专利名称:一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小麦活性蛋白的深加工工艺，尤其涉及一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，具体适用于水溶性彡78%、蛋白质含量彡75%、耐热性彡120°C、乳化能力^ 300g/g的水溶性植物功能蛋白的生产。
背景技术：
小麦是世界上最主要的粮食作物之一，我国是世界上最大的小麦生产及消费国，年产和消费小麦在I亿吨以上，但是我国小麦的深加工技术却十分落后，这严重影响了我国小麦生产及农民收入的提高。如果能对小麦进行深加工，增加小麦的附加值，那么将有利于我国小麦生产的产业化和工业化，同时可增强我国农副产品的国际竞争力。
小麦活性蛋白的变性技术即为一种小麦深加工工艺，变性后的小麦活性蛋白能在某种程度上替代成本较高的动物蛋白，尤其是在近10年来疯牛病、口蹄疫频发的背景下，人们对动物蛋白的应用开始持谨慎态度，迫切需要植物功能蛋白来部分替代动物蛋白，而目前只有大豆蛋白是规模生产的植物蛋白，因此小麦活性蛋白的变性技术大有可为。
小麦活性蛋白是由小麦面粉经淀粉分离后加工而成的植物活性蛋白，又称小麦活性面筋、小麦活性蛋白、谷朊粉或小麦面筋，它本来不溶于水，不耐热，亦不具备乳化功能。小麦活性蛋白如果能同时具有水溶性和乳化特性，它便可以广泛应用于食品工业，特别是乳制品工业。为此，现有技术通过对小麦活性蛋白进行变性的方法来改变小麦活性蛋白的性质，以求能使其广泛应用于食品工业。
中国专利公开号为CN101480217A，
公开日为2009年7月15日的发明专利公开了一种有机酸脱酰胺变性小麦面筋蛋白的方法。该方法包括将有机酸溶于5-15% (w/w)小麦面筋蛋白悬浮液中，有机酸 在小麦面筋蛋白悬浮液中的质量浓度为O. 2-1.5% ；110 -126°C下反应5
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的制造出的小麦变性蛋白不具有较高的水溶性、蛋白质含量、耐热性与强乳化能力，不能应用于广大的食品工业、应用范围很窄的缺陷与问题，提供一种制造出的小麦变性蛋白具有较高的水溶性、蛋白质含量、耐热性与强乳化能力，能够应用于广大的食品工业、应用范围较宽的水溶性植物功能蛋白的生产工艺。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，该生产工艺依次包括以下步骤[0008]第一步先在纯净水中添加盐酸以配成pH值为2. O第二步对上述混合物进行搅拌，使其在搅拌状态下进行变性反应，搅拌的速度为3000第三步先对上述得到的小麦变性蛋白溶液进行浓缩或分离，然后进行离心喷雾干燥，离心喷雾干燥后即得水溶性植物功能蛋白，该水溶性植物功能蛋白的乳化能力彡300g/g、蛋白质含量彡75%、水溶性彡78%、水分彡7. 5%、耐高温性彡120°C。
所述第一步中的盐酸的密度为1. 19克/立方厘米，质量百分比浓度为38%，摩尔浓度为 12mol/l。
所述第三步中离心喷雾干燥的混料温度为65所述混料温度的调节方式为先设定进风温度，然后通过调节进料速度的方式调节混料温度。
所述进风温度的最高值为180°C。
与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、由于本发明一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺中采取了酸性脱氨工艺进行小麦活性蛋白的变性反应，即在酸溶液中溶入小麦活性蛋白进行反应，通过酸溶液对小麦活性蛋白进行酸性脱氨(-NH2),使小麦活性蛋白质分子结构引入了亲水性很强的羧基(-C00H),同时，小麦活性蛋白质分子原有的亲油性仍然保留，因而变性后的小麦蛋白不仅分子量不会发生大的变化，还可保留其亲油性，并增加了水溶性与耐热能力，从而确保本发明的成品的乳化能力彡300g/g、蛋`白质含量彡75%、水溶性彡78%、水分< 7. 5%、耐高温性^ 120°C，能够应用于甜奶及其它乳制品饮料、无蛋沙拉酱、植脂末以及其他添加蛋白质乳化剂等食品，并能替代动物酪蛋白。因此本发明中的酸性脱氨工艺能够使得制造出的小麦变性蛋白具有较高的水溶性、蛋白质含量、耐热性与强乳化能力，能够应用于广大的食品工业、应用范围较宽。
2、由于本发明一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺中对于试剂类型，采用由纯净水和盐酸配成的酸溶液，不仅为了进行酸性脱氨工艺，且由于本发明的最终产品水溶性植物功能蛋白为食品原料，故从食品安全考虑，其制造所采用的化学试剂也应全部为食品级的化学原料，因而本发明选择纯净水和盐酸作为反应试剂，同时，强调酸溶液中盐酸的质量百分比浓度大于等于90%，该种酸溶液不仅能够确保终端产品的食用安全性，而且具备很高的反应效率，配制速度也较快，尤其当盐酸的密度为1. 19克/立方厘米、质量百分比浓度为38%、摩尔浓度为12mol/l时，其配制时间最短、反应效果最好；对于反应温度与pH值，本发明强调酸溶液的温度为903、由于本发明一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺中对于物料与试剂配比，强调酸溶液(试剂)的质量为小麦面筋蛋白(物料)质量的4. 54、由于本发明一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺中对于搅拌速度，强调为3000
图1是本发明中酸性脱氨工艺的反应示意图。
图2是本发明的成品与动物蛋白(酪蛋白)的水溶性对比示意图。
图3是本发明的成品的耐热性能示意图。
具体实施方式
以下结合
和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
参见图1 -图3，一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，该生产工艺依次包括以下步骤
第一步先在 纯净水中添加盐酸以配成pH值为2. O第二步对上述混合物进行搅拌，使其在搅拌状态下进行变性反应，搅拌的速度为3000第三步先对上述得到的小麦变性蛋白溶液进行浓缩或分离，然后进行离心喷雾干燥，离心喷雾干燥后即得水溶性植物功能蛋白，该水溶性植物功能蛋白的乳化能力彡300g/g、蛋白质含量彡75%、水溶性彡78%、水分彡7. 5%、耐高温性彡120°C。
所述第一步中的盐酸的密度为1. 19克/立方厘米，质量百分比浓度为38%，摩尔浓度为 12mol/l。
所述第三步中离心喷雾干燥的混料温度为65所述混料温度的调节方式为先设定进风温度，然后通过调节进料速度的方式调节混料温度。
所述进风温度的最高值为180°C。
本发明的原理说明如下
小麦活性面筋是由小麦面粉经淀粉分离后加工而成的植物活性蛋白，又称小麦活性蛋白、谷朊粉或小麦面筋，它本来不溶于水，不耐热，亦不具备乳化功能，但其经本发明一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺所变性后，成产出的水溶性植物功能蛋白却具有“三高一强”的功能特性，即水溶性彡78%、蛋白质含量彡75%、耐热性彡120°C、乳化能力彡300g/g，故也被称为水溶性小麦功能蛋白。
目前，小麦活性蛋白的变性方法一般包括酶变性、物理变性和化学变性这三种。
酶法就是使用不同蛋白酶在不同条件下将小麦活性蛋白进行不同程度的水解，从而得到不同的产品，产品主要用作饲料，且小麦蛋白酶解产品不具备乳化能力。
物理变性主要是使用不同的溶剂，对小麦活性蛋白进行分离，小麦活性蛋白通常可分离为两种主要类型，即麦谷蛋白和醇溶蛋白，由于麦谷蛋白和醇溶蛋白具有不同的化学和物理特性，故一般广泛用于烘培行业中面粉品质的改良，但这些蛋白质都不具备热稳定性和乳化能力。
化学变性是利用化学反应来对小麦活性蛋白的分子结构进行修饰，使小麦活性蛋白的物理化学特性得到根本性的改变。
本发明所包括的酸性脱氨工艺正属于化学变性。所谓酸性脱氨工艺是指对小麦活性蛋白进行酸性脱氨(-NH2),使小麦活性蛋白质分子结构引入了亲水性很强的羧基(-C00H)，这一基团亲水性特强，而且小麦活性蛋白质分子原有的亲油性仍然得以保留，因而变性后的小麦蛋白不仅分子量不会发生大的变化、可保留其亲油性，而且增加了水溶性，同时其耐热能力也得到了大大提高。
同时，本发明还将酸性脱氨的化学变性反应与物理研磨、喷雾干燥等工艺相结合，从而最终将不溶于水、不耐热、无乳化能力的小麦活性蛋白变为具有“三高一强”的功能特性，即水溶性> 78%、蛋白质 含量> 75%、耐热性> 120°C、乳化能力> 300g/g的小麦功能蛋白产品——水溶性植物功能蛋白(也称之为水溶性小麦功能蛋白)。
本发明的反应因素说明如下
本发明包括反应温度、反应时间、pH值、试剂类型、物料与试剂配比这五个主要的反应因素，其中，尤以试剂类型、反应温度和PH值更为关键。
试剂类型本发明中所使用的试剂为酸溶液，其由纯净水和盐酸配成，主要是为了进行酸性脱氨工艺，酸性脱氨工艺在本发明中的第一步至第二步中进行，其反应示意图见图1。由图可见，酸性脱氨工艺需要CBC I和CBC II作为化学变性的反应原料，由于本发明的最终产品水溶性植物功能蛋白为食品原料，故从食品安全考虑，其制造所采用的化学试剂也应全部为食品级的化学原料，因而本发明选择纯净水和盐酸作为CBC I和CBC II，然后将其配制成变性反应所需要的酸溶液，酸溶液中盐酸的质量百分比浓度大于等于90%，该种酸溶液不仅能够确保终端产品的食用安全性，而且具备很高的反应效率，配制速度较快。尤其当盐酸的密度为1. 19克/立方厘米，质量百分比浓度为38%，摩尔浓度为12mol/l时，其配制时间最短、反应效果最好。
反应温度本发明中涉及到的反应温度为Ife溶液的反应温度，即温度为90 _ 95 C的酸溶液，在配制酸溶液时，一般是先将纯净水升温至90pH值本发明中涉及到的pH值为酸溶液的pH值，即pH值为2. O物料与试剂配比酸溶液(试剂)的质量为小麦面筋蛋白(物料)质量的4. 5反应时间反应时间为6除了上面提到的五个主要因素之外，本发明的搅拌反应条件和离心喷雾干燥也较为关键。
搅拌反应条件搅拌的速度为3000应结束后即可得到小麦变性蛋白溶液。较大的搅拌速度、较长的搅拌时间不仅能使反应更加充分，而且能够稳定产品质量，搅拌时间、反应时间的一致能够保证成品的水溶性与乳化能力均达到理想状态，即确保成品不仅水溶性最强，而且乳化能力最高。
离心喷雾干燥离心喷雾干燥的混料温度对成品的水溶性和含水量均有影响。在喷雾干燥中，本发明根据小麦活性面筋的变性产品的特性，在设定完毕进风温度(最高为180°C)后，通过调节进料速度来调节混料温度。参见表I和表2，表I为离心喷雾干燥的混料温度对成品水溶性的影响，表2为离心喷雾干燥的混料温度对成品含水量的影响。由表I和表2可见，混料温度越低(进风温度已设定)，则加料速度快，生产效率高，生产成本降低，但当混料温度低于60°C，则水分含量超标(>8%)，且细度达不到要求，因而喷雾干燥的混料温度应在65表1:离心喷雾干燥的混料温度对成品水溶性的影响
权利要求
1.一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，其特征在于该生产工艺依次包括以下步骤第一步先在纯净水中添加盐酸以配成PH值为2. O2.根据权利要求
1所述的一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，其特征在于所述混料温度的调节方式为先设定进风温度，然后通过调节进料速度的方式调节混料温度。
3.根据权利要求
2所述的一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，其特征在于所述进风温度的最高值为180°C。
专利摘要
一种水溶性植物功能蛋白的生产工艺，先在纯净水中添加盐酸以配成pH值为2.0–3.0、温度为90–95℃的酸溶液，然后溶入小麦面筋蛋白，酸溶液的质量为小麦面筋蛋白的4.5–5倍，再在3000–4000转/分钟的搅拌状态下反应6–10小时，反应结束后依次进行浓缩或分离、离心喷雾干燥以得到水溶性植物功能蛋白，该水溶性植物功能蛋白的乳化能力≥300g/g、蛋白质含量≥75%、水溶性≥78%、水分≤7.5%、耐高温性≥120℃。本设计制造出的水溶性植物功能蛋白具有较高的水溶性、蛋白质含量、耐热性与强乳化能力，能够应用于广大的食品工业、应用范围较宽。
文档编号A23J3/18GKCN102172258 B发布类型授权 专利申请号CN 201110025946
公开日2013年4月24日 申请日期2011年1月25日
发明者胡金平 申请人:武汉科泰生化科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (3), 非专利引用 (5),