專利名稱：一種對醇法大豆?jié)饪s蛋白改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對醇法大豆?jié)饪s蛋白的改性方法。
背景技術(shù)：
醇法大豆?jié)饪s蛋白是利用酒精溶液浸出脫脂豆粕中的可溶性碳水化合物，使浸出的物料中蛋白質(zhì)干基含量在65％以上。醇法大豆?jié)饪s蛋白生產(chǎn)工藝的特點是生產(chǎn)工藝過程幾乎無污水排放，避免環(huán)境污染；有利于進(jìn)一步利用、降低生產(chǎn)成本；更重要的是醇法制備的大豆?jié)饪s蛋白風(fēng)味清淡、色澤較淺、得率高。目前，美國、日本、除英國之外的西歐國家大部分的大豆?jié)饪s蛋白都是醇法大豆?jié)饪s蛋白。但由于醇溶液引起的蛋白質(zhì)變性和聚集作用，使其氮溶解指數(shù)很低(NSI為5％～10％)，嚴(yán)重限制其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。為此，醇法大豆?jié)饪s蛋白的改性已經(jīng)成為食品加工工業(yè)亟待解決的問題。目前，國內(nèi)外對大豆改性的方法主要有化學(xué)改性、物理改性、酶改性等。然而，這些改性方法由于存在很多不足之處，從而無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
1.1化學(xué)改性大豆蛋白的化學(xué)改性主要包括還原烷基化、氨基酸共價連接、硫醇化、?；?、磷酸化等。這些方法雖然在一定程度上改善大豆蛋白的一些功能特性，但不僅對氨基酸生物有效利用性有負(fù)面影響，而且產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物也會使產(chǎn)品質(zhì)量大打折扣。
1.2酶改性酶改性是動物蛋白酶、植物蛋白酶或生物蛋白酶通過部分降解蛋白質(zhì)，增加其分子內(nèi)或分子間交聯(lián)，改善蛋白質(zhì)功能性質(zhì)。但這種改性方法也存在很多缺點，諸如動物蛋白酶價格昂貴，而植物蛋白酶解效率低；生產(chǎn)工藝不易控制，產(chǎn)品易形成苦味物質(zhì)肽類；酶改性沒有系統(tǒng)的理論研究，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等。
1.3物理改性所謂物理改性就是通過加熱、高剪切、高壓、輻射等作用改善大豆蛋白的功能特性。雖然物理改性也有文獻(xiàn)報道，但是具備完整的改性理論和符合工業(yè)自動化生產(chǎn)的改性工藝卻屈指可數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述各種改性方法的不足，研究出了一種利用高頻電磁場對醇法大豆?jié)饪s蛋白改性的方法，該方法不僅克服了化學(xué)改性和酶法改性的不足之處，而且還大大改善產(chǎn)品的功能特性以及提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，是一種新型的、簡單經(jīng)濟的物理改性方法，操作簡單、費用低、時間短、改性效率高，易于實現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的方法是將用醇法生產(chǎn)的大豆?jié)饪s蛋白與50～100℃的熱水混合，料液比(w/v)在1∶6～1∶12之間，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)6～10min，得蛋白漿液，然后將蛋白漿液用碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉調(diào)pH值在7～10之間。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率為500～1000W，時間為30秒～5分鐘。
將上述改性后的蛋白漿液均質(zhì)5min，均質(zhì)壓力25Mpa，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。
噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度180～200℃ 出風(fēng)溫度80～85℃進(jìn)料速度20～25mL/min 噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
為了更進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的，下面將詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。
1工藝路線的確定醇法大豆?jié)饪s蛋白采用高頻電磁場進(jìn)行改性技術(shù)。該技術(shù)可以明顯的改善或恢復(fù)醇變性濃縮蛋白的溶解性、乳化穩(wěn)定性、持水性、持油性等功能特性。此外，該技術(shù)不添加任何化學(xué)物質(zhì)，無毒無副、操作簡單經(jīng)濟，可提高大豆蛋白的生物有效利用性，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的功能性大豆?jié)饪s蛋白。此法系將醇變性大豆?jié)饪s蛋白漿液置于高頻電磁場中，它以每秒數(shù)十億次的驚人速度進(jìn)行周期變化，蛋白質(zhì)吸收了電磁場能后，在電磁場的作用下呈方向性排列的趨勢，改變了其分子間的作用力和分子內(nèi)的三、四級結(jié)構(gòu)。當(dāng)電場方向發(fā)生變化時，大豆蛋白分子以同樣的速度做電場極性運動，就會引起分子的轉(zhuǎn)動，致使分子間頻繁碰撞而產(chǎn)生了大量的摩擦熱，以熱的形式在蛋白漿液內(nèi)表現(xiàn)出來，從而使蛋白質(zhì)分子在短時間不產(chǎn)生熱變性的前提下，使原來醇變性的大豆蛋白恢復(fù)和改善蛋白質(zhì)的水溶性和乳化穩(wěn)定性等功能特性。我們按照以下試驗方案完成了小試。
利用高頻電磁場對醇法大豆蛋白改性的工藝流程如下脫脂豆粕→乙醇提取→大豆?jié)饪s蛋白→制蛋白漿液→改性→均質(zhì)→噴霧干燥→成品2高頻電磁場改性試驗在廣泛查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上表明利用高頻電磁場對大豆?jié)饪s蛋白改性的關(guān)鍵因素是電磁場功率、改性時間和pH。由于在Gomi、Teruo等人的發(fā)明專利、Chajuss等人的發(fā)明專利以及無錫輕工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的顧玉興、華欲飛等人的博士論文中，無論使用高剪切均質(zhì)機、噴射式蒸煮鍋還是超聲波改性，均證實pH值越高，越有利于醇法大豆?jié)饪s蛋白的改性。在試驗過程中，確定pH值為7～10，因此，我們重點考察了電磁場功率和改性時間，并通過分別作單因素試驗，作為下一步正交試驗中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述單因素試驗結(jié)果，我們通過正交試驗確定了最佳條件從正交試驗的極差分析，pH值和電磁場功率對改性的蛋白質(zhì)影響最大，其次加熱時間。最佳改性工藝參數(shù)為加熱時間為30秒～5分鐘，pH值為8～9，電磁場強度為1000W。在此條件下改性的大豆?jié)饪s蛋白，其氮溶解指數(shù)高達(dá)69.38～84.48％，乳化穩(wěn)定性大于90％，且色澤較淺、無豆腥味。
3改性大豆?jié)饪s蛋白的成品分析(1)性狀我院研究的改性大豆?jié)饪s蛋白是微顆粒狀，無豆腥味和苦味，呈乳白色。分散性、溶解性、乳化穩(wěn)定性、持水性、持油性以及凝膠性均較好，尤其是溶解性和乳化穩(wěn)定性。
(2)氮溶解指數(shù)(NSI)氮溶解指數(shù)是衡量大豆?jié)饪s蛋白質(zhì)量的重要因素，是制定加工工藝條件，決定大豆?jié)饪s蛋白粉用途必需的指標(biāo)，其測定方法參照GB 5511-85。
NSI(％)＝溶解在水中的蛋白質(zhì)(％)/樣品總蛋白質(zhì)(％)×100根據(jù)上述試驗條件制得的改性大豆?jié)饪s蛋白，測得其NSI在60％～85％。
(3)乳化穩(wěn)定性測定方法在65mL0.3％蛋白質(zhì)溶液中加35mL豆油，于高速搗碎機中，均質(zhì)1min(16000r/min)，很快將10mL乳狀液置于15mm×150mm試管中，50℃水浴中靜置30min，然后從管底取5mL乳狀液，測其水分含量，則乳化穩(wěn)定性如下計算乳化穩(wěn)定性＝(100-M)/(100-M0)×100％式中M——靜置30min后乳狀液含水量，％；M0——靜置前乳狀液含水量，％。
(4)持水性測定方法取5g樣品裝入事先準(zhǔn)確稱重的1號砂芯坩堝內(nèi)，用過量的蒸餾水浸泡樣品1h，取出，自然沉降濾去水分，稱重，樣品持水性表示成
持水性＝樣品持水量(g)/樣品干中(g)(5)吸油性測定方法取4g樣品于50mL離心管中，加24mL都有，每隔5min，攪拌30s，30min后于離心(1600*g)25min，析出未被吸附的油，通過總油與未被吸附油體積之差，測定其吸附有的百分率。
(6)乳化性測定方法稱取2.5g樣品分散于50mL水中，加50mL水中，加50mL色拉油，再于離心(1300×g)5min，按下式計算乳化能力乳化能力＝被乳化層高度/離心管中液體的總高度×100％(7)保水性測定方法向10g干試樣中加熱水100mL，放置20min，使之充分吸水，冷卻至室溫后，用1000r/min離心分離5min，去除分離水測定殘留物的質(zhì)量，通過下式計算出的值。如在200以上，可稱該蛋白有保水性。
保水性＝離心分離后的殘留質(zhì)量(g)/換算為干物質(zhì)的試樣質(zhì)量(g)×100％根據(jù)上述各種蛋白質(zhì)功能特性的分析方法，在最佳條件下改性的功能性大豆?jié)饪s蛋白的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和功能特性測定結(jié)果見表1。
表1改性大豆?jié)饪s蛋白的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和功能特性

4本發(fā)明的創(chuàng)新點本發(fā)明的創(chuàng)新點就在于采用高頻電磁場對醇法大豆?jié)饪s蛋白進(jìn)行改性，生產(chǎn)出高品質(zhì)的大豆?jié)饪s蛋白粉，由于其具有較好的多種功能特性(見表1)，可廣泛的應(yīng)用于食品業(yè)中如面制品、肉制品和乳制品中。本發(fā)明的具體優(yōu)點如下(1)由于電磁場可快速透入大豆蛋白內(nèi)部，改性時間短，所以不僅安全，而且能保持大豆?jié)饪s蛋白營養(yǎng)成分不破壞，有利于保持產(chǎn)品原有的品質(zhì)，對維生素C、氨基酸的保持極為有利；(2)電磁場改性沒有額外的熱能損耗，所以熱效率極高；同時，工作場所的環(huán)境也不會因此升高，環(huán)境條件明顯改善。所以節(jié)能、省電，一般可節(jié)省30％-50％；(3)電磁場改性設(shè)備不僅可瞬間達(dá)到改性的目的，而且可對物料進(jìn)行瞬間殺菌的作用。此外，改性過程中空氣無余熱，熱慣性極小，沒有熱量損失；(4)由于電磁場改性設(shè)備無余熱、無樣品污染問題，容易滿足食品衛(wèi)生要求，本身又不發(fā)熱、不輻射熱量。
綜上所述，電磁場改性技術(shù)創(chuàng)新點在于不僅克服了化學(xué)改性、酶法改性的所有缺陷，成功的達(dá)到對變性大豆蛋白改性的目的，而且具有快速、保持營養(yǎng)與風(fēng)味、節(jié)能、安全、無污染、高效、可控、有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、殺菌延長貨架期、實現(xiàn)生產(chǎn)自動化等優(yōu)點。該技術(shù)生產(chǎn)的改性大豆蛋白具有廣闊的市場前景。
具體實施例實施例1將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與100℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶9，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)10min，將制備的蛋白漿液用碳酸鈉調(diào)pH值至8.5。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率500W，時間為3min。然后將蛋白漿液高壓均質(zhì)。機均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
實施例2將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與90℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶6，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)10min，將制備的蛋白漿液用碳酸氫鈉調(diào)pH值至7。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率700W，時間為5min。然后將蛋白漿液高壓均質(zhì)。機均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度180℃，出風(fēng)溫度85℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
實施例3將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與80℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶11，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)10min，將制備的蛋白漿液用氫氧化鈉調(diào)pH值至7.5。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率1000W，時間為2min。然后將蛋白漿液高壓均質(zhì)。均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
實施例4將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與50℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶8，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)9min，將制備的蛋白漿液用碳酸鈉調(diào)pH值至9.5。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率為1000W，時間為30s。然后將蛋白漿液高壓均質(zhì)。均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
實施例5將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與60℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶9，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)8min，將制備的蛋白漿液用氫氧化鈉調(diào)pH值至9。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率為1000W，時間為70s。然后將蛋白漿液在高壓均質(zhì)。均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
實施例6將自制的醇法大豆?jié)饪s蛋白與60℃的熱水混合，料液比(w/w)為1∶12，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)6min，將制備的蛋白漿液用碳酸氫鈉調(diào)pH值至10。
將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率為1000W，時間為50s。然后將蛋白漿液在高壓均質(zhì)。均質(zhì)條件為均質(zhì)壓力25Mpa，均質(zhì)時間5min，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
權(quán)利要求
1.一種對醇法大豆?jié)饪s蛋白改性的方法，其特征是將用醇法生產(chǎn)的大豆?jié)饪s蛋白與50～100℃的熱水混合，料液比(w/v)在1∶6～1∶12之間，在高速組織搗碎機中搗碎均質(zhì)6～10min，得蛋白漿液，然后將蛋白漿液用碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉調(diào)pH值在7～10之間；然后將上述制備的蛋白漿液，放入高頻電磁場中改性，電磁場功率為500～1000W，時間為30秒～5分鐘；最后將上述改性后的蛋白漿液均質(zhì)5min，均質(zhì)壓力25Mpa，再經(jīng)噴霧干燥后得到改性后的大豆?jié)饪s蛋白粉。
2.如權(quán)利要求1所述的對醇法大豆?jié)饪s蛋白改性的方法，其特征是所述噴霧干燥的條件為進(jìn)風(fēng)溫度180～200℃，出風(fēng)溫度80～85℃，進(jìn)料速度20～25mL/min，噴頭壓力0.12±0.2Mpa。
全文摘要
本發(fā)明研究出了一種利用高頻電磁場對醇法大豆?jié)饪s蛋白改性的方法，工藝流程如下脫脂豆粕→乙醇提取→大豆?jié)饪s蛋白→制蛋白漿液→改性→均質(zhì)→噴霧干燥→成品，該方法不僅克服了化學(xué)改性和酶法改性的不足之處，而且還大大改善產(chǎn)品的功能特性以及提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，是一種新型的、簡單經(jīng)濟的物理改性方法，操作簡單、費用低、時間短、改性效率高，易于實現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。
文檔編號A23J3/16GK1802984SQ20061004165
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者張驪, 史宣明, 孟橘, 王春梅, 石珊珊 申請人:國家糧食儲備局西安油脂科學(xué)研究設(shè)計院