高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法
【专利摘要】高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，涉及一种提高大豆分离蛋白乳化性的方法。所述方法步骤如下：在FeCl3、Asc和H2O2氧化体系中加入大豆分离蛋白，然后放入高强度超声波中氧化培养，使大豆分离蛋白发生不同程度的氧化，从而改善其乳化特性。实验结果表明，在氧化体系中大豆分离蛋白的浓度为30mg/mL、H2O2浓度为5mmol/L，输出功率为600W/cm2、频率为20kHz的高强度超声波中氧化1h所得到的大豆分离蛋白的乳化活性最好，其乳化能力为27.63m2/g，与空白对照组相比提高了119.51％；乳化稳定性为115.57％，与空白对照组相比提高了122.64％。
【专利说明】高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高大豆分离蛋白乳化性的方法，具体涉及一种高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法。
【背景技术】
[0002]大豆分离蛋白(Soybean Protein Isolate, SPI)是以低变性脱脂豆柏为原料，采用先进的加工技术制取的一种蛋白质含量高达90%以上的功能性大豆蛋白质制品，大豆蛋白经高速低温离心后，按沉降指数可分为2S、7S、11S和15S共4级，其中最重要的是7S3-伴球蛋白(β-conglycinin)和IlS大豆球蛋白(glycinin)。7S球蛋白是三个亚基(αι，α和β)的不同结合形成的三聚体，它们通过疏水键和氢键相结合。每一个7S球蛋白含有少量的二硫键，且不含巯基。IlS是由6个亚基构成，每个亚基由一条酸性多肽链(A)和一条碱性多肽链(B)通过一个二硫键连接形成AB亚基。IlS分子含有较多的二硫键且有疏基。
[0003]SPI是食品工业中的主要蛋白配料物质，对于改善加工食品的质构特性、提高营养性具有重要影响。但是，不同种类的加工食品对于所需SPI配料功能特性的要求不同。但是，我国目前产业化的SPI制品主要存在着产品针对性不强、品种少、功能性单一等系列瓶颈问题，而且产品的性能不能完全满足现代食品加工的需求。
[0004]在食品加工中，SPI主要作为乳化剂来使用。在乳状液中当SPI吸附于油水界面，他们就会降低界面的张力因此促进了液滴的产生并形成界面层，这一界面能使液滴通过静电斥力对抗凝聚或结合。SPI的乳化能力取决于他们的分子结构和物理化学性质。
[0005]另外，SPI与其他成分如脂质和色素类似，在加工和贮藏过程中容易受到氧化攻击。蛋白质氧化是由活性氧直接诱导的或间接与脂质过氧化物反应所引起的结构修饰。目前，已有国内外相关研究表明轻度或者适度的氧化，能够提高SPI的功能特性。但关于SPI氧化的研究都主要集中在脂质自由基(比如AAPH、MDA、HP0DE等等)方面，而关于羟自由基适度氧化提高SPI乳化性的研究基本上没有。
[0006]与此同时，高强度超声波(High Intensity Ultrasound,HIUS)改性技术是一种新兴的、安全的、无毒以及环保的蛋白改性技术。HIUS的频率范围在16-lOOkHz，而功率能够达到lOOOW/cm2。HIUS产生的空穴效应能打断蛋白质四级结构，释放出小分子亚基或肽，因此能够显著提高SPI的功能特性(主要是溶解性、乳化性、凝胶性等等)。而且，HIUS能够加速诱导氧化反应的进程。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种应用高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，该方法对于SPI的乳化性具有积极的促进影响。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:[0009]在FeCl3、Ascorbate (Asc)和H2O2氧化体系中加入浓度为10?40mg/mL的大豆分离蛋白，控制体系中FeCl3的浓度为0.lmmol/L, Asc的浓度为0.lmmol/L、H2O2浓度范围为
0.1?15mmol/L、大豆分离蛋白的浓度为10?40mg/mL,然后放入输出功率为400?800W/cm2、频率为5?25kHz的高强度超声波中氧化培养I?5h，使大豆分离蛋白发生不同程度的氧化，从而改善其乳化特性。
[0010]根据试验结果我们推测适度的氧化(即羟基自由基氧化系统，简称为HRGS。主要由FeCl3, Ascorbate和H2O2通过铁的氧化还原反应而产生活性氧自由基)能够使展开的蛋白暴露出更多的疏水基团，从而形成可溶的聚集体，这主要取决于氧化剂的浓度和氧化的时间。同时，高强度超声波处理能够将大豆分离蛋白分子内的疏水区域充分暴露出来，增加了大豆分离蛋白的表面疏水性。由于高强度超声波结合羟基自由基适度氧化技术处理大豆分离蛋白后能够形成大量的可溶性聚集体，因此应用改性后的大豆分离蛋白在制备乳化体系时，均质可能进一步诱导可溶性聚合物的形成，而且正是由于可溶性聚合物结构的多样性与灵活性，可以很容易地形成一个厚吸附层附着在界面，导致更好的乳化性质。在氧化体系中大豆分离蛋白的浓度为30mg/mL、H202浓度为5mmol/L，输出功率为600W/cm2、频率为20kHz的高强度超声波中氧化Ih所得到的SPI的乳化活性最好，其乳化能力为27.63m2/g，与空白对照组相比提闻了 119.51% ;乳化稳定性为115.57与空白对照组相比提闻了122.64%。在本发明中，应用高强度超声波结合羟基自由基适度氧化技术，可以生产出具有高乳化性的大豆分离蛋白。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为高强度超声波结合羟基自由基氧化对SPI乳化能力的影响(输出功率为600W/cm2、频率为20kHz的高强度超声波中)；
[0012]图2为高强度超声波结合羟基自由基氧化对SPI乳化稳定性的影响(输出功率为600W/cm2、频率为20kHz的高强度超声波中)。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0014]一种高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，具体步骤如下:
[0015]1、材料与方法
[0016]1.1 材料
[0017]一级大豆油，三氯化铁、乙二胺四乙酸(EDTA)、过氧化氢、抗坏血酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、十二烷基硫酸钠(SDS)。
[0018]1.2大豆分离蛋白的提取
[0019]取脱脂低温豆柏粉(黑龙江省翔河油脂有限公司提供)按200g与15倍的去离子水混合，用2mol/L NaOH调pH值至7.5-8.0，搅拌Ih后，将其悬浮液在4°C条件下8000g离心20min，取上清液用2mol/L HCl调pH至4.5。静置后在4°C条件下8000g离心lOmin。取蛋白沉淀分散于水中并用2mol/L NaOH调pH至7.0。冷冻干燥后置于4°C保存备用。
[0020]1.3羟基自由基氧化体系的制备
[0021]由FeCl3, Ascorbate和H2O2通过铁的氧化还原反应而产生活性氧自由基，即羟基自由基氧化系统(A hydroxyl radical-generating system,简称为HRGS)。固定体系中FeCl3 和 Asc 浓度，改变 H2O2 浓度；即 0.lmmol/L FeCl3 和 0.lmmol/L Asc, H2O2 浓度分别选择 0.1,0.5、l、5、10、15mmol/L。
[0022]1.4高强度超声波结合羟基自由基氧化处理大豆分离蛋白
[0023]在上述氧化体系中加入SPI，使得蛋白的最终浓度为10~40mg/mL。然后在室温下(20°C )放入输出功率为400~800W/cm2、频率为5~25kHz的高强度超声波中氧化培养I~5h。通过添加BHA/Trolox/EDTA (使其最终浓度为lmmol/L)来中止氧化反应。为了减少氧化试剂对测定指标的影响，氧化产物要经过PH6.0磷酸盐缓冲液洗涤和离心处理(10000g/5min)去掉上清液，然后再经过冻干处理得到我们需要的氧化蛋白。氧化后的大豆蛋白通过双缩脲法测定其蛋白含量。
[0024]1.5乳化性及乳化稳定性的测定
[0025]乳化性及乳化稳定性是大豆蛋白非常重要的功能性质。参考Pearce(1978)等人的方法。测定的样品为不同时间及不同浓度下氧化体系所氧化的大豆分离蛋白。8mL0.1%(W/V)的SPI样品溶液加入2mL大豆色拉油，高速分散器1000Orpm搅打Imin后，立即于容器底部取样50 μ L，加入到5mL0.1%的SDS溶液中，混匀后500nm处测定吸光值，以SDS溶液作为空白。室温放置IOmin后再次取样测定。 [0026]乳化能力(EAI)及乳化稳定性(ESI)分别按下式计算:
[0027]
【权利要求】
1.高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述方法步骤如下:在FeCl3、Asc和H2O2氧化体系中加入大豆分离蛋白，然后放入输出功率为400~800W/cm2、频率为5~25kHz的高强度超声波中氧化培养，使大豆分离蛋白发生不同程度的氧化，从而改善其乳化特性。
2.根据权利要求1所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化体系中FeCl3的浓度为0.lmmol/L、Asc的浓度为0.lmmol/L、H2O2的浓度为0.1~15mmol/L、大?分离蛋白的浓度为10~40mg/mL。
3.根据权利要求1所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化培养时间为I~5h。
4.根据权利要求1所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述输出功率为600W/cm2、频率为20kHz。
5.根据权利要求1或2所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化体系中的H2O2浓度为5mmol/L。
6.根据权利要求1或2所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化时间为lh。
7.根据权利要求1或2所述的高强度超声波结合羟基自由基适度氧化提高大豆分离蛋白乳化性的方法，其 特征在于所述大豆分离蛋白的浓度为30mg/mL。
【文档编号】A23J3/22GK103976135SQ201410215929
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】孔保华, 刘骞, 卢岩, 耿蕊, 韩建春 申请人:东北农业大学