專利名稱：一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥面筋蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小麥面筋蛋白改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥面筋蛋 白的方法。
背景技術(shù)：
小麥面筋蛋白(俗稱谷朊粉)是小麥淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，蛋白質(zhì)含量高達(dá)72%~85%。小 麥面筋蛋白含有大量的不帶電荷的極性氨基酸殘基(如谷氨酰胺和天門冬氨酰胺，占氨基酸 總量的1/3)和很少的帶電荷的氨基酸殘基(如Lys、 Arg、 Glu、 Asp)，因此導(dǎo)致了它的水難 溶性，限制了其他功能特性的應(yīng)用，使其不能滿足食品加工及其他工業(yè)方面的要求。對酰 胺基的改性主要是將氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)中酰胺基轉(zhuǎn)變成羧酸基團(tuán)，使蛋白質(zhì)的負(fù)電荷增加， 靜電斥力提高，氫鍵減少，使蛋白質(zhì)疏水性基團(tuán)充分暴露，降低蛋白表面疏水性，提高小 麥面筋蛋白與水的交互作用，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)的功能特性，特別是表面特性如發(fā)泡性、發(fā) 泡穩(wěn)定性。
Matsudomi指出蛋白脫酰胺改性是改變蛋白溶解性和表面特性的最有前景的方法。酶 法，鹽酸法和堿法是較多使用的脫酰胺改性小麥面筋蛋白方法。肽轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和轉(zhuǎn)谷氮 酰胺酶產(chǎn)生能脫酰胺效果，但不可避免負(fù)反應(yīng)和蛋白水解，且肽轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶只對短肽有 比較好的改性效果。最近報(bào)道從Chryseobacterium proteolyticum分離純化出一種蛋白酶在谷 物蛋白中有較顯著的脫酰胺效果，相關(guān)功能特性均有很好改善。日本松村康生的《乳蛋白 的脫酰胺化方法和乳蛋白的變性方法》(中國，2004年11月3日，CN1543507A)公布了 一種使用蛋白脫酰胺酶脫酰胺改性蛋白的方法，該法和前面所提及的研究除不可避免的蛋 白水解，還受酶來源的限制。目前前述所需酶的分離制備處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚不能大規(guī)模 制備，即便能大規(guī)模制備，生產(chǎn)成本也非常高，不利于工業(yè)化應(yīng)用。
堿法脫酰胺，在一定溫度范圍內(nèi)，比酸法速度要快，但堿性去酰胺會破壞Cys，形成 賴氨酸丙氨酸，毒理研究表明對小鼠腎有毒害作用，導(dǎo)致了蛋白營養(yǎng)價的下降。鹽酸改性 蛋白是一種化學(xué)改性蛋白的有效方法。Woodar和Short試驗(yàn)在0.1MHC1溶液中，75'C下處 理小麥面筋蛋白30min; Chan和Ma采用鹽酸酸水解對豆粕的脫酰胺作用；李紅梅、孔祥 珍，易翠平分別用溫和鹽酸分別對玉米蛋白、小麥面筋蛋白和大米蛋白改性。有關(guān)酸脫酰 胺改性蛋白的存在的問題是(1)鹽酸改性蛋白，蛋白質(zhì)發(fā)生不同程度的降解，水解程度無法控制；(2)引起一些氨基酸(如色氨酸、絲氨酸、f氨酸以及一些含硫氨基酸)的異構(gòu)化 或者破壞；(3)鹽酸改性蛋白在高溫條件下產(chǎn)生氯丙醇，影響其安全性。目前所有研究中 用于脫酰胺改性蛋白的酸只有鹽酸，急待尋找更適合于食品、更高價值更好功能特性的改 性蛋白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，提供一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥 面筋蛋白的方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥面筋蛋白的技術(shù)方法，包括下述步驟-
1) 將有機(jī)酸溶于5 — 15% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液，110—126。C反應(yīng)5—30min， 冷卻，離心分離得上層分散液。
2) 將上層分散液稀釋5 — 10倍，超濾除去小分子酸殘留物后，濃縮、噴霧干燥得到改 性小麥面筋蛋白。
有機(jī)酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的質(zhì)量濃度為0.2—1.5%。有機(jī)酸為可食性有機(jī)酸， 為醋酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸。超濾選取截流分子量為10000—5000Da的膜。 離心條件為8000—9500卬m/min離心10—20min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1、 本方法利用有機(jī)酸對小麥面筋蛋白進(jìn)行脫酰胺改性，所得改性蛋白降解程度低，生 產(chǎn)工藝簡單，安全性高，可實(shí)施性強(qiáng)。
2、 本方法所采用的有機(jī)酸具有更高安全性，無氯丙醇的產(chǎn)生，蛋白回收率明顯高于鹽 酸改性的小麥面筋蛋白。
3、 本方法制備得到的產(chǎn)品具有高起泡性，可廣泛應(yīng)用于烘培食品，膨化食品。
本發(fā)明的有益效果可通過以下方法檢測得出-去酰胺程度微量彌散皿法
樣品完全去酰胺產(chǎn)生的氨的測定準(zhǔn)確稱取0.5g蛋白質(zhì)樣品，加5mL 2mol/L鹽酸, 抽真空封于硬質(zhì)玻璃管中，在115 125'C下水解3h,水解完畢取出，待冷后打開玻璃管, 20g/L的硼酸吸收氮并測定酰胺氮含量.'
樣品去酰胺產(chǎn)生的氨的測定在微量彌散皿中央加入3ml硼酸，外圍加入lml樣品。 在皿邊緣均勻涂抹水溶性阿拉伯膠，蓋上玻璃蓋，留一定空隙，在外圍再加入40%NaOH溶液3mL，立即封上玻蓋避免漏氣；平放桌面12h后，用0.02N的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定。 計(jì)算公式 . 去酰胺程度(DD)氣樣品去酰胺產(chǎn)生的氨+樣品完全去酰胺產(chǎn)生的氨)X100M
蛋白質(zhì)量回收率雙縮脲法測定可溶蛋白含量
稱取1.50g硫酸銅和6.0g酒石酸鉀鈉，用500mL水溶解，在攪拌下加入300mL 10%NaOH 溶液，用水稀釋到lOOOmL，貯存于塑料瓶中(或內(nèi)壁涂以石蠟的瓶中)配制成雙縮脲試劑。
標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定:取12支試管分兩組，分別加入0， 0.2, 0.4, 0.6， 0.8， l.OmL的牛血清蛋 白質(zhì)溶液，用水補(bǔ)足到lmL，然后加入4mL雙縮脈試劑。充分搖勻后，在室溫下放置30min， 于540nm處進(jìn)行比色測定。用未加蛋白質(zhì)溶液的第一支試管作為空白對照液。取兩組測定 的平均值，以蛋白質(zhì)的含量為橫坐標(biāo)，光吸收值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)。
蛋白質(zhì)回收率(％) -可溶蛋白含量(mg/mL) X稀釋倍數(shù)X樣品上清液體積(ml) X100
樣品重(g) X原樣品中蛋白含量(％) X1000
表1
樣品 脫酰胺程度％ 蛋白回收率c;^
鹽酸改性的小麥面筋蛋白a 62.4±0.5 72.91 ±0.2
琥珀酸改性的小麥面筋蛋白b 64.6±0.5 95.23±2
檸檬酸改性的小麥面筋蛋白c 67.6±1 96.13±1
醋酸改性的小麥面筋蛋白d 65.0±0.5 93.78±2
不同的酸脫酰胺改性的小麥面筋蛋白蛋白回收率的比較如表l，其中，a鹽酸在10X (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min; b琥珀酸在10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.8 % ， 125 °C反應(yīng)10min; c檸檬酸在10 % (w/w) 的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5%， 125。C反應(yīng)10min; d醋酸在10% (w/w)的小 麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.8%， 125'C反應(yīng)10min。
起泡性能按照Bernardi Don等的方法測定并做改進(jìn)。1%的樣品懸浮液(樣品用 0.05mol/L的Tris-HCl緩沖液溶解)用均質(zhì)機(jī)在20000rpm、室溫下混合lmin。蛋白質(zhì)的起 泡能力表示攪拌過程中蛋白質(zhì)懸浮液增加的體積百分比，泡沫穩(wěn)定性為靜置10min后泡沫 保留的百分比。
不同的酸改性的小麥面筋蛋白起泡性能的比較如表2所示，其中，a鹽酸在10%(w/w) 的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125X:反應(yīng)10min; b琥珀酸在10X (w/w)的 小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min; c檸檬酸在10X (w/w)的小
5麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min; d醋酸在10X (w/w)的小麥面 筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min。
表2
樣品起泡性％起泡穩(wěn)定性％
原小麥面筋蛋白85±1022.22±3.5
鹽酸改性的小麥面筋蛋白a145±1527.59±2
琥珀酸改性的小麥面筋蛋白b270 ±232.90±2
檸檬酸改性的小麥面筋蛋白e335±741.49±0.5
醋酸改性的小麥面筋蛋白d340±1033.53±

圖1為小麥面筋蛋白、鹽酸改性小麥面筋蛋白、醋酸改性小麥面筋蛋白、琥珀酸改性
小麥面筋蛋白和磷檬酸改性小麥面筋蛋白的SDS—PAGE電泳圖。
采用Laemmli的電泳系統(tǒng)并進(jìn)行改進(jìn)。分離膠丙烯酰胺濃度為10%，濃縮膠濃度為 2.5%,交聯(lián)度為2.6%，樣品提取液為0.0625mol/LTris-HCl, 5。/。(v/v)巰基乙醇，2%(w/v)SDS, 10%丙三醇，0.002。/。(v/v)溴酚藍(lán)，pH6.8。 圖中
1:未經(jīng)任何處理的小麥面筋蛋白
2、 3:分別為鹽酸在10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng) 5min禾卩1 Omin
4:醋酸在10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5%， 125'C反應(yīng)10min 5:琥珀酸在10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min 6:檸檬酸在10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì)量濃度為0.2%， 125'C反應(yīng)10min
由圖1可見，鹽酸改性小麥面筋蛋白高分子組分幾乎完全被降解，而有機(jī)酸改性小麥 面筋蛋白的未發(fā)生明顯降解。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 實(shí)施例1
將醋酸溶于10% (w/w)的小麥面筋蛋白懸浮液中，醋酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的 質(zhì)量濃度為0.5%， ll(TC下進(jìn)行反應(yīng)30min，冷卻，8000rpm/min離心10min，稀釋5倍后， 過分子量5000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)品起泡 性達(dá)270%，起泡穩(wěn)定性為25.93%，脫酰胺程度為62.67%，蛋白回收率93.88%。 實(shí)施例2
將醋酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，醋酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的質(zhì)
6量濃度為0.2%， 12rC下進(jìn)行反應(yīng)10min，冷卻，8000rpm/min離心20min，稀釋6倍后， 過分子量5000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)品起泡 性達(dá)335%,起泡穩(wěn)定性為41.49%,脫酰胺程度為40.2%，蛋白回收率88.12%。
實(shí)施例3
將檸檬酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，檸檬酸在小麥面筋蛋白懸浮液中 的質(zhì)量濃度為1.5%， 126'C下進(jìn)行反應(yīng)5min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋7倍 后通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn) 品起泡性175%和起泡穩(wěn)定性為21.49%，脫酰胺程度為64.29%，蛋白回收率95.6%。
實(shí)施例4
將檸檬酸溶于15% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，檸檬酸溶在小麥面筋蛋白懸浮液 中的質(zhì)量濃度為0.5%， 12rC下進(jìn)行反應(yīng)20min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋8 倍后通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。 產(chǎn)品起泡性185%和起泡穩(wěn)定性為22.59%,脫酰胺程度為55.64%，蛋白回收率85.6%。
實(shí)施例5
將琥珀酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，琥珀酸在小麥面筋蛋白懸浮液中 的質(zhì)量濃度為0.5%， 121'C下進(jìn)行反應(yīng)10min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋10 倍后通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。 產(chǎn)品起泡性155%和起泡穩(wěn)定性為33.33%，脫酰胺程度為62.8%，蛋白回收率89.1%。
實(shí)施例6
將琥珀酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，琥珀酸在小麥面筋蛋白懸浮液中， 的質(zhì)量濃度為0.2%, 121'C下進(jìn)行反應(yīng)10min，冷卻，9500rpm/min離心15min，稀釋6 倍后通過分子量5000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn) 品起泡性270%和起泡穩(wěn)定性為26.67%,脫酰胺程度為57.55%，蛋白回收率64.99%。
實(shí)施例7
將蘋果酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，蘋果酸在小麥面筋蛋白懸浮液中， 的質(zhì)量濃度為1%， 11(TC下進(jìn)行反應(yīng)20min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋9倍 后通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn) 品起泡性333%和起泡穩(wěn)定性為30.33%,.脫酰胺程度為60.7%，蛋白回收率91.35%。 實(shí)施例8
將酒石酸溶于小麥面筋蛋白懸浮液中，酒石酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的質(zhì)量濃度為 0.2%， 121。C下進(jìn)行反應(yīng)20min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋10倍后通過分子
7量lOOOODa的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)品起泡性340 %和起泡穩(wěn)定性為33.5%，脫酰胺程度為59.1%，蛋白回收率89.57%。
實(shí)施例9
將酒石酸溶于10% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，酒石酸在小麥面筋蛋白懸浮液的質(zhì) 量濃度為0.8%， 121。C下進(jìn)行反應(yīng)10min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋7倍后 通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)品 起泡性240%和起泡穩(wěn)定性為27.5%，脫酰胺程度為65%,蛋白回收率80.63%。
實(shí)施例10
將蘋果酸溶于15% (w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，蘋果酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的 質(zhì)量濃度為0.5%， ll(TC下進(jìn)行反應(yīng)30min，冷卻，9500rpm/min離心10min，稀釋5倍 后通過分子量10000Da的超濾膜除去小分子酸殘留物，濃縮、噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。產(chǎn) 品起泡性279%和起泡穩(wěn)定性為30.5% ，脫酰胺程度為54.34% ，蛋白回收率86. 38% 。
權(quán)利要求
1、一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥面筋蛋白的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將有機(jī)酸溶于小麥面筋蛋白懸浮液進(jìn)行脫酰胺改性反應(yīng)，離心分離得上層分散液；(2)對該分散液進(jìn)行稀釋、超濾除去小分子酸殘留物后，濃縮、噴霧干燥后得到改性小麥面筋蛋白。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，有機(jī)酸在小麥面筋蛋 白懸浮液中的質(zhì)量濃度為0.2% —1.5%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述小麥面筋蛋白懸浮液的蛋白質(zhì)的質(zhì)量 濃度為5 — 15%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有機(jī)酸為可食性有機(jī)酸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述述可食性有機(jī)酸為醋酸、琥珀酸、 檸檬酸、蘋果酸或酒石酸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，小麥面筋蛋白在懸浮 液的含量為5 — 15%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述脫酰胺改性反應(yīng)的條件為110 — 126 'C反應(yīng)5 — 30min。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離心分離條件為8000—9500rpm/min， 時間10—20min。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(2)對所述分散液進(jìn)行稀 釋，稀釋的倍數(shù)為5 10倍。
10、 根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于，所述超濾選取截流分子量為10000—5000Da 的膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)酸脫酰胺改性小麥面筋蛋白的方法。該方法包括將有機(jī)酸溶于5-15％(w/w)小麥面筋蛋白懸浮液中，有機(jī)酸在小麥面筋蛋白懸浮液中的質(zhì)量濃度為0.2-1.5％；110-126℃下反應(yīng)5-30min，冷卻、稀釋5-10倍后超濾除去小分子酸殘留物后，濃縮、噴霧干燥得到改性小麥面筋蛋白。該方法生產(chǎn)工藝簡單，蛋白水解程度低，安全性高，可實(shí)施性強(qiáng)。最終的產(chǎn)品具有高起泡性，可用于烘培食品和膨化食品。
文檔編號A23J3/00GK101480217SQ20091003693
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者任嬌艷, 春 崔, 蘭 廖, 趙強(qiáng)忠, 趙海鋒, 趙謀明 申請人:華南理工大學(xué)