一種提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法與流程
2023-10-30 18:19:12
本發明屬於大豆蛋白提取技術領域，具體涉及一種提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法。
背景技術：
食品工業的飛速發展迫切需要具有各種專門功能性的大豆分離蛋白作為食品的原料成分或添加基料，蛋白質改性技術是實現該目標的重要手段。蛋白質改性是人為地對蛋白質結構進行修飾，從而改善產品的相容性和功能性。目前蛋白質改性技術主要有物理改性、化學改性、酶法改性和基因工程改性。蛋白質的理化性質，取決於它的胺基酸組成、分子大小及形態結構等，所以，一切能改變蛋白質胺基酸組成、分子大小和形態結構的因素必將影響其功能特性。研究提高大豆分離蛋白的功能性，就要從大豆分離蛋白的組成和結構入手，再進一步探索加工工藝對產品功能性的影響。酶法改性通常是蛋白酶的有限水解。酶法改性的程度取決於所用的酶、處理的時間以及人們所需要的功能性質。蛋白經酶解後，其功能性質的變化十分顯著，並且同化學改性相比，酶法改性還具有以下幾個方面優點，酶解過程十分溫和，很少或沒有不受歡迎的副反應或副產品最終水解產物經平衡後，含鹽極少且最終產品的功能性質可通過選擇特定的酶和反應因素加以控制蛋白水解產物可直接為消化不良者提供營養。酶水解的各種蛋白質經常表現苦味的原因是形成了苦味肽，大部分苦味肽的苦味是其中的疏水性胺基酸引起的。在完整的球蛋白分子中大部分疏水性側鏈藏在內部，它們不接觸味蕾，感覺不到苦味，隨水解進程的繼續，越來越多的疏水性胺基酸側鏈暴露出來使苦味增加，而適度酶解和輕度酶解則可實現水解度和酶解產物多樣性的調控，主要應用於生產具有優良加工特性的功能性蛋白或具有特殊生理活性的肽。
由於效益和市場的要求，在實際生產過程中需要最大限度的提高大豆蛋白在酶法改性中水解得率。大豆分離蛋白本身無苦味等不良風味,但是粘度高,溶解性、分散性等功能性較差。
技術實現要素：
本部分的目的在於概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用於限制本發明的範圍。
鑑於上述和/或現有提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的技術空白，提出了本發明。
因此，本發明的目的是解決現有技術中的不足，提供一種提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法。
為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，包括，以脫脂豆粕為原料，預處理後得到復溶完全的溶液，調節溶液的蛋白濃度，加入半胱氨酸和亞硫酸鈉，調節其ph，水浴保溫後加入胃蛋白酶攪拌水解，水解完成後調節體系至中性，離心獲得上清液和沉澱；將獲得的上清液滅酶滅菌，噴霧乾燥後得到大豆水解蛋白。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述加入半胱氨酸和亞硫酸鈉，其中，所述半胱氨酸的加入量為底物質量的0.4～0.6％。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述加入半胱氨酸和亞硫酸鈉，其中，所述亞硫酸鈉的加入量為底物質量的0.4～0.6％。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述調節其ph，其是調節其ph至1～3。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述水浴保溫後加入胃蛋白酶攪拌水解，其中，所述攪拌的攪拌速度為800～1500rpm。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述水浴保溫後加入胃蛋白酶攪拌水解，其是在35～40℃下水浴保溫20～40min，然後加入佔底物質量0.4～0.6％的胃蛋白酶，水解1～3h。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述離心，其離心速度為6000～7000rpm。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述噴霧乾燥，其工藝條件為進風溫度180～200℃，出風溫度70～90℃，料液流速15～20rpm。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述調節溶液的蛋白濃度，其是調節復溶完全後溶液的蛋白濃度至6～8％。
作為本發明所述提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法的一種優選方案，其中：所述以脫脂豆粕為原料，預處理後得到復溶完全的溶液，其是將脫脂豆粕分散於水中，攪拌混合充分，調節體系ph至7.5～8.5，室溫攪拌1～3h，在6000～7000rpm下離心去除沉澱，取上清液調節ph至4.0～5.0，靜置20～40min，在3500～4000rpm下離心，取沉澱復溶於水，調節體系為中性，攪拌2～3h，得到復溶完全的溶液。
本發明所具有的有益效果：
(1)本發明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法所製得的大豆水解蛋白，其起泡性、起泡穩定性十分突出。
(2)本發明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，得率能夠達到55％，同時水解度也很高。
(3)本發明製得的大豆水解蛋白，其可溶解性蛋白含量可達到98％。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合具體實施例對本發明的具體實施方式做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
其次，此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指可包含於本發明至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
實施例1
將低溫脫脂豆粕分散於去離子水(1:10)，攪拌使之充分混合，加入鹼液調節ph＝8.0，室溫攪拌2h，在6500rpm離心去除沉澱，上清液調節ph＝4.5，靜止30min，在3750rpm離心，取沉澱復溶於去離子水，調節ph＝7，攪拌3小時，得到復溶完全的溶液。
將復溶完全後的蛋白濃度調節至7％，加入0.5％的半胱氨酸和0.5％的亞硫酸鈉，ph調節至2，在37℃水浴保溫30min，加入胃蛋白酶0.5％，在800rpm下攪拌水解2個小時，調節ph至7，在6500rpm離心得上清和沉澱。
將所得的上清液經過滅酶滅菌，噴霧乾燥後即為大豆水解蛋白。噴霧乾燥的工藝條件為進風溫度190℃，出風溫度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性計算公式：將1％濃度的大豆蛋白溶液100ml置於500ml量筒中，使用高速乳化均質機以17500rpm均質40s，連續3次共計2min，記錄均質後液面高度記為v0，靜置30min後記錄液面高度，記為v30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(v0-100)/100×100％(1)
泡沫穩定性(％)＝(v30-100)/(v0-100)×100％(2)
本實施例中，v0＝285ml，v30min＝260ml。
經計算得，起泡性為185％，泡沫穩定性為86.49％。
②
本實施例中，可溶性蛋白含量為98.0％。
③
本實施例中，經計算得，大豆水解蛋白得率能夠達到55.2％。
④
水解度計算公式：水解度(dh)的測定採用三硝基苯磺酸法。標準曲線由l-leu(0～2.0mmol/l)來製備。水解度的計算:dh/％＝(an2－an1)/npb×100式中:an1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；an2指蛋白水解後氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；npb指蛋白底物中肽鍵的氮含量，npb對於大豆球蛋白來講為109.2mg/g。
本實施例中，經計算得，水解率為18.9％。
實施例2
將低溫脫脂豆粕分散於去離子水(1:10)，攪拌使之充分混合，加入鹼液調節ph＝8.0，室溫攪拌1h，在7000rpm離心去除沉澱，上清液調節ph＝5.0，靜止40min，在3500rpm離心，取沉澱復溶於去離子水，調節ph＝7，攪拌2小時，得到復溶完全的溶液。
將復溶完全後的蛋白濃度調節至6％，加入0.5％的半胱氨酸和0.4％的亞硫酸鈉，ph調節至2，在37℃水浴保溫30min，加入胃蛋白酶0.6％，在1000rpm下攪拌水解2個小時，調節ph至7，在6500rpm離心得上清和沉澱。
將所得的上清液經過滅酶滅菌，噴霧乾燥後即為大豆水解蛋白。
噴霧乾燥的工藝條件為進風溫度200℃，出風溫度70℃，料液流速18rpm。
①起泡性計算公式：將1％濃度的大豆蛋白溶液100ml置於500ml量筒中，使用高速乳化均質機以17500rpm均質40s，連續3次共計2min，記錄均質後液面高度記為v0，靜置30min後記錄液面高度，記為v30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(v0-100)/100×100％(1)
泡沫穩定性(％)＝(v30-100)/(v0-100)×100％(2)
本實施例中，v0＝280ml，v30min＝252ml。
經計算得，起泡性為180％，泡沫穩定性為84.44％。
②
本實施例中，可溶性蛋白含量為97.5％。
③
本實施例中，經計算得，大豆水解蛋白得率能夠達到52.6％。
④
水解度計算公式：水解度(dh)的測定採用三硝基苯磺酸法。標準曲線由l-leu(0～2.0mmol/l)來製備。水解度的計算:dh/％＝(an2－an1)/npb×100式中:an1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；an2指蛋白水解後氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；npb指蛋白底物中肽鍵的氮含量，npb對於大豆球蛋白來講為109.2mg/g。
本實施例中，經計算得，水解率為17.5％。
實施例3
將低溫脫脂豆粕分散於去離子水(1:10)，攪拌使之充分混合，加入鹼液調節ph＝8.0，室溫攪拌2h，在6500rpm離心去除沉澱，上清液調節ph＝4.5，靜止30min，在3750rpm離心，取沉澱復溶於去離子水，調節ph＝7，攪拌2～3小時，得到復溶完全的溶液。
將復溶完全後的蛋白濃度調節至7％，加入0.4％的半胱氨酸和0.5％的亞硫酸鈉，ph調節至2，在37℃水浴保溫30min，加入胃蛋白酶0.5％，在1200rpm下攪拌水解2個小時，調節ph至7，在6500rpm離心得上清和沉澱。
將所得的上清液經過滅酶滅菌，噴霧乾燥後即為大豆水解蛋白。
噴霧乾燥的工藝條件為進風溫度190℃，出風溫度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性計算公式：將1％濃度的大豆蛋白溶液100ml置於500ml量筒中，使用高速乳化均質機以17500rpm均質40s，連續3次共計2min，記錄均質後液面高度記為v0，靜置30min後記錄液面高度，記為v30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(v0-100)/100×100％(1)
泡沫穩定性(％)＝(v30-100)/(v0-100)×100％(2)
本實施例中，v0＝280ml，v30min＝253ml。
經計算得，起泡性為180％，泡沫穩定性為85.00％。
②
本實施例中，可溶性蛋白含量為96.8％。
③
本實施例中，經計算得，大豆水解蛋白得率能夠達到51.6％。
④
水解度計算公式：水解度(dh)的測定採用三硝基苯磺酸法。標準曲線由l-leu(0～2.0mmol/l)來製備。水解度的計算:dh/％＝(an2－an1)/npb×100式中:an1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；an2指蛋白水解後氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；npb指蛋白底物中肽鍵的氮含量，npb對於大豆球蛋白來講為109.2mg/g。
本實施例中，經計算得，水解率為16.5％。
實施例4
將低溫脫脂豆粕分散於去離子水(1:10)，攪拌使之充分混合，加入鹼液調節ph＝8.0，室溫攪拌1h，在7000rpm離心去除沉澱，上清液調節ph＝4.5，靜止40min，在4000rpm離心，取沉澱復溶於去離子水，調節ph＝7，攪拌2～3小時，得到復溶完全的溶液。
將復溶完全後的蛋白濃度調節至6％，加入0.5％的半胱氨酸和0.6％的亞硫酸鈉，ph調節至2，在35℃水浴保溫30min，加入胃蛋白酶0.6％，在1200rpm下攪拌水解2個小時，調節ph至7，在6500rpm離心得上清和沉澱。
將所得的上清液經過滅酶滅菌，噴霧乾燥後即為大豆水解蛋白。
噴霧乾燥的工藝條件為進風溫度190℃，出風溫度80℃，料液流速18rpm。
①起泡性計算公式：將1％濃度的大豆蛋白溶液100ml置於500ml量筒中，使用高速乳化均質機以17500rpm均質40s，連續3次共計2min，記錄均質後液面高度記為v0，靜置30min後記錄液面高度，記為v30min。起泡能力公式如下：
起泡性(％)＝(v0-100)/100×100％(1)
泡沫穩定性(％)＝(v30-100)/(v0-100)×100％(2)
本實施例中，v0＝280ml，v30min＝250ml。
經計算得，起泡性為180％，泡沫穩定性為83.33％。
②
本實施例中，可溶性蛋白含量為96.9％。
③
本實施例中，經計算得，大豆水解蛋白得率能夠達到50.3％。
④
水解度計算公式：水解度(dh)的測定採用三硝基苯磺酸法。標準曲線由l-leu(0～2.0mmol/l)來製備。水解度的計算:dh/％＝(an2－an1)/npb×100式中:an1指蛋白水解前氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；an2指蛋白水解後氨基氮的含量，mg/g(蛋白)；npb指蛋白底物中肽鍵的氮含量，npb對於大豆球蛋白來講為109.2mg/g。
本實施例中，經計算得，水解率為17.6％。
由此可見，本發明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法所製得的大豆水解蛋白，其起泡性、起泡穩定性十分突出；本發明提供的提高大豆蛋白酶法改性中水解得率的方法，得率能夠達到55％，同時水解度也很高；本發明製得的大豆水解蛋白，其可溶解性蛋白含量可達到98％。
值得一提的是，我方發明在實驗過程中通過優選0.4～0.6％的胃蛋白酶和0.4～0.6％的半胱氨酸及0.4～0.6％的亞硫酸鈉相配合，通過其協同作用，達到了提高大豆水解蛋白起泡性、起泡穩定性、得率和水解度的效果。胃蛋白酶的酶解位點含有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等胺基酸殘基的肽鍵。酶解使得蛋白質分子摺疊結構部分打開並發生重要的結構重排。起初採用0.4～0.6％的胃蛋白酶水解，能夠獲得大豆7s蛋白的核心區和擴展區肽，體系中存在的0.4～0.6％的半胱氨酸及0.4～0.6％的亞硫酸鈉能夠使得擴展區肽誘發11s聚集並有效操控11s的熱聚集行為，從而突破性地提高大豆水解蛋白起泡性、起泡穩定性、得率和水解度。當兩者添加量不在此範圍內時，會對蛋白的界面特性造成影響，聚集過快過慢均不利於在界面上發生相互作用，使得大豆水解品質下降。
更難得的是，我方發明在實驗過程中又進一步優化了水解時的水解攪拌速度和水解時間。通過實驗研究發現，水解溫度為50～60℃、水解攪拌速度為800～1500rpm、水解時間為1～3h，通過起到很好的協同增效作用，使得產品品質進一步得到提高。首先適當的加熱能提高酶解後的大豆分離蛋白的起泡性，但其泡沫穩定性反而降低，這是由於蛋白聚集，分子量增大，不利於在界面上發生相互作用。對此，我方發明在研究中發現，當水解攪拌速度為800～1500rpm時，水解溫度為35～40℃時攪拌注入的能量能夠控制影響蛋白聚集傾向程度，更有利於其在界面上的相互作用，以達到同時提高大豆分離蛋白的起泡性和泡沫穩定性。除此之外，酶解時間過長會導致蛋白質分子之間的相互作用力減弱，泡沫穩定性反而降低。另外，水解條件還會影響酶解大豆蛋白中巰基蛋白在酶解過程中的變化，使得蛋白質分子的柔性增加，提高蛋白質在界面的吸附量，從而增強了水解大豆蛋白產品的乳化能力和起泡能力。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。