专利名称：：一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法
技术领域：
：-本发明涉及生物工程领域，具体涉及功能食品生产技术，具体是涉及一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法。技术背景小麦胚芽是面粉加工中的主要副产物，也是小麦中营养最丰富的部分，其含量在小麦籽粒中约为2%3%。小麦胚芽含有极其丰富的优质蛋白质、脂肪、维生素、淀粉等物质，被营养学家们誉为"人类天然的营养宝库"。目前从小麦胚芽中提取小麦胚芽油已经商业化生产，并得到消费者的青睐，脱脂后的小麦胚芽蛋白质含量约为30%左右。小麦胚芽蛋白中氨基酸组成合理，具有较高的营养价值。其中麦胚清蛋白含量最高，为总蛋白的34.5%，其次为小麦胚芽球蛋白含量，占总蛋白的15.6%，它们氨基酸组成均符合FAO规定的成年人对氨基酸的需求模式。此外，小麦胚芽球蛋白能显著地增加小鼠脾脏的重量，对小鼠巨噬细胞吞噬功能有显著的增强作用，能显著增强脾脏中e淋巴细胞的活性。因此，小麦胚芽球蛋白不仅具有很高的营养价值，同时也具有良好的免疫活性。目前，小麦胚芽清蛋白的提取方法主要是传统的硫酸铵盐析方法，该方法要求加入硫酸铵达到60%以上饱和度，而且在10000r/min下离心才能将清蛋白从提取液中分离出来，较高的盐浓度使后续透析工序时间长。因此，传统小麦胚芽清蛋白提取方法存在费时，能耗高，且不易工业化生产等缺点。为了开发小麦胚芽清蛋白资源，寻找方便、节能的分离方法是首要任务。蛋白质在食品加工中的作用是很重要的，一方面是因为它的营养价值，作为食品中的营养补充剂；另一方面是蛋白质的功能特性，如溶解性、起泡性和乳化性等。其中蛋白功能特性在提高食品品质方面更加重要。目前，食品企业主要利用动物蛋白提高产品的品质，例如在蛋糕、面包、饼干和冰淇淋等生产中应用。然而，受近年来频发的动物传染病如禽流感、口蹄疫、疯牛病等影响，使动物蛋白在使用过程中更加严格。因此，寻找能够替代动物蛋白成为食品界迫切解决的问题。植物蛋白来源广泛，氨基酸组成合理，是一种安全的蛋白资源。然而，植物蛋白目前普遍存在蛋白功能性质不如动物蛋白的好，例如起泡性能和乳化性能等。因此，它们在食品领域中的使用受到了限制。为了提高蛋白原料的功能特性，国内外专家分别采用超高压处理、酶法水解和热诱导聚合等技术改善蛋白功能特性。这些方法分别存在设备要求高、成本高和操作条件不易控制等缺点。2005年唐传核等人通过超声波提高大豆分离蛋白凝胶性能；2007年台湾的LinKuo-wei等人采用超声降解魔芋胶，降解的魔芋胶添加在香肠后，提高了香肠的品质；2008年克罗地亚的JambrakAR等人采用超声波技术改善乳清蛋白的起泡性。因此，超声波可以改善蛋白的功能特性。目前国内未曾有关于超声波处理改善小麦胚芽水溶性蛋白和盐溶性蛋白的文献报道和专利报道。
发明内容为了解决现有技术中小麦胚芽清蛋白和球蛋白功能性质低的的问题，本发明提供了一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，该方法利用超声波处理改善了小麦胚芽清蛋白和球蛋白的功能性质。本发明所采用的技术方案是一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，是从脱脂小麦胚芽粉中分别提取水溶蛋白(清蛋白)和盐溶蛋白(球蛋白)，然后利用超声波对小麦胚芽清蛋白和球蛋白溶液进行处理。在本发明方法中，清蛋白和球蛋白的提取，可采用常规方法，清蛋白的提取本发明推荐使用以下方法将脱脂小麦胚芽粉按照10%(W/V)的浓度溶于7jC，采用a-淀粉酶在50。C酶解120min，加酶量为25U/g;酶法降解淀粉后，经离:心获得上清液，上清液中的清蛋白采用盐析和等电点结合的方法获得清蛋白，盐V采用35%的饱和硫酸铵，等电点为pH4.2。本发明中小麦胚芽球蛋白的提取，具体操作可以是将脱脂小麦胚芽粉按照10%(w/v)的浓度溶于水，用加酶量为25U/g的a-淀粉酶在5(TC酶解120min，酶解过程持续搅拌；酶解结束后，离心得到沉淀；沉淀用2%(w/v)NaCl在50。C浸提120min,离心后的上清液调pH至4.2,再经离心后得到小麦胚芽球蛋白。在本发明方法中，在超声波处理小麦胚芽清蛋白和球蛋白时，优选的方法是其中选用的超声波的发生功率为7.5W/mL20W/mL。将清蛋白和球蛋白配成1X10X(w/v)的溶液或悬浊液，并调节其pH为7.0。采用超声波频率为25kHz，发生功率为7.5W/mL20W/mL，超声波连续发声2s，间歇2s，超声波处理时间535min，处理料液温度保持在4士1'C。本发明还可包括下述步骤经超声处理的蛋白溶液采用喷雾干燥或冷冻干燥得到产品。本发明所具有的优点是本发明使用超声处理蛋白溶液，操作简单，处理时间短及能耗较低等优点。是一种理想的改善蛋白功能性质的技术。在本发明的优选方案中，还采用盐析和等电点结合的方法快速沉淀出清蛋白，解决了清蛋白不易制备的难题，提高了清蛋白的得率，该方法得到的清蛋白得率为25.3%(w/w)，蛋白纯度为59.4%(w/w)，和传统方法比较，清蛋白提取率增加了15%(w/w)，纯度提高了3%(w/w);与未超声处理的相比，超声处理极大地改善了小麦胚芽清蛋白和球蛋白功能性质。采用超声波处理后，小麦胚芽清蛋白和球蛋白的溶解度分别提高了55.1%74.1%和162.1%189.6%,起泡性分别提高了4.5%10.4%和7.2%13.4%，起泡稳定性分别提高了5.2%9.5%和1.9%10.6%，乳化性分别提高了8.1%14.2%和6.3%13.6%，乳化稳定性分别提高了0.5%1.2%和2.9%15.6%。图1是本发明制备小麦胚芽清蛋白和球蛋白以及超声改善其功能性质的工艺流程。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。本发明中，除特别说明外，单位w/v是指g/mL;w/w是指g/g。实施例l小麦胚芽清蛋白提取与传统清蛋白提取方法比较传统方法将脱脂小麦胚芽粉按照10%(w/v)的浓度溶于水，用加酶量为25U/g的a-淀粉酶在50'C酶解120min，酶解过程持续搅拌。酶解结束后，离心得到的上清液。上清液用60%(w/v)硫酸铵盐析，离心后得到清蛋白沉淀，并对清蛋白采用透析方法进行脱盐，喷雾干燥后得到清蛋白粉末，该法得到的清蛋白得率为22.0%(w/w)，蛋白纯度为57.6%(w/w)。改善后的方法将脱脂小麦胚芽粉按照10%(w/v)的浓度溶于水，用加酶量为25U/g的a-淀粉酶在50'C酶解120min，酶解过程持续搅拌。酶解结束后，离心得到的上清液。上清液用35°/。(w/v)硫酸铵盐析，同时调节其pH至4.2，离心后得到清蛋白沉淀，并对清蛋白采用透析方法进行脱盐，喷雾干燥后得到清蛋白粉末，清蛋白得率为25.3%(w/w),蛋白纯度为59.4%(w/w)。通过对上述方法的比较可以得出与传统方法比较，清蛋白提取率增加了15%,纯度提高了3%;实施例2实验操作流程如图1所示，将脱脂小麦胚芽粉按照10%(w/v)的浓度溶于水，用加酶量为25U/g的a-淀粉酶在50'C酶解120min，酶解过程持续搅拌。酶解结束后，离心得到的上清液A和沉淀A。上清液A用35X(w/v)硫酸铵盐析，同时调节其pH至4.2，离心后得到清蛋白沉淀，并对清蛋白采用透析方法进行脱盐，喷雾干燥后得到清蛋白粉末，清蛋白得率为25.3%(w/w)，蛋白纯度为59.4%(w/w);沉淀A用2X(w/v)NaCl在5(TC浸提120min，离心后的上清液调pH至4.2，再经离心后得到小麦胚芽球蛋白，再经喷雾干燥后得到球蛋白粉末，球蛋白得率为10.9%(w/w)，纯度为65.6%(w/w)。分别取1%(w/v)小麦胚芽清蛋白或球蛋白样品100mL，并调节其pH为7.0，用25kHz频率超声波处理5min，超声功率为20W/mL，超声波连续发声2s,间歇2s，处理料液温度需保持在4土rc。将上述处理的蛋白悬浮液经冷冻干燥后分别进行溶解性试验、起泡性试验和乳化稳定性试验。试验方法如下(以下实施例同)溶解性试验方法取干燥后的样品10g悬浮于100mL蒸馏水中，并调节其pH为7.0，搅拌30min后离心(8000r/min)20min，用凯氏定氮的方法测定上清液的蛋白含量。起泡性试验方法取干燥后的样品O.lg悬浮于50mL蒸馏水中，并调节其pH为7.0，用高速搅拌器在10000r/min下搅拌2min，然后倒入250mL量筒中测量搅拌后的总体积，蛋白起泡性表示为蛋白溶液搅拌后体积增加的百分含量；搅拌后静置30min的蛋白溶液体积增加的百分含量表示起泡稳定性。乳化稳定性试验取干燥后的样品0.1g悬浮于45mL蒸馏水中，并调节其pH为7.0，加入15mL色拉油，在10000r/min下用高速搅拌器搅拌lmin，分别在搅拌后0min和10min从容器底部取乳化液50^L，用5mL0.1%的十二垸基磺酸钠溶液对其稀释，混匀后在500nm处测定其吸光值。按下式计算乳化性和乳化稳定性。式中，~~乳化性，m2/gES7——乳化稳定性，minDf^稀释倍数C——蛋白浓度，g/mL^~~体系中油相的体积分数為——Omin时的吸光值Ao——10min时的吸光值。处理后的蛋白功能性指标见表1:房(m2-g"):—2x2.303x4)xZ)f'一~Cx6xl0000孤(min)=表l超声处理对1%(w/v)小麦胚芽清蛋白和球蛋白的功能性质影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表l可以看出，经超声处理后，小麦胚芽清蛋白和球蛋白的溶解度分别提高了55.1%和189.6%，起泡性分别提高了4.5%和7.2%，起泡稳定性分别提高了9.5%和1.9%，乳化性分别提高了8.1%和6.3%，乳化稳定性分别提高了1.0%和2.9%。实施例3小麦胚芽清蛋白和球蛋白的提取同实施例2中的方法，超声波处理方法如下分别取5%(w/v)小麦胚芽清蛋白或球蛋白样品100mL，并调节其pH为7.0，用25kHz频率超声波处理35min，超声功率为清蛋白10W/mL，球蛋白12.5W/mL，超声波连续发声2s，间歇2s，处理料液温度需保持在4±1°C。将上述处理的蛋白悬浮液经冷冻干燥后分别进行溶解性试验、起泡性试验和乳化稳定性试验，测定方法同实施例2中的方法，测定结果见表2:表2超声处理对5%(w/v)小麦胚芽清蛋白和球蛋白的功能性质影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表2可以看出，经超声处理后，小麦胚芽清蛋白和球蛋白的溶解度分别提高了74.1%和169.0%，起泡性分别提高了5.8%和13.4%，起泡稳定性分别提高了6.5%和10.6%，乳化性分别提高了11.8%和13.6%，乳化稳定性分别提高了0.5%和7.3%。实施例4小麦胚芽清蛋白和球蛋白的提取同实施例2中的方法，超声波处理方法如下分别取10%(w/v)小麦胚芽清蛋白或球蛋白样品100mL，并调节其pH为7.0,用超声波处理35min，超声功率为清蛋白7.5W/mL，球蛋白7.5W/mL，超声波连续发声2s，间歇2s，处理料液温度需保持在4土rC。将上述处理的蛋白悬浮液经冷冻干燥后分别进行溶解性试验、起泡性试验和乳化稳定性试验，测定方法同实施例2中的方法，测定结果见表3:表3超声处理对10%(w/v)小麦胚芽清蛋白和球蛋白的功能性质影响小麦胚芽清蛋白小麦胚芽球蛋白功能性指标-未处理超声处理提高率未处理超声处理提高率溶解性(g七-')15.825.662.0%2.97.6162.1%起泡性(％)190.5210.310.4%99.1112.113.1%起泡稳定性(％)160.0168.35.2%77.179.43.0%乳化性(m2-g)37.242.514.2%39.842.56.8%乳化稳定性(min)249251.91.2%394.4456.115.6%从表3可以看出，经超声处理后，小麦胚芽清蛋白和球蛋白的溶解度分别提高了62.0%和162.1%,起泡性分别提高了10.4%和13.1%,起泡稳定性分别提高了5.2%禾卩3.0%，乳化性分别提高了14.2%和6.8%，乳化稳定性分别提高了1.2%和15.6%。权利要求1.一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，其特征在于，是从脱脂小麦胚芽粉中分别提取清蛋白和球蛋白，然后利用超声波对小麦胚芽清蛋白和球蛋白溶液进行处理。2.根据权利要求1所述的一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，其特征在于，小麦胚芽清蛋白提取的方法为将脱脂小麦胚芽粉按照10%(W/V)的浓度溶于水，采用ct-淀粉酶在5(TC酶解120min，加酶量为25U/g;酶法降解淀粉后，经离心获得上清液，上清液中的清蛋白采用盐析和等电点结合的方法获得清蛋白，盐析采用35%(w/v)的饱和硫酸铵，等电点为pH4.2。3.根据权利要求1所述的一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，其特征在于，超声处理蛋白的方法为将清蛋白和球蛋白配成1%10%(w/v)的溶液或悬浊液，并调节其pH为7.0，采用超声波频率为25kHz，超声波连续发声2s，间歇2s，发生功率为7.5W/mL20W/mL超声波分别处理535min，处理料液温度保持在4±rc。4、根据权利要求1所述的一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法，其特征在于，还包括经超声处理的蛋白溶液采用喷雾干燥或冷冻干燥得到产品的步骤。全文摘要本发明涉及生物工程领域，具体涉及一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法。该方法是从脱脂小麦胚芽粉中分别提取清蛋白和球蛋白，然后利用超声波对小麦胚芽清蛋白和球蛋白溶液进行处理。采用该方法可以显著提高小麦胚芽清蛋白和球蛋白的溶解度，起泡性、起泡稳定性、乳化性和乳化稳定性。文档编号A23J3/18GK101427728SQ200810235769公开日2009年5月13日申请日期2008年12月5日优先权日2008年12月5日发明者何荣海,王振斌,贾俊强,马海乐,琳骆申请人:江苏大学