一种天麻蛋白乳液的制备方法

1.本发明属于食品工艺技术领域，具体涉及一种天麻蛋白乳液的制备方法。


背景技术：

2.特殊医学用途配方食品(food for special medical purposes，fsmp)，简称“特医食品”，是为了满足孕妇、老年人以及进食受限、消化吸收障碍、代谢紊乱或特定疾病状态人群对营养素或膳食的特殊需要，专门加工配制而成的配方食品。对改善患者营养不良、提高其生理健康具有重要作用。目前，特医食品产业在全球呈现良好发展趋势；虽然我国特医食品起步较晚，但其发展快速，我国特医食品产业正在逐步做大做强。随着糖尿病等慢性疾病患者数量的逐年增加，针对这些人群设计的普通代餐食品已经不能满足患者的能量及营养需求。因此，开发一款适合糖尿病人食用的具有抗氧化功能的食品非常及时也非常必要，符合特医食品产业发展的方向。
3.天麻素是天麻的主要有效成分之一，天麻素具有抗炎、抗心血管疾病、改善记忆、延缓衰老、保护神经及改善糖脂代谢紊乱等药理作用。因天麻安全无毒，在民间经常被用来煲汤保健，如天麻炖乌鸡可补益气血，滋阴化痰；还可制成果脯、蜜饯、饮料、糖果、茶等天麻食品。天麻富含酚类、多糖类、甾醇和有机酸等活性物质，对羟基自由基和dpph自由基具有显著的清除作用。研究证实采用天麻素治疗2型糖尿病合并脑梗塞患者，可以改善患者血清炎性指标和患者神经功能，可抑制高糖诱导的人晶状体上皮细胞的凋亡，对糖尿病性白内障具有预防作用。天麻素可以显著降低糖尿病小鼠的血糖，降低小鼠血清中甘油三酯、总胆固醇浓度，提高抗氧化酶活性，改善糖耐量和胰岛素耐量。体外细胞培养实验研究表明，天麻素能明显减轻链脲佐菌素stz诱导的大鼠胰岛素瘤ins-1细胞的损伤和氧化应激，并使其受损的胰岛素分泌功能得到恢复。总结发现，天麻和天麻素还能有效调控糖脂代谢，具有一定的调控血糖血脂代谢、增加胰岛素敏感性以及抑制氧化应激和减轻炎症的作用，显示出明显的抗糖尿病作用，具有广阔的应用前景。因此，将天麻这种食药两用成分添加到糖尿病患者食品中，不仅对降糖起到增效作用，还可调控糖脂代谢、抑制氧化作用等，对患者起到很好的保健作用。
4.利用天麻开发一种特医食品，对降低患者糖尿病等疾病的罹患率具有重要作用，具有广阔的市场应用前景。而目前处理天麻大多采用煎煮提取、酶解提取等手段，而这类手段无疑会对天麻的有效物质造成损失和破坏。特医食品的产品形态主要是粉体产品和液体产品。对于乳剂来说，使用简单方便，吸收效果好，但开发难度大，将天麻直接制备为乳剂产品，往往存在着乳液不稳定，沉淀分层等现象，因而导致无法进行实际应用。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中存在的缺陷，利用天然蛋白、并结合胶体磨、真空冷冻、高压均质技术，制备复合天麻乳液，大幅提升乳液稳定性，为天麻特医食品的研发和实际应用提供理论参考和技术支持。
6.为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
7.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
8.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃烘烤15-20min，花生135℃烘烤35-40min；
9.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比(7-10):(7-8):(18-20):(15-20)：(4-12)混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行程序真空冷冻干燥得到配方粉；
10.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解10-20min，然后超声处理30min，得到溶液a；
11.(4)向溶液a中加入溶液质量1-3％的磷脂酰胆碱、10-20％的纳米乳清蛋白和0.1-0.5％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
12.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在10000-15000rmp下粗均3-5min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为2-4次，得到天麻蛋白乳液。
13.进一步的，步骤(2)程序真空冷冻干燥工艺为：先由常温迅速降温至-80℃，冷冻2-3h，再缓慢升温至-20℃，处理2-3h，完成干燥；真空度为8-10pa。
14.更进一步的，降温速率为8-10℃/min，升温速率为1-3℃/min。
15.进一步的，步骤(3)磁力搅拌的速度为200-300r/min。
16.进一步的，步骤(4)纳米乳清蛋白的制备方法为：将10g乳清蛋白溶于100ml、0.05mol/l、ph7.0的磷酸盐缓冲溶液中，加入混合液质量1-3％的阿拉伯胶和0.1-0.2％的双乙酸钠，双乙酸钠的加入可以抑制微生物的生长，再加入混合液质量10％的亚麻籽油10000r/min下搅拌1-3min，然后利用高压均质机在100mpa条件下均质3次，制成纳米乳清蛋白。
17.进一步的，步骤(4)胶体磨功率为1.5kw，乳化时间5min。
18.本发明各原料均市售可得，所涉及设备均为市售通用设备。其中胶体磨设备，型号jm-l50，购自温州市龙湾永兴华成机械厂。
19.本发明直接将天麻磨粉使用，与大米、花生、荞麦、葛根制备得到配方粉后，再乳化制备稳定的蛋白乳液。
20.本发明对配方粉进行程序冷冻干燥处理，第一阶段快速超低温处理，极大程度保留了配方粉原有的物性，蛋白质等不易变性，同时蓬松化颗粒内部结构，第二阶段缓慢升温低温干燥，在充分干燥的同时，有效保留天麻活性物质，保证功效的发挥。两步冻干后再结合胶体磨，能使乳液液滴均匀分散，一定程度上提高了乳液的乳化稳定性。
21.经过冷冻干燥的配方粉，理化性质得到改善，再经过胶体磨后进行超高压均质处理，强大剪切力和高频振荡等机械作用下，促进了乳液体系内的一些难溶的功能成分的溶解和溶剂扩散，减小了乳液粒径，从而提高乳液稳定性。
22.除此之外，本发明添加纳米乳清蛋白，使用乳清蛋白结合阿拉伯胶制备纳米乳清蛋白颗粒，乳清蛋白分子中氨基酸侧链的氨基与多糖还原性末端的羰基之间缩合形成schiff碱化合物并进行amadori重排，形成的共价键使二者发生交联，可在水相中形成网络结构，这可通过空间位阻限制油滴的流动性，从而改善乳液的乳化稳定性。在后续均质过程中，体系内配方粉的构象更加稳定，各步工艺结合，实现了乳液稳定性的大幅提升。
23.有益效果
24.本发明使用大米、花生、荞麦、葛根、天麻制备天麻蛋白乳液，首先通过程序真空冷冻干燥制备配方粉，再通过胶体磨和超高压均质处理得到复合乳液。经过程序冷冻干燥的配方粉，使其复原性和速溶性提高，更利于后续的乳化工艺。再经过胶体磨后进行超高压均质处理，强大剪切力和高频振荡等机械作用下，促进了乳液体系内的一些难溶的功能成分的溶解和溶剂扩散，减小了乳液粒径，从而提高乳液稳定性。本发明实施例所得乳液稳定性系数均在85％以上，乳液透光率低于60％。本发明制备方法可显著改善天麻在乳液中的分散性能，最大程度保留天麻活性物质，具有广泛的市场应用潜力。
附图说明
25.图1为本发明实施例和对比例总酚含量测试结果。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
27.实施例1
28.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
29.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃烘烤15-20min，花生135℃烘烤35-40min；
30.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比7:7:18:15:4混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行程序真空冷冻干燥得到配方粉；
31.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解10min，然后超声处理30min，得到溶液a；
32.(4)向溶液a中加入溶液质量1％的磷脂酰胆碱、10％的纳米乳清蛋白和0.1％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
33.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在10000rmp下粗均3min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为2次，得到天麻蛋白乳液。
34.步骤(2)程序真空冷冻干燥工艺为：先由常温迅速降温至-80℃，冷冻2h，再缓慢升温至-20℃，处理2h，完成干燥；真空度为8pa。
35.降温速率为8℃/min，升温速率为1℃/min。
36.步骤(3)磁力搅拌的速度为200r/min。
37.步骤(4)纳米乳清蛋白的制备方法为：将10g乳清蛋白溶于100ml、0.05mol/l的磷酸盐缓冲溶液中，加入混合液质量1％的阿拉伯胶和0.1％的双乙酸钠，双乙酸钠的加入可以抑制微生物的生长，再加入混合液质量10％的亚麻籽油10000r/min下搅拌1-3min，然后利用高压均质机在100mpa条件下均质3次，制成纳米乳清蛋白。
38.步骤(4)胶体磨功率为1.5kw，乳化时间5min。
39.实施例2
40.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
41.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃
烘烤15min，花生135℃烘烤35min；
42.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比9:7:19:17：10混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行程序真空冷冻干燥得到配方粉；
43.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解10-20min，然后超声处理30min，得到溶液a；
44.(4)向溶液a中加入溶液质量2％的磷脂酰胆碱、15％的纳米乳清蛋白和0.3％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
45.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在12000rmp下粗均4min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为3次，得到天麻蛋白乳液。
46.步骤(2)程序真空冷冻干燥工艺为：先由常温迅速降温至-80℃，冷冻3h，再缓慢升温至-20℃，处理3h，完成干燥；真空度为10pa。
47.降温速率为10℃/min，升温速率为3℃/min。
48.步骤(3)磁力搅拌的速度为200-300r/min。
49.步骤(4)纳米乳清蛋白的制备方法为：将10g乳清蛋白溶于100ml、0.05mol/l的磷酸盐缓冲溶液中，加入混合液质量3％的阿拉伯胶和0.2％的双乙酸钠，双乙酸钠的加入可以抑制微生物的生长，再加入混合液质量10％的亚麻籽油10000r/min下搅拌3min，然后利用高压均质机在100mpa条件下均质3次，制成纳米乳清蛋白。
50.步骤(4)胶体磨功率为1.5kw，乳化时间5min。
51.实施例3
52.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
53.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃烘烤20min，花生135℃烘烤40min；
54.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比10:8:20:20:12混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行程序真空冷冻干燥得到配方粉；
55.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解20min，然后超声处理30min，得到溶液a；
56.(4)向溶液a中加入溶液质量3％的磷脂酰胆碱、20％的纳米乳清蛋白和0.5％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
57.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在15000rmp下粗均5min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为4次，得到天麻蛋白乳液。
58.步骤(2)程序真空冷冻干燥工艺为：先由常温迅速降温至-80℃，冷冻3h，再缓慢升温至-20℃，处理3h，完成干燥；真空度为10pa。
59.降温速率为10℃/min，升温速率为3℃/min。
60.步骤(3)磁力搅拌的速度为300r/min。
61.步骤(4)纳米乳清蛋白的制备方法为：将10g乳清蛋白溶于100ml、0.05mol/l的磷酸盐缓冲溶液中，加入混合液质量3％的阿拉伯胶和0.2％的双乙酸钠，双乙酸钠的加入可以抑制微生物的生长，再加入混合液质量10％的亚麻籽油10000r/min下搅拌3min，然后利
用高压均质机在100mpa条件下均质3次，制成纳米乳清蛋白。
62.步骤(4)胶体磨功率为1.5kw，乳化时间5min。
63.对比例1
64.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
65.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃烘烤20min，花生135℃烘烤40min；
66.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比10:8:20:20:12混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行程序真空冷冻干燥得到配方粉；
67.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解20min，然后超声处理30min，得到溶液a；
68.(4)向溶液a中加入溶液质量3％的磷脂酰胆碱、20％的纳米乳清蛋白和0.5％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
69.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在15000rmp下粗均5min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为4次，得到天麻蛋白乳液。
70.步骤(2)程序真空冷冻干燥工艺为：先由常温迅速降温至-80℃，冷冻3h，再缓慢升温至-20℃，处理3h，完成干燥；真空度为10pa。
71.降温速率和升温速率均为3℃/min。
72.本对比例中除真空冷冻干燥降温速率降低外，其余原料和工艺均同实施例3。
73.对比例2
74.本对比例中除真空冷冻干燥升温速率升高外，其余原料和工艺均同实施例3。
75.即降温速率和升温速率均为8℃/min。
76.对比例3
77.本对比例中除真空冷冻干燥只进行超低温干燥外，其余原料和工艺均同实施例3。
78.即本对比例的真空冷冻干燥工艺为：
79.由常温迅速降温至-80℃，冷冻6h完成干燥；真空度为10pa。降温速率为8℃/min。
80.对比例4
81.本对比例中除真空冷冻干燥只进行中低温干燥外，其余原料和工艺均同实施例3。
82.即本对比例的真空冷冻干燥工艺为：
83.常温迅速降温至-20℃，冷冻6h，真空度为10pa，完成干燥。降温速率为8℃/min。
84.对比例5
85.一种天麻蛋白乳液的制备方法，包括以下制备步骤：
86.(1)选取颗粒饱满无霉变的优质大米、花生、荞麦、葛根，将大米、荞麦、葛根110℃烘烤20min，花生135℃烘烤40min；
87.(2)大米、花生、荞麦、葛根和天麻按照质量比10:8:20:20:12混合，置于高速离心超细粉碎机中，进行超细粉碎，粉碎至平均粒径不大于200nm，再进行普通真空干燥得到配方粉；
88.(3)将配方粉，磁力搅拌下，按照固液比1g：40ml分散到60℃的水中，然后通过磁力搅拌溶解20min，然后超声处理30min，得到溶液a；
89.(4)向溶液a中加入溶液质量3％的磷脂酰胆碱、20％的纳米乳清蛋白和0.5％的木糖醇，胶体磨乳化处理，形成初级乳液；
90.(5)将步骤(4)所得初级乳液，在15000rmp下粗均5min，然后在600mpa下进行高压均质，高压均质次数为4次，得到天麻蛋白乳液。
91.步骤(2)普通真空冷冻干燥工艺为：真空干燥，温度50℃，干燥6h，完成干燥；真空度为10pa。
92.降温速率为10℃/min，升温速率为3℃/min。
93.步骤(3)磁力搅拌的速度为300r/min。
94.步骤(4)纳米乳清蛋白的制备方法为：将10g乳清蛋白溶于100ml、0.05mol/l的磷酸盐缓冲溶液中，加入混合液质量3％的阿拉伯胶和0.2％的双乙酸钠，双乙酸钠的加入可以抑制微生物的生长，再加入混合液质量10％的亚麻籽油10000r/min下搅拌3min，然后利用高压均质机在100mpa条件下均质3次，制成纳米乳清蛋白。
95.步骤(4)胶体磨功率为1.5kw，乳化时间5min。
96.本对比例，除使用普通真空加热干燥外，其余原料和工艺均同实施例3。
97.性能测试
98.试验样品：按照实施例1-3、对比例1-5方法得到的配方粉及最终乳液
99.对真空冷冻干燥所得配方粉进行性能测试，同时对最终乳液乳化性能进行测试，具体测试方法如下：
100.配方粉冲调温度与溶解性测定
101.精确称取配方粉5g于烧杯中，分别加入20ml不同水温(40℃、50℃、60℃、70℃、80℃)的饮用水，使用磁力搅拌器(50r/min)搅拌至杯底无粉质和大团块出现，秒表记录所用时间。
102.表1冲调温度和溶解性测定结果
103.试验组40℃50℃60℃70℃80℃实施例16.1s6.9s10.2s15.3s18.6s实施例26.5s6.8s10.9s16.2s19.1s实施例36.6s7.1s10.9s16.3s19.5s对比例17.2s8.3s11.2s16.9s19.9s对比例27.5s8.3s11.5s17.5s21.2s对比例38.5s9.6s11.9s17.9s22.8s对比例48.3s9.8s11.5s18.2s22.5s对比例540.2s32.5s31.5s38.9s60.5s
104.如表1所示，采用真空冷冻干燥工艺的实施例1-3和对比例1-4，其冲调时间随水温的升高呈现逐步增加的趋势，在40℃～50℃冲调水温下所用冲调时间较少。对于未经冻干处理的对比例5配方粉，其冲调时间随水温的升高先减少后增加。在各冲调水温下，冻干配方粉所用冲调时间均较未冻干配方粉的显著减少，说明配方粉经真空冷冻干燥处理后速溶性提高，这可能因为经过冻干处理后配方粉组织结构发生改变，出现多孔海绵状结构，增强了对水分的吸附，使其复原性和速溶性提高，更利于后续的乳化工艺。
105.配方粉总酚含量测定
106.以福林酚法测定配方粉的总酚含量。
107.准确称取配方粉各1.5g，加入30ml 60％乙醇，超声提取30min。离心取上清液，于4℃冰箱贮存备用，测定前用60％乙醇进行5倍稀释。福林酚法比色测吸光度。代入没石子酸标准曲线方程(y＝9.2314x-0.0039，r2＝0.9997)计算配方总酚含量。
108.总酚含量计算公式：a＝c
×v×
n/w
109.式中：a—总酚含量，mg/g；
110.c—总酚浓度，mg/ml；
111.v—提取液体积，ml；
112.n—稀释倍数，本实验为100；
113.w—样品质量，g。
114.试验结果如图1所示，经程序冷冻干处理后实施例1-3配方粉的总酚含量较高，以实施例3的总酚含量最高，值为1.765mg/g。这因为第一步快速真空冷冻干燥抑制了多酚氧化酶的活性，第二步缓慢升温冷冻干燥处理，阻止了混合粉中的植物多酚氧化。
115.乳液稳定性测定
116.选取乳液稳定性系数esi(emulsion stability index，esi)值和乳液透光率作为乳液稳定性评价指标。
117.乳液esi值测定：加入一定量制备好的乳液于60ml透明无色玻璃瓶中，各乳液分装3瓶，视为3次平行。用直尺准确量取瓶中乳液初始高度，记为h；于4℃冰箱中静置3天，观察乳液分层情况，并用直尺量取乳化层高度，记为h。每个配方做3组平行试验。乳液稳定性系数esi值计算公式如下：
118.esi(％)＝h/h
×
100
119.式中：h为乳液初始高度，cm；h为乳化层高度，cm。
120.乳液透光率测定：取1ml乳液，用去离子水稀释300倍，在670nm波长下测定吸光度，每个配方进行3次平行测定，以平行测定的吸光度平均值作为样品透光率(％)。
121.表2乳液稳定性试验结果
122.试验组乳液稳定性系数esi％乳液透光率％实施例186.956.61实施例288.655.97实施例389.251.23对比例165.365.12对比例263.267.85对比例355.672.37对比例454.973.69对比例545.977.89
123.从表中数据可以看出，本发明实施例乳液稳定性系数均在85％以上，乳液透光率低于60％。乳液透光率越小，说明乳液内部颗粒大小越均匀，乳液内的蛋白质颗粒和脂肪球滴越小，被均匀分散到水相中，乳液整体的乳化稳定性较好。程序冷冻干燥改善了粉体的理化性质，而后续的高压均质的强大剪切力和高频振荡等机械作用下，促进了乳液体系内的一些难溶的功能成分的溶解和溶剂扩散，减小了乳液粒径，进一步提高乳液稳定性。宏观表
现为，乳液均一稳定，长时间静置不分层。
124.需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。