专利名称：一种酸溶性大豆蛋白的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种大豆蛋白的制备方法，特别是涉及一种酸溶性大豆蛋白的制备方法。
背景技术：
近年来，大豆蛋白在食品中的应用越来越受到人们的重视。大豆蛋白氨基酸组成均衡，营养全面，且价格便宜，是一种良好的食品配料。大豆蛋白在世界上已经是公认的高营养蛋白，与牛肉、鸡蛋、牛奶等中的蛋白营养是等价的，而且不具有肉类蛋白的高胆固醇、 高脂肪和高热量。大豆蛋白除营养价值外，它还具有许多重要功能性质，如乳化性、吸油性、 吸水性与保水性、胶凝性等。正因为具有如此多的优良性质，大豆蛋白已经是现代食品加工一个不可替代的原料。大豆蛋白作为大豆油脂加工的副产物，早些年一直作为动物饲料在使用，而加工成人类可以食用的食品，也仅限于火腿肠等凝胶食品中，其主要原因是大豆蛋白功能性质上的局限性。由于大豆蛋白的等电点在PH4. 5，而大多数酸性饮料的pH在3. 0-4. 5，因而其溶解性很低，限制了大豆蛋白在酸性饮料中的应用。在已有的解决大豆蛋白在酸性饮料中不沉淀的方法中，大多数是靠添加稳定剂。 稳定剂有很多种，一种是多糖类稳定剂，诸如果胶、大豆多糖、羧甲基纤维素钠等。在低酸性体系中，由于靠近等电点，大豆蛋白带少量正电荷，会因斥力降低而发生聚集沉淀。多糖的加入，特别是阴离子多糖，会使蛋白表面带上大量负电荷，因而蛋白的斥力会增加，加之由于多糖的加入而导致的体系粘度的增加，蛋白质会还很好地悬浮于溶液中。但虽然添加到一定量的多糖就会把蛋白悬浮起来，可是整个溶液是浑浊不透明的，大大影响了产品的性状，因而添加稳定剂的方法显得不实用。还有些方法是通过加入乳化剂，包埋蛋白质的疏水基团，使得蛋白之间的疏水作用力降低，抑制蛋白的聚集，但也会出现如同上述的结果。对于增加酸性条件下大豆蛋白的溶解性，中国发明专利申请CN1494383A披露了一种通过加入植酸酶酶解和壳聚糖结合蛋白质的方法。其虽然能得到一种酸性条件下溶解性良好的大豆蛋白，但由于壳聚糖在强烈正电荷，进入人体肠道后可能会引起腹泻等反应， 美国等一些发达国家都暂未允许壳聚糖进入食品中。而且由于壳聚糖的加入，蛋白会有很强烈的涩味，大大影响了食品的口感，因此，这种方法也是受限制的。因此，迄今已有技术还没有获得一种能够用于pH4. 0至3. 0的酸性饮料中的大豆蛋白，而且其溶液具有外观较好的透明度和极佳的储藏稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提出酸溶性大豆蛋白的制备方法，该方法制备出一种大豆蛋白质能够用于PH4. 0至3. 0的酸性饮料中，且具有外观较好的透明度和极佳的储藏稳定性。发明使用植酸酶和酸性蛋白酶的双重酶解。植酸酶的目的是去植酸，并将蛋白质部分借助于植酸相连的亚基切断，蛋白酶将蛋白质水解为较小的分子，但必须控制为轻度酶解，控制酶解后蛋白质分子量不能太低，否则就为大豆肽。本发明同时通过连续水热处理，有助于增加蛋白质在酸性条件下的溶解性。总之，本发明进行两次酶解，并通过一次连续水热处理，解决蛋白质在酸性条件下的溶解性较低的问题。本发明目的通过如下技术方案实现一种酸溶性大豆蛋白的制备方法，包括如下步骤(1)预处理将大豆脱脂豆粕以固液质量比1 10至1 20溶于去离子水中，用 NaOH溶液调pH为7. 0-10. 0，搅拌均勻，然后1000-5000rpm离心10_30min，取上清液用HCL 溶液调PH为3. 0-6. 0，然后1000-5000rpm离心10-30min，取沉淀，以固液质量比1 5至 1 15加水，用NaOH溶液调pH为6.0-9.0，搅拌直至沉淀物溶解，制得大豆蛋白分离物；(2)植酸酶的酶解将大豆蛋白分离物用去离子水稀释至2-9%质量浓度，按每克蛋白加10-300U的植酸酶，在20-70°C下酶解10_50min ；(3)蛋白酶的酶解将植酸酶酶解过的大豆蛋白分离物加入蛋白质量0.01-1%的酸性蛋白酶，在20-70°C下酶解10-50min ；(4)连续水热处理将上述蛋白溶液加入喷射蒸煮器内，控制温度在100至180°C， 处理时间设为30-120s，在出料口接料；(5)喷雾干燥将上述蛋白溶液用喷雾干燥设备干燥，喷雾干燥仪器进口温度设为150至200°C，出口温度设为50至100°C。为进一步实现本发明目的，所述大豆脱脂豆粕优选为正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕或压榨法制得的大豆脱脂豆粕。所述大豆脱脂豆粕氮溶指数优选为60-90。所述步骤(1)中NaOH溶液浓度都优选为l-5mol/L。所述步骤(1)中HCL溶液的浓度优选为l-5mol/L。所述步骤(1)中搅拌均勻是通过500-1000rpm搅拌0. 5-3h实现。相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果(1)实施方式较为简单，主要为两次酶解和一次热处理，可控性较强。植酸是一种抗营养因子，会引起人类对大豆蛋白消化吸收的障碍。在本发明中，植酸减少有助于改善大豆蛋白的溶解性，而且植酸减少越多，增溶作用越明显。同时，植酸是一种带强烈负电荷的物质，其本身具有抑制蛋白溶解的作用。另一方面是使借助于植酸相连的蛋白亚基分离，使部分酶切位点暴露，有助于蛋白酶的作用。蛋白酶的酶解可以使蛋白质变成较小分子，直至短肽和氨基酸。由于肽往往具有苦味的特性，因而不是一种加入食品中的优选的大豆原料。 控制其水解度就成了关键的问题。本发明使用的酸性蛋白酶水解度极低，因而蛋白的分子量仍然较大，疏水基团暴露的较少，不会产生一定的苦味。由于前一步骤使用的植酸酶可以暴露一部分酶切位点，这样对酸性蛋白酶的处理有一定的好处。本发明的热处理对大豆蛋白的增溶有明显的作用，在酸性条件下，大豆蛋白带正电荷，其相互斥力较带负电使有明显的增大，在热处理下，蛋白质由于酸解作用不会聚集，反而由于处理中的剧烈物理作用而使蛋白溶液变得澄清透明。(2)发明过程中没有添加任何食品添加剂等化学物质，发明产物仍是纯大豆蛋白提取物，具有绝对的安全性；
(3)本发明工业应用性较强，酶解和热处理在现有工业上已有很成熟的应用。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。连续热处理装置如
图1所示，连续热处理装置主要包括喷射蒸煮器4、保温管道5 和冷却装置；物料进口 1和蒸汽进口 2分别与喷射蒸煮器4连通，蒸汽进口 2与喷射蒸煮器 4连通的管路上设有阀门3，保温管道5 —端与喷射蒸煮器4连通，另一端设有冷却装置，保温管道5出口为物料出口 8，冷却装置上设有冷却水进口 6和冷却水出口 7。连续热处理装置对脱脂豆粉浆进行连续水热处理时，利用来自蒸汽进口 2的水蒸汽的高温高压以及剪切力对来自物料进口 1的物料在喷射蒸煮器4内进行处理，即连续水热处理过程；该处理是一种连续热处理方法，也称为喷射蒸煮。处理后的物料经冷却装置冷却后由物料出口 8排出。本发明中，氮溶指数(NSI)表征了溶液中蛋白质的溶解度，其具体方法为将大豆蛋白用去离子水按1%溶解，调？11为3.8，在IOOOOrpm下离心20min，取上清液用Iowry法测蛋白含量，用杜马斯定氮仪测大豆蛋白对应固体所含蛋白含量，比值为氮溶指数。实施例1将用正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕(NSI = 85)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，用2mol/L的NaOH调pH为 8. 0，然后 3000rpm 离心 20min。取上清液用 2mol/L 的 HCL 调 pH 为 4. 5，3000rpm 离心 20min 得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的 NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在37°C下按每g蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解30min，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在37°C下按每IOOOg蛋白加2g酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解 30min，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至140°C，保持 90s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉A，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为91%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。实施例2将压榨法制得的大豆脱脂豆粕(NSI = 60)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为 8. 0，然后 3000rpm 离心 20min。取上清液用 2mol/L 的 HCL 调 pH 为 4. 5，3000rpm 离心 20min 得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的 NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在37°C下按每g蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解30min，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在37°C下按每IOOOg蛋白加2g酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解 30min，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至140°C，保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉B，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为91%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。实施例3用正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕(NSI = 88)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，其间不断用2mol/L的NaOH调 pH为8. 0，然后IOOOrpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4. 5，IOOOrpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用 2mol/L的NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在20°C下按每g蛋白加300U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解50min，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在20°C下按每IOOOg蛋白加IOg酸性蛋白酶(NovoCor AB，诺维信)酶解 50min，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至100°C，保持 60s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉C，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为89%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。实施例4用正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕(NSI = 90)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，其间不断用2mol/L的NaOH调 pH为8. 0，然后5000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4. 5，5000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用 2mol/L的NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在70°C下按每g蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解lOmin，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在70°C下按每IOOOg蛋白加0. Ig酸性蛋白酶(NovoCor AB，诺维信)酶解lOmin，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至180°C，保持120s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉D，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为90%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。实施例5用正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕(NSI = 80)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，其间不断用2mol/L的NaOH调 pH为8. 0，然后3000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4. 5，3000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用 2mol/L的NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在50°C下按每g蛋白加10U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解30min，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在37°C下按每IOOOg蛋白加2g酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解 30min，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至150°C，保持30s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉E，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为91%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。实施例6用正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕(NSI = 85)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1 15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌lh，其间不断用2mol/L的NaOH调 pH为8. 0，然后3000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4. 5，3000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1 10溶解蛋白沉淀，其间不断用 2mol/L的NaOH调pH为7. 0，得大豆蛋白提取液。用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至5%蛋白质量浓度，用2mol/L的HCL调pH为 5. 5，在37°C下按每g蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解30min，然后用2mol/L的 HCL调pH为4.0，在37°C下按每IOOOg蛋白加2g酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解 30min，然后用水浴锅90°C、IOmin灭酶，得分散液。在图1所示的连续热处理装置中对分散液进行连续水热处理，具体操作lmin内快速加热喷射蒸煮器4中的分散液至100°C，保持 90s后，用冷水迅速冷却至室温，进行喷雾干燥，得酸溶性大豆蛋白粉F，其蛋白含量用凯氏定氮法测得为92%。喷雾干燥条件为进风温度160°C，出风温度为85°C。比较例1将实施例1所得大豆蛋白提取液用2mol/L的HCL调pH为5. 5，在37°C下按每g 蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解30min，然后用2mol/L的NaOH调pH为7. 0， 在37°C下按每IOOOg蛋白加2g中性蛋白酶(复合蛋白酶ftOtamex，诺维信)酶解30min， 90°C、10min灭酶。用喷射蒸煮器140°C处理90s，将所得蛋白溶液喷雾干燥，得酸溶蛋白G， 其中粗蛋白含量为90%。比较例2将实施例1所得大豆蛋白提取液调，用2mol/L的HCL调pH为4. 0，在37°C下按每 IOOOg蛋白加2g酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解30min，90°C、IOmin灭酶。然后用 2mol/L的NaOH调pH为5. 5，在37°C下按每g蛋白加30U的植酸酶(Wiytase，华扬)酶解 30min。最后用喷射蒸煮器140°C处理90s，将所得蛋白溶液喷雾干燥，得酸溶蛋白H，其中粗蛋白含量为89%。比较例3将实施例1所得大豆蛋白提取液用2mol/L的HCL调pH为5. 5，在37°C下按每g 蛋白加30U的植酸酶(I^hytase，华扬)酶解30min，然后用喷射蒸煮器140°C处理90s，将所得蛋白溶液喷雾干燥，得酸溶蛋白I，其中粗蛋白含量为90 %。比较例4将实施例1所得大豆蛋白提取液调，调pH为4. 0，在37°C下按每IOOOg蛋白加2g 酸性蛋白酶(NovoCorAB，诺维信)酶解30min，90°C、IOmin灭酶。用喷射蒸煮器140°C处理 90s，将所得蛋白溶液喷雾干燥，得酸溶蛋白J，其中粗蛋白含量为89%。表1不同蛋白产物分子量及氮溶指数的比较
权利要求
1.一种酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)预处理将大豆脱脂豆粕以固液质量比1:10至1 :20溶于去离子水中，用NaOH溶液调PH为7. 0-10. 0，搅拌均勻，然后1000-5000rpm离心10-30min，取上清液用HCL溶液调 pH为3. 0-6. 0，然后1000-5000rpm离心10_30min，取沉淀，以固液质量比1 :5至1 15加水， 用NaOH溶液调pH为6. 0-9. 0，搅拌直至沉淀物溶解，制得大豆蛋白分离物；(2)植酸酶的酶解将大豆蛋白分离物用去离子水稀释至2-9%质量浓度，按每克蛋白加10-300U的植酸酶，在20-70°C下酶解10_50min ；(3)蛋白酶的酶解将植酸酶酶解过的大豆蛋白分离物加入蛋白质量0.01-1%的酸性蛋白酶，在20-70°C下酶解10-50min ；(4)连续水热处理将上述蛋白溶液加入喷射蒸煮器内，控制温度在100至180°C，处理时间设为30-120S，在出料口接料；(5)喷雾干燥将上述蛋白溶液用喷雾干燥设备干燥，喷雾干燥仪器进口温度设为150 至200°C，出口温度设为50至100°C。
2.根据权利要求1所述的酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述大豆脱脂豆粕为正己烷萃取法提取的大豆脱脂豆粕或压榨法制得的大豆脱脂豆粕。
3.根据权利要求1所述的酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述大豆脱脂豆粕氮溶指数为60-90。
4.根据权利要求1所述的酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中 NaOH溶液浓度都为l-5mol/L。
5.根据权利要求1所述的酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中 HCL溶液的浓度为l-5mol/L。
6.根据权利要求1所述的酸溶性大豆蛋白的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中搅拌均勻是指500-1000rpm搅拌0. 5_3h。
全文摘要
本发明公开了一种酸溶性大豆蛋白的制备方法，该方法先进行预处理，然后进行植酸酶的酶解，将大豆蛋白分离物用去离子水稀释至2-9%质量浓度，按每克蛋白加10-300U的植酸酶，在20-70℃下酶解10-50min；再进行蛋白酶的酶解，接着进行连续水热处理，将蛋白溶液加入喷射蒸煮器内，控制温度在100至180℃，压力为0.1-10MPa，处理时间设为30-120s，最后喷雾干燥。制得的酸溶大豆蛋白几乎无苦味和涩味，由此获得的大豆蛋白可应用于类似果汁的酸性饮料中。应用本发明制备的酸溶大豆蛋白其分子量在30kDa左右，pH3.8的氮溶指数为90%或更高。
文档编号A23J3/16GK102396643SQ20111034092
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者尹寿伟, 杨晓泉, 郭睿, 齐军茹 申请人:华南理工大学