一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法
【专利摘要】一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法属于牛乳蛋白加工技术，该方法包括以下步骤：（1）将乳清蛋白溶于水，配成一定浓度的蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，（3）将磷酸处理过的蛋白溶液放置于水浴中加热，同时进行超声处理，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶；本发明方法利用磷酸改性乳清蛋白后用超声仪在水浴下对蛋白溶液进行处理，即得到乳清蛋白凝胶，所需要的设备简单、耗时短、操作安全、所得乳清蛋白凝胶强度高，稳定性好,可替代果胶应用在食品加工中。
【专利说明】一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于牛乳蛋白加工技术，主要涉及一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法。
【背景技术】
[0002]乳清是干酪生产过程中得到的副产品。随着干酪产品在中国不断普及，副产物乳清的合理利用引起了广泛关注。由乳清浓缩精制而成的乳清蛋白属于全价蛋白质，必需氨基酸种类齐全，必需氨基酸需要量模式与FA0/WH0相近，易于消化吸收，具有很高的营养价值，是一种营养价值很高的优质蛋白质。乳清蛋白的凝胶性有类似于果胶的效果，能够在乳品工业中替代果胶，使其在食品制造中起着重要的作用。由于乳清蛋白的凝胶性，不但减少了乳制品中外来成分的添加，又使干酪的副产物得到再利用，避免了大量乳清蛋白资源的浪费。
[0003]我国乳品工业产品的发展，离不开果胶的使用，酸奶、果奶等产品都广泛地使用果胶作为一种稳定增稠剂，果胶作为一种稳定剂，可以有效地抑制牛奶中酪蛋白的沉淀现象，使产品保持良好的稳定性。因此果胶在乳品工业用添加剂中具有着不可或缺的作用。目前果胶在国内外市场上都倍受欢迎，但其在我国的生产还比较落后，质量和数量都不理想，仍需进口，进口价格十分昂贵。所以如果能找到其它的产品替代果胶在乳品工业中的作用，那将会为乳品工业节省一大笔开支。
[0004]利用乳清蛋白的改性技术，将乳清蛋白制成具有一定的胶粘特性的产品，产品的特点和性质类似于果胶，可以替代果胶在乳品工业等食品中的应用，从而改善产品的组织状态和感官特征，并可以节省大量的果胶开支。
[0005]乳清蛋白在某一条件时，能从单一的天然状态而展开或变性，发生凝聚，最后形成凝胶，这个过程大致分为四个步骤，首先天然乳清蛋白变性(分子展开)，展开的蛋白质分子表面疏水能力增强，吸附水分子的量也增大。然后展开的乳清蛋白分子经过双分子交联步骤，发生凝聚反应，内部含有水溶液的三维凝聚物生成，最终网络胶束间相互交联凝胶形成。
[0006]目前在乳清蛋白凝胶过程中，使蛋白质发生变性展开的加工很多是采用热处理的方法。加热时，乳清蛋白分子间原有作用受到破坏，分子结构被改变而发生变性凝聚，但这个过程处理时间长，耗能大。超声处理技术具有穿透力强、加热速度快、控制方便、体系受热均匀、节约能量等优点，在食品加工领域已有应用，如食品体系的乳化、杀菌、破碎、萃取功能成分、干燥、检测等。近几年来，随着各种不同型号超声设备的研制和完善，超声处理技术已渐成为食品工业中研究与开发的重点新型技术之一，超声处理时间快，耗能少，是处理蛋白常用手段。
[0007]无机磷酸与蛋白质上特定的氧原子或氮原子结合，进而引进磷酸根基团，增加蛋白的电负性，从而改性蛋白可提高其凝胶性。磷酸价格低廉、效果较好、对食品蛋白的消化率无显著影响、安全可行且能大规模生产，是提高蛋白功能性的有效手段。
[0008]本发明在乳清蛋白溶液中加入磷酸，磷酸的引入改善蛋白功能性，提高其凝胶性，使用水浴超声仪在水浴加热环境下同时伴随超声处理乳清蛋白，超声处理加速蛋白变性形成凝胶，大大缩短成胶时间。此方法安全，耗时短，耗能少，是制备乳清蛋白凝胶的理想手段。开发一种快速简单制备乳清蛋白凝胶代替果胶的方法，使其应用于乳制品工业中，不仅可以降低成本，而且其特殊的营养功能特性也是果胶所不具备的。因此该课题研究意义重大。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，达到改善乳清蛋白凝胶性并代替果胶的目的。
[0010]本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤:(I)将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为
0.01-0.05 ；(3)将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90°C水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为200-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
[0011]所述的优选磷酸与蛋白质量比为0.03。
[0012]所述的超声处理优选参数为:超声功率450W，超声时间13min。
[0013]本发明是通过磷酸提高乳清蛋白凝胶性，在水浴加热下超声处理促进凝胶形成，制备一种代替果胶的乳清蛋白凝胶的方法，此方法设计新颖合理、工艺方法简单、蛋白凝胶强度高、稳定性好等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1本发明方法的工艺路线；
图2磷酸添加量对凝胶强度的影响；
图3超声功率对凝胶强度的影响；
图4超声时间对凝胶强度的影响；
图5磷酸与蛋白质量比与超声时间交互对凝胶强度的响应面。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述:
一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤:(I)将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为
0.01-0.05 ； (3)将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90°C水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为200-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
[0016]所述的优选磷酸与蛋白质量比为0.03。
[0017]所述的超声处理优选参数为:超声功率450W，超声时间13min。
[0018]实验例磷酸添加量及超声工艺条件最佳参数的筛选实验 I材料与方法 1.1材料、试剂
乳清蛋白哈高科
三聚磷酸钠苏州锦联化工有限公司
1.2主要仪器设备
TA质构仪SMS英国
pHS-25型酸度计上海伟业仪器厂
电子分析天平 梅勒特-托利多仪器(上海)有限公司
精密电动搅拌机江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
超声清洗仪余姚市东方电工仪器厂
1.3试验方法
1.3.1工艺流程
见附图1
1.3.2凝胶强度的测定
25°C下测定蛋白的凝胶强度，操作条件:p0.5探头，测试前速度:5.0mm/s,测试速度:
2.0mm/s,测试后速度:2.0mm/s,下压凝胶IOmm所需压力为凝胶强度。
[0019]2结果与讨论
2.1磷酸添加量的选择
按1.3.1所述方法，三聚磷酸钠与蛋白之比为0.01,0.02,0.03,0.04,0.05。考察磷酸添加量对乳清蛋白凝胶性的影响，结果见图2。
[0020]由图2结果可以看出，磷酸与蛋白之比低于0.03时，随着磷酸添加量的增加，蛋白凝胶强度显著上升，变化程度较明显，当达到0.03时，凝胶强度接近最大值，超过0.03时，凝胶强度开始下降。所以在下面的响应面设计中磷酸与蛋白之比水平选择0.02-0.04。
[0021]2.2超声参数的选择
2.2.1超声功率的选择
按1.3.1所述方法，超声功率选取2001，3001，4001，5001，6001，超声时间为15111丨11，考
察超声功率对蛋白凝胶强度的影响，结果见图3。
[0022]由图3结果可以看出，超声功率低于400W时，随着超声功率的增加，蛋白凝胶强度显著上升，变化程度较明显，当达到400W时蛋白凝胶强度接近最大值，超过400W时，蛋白凝胶强度开始下降。所以在下面的响应面设计中超声功率水平选择300-500W。
[0023]2.2.2超声时间的选择
按1.3.1所述方法，超声功率选取400W，超声时间分别为6min, 8min, IOmin, 12min, 14min。考察超声时间对蛋白凝胶强度的影响，结果见图4。
[0024]如图4可以看出，当时间低于12min时，蛋白凝胶强度呈上升趋势，时间继续增加时，蛋白凝胶强度变化不显著，所以在下面的响应面设计中超声时间水平选择10-14min。
[0025]2.3蛋白凝胶强度响应面试验设计
2.3.1实验因素水平编码表
在单因素研究的基础上，确定各因素的水平值范围，采用响应面中心组和实验设计，研究超声和磷酸化反应各参数对考察指标的影响规律。选取超声功率，超声时间，磷酸与蛋白质量比例3个因素，以蛋白凝胶强度为响应值，优化凝胶形成的工艺的最佳参数。对试验结果数据采用Design-Expert8.0.5软件进行分析,响应面因素水平表见表1。
[0026]表1响应面试验因素水平表
Tab.1 Factors and levels of response surface analysis
【权利要求】
1.一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:(1)将乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸与蛋白质量比为0.01-0.05 ; (3)将磷酸处理过的蛋白溶液放置于90°C水浴中加热，同时调节溶液pH为8，进行超声处理，所述的超声功率为200-500W，超声时间为5-20min，超声处理结束后即形成乳清蛋白凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于所述的优选磷酸与蛋白质量比为0.03。
3.根据权利要求1所述的一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于所述的超声处理优选参数为:超声功率450W，超声时间13min。
【文档编号】A23J3/08GK103564146SQ201310541756
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】江连洲, 李杨, 隋晓楠, 王妍, 于殿宇, 王中江, 齐宝坤, 曹亮, 赵城彬 申请人:东北农业大学