高凝胶强度大豆分离蛋白的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高凝胶强度大豆分离蛋白的加工方法。
【背景技术】
[0002]大豆分离蛋白是一种高纯度大豆蛋白产品，具有广泛的乳化性、溶解性、持水性、持油性、发泡性、凝胶性等功能特性。乳化性是大豆分离蛋白特别重要的一种功能特性，在焙烤、冷冻、汤类等食品中起到赋予制品特定结构，改善口感等重要作用。但现有大豆分离蛋白乳化性并不是太高，因此需要对原有的大豆分离蛋白有针对性的进行改性，以改善其专用功能特性，拓宽其应用。常规蛋白改性方法有物理法、化学法、酶法。其中，化学法改性反应时间较短、成本较低，设备要求不高，且改性效果最显著，因此，化学改性仍是当前蛋白质改性的主要手段。常用于改善大豆分离蛋白乳化性的化学改性有糖基化、酰化、脱酰胺、共价交联和磷酸化等。由于糖基化过程中不需要添加任何化学试剂，仅加热就能自发进行，属于“绿色加工工艺”，是提高蛋白功能特性的有效手段之一。糖基化改性机理是将碳水化合物以共价键与蛋白质分子上的α或ε氨基相连接形成糖基化蛋白的化学反应，从而改善蛋白的功能特性。目前，糖基化改性主要有干热法和湿热法。湿法工艺是在液相条件下进行，优点是产品杂质少，质量稳定，缺点是有一定的污水排出，要对产出的污水进行处理，设备投资大，能耗高，成本较高。干法是在固相条件下进行，操作简便、能耗低、污染小，缺点是反应体系不均匀，产品质量不稳定，反应效率低。半干法工艺体系含水量介于湿法和干法之间，具备湿法和干法工艺的优点，能够解决干法反应不均匀的问题，提高反应效率，生产过程无污水产生。半干法工艺在淀粉改性方面已得到广泛应用，但在大豆蛋白糖基化改性方面还未得到应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高凝胶强度大豆分离蛋白的加工方法，半干法工艺体系含水量介于湿法和干法之间，具备湿法和干法工艺的优点，能够解决干法反应不均匀的问题，提高反应效率，生产过程无污水产生。
[0004]本发明的技术方案是:高凝胶强度大豆分离蛋白的加工方法，包括以下步骤:
(1)样品的制备:将大豆分离蛋白粉及麦芽糊精按照2-5:1于高效混合器中混合，通过进液口慢速均匀的加入15~27%的去离子水，搅拌均匀后，置于干法反应器中反应，反应结束后自然风干，产品切碎，过100目筛，得到样品留待备用；
(2)凝胶的制备
取50-60g蒸馏水加13 g样品充分混合后置于离心管中，2500 r/min离心5 min;用保鲜膜封口，在90°C水浴条件下30 min，取出置于4°C条件下冷却12 h，制得产品。
[0005]单因素试验
质量比对大豆分离蛋白凝胶强度的影响:试验设置大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比12:1、10:1、8:1、6:1、4:1、2:1、1:1七个水平。
[0006]体系含水量对大豆分离蛋白凝胶强度的影响:试验设置体系含水量15%、17%、19%、21%、23%、25%、27% 七个水平。
[0007]反应温度对大豆分离蛋白凝胶强度的影响:试验设置反应温度30、40、50、60、70、80、90 °C七个水平。
[0008]反应时间对大豆分离蛋白凝胶强度的影响:试验设置反应时间6、12、18、24、30、36、42 h七个水平。
[0009]以上试验在研宄某一因素对大豆分离蛋白凝胶强度影响时，其它因素均保持在同一水平，凝胶强度为考核指标。
[0010]优化试验
在单因素试验基础上，采用响应面法，选取质量比(4)、体系含水量(名)、反应温度(X3)和反应时间(疋)作为变量，以凝胶强度(10作为响应值，设计因素五水平，利用DesignExpert统计软件对数据进行分析，根据模型预测最佳工艺条件并进行验证。
[0011]凝胶强度的测定
采用TA-Xt plus2质构仪进行测定。采用P 0.5柱形探头，每个样品测三点，取平均值。设置探头最小感知力为5 g，穿刺前探头运行速度为5.0 mm/s，穿刺过程中的运行速度为5.0 mm/s,穿刺后返回过程中的运行速度为5.0 mm/s,穿刺距离为24 mm,间隔时间为Is，检测温度为25 土 2°C。凝胶强度用硬度(Hardness)即探头下压过程中的最大感应力(单位g)表示。
[0012](I)质量比对大豆分离蛋白凝胶特性的影响
固定体系含水量19%、反应温度50°C、反应时间12 h，大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比对大豆分离蛋白凝胶特性的影响如图1所示。
[0013]从图1可以看出大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比在12:1~4:1范围内，随着质量比的减小，即麦芽糊精含量的增大，改性大豆分离蛋白的凝胶强度不断增大，在质量比4:1时，凝胶强度达到最大值(1578 g)，质量比超过4:1，凝胶强度随着质量比的不断减小而有所减小。这主要是由于质量比在12:1~4:1范围内，麦芽糊精量的增加，提高了蛋白质自由氨基与麦芽糊精分子还原末端羰基之间的接触几率，然而，随麦芽糊精量的继续增加(超过4:1)，溶液的黏度增加和空间位阻效应明显，导致凝胶强度降低。因此，在本试验条件下，最佳的大豆分离蛋白与麦芽糊精的质量比为4:1。
[0014](2)体系含水量对大豆分离蛋白特性的影响
固定大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比4:1、反应温度50°C、反应时间12 h、体系含水量对大豆分离蛋白凝胶特性的影响，如图2所示。
[0015]从图2可以看出，大豆蛋白的凝胶强度随体系含水量的不断增加而增加，但体系含水量超过23%时，凝胶特性增加并不十分显著。这主要是由于蛋白质在干燥状态下，多肽链段的移动受到限制，随着体系含水量的增多，水合作用增强，水部分地穿透至蛋白质结构的空洞表面，导致蛋白质结构膨胀，提高了多肽链的移动性和柔性，加速了蛋白和麦芽糊精之间的作用，从而提高改性大豆分离蛋白的凝胶强度。因此，在本试验条件下，体系的最佳含水量为23.0%。
[0016](3)反应温度对大豆分离蛋白凝胶性的影响
固定大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比4:1、体系含水量23%、反应时间12 h，反应温度对大豆分离蛋白凝胶性的影响，如图3所示。
[0017]从图3可以看出，在反应温度30°C~70°C范围内，大豆分离蛋白的凝胶强度随着反应温度的升高而增强，在反应温度70°C时达到最大值(1791 g)o当反应温度超过70°C，随着反应温度的升高，凝胶强度反而有所下降。这主要由于在反应温度30°C~70°C范围内，随着反应温度的升高，大豆分离蛋白的空间构象发生变化，蛋白质分子部分展开，埋藏在蛋白质内部的巯基暴露的数量增多，从而提高大豆分离蛋白的凝胶强度。而当反应温度超过70°C，随着反应温度的升高，蛋白质分子内或分子间的巯基交联形成了双硫键，致使总巯基数目下降，进而导