泡沫穩定型大豆蛋白及其糖接枝技術結合酸性加熱制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及大豆蛋白，特別是涉及一種泡沫穩定型大豆蛋白及其糖接枝技術結合 酸性加熱制備方法，本發明屬于食品加工技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著冰激凌、奶油等典型的水-油混合體系的食品受到越來越多消費者的歡迎，如 何使用安全健康的起泡劑替代對健康不利的酪蛋白這一研究方向被廣泛關注。大豆蛋白具 有優良的乳化性和起泡性，為實現蛋白起泡劑替代酪蛋白提供了可能。然而，大豆蛋白在極 端環境下的穩定性不佳，其分子結構常常受到環境因素的影響從而導致體系穩定性下降 (如pH變化、溫度、電場等）。因此，改善大豆蛋白的泡沫穩定性成為拓展其應用范圍的關鍵。
[0003] 為了提高大豆蛋白的泡沫性質，本領域研究技術人員一般從酶法改性、物理處理 等方面對大豆蛋白進行改性。然而，天然蛋白在酸性條件下經適當熱處理后，結構展開，聚 集體表面疏水性提高，且無定形聚集體的形成也可以改善界面性質，可能會提高泡沫穩定 性。但聚集體尺度持續增大，特別是不溶性聚集體的出現，可能不利于其溶解性的改善。同 時，大豆蛋白纖維聚集體的溶解性在中性條件下較差，這嚴重限制了其應用。
【發明內容】
[0004] 針對大豆蛋白加熱后溶解性不良、泡沫穩定性差等缺點，本發明提供一種泡沫穩 定型大豆蛋白及其糖接枝技術結合酸性加熱制備方法。
[0005] 本發明針對目前專用蛋白配料應用面窄的現狀，從蛋白質結構決定功能出發，擬 利用糖接枝技術結合酸熱處理，通過合理的設計，將普通大豆蛋白轉化為泡沫穩定型的大 豆蛋白。本發明是將糖接枝技術與酸熱處理相結合，以大豆分離蛋白（SPI)和乳糖為原料， 采用糖接枝技術制備SPI-乳糖接枝產物，在酸性條件下(pH2.0)加熱誘導其形成纖維聚集 體，期望制備出泡沫穩定型的目標大豆蛋白，以進一步拓展大豆蛋白作為蛋白配料的應用 市場，提升大豆蛋白的附加值。
[0006] 泡沫穩定性主要取決于三個方面:無規則攪打使泡沫破裂的趨勢的大小;液體膜 中液體流失和膜變薄趨勢的大小，蒸發和氣體透過液體膜擴散趨勢的大小。因此，要增加泡 沫的穩定性，應該從以下幾個方面考慮:增加溶液的粘度以及泡沫壁的表面粘度，加入其他 分子以改變表面膜物質的分子結構組成，改變膜的性質。為了改善泡沫性質，本領域一般技 術人員會從酶改性方面考慮，這是因為多肽和蛋白質性質方面有差異。而對于糖接枝技術 的應用，目前研究的熱點主要集中于乳液性質的改善問題。這主要是因為本領域一般技術 人員認為糖類的分子量較大，雖然糖接枝蛋白的溶解性有一定改善，但其相對分子質量大 大增加，這會導致蛋白質的疏水性下降，界面性質變差，對泡沫的形成不利。發明人研究發 現:糖接枝對大豆蛋白性質的影響，跟糖的分子量、電荷及空間位阻有關，因此，改變接枝糖 的種類可能會起到不同效果。
[0007] 本發明通過將糖接枝技術與酸熱處理相結合，制備出一種不同pH值條件下的溶解 性、穩定性及泡沫穩定性良好的大豆蛋白，進一步拓展大豆蛋白作為功能性配料在食品工 業中的應用范圍。
[0008]本發明目的通過如下技術方案實現：
[0009]泡沫穩定型大豆蛋白的糖接枝技術結合酸性加熱制備方法，包括如下步驟：
[0010] 1)將大豆蛋白和乳糖分別按1:100~1〇: 100質量比溶于去離子水中，室溫下攪拌 至完全溶解，配制成大豆蛋白溶液和乳糖溶液;將大豆蛋白溶液和乳糖溶液按照1:1~1:10 質量比混合，攪拌至完全溶解，凍干，得到大豆蛋白-乳糖混合物；
[0011] 2)取大豆蛋白-乳糖混合物干燥箱中，于干燥箱底部放置飽和KBr溶液以控制箱內 相對濕度為60~80%，調節干燥箱中溫度為70~90°C，恒溫反應0.5~4h，透析掉未接枝的 乳糖，凍干，得到大豆蛋白-乳糖接枝產物；
[0012] 3)取大豆蛋白-乳糖接枝產物按1:100~10:100質量比溶于去離子水，室溫攪拌至 完全溶解，調節pH至2.0~7.0，水化過夜；70~90°C水浴加熱反應0.25~20h，冷卻至室溫， 得到目標大豆蛋白。
[0013] 為進一步實現本發明目的，優選地，步驟(2)中，大豆蛋白-乳糖混合物在恒溫干燥 箱中的反應溫度為85°C，反應時間為2~4h。
[0014]優選地，步驟(3)中，所述水浴加熱反應前調解混合液pH值為2.0~3.0。
[0015]優選地，步驟(3)中，所述水浴加熱反應的溫度為85°C，水浴加熱反應的時間為5~ 20h〇
[0016]-種泡沫穩定型大豆蛋白，由上述的糖接枝技術結合酸性加熱制備方法制得，所 得泡沫穩定型蛋白起泡能力為75%~100%;起泡穩定時間為250~310min;在pH值為2.0~ 7.0的條件下，其溶解性為40 %~83 %。
[0017]應用本發明方法，制備的目標大豆蛋白中糖分子與大豆蛋白緊密結合，并經加熱 誘導形成蠕蟲狀結構的纖維聚集產物，中性條件下的溶解性得到改善，泡沫穩定性顯著增 加。
[0018] 糖接枝改性是通過化學或生物的方法在蛋白側鏈上的活性基團中（如-NH2，-〇H) 引入一種或幾種側鏈基團。蛋白經過美拉德反應后能夠與多糖形成共價產物，溶解性得到 提高。乳糖與乳清分離蛋白制備的接枝產物在酸性和中性條件下均具有較好的溶解性;蛋 白質經糖接枝改性后溶解度提高，主要是由于糖基化提供了親水羥基所致。與低聚糖接枝 的蛋白質分子結構展開，疏水基團暴露，在氣-水界面形成的界面膜厚度增加，可能會提高 泡沫穩定性。
[0019]相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果：
[0020] 1)本發明只涉及兩種原料:大豆蛋白和乳糖，其中大豆蛋白是利用脫脂豆柏采用 堿溶酸沉法提取而來，乳糖直接采購而來。原料成本低，來源廣泛，綠色環保。
[0021] 2)本發明采用干熱法制備大豆蛋白-乳糖接枝產物，加熱溫度優選為90°C以下，加 熱設備選用通用型熱風干燥機，節能環保、經濟實用，適于工業上連續生產使用。
[0022] 3)本發明對大豆蛋白進行水熱處理時，無需添加其他催化劑等化學試劑，只需通 過精確地對加熱時間和溫度進行控制，即可制備出溶解性更好、泡沫穩定性更高的大豆蛋 白，操作設備簡單，能耗低，成品綠色安全。
【附圖說明】
[0023] 圖1為實施例3不同加熱時間對目標大豆蛋白的起泡穩定性影響情況測試圖。
【具體實施方式】
[0024]為更好地理解本發明，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的發明，但實施 例不構成對本發明保護范圍的限定。
[0025]下面實施例中有關測試方法的說明如下：
[0026] 測試溶解度:分別取目標大豆蛋白和對比實施例分散于去離子水中，配成蛋白含 量為1%的樣液，調節樣品的pH值至6.0,離心去除沉淀，用Lowry法測試上清中蛋白含量，對 樣品的溶解度的進行評價。
[0027]測試起泡性:取目標大豆蛋白和對比實施例分別溶于蒸餾水中，配成蛋白含量為 1 %的樣液，調節pH至7.0，置于高速剪切機中攪打起泡，記下0和60min后初始泡沫高度Ho和 終止高度Hi，按以下公式計算出不同pH樣品的起泡能力：
[0028]起泡能力（FoamingCapacity) :FC=(Htr100)/100X100%
[0029] 泡沫穩定性(FoamingStability) :FS( % ) = (Hi- 100)/(H〇-100)X100% (以下實 驗結果中均選第30min的泡沫穩定性進行對比）
[0030] 穩定時間：從泡沫打發完成后至泡沫完全消融所用時間(min)
[0031] 實施例1
[0032] -種糖接枝結合酸性加熱法制備泡沫穩定型大豆蛋白的方法，包括如下步驟：
[0033] (1)將大豆蛋白和乳糖按1:10質量比分別溶于去離子水中，室溫下攪拌至完全溶 解，配制成大豆蛋白溶液和乳糖溶液;將以上二者按1:1體積比混合，攪拌至完全溶解，凍 干，得到大豆蛋白-乳糖混合物；
[0034] (2)取大豆蛋白-乳糖混合物置于干燥箱中，于干燥箱底部放置飽和KBr溶液以控 制箱內相對濕度為79 %，調節干燥箱中溫度為85°C，恒溫反0.5h，透析掉未接枝的乳糖，凍 干，得到大豆蛋白-乳糖接枝產物；
[0035] (3)取大豆蛋白-乳糖接枝產物按1:100質量比溶于去離子水，室溫攪拌至完全溶 解，調節pH至7.0,水化過夜;85°C水浴加熱反應20h。冷卻至室溫，得到目標大豆蛋白。測試 結果見表1。
[0036] 對比例1
[0037]參考中國發明專利201110447032.2-種泡沫穩定型的大豆蛋白纖維的制備方法： [0038] (1)取生產大豆分離蛋白的副產品濕豆渣(含水量85%)500g，加水1075mL，攪拌均 勻，用檸檬酸調節pH至4.0，在150°C下2h，冷卻至30°C水浴，加入酸性蛋白酶，使酶活體系達 至Ij50u/ml，調節pH值為4.0,持續攪拌，反應時間為4h，得到吸水性強的泡沫穩定型大豆纖 維。
[0039] (2)將步驟(1)中所得產品多次通過膠體磨，使其可以通過200目篩為宜，得到泡沫 穩定型大豆纖維。
[0040] (3)將步驟(2)中所得產品進行板框壓濾，使纖維水分達到85%，得到口感細膩的 泡沫穩定型大豆纖維。測試結果見表1。
[0041] 表1
[0042]
[0043] 表1顯示，與對比實施例20 0miη的泡沫穩定時間相比，目標大豆蛋白的泡沫穩定時 間為310min，遠高于現有技術對泡沫穩定性的改善作用。中國發明專利201110447032.2中 報道，現有技術可以將大豆纖維的泡沫穩定時間從20min提高到200min，提升幅度為 180min。而應用本發明技術可以將大豆蛋白的泡沫穩定時間從30min提高到310min，提升幅 度為280min。這表明，與現有技術相比，本發明提供的處理技術(糖接枝技術與酸熱處理相 結合)具有優越性。
[0044] 實施例2
[0045] -種糖接枝結合酸性加熱法制備泡沫穩定型大豆蛋白的方法，包括如下步驟：
[0046] (1)將大豆蛋白和乳糖按1:100質量比