冲液混合振荡20min，上样量为IOy L，凝胶电泳于恒流下进行，在浓缩胶中电流为40mA，进入分离胶后增至80mA。凝胶染色及脱色后，于凝胶成像系统进行成像处理。
结果如图I所示，实施例I 4制备的产品相对于对比实施例制备的产品而言，实施例I 4制备的产品形成了聚集体，结果表明经过处理所得到的产物可能具有网络结构，对于降低油-水界面的表明张力，提高蛋白与溶剂之间的相互作用，增强乳化特性，在植脂奶油中取得更好效果具有明显的促进作用。而不同聚集程度的聚集体则具有一定的功能差
巳升。
(2)将实施例I 4和对比实施例的产品用于制备植脂奶油，并采用酪朊酸钠和进口 SPI作为对照
将表I和2所示的所有物料水化30min，50MPa高压均质两次得植脂奶油乳状液，零下20°C冷冻过夜，解冻搅打，测定打发率、奶油挺立性、光泽等指标。
表I样品配方
权利要求
1.一种高分子量改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于包含以下步骤 (I)将大豆蛋白在水中充分分散均匀后，调节PH值至4. 4 4. 7，出现沉淀，离心，取沉淀；用水将得到的沉淀分散均匀，调节溶液的PH值或离子强度至大豆蛋白亚基处于解离的状态；所述的大豆蛋白指的是大豆分离蛋白或大豆浓缩蛋白； (2 )对步骤(I)最终得到的大豆蛋白溶液进行氧化诱导聚集处理； (3)调节步骤(2)处理后的大豆蛋白溶液的pH值至4.4 4. 7，出现沉淀，离心，取沉淀，往沉淀中加水得到悬浮液，将悬浮液的PH值调为7. O 7. 5，充分分散； (4)将步骤(3)最终得到的悬浮液喷雾干燥或冷冻干燥，得到高分子量改性大豆蛋白； 步骤(I)中所述溶液的pH值为I. 5 3. 5 ; 步骤(I)中所述的离子强度为0. 5 2mol/L ； 步骤(2)中所述氧化诱导聚集处理的具体步骤为添加相当于大豆蛋白质量50 200ppm的双氧水，80 95°C反应0. 5 2h。
2.根据权利要求
I所述高分子量改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述pH值的调节通过盐酸、硫酸、柠檬酸或琥珀酸中的至少一种进行。
3.根据权利要求
I所述高分子量改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述离子强度的调节通过氯化钠或氯化钾进行调节。
4.根据权利要求
I所述高分子量改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述的离心的条件为4000rpm离心10 20min。
专利摘要
本发明提供了一种高分子量改性大豆蛋白及其制备方法与应用。本发明通过将大豆蛋白在水中分散均匀后，调节溶液的pH值至大豆蛋白的等电点，取沉淀，再调节将沉淀分散后得到的溶液的pH值或离子强度至大豆蛋白亚基处于解离的状态；接着对对大豆蛋白溶液进行氧化诱导聚集处理；处理后的大豆蛋白溶液的pH值再调至大豆蛋白的等电点，取沉淀，往沉淀中加水得到悬浮液，将悬浮液的pH值调为7.0～7.5，充分分散；接着将最终得到的悬浮液喷雾干燥或冷冻干燥，得到高分子量改性大豆蛋白。该高分子量改性大豆蛋白起泡性能、泡沫稳定性、持水性和持油性良好，应用于食品领域中，特别是应用于植脂奶油体系，奶油挺立性良好，打发率提高9％以上。
文档编号A23L1/305GKCN102115488 B发布类型授权 专利申请号CN 201010588161
公开日2012年8月15日 申请日期2010年12月15日
发明者周雪松, 曾建新, 蒋文真 申请人:广州合诚实业有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (2), 非专利引用 (5),