專利名稱：一種大豆蛋白－糖接枝改性的方法
技術領域：
本發明涉及一種大豆蛋白接枝改性的方法，具體地說，本發明涉及一種大豆蛋白與糖進行接枝改性的方法，更具體地說，本發明涉及一種用微波輻射加熱對大豆蛋白-糖進行接枝改性的方法。
背景技術：
大豆蛋白通過與糖進行接枝改性獲得的產物比沒有改性的大豆蛋白功能性如水溶性、熱穩定性、乳化性、抗菌性、抗氧化性等有極大的提高，并將其用于食品、藥物等各種領域。具體地說，希望將它們用于食品添加劑、保健品、藥物載體等。
到目前為止，蛋白質與糖進行接枝改性研究的方法主要有兩種；(1)干法反應-通過控制自發的美拉德(Maillard)反應來實現的，主要應用于蛋白質與多糖之間。反應是在低于蛋白質的變性溫度條件下進行的，而且.反應時還需控制反應體系的水分活度，使得在較低的水分活度下蛋白質中的氨基處于非聚集的反應狀態，如此以提供反應基團進行共價結合。此條件下的接枝反應速度很慢。(2)濕法反應-蛋白質與糖的水溶液在一定的條件下進行反應，主要應用于蛋白質與單糖或雙糖之間。反應通常是在一可密封裝置里，放入一定比例的蛋白質與糖混合液，密封該裝置，水浴或油浴，或者在一回流裝置里進行反應，通過冰浴降低反應溫度，從而結束反應。一般來說，在上述兩種蛋白-糖接枝反應的方法中，反應的速度是很慢的，干法反應所需的時間在24小時以上，甚至幾天到幾周不等；而濕法反應速度則因反應溫度的不同而不同，反應所需的時間從數小時到數周不等。因此，這兩種方法很難應用于工業生產。
此外，蛋白質-糖接枝改性之后，多余的糖及副產物因不同的接枝方法而不同，如何分離并除去這些多余的糖及副產物，這是一個問題。一般來說，蛋白質-糖接枝改性隨著反應時間的延長，其副產物增多，而且復雜，可能會影響蛋白質-糖接枝改性物的質量，這也是一個問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種大豆蛋白-糖經微波輻射處理進行接枝改性的方法，其反應速度快，大豆蛋白-糖接枝改性物得率高。
本發明的技術方案本發明經過深入研究并解決了上面的問題，結果，已發現上面的問題可以通過僅用微波輻射處理或者微波輻射與離心或超濾分離共同處理來解決，其中，微波輻射加速了蛋白質-糖的接枝反應，減少了副產物的生成，依據糖的種類及產物最終用途的不同，可以保留或經離心或超濾分離并除去多余的糖及副產物。具體的方案為將大豆蛋白與糖的混合溶液進行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，大豆蛋白溶液質量百分濃度為1～16％，大豆蛋白與糖的質量比1∶1～1∶10，微波輻射加熱溫度75～98℃，微波輻射加熱時間10～60min。
作為制備本發明的大豆蛋白溶液的原料應得自大豆，且可以廉價地得到，可以使用豆漿，大豆濃縮蛋白，大豆分離蛋白，脫脂大豆粉，大豆乳清蛋白等，尤以大豆分離蛋白，脫脂大豆粉為佳。緩沖液或酸、堿可以用于制備大豆蛋白溶液或者調整大豆蛋白-糖混合溶液的pH，作為堿可以是氫氧化鈉；作為酸，可以是鹽酸，也可以是檸檬酸等有機酸；作為緩沖液，可以是磷酸鹽等緩沖液。
用于接枝改性的大豆蛋白溶液質量百分濃度為1～16％，當然，大豆蛋白溶液的濃度在這個范圍之外，大豆蛋白-糖的接枝改性的反應也可進行，但是反應的速度就要受到一定的影響。
大豆蛋白與糖的質量比1∶1～1∶10，作為用于本發明的糖可以采用單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉或纖維素；糖的改性物羧甲基纖維素、可溶性淀粉或還原性淀粉；富含糖的原料魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以單獨或組合地使用，所用的糖尤以單糖為葡萄糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉；糖的改性物可溶性淀粉；富含糖的原料魔芋粉為佳。
本發明所用的反應裝置可以發射微波且對操作人員具有絕對安全性。大豆蛋白與糖的混合溶液置于微波能夠通過的敞口或密閉的容器里。
本發明的接枝改性的反應條件在某種程度上隨所用糖的種類而變化。然而，一般說來，用于接枝改性反應的大豆蛋白與糖的質量比1∶1～1∶10，通過酸、堿或緩沖液調整反應體系的pH為6～8；微波的發射功率100～1500瓦或更高，微波輻射大豆蛋白-糖接枝改性反應的時間為10～60min，隨糖的種類而定；微波輻射加熱進行溫度為75～98℃，然后進行冷卻，直到溫度降至60℃或更低，反應壓力為一個大氣壓或更高。反應結束后，依據糖的種類及產物最終用途的不同，可以通過離心或超濾的方法，從混合物中除去多余的糖及副產物，離心力為4000×g或更高，超濾的透過分子量為50000道爾頓或更低，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中不含有多余的糖及副產物；也可以不通過離心或超濾，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中含有多余的糖及副產物。
大豆蛋白-糖接枝改性是基于蛋白質分子中氨基酸側鏈的自由氨基和糖分子還原末端的羰基之間的羰氨反應，因此采用OPA(鄰苯二甲醛)分光光度法測定反應液中自由氨基的含量，進而反映出接枝改性的程度-接枝度DG(Degree ofGraft)。該法的理論依據是OPA與蛋白質中的自由氨基，在巰基乙醇的存在下，共同反應生成的化合物在340nm處有強吸收。DG＝(C0-Ct)/C0×100％(C0，未反應時蛋白質中自由氨基總量；Ct，反應t時刻蛋白質自由氨基的含量)。
大豆蛋白-糖接枝改性后，接枝度(DG)在10％以上其功能性會有提高，對產物最終接枝度的要求不能一概而論，依據接枝所用糖的種類及產物最終的用途而定。一般來說，接枝度(DG)在10～60％為宜。
本發明也適用于其它蛋白質，如酪蛋白、小麥蛋白、花生蛋白等與糖接枝改性。
本發明的有益效果本發明中，大豆蛋白與糖以共價結合，不需要任何化學試劑作為催化劑，僅微波輻射加熱就可使該反應進行，經接枝改性的蛋白質功能性，如水溶性，乳化性，熱穩定性，抗氧化性、抗菌性等有很大的提高，是目前大豆蛋白改性眾多方法中較為理想的方法。
按照本發明，大豆蛋白-糖接枝改性反應速度極大提高，產物的得率高，且產物外觀色澤可控制。
具體實施例方式
實施例1大豆分離蛋白(由日本不二公司生產)在磷酸鹽緩沖液(pH7.8)中形成質量百分濃度為1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白與乳糖的質量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于3119-0050型離心套管(Nalge，USA)中，加蓋，為了防止升溫過快，采用間歇式微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。結果如下
比較實施例1大豆分離蛋白(由日本不二公司生產)在磷酸鹽緩沖液(pH7.8)中形成質量百分濃度為1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白與乳糖的質量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。結果如下
實施例2脫脂大豆粉(由深遠食品有限公司生產)分散于水中，用0.1M氫氧化鈉調pH8.0，溶液中大豆蛋白的質量百分濃度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白與葡聚糖的質量比wt/wt＝1/10)，混合液40mL置于3119-0050型離心套管(Nalge，USA)中，加蓋，為了防止升溫過快，采用間歇式微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。反應混合物經離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。結果如下
比較實施例2脫脂大豆粉(由深遠食品有限公司生產)分散于水中，用0.1M氫氧化鈉調pH8.0，溶液中大豆蛋白的質量百分濃度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白與葡聚糖的質量比wt/wt＝1/10)，混合液40ml置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。反應混合物經離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。結果如下
實施例3
大豆分離蛋白(由日本不二公司生產)形成質量百分濃度為5.0％的溶液，用0.1M鹽酸調pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白與葡萄糖的質量比wt/wt＝1/1)，混合液200mL置于帶回流裝置的微波反應器(三樂微波公司定制)中敞口容器中，微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。結果如下
比較實施例3大豆分離蛋白(由日本不二公司生產)形成質量百分濃度為5.0％的溶液，用0.1M鹽酸調pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白與葡萄糖的質量比wt/wt＝1/1)，混合液200ml置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應一定時間后冷卻至60℃或更低。結果如下
實施例4原料糖采用可溶性淀粉，其余操作條件同實施例1，微波輻射加熱60min結束反應后，反應混合物經離心(4000×g)除去可溶性淀粉，獲得上清液，產物的接枝度(DG)為38.6％，色澤為淡黃。
實施例5原料糖采用魔芋粉，其余操作條件同實施例1，微波輻射加熱60min結束反應后，反應混合物經離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。產物的接枝度(DG)為28.8％，色澤為淡黃。
實施例6實施例1、2、3中獲得的反應混合物進行超濾，透過50000道爾頓或更低的小分子物質，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，結果如下
實施例7配方和操作條件基本同實施例1，只是微波輻射加熱溫度為75℃，結果如下
實施例8原料糖采用葡萄糖與乳糖組合，其質量比為1∶1，其余操作條件同實施例1，結果如下
實施例9原料蛋白采用酪蛋白，其余操作條件同實施例1，結果如下
權利要求
1.一種大豆蛋白—糖接枝改性的方法，其特征是將大豆蛋白與糖的混合溶液進行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，獲得大豆蛋白—糖接枝改性物，大豆蛋白溶液質量百分濃度為1～16％，大豆蛋白與糖的質量比1∶1～1∶10，微波輻射加熱溫度75～98℃，微波輻射加熱時間10～60min。
2.根據權利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白采用豆漿，大豆濃縮蛋白，大豆分離蛋白，脫脂大豆粉，大豆乳清蛋白。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中的大豆蛋白采用大豆分離蛋白，脫脂大豆粉。
4.根據權利要求1所述的方法，其中的糖采用單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉或纖維素；糖的改性物羧甲基纖維素、可溶性淀粉或還原性淀粉；富含糖的原料魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以單獨或組合地使用。
5.根據權利要求1或4所述的方法，其中的糖采用單糖為葡萄糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉；糖的改性物可溶性淀粉；富含糖的原料魔芋粉。
6.根據權利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白與糖的混合溶液置于微波能夠通過的敞口或密閉的容器里。
7.根據權利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白和糖的混合液用緩沖液、酸、堿控制pH6～8。
8.根據權利要求1所述的方法，其中的微波輻射加熱后的溶液進行冷卻，冷卻溫度低于60℃。
9.根據權利要求1所述的方法，其中的從微波輻射加熱后的溶液中分離并除去多余的糖及副產物，采用離心或超濾的方法。
10.根據權利要求1所述的方法，其中的原料蛋白質采用酪蛋白、小麥蛋白、花生蛋白。
全文摘要
一種大豆蛋白－糖接枝改性的方法，涉及微波輻射加熱對大豆蛋白－糖接枝改性的方法。本發明方法包括將大豆蛋白與糖的混合溶液進行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產物，獲得大豆蛋白－糖接枝改性物。本發明的優點是大豆蛋白－糖經微波輻射加熱，加速了大豆蛋白－糖的接枝改性反應，由此提高了大豆蛋白－糖接枝改性物的得率。
文檔編號C08H1/00GK1594401SQ20041004134
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月9日 優先權日2004年7月9日
發明者裘愛泳, 管軍軍, 劉曉亞 申請人:江南大學