一種改性乳清蛋白的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于食品深加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性乳清蛋白的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳清是干酪和干酪素生產(chǎn)中得到的副產(chǎn)物，世界乳清年產(chǎn)量約為2.0億噸，可生產(chǎn)出乳清蛋白200萬(wàn)噸。目前，乳清的利用率僅為世界乳清年產(chǎn)量的50%左右，其余均以廢水排放，不僅浪費(fèi)了可貴的優(yōu)質(zhì)蛋白資源，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。乳清蛋白作為乳清的主要成分，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和良好的功能特性，逐漸成為功能性食品、營(yíng)養(yǎng)制品等的重要原料和添加成分，在食品生產(chǎn)尤其是功能性食品中應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于乳清蛋白的成膜性、乳化性、涂層性、起泡性等功能特性開(kāi)展了大量研宄工作，乳清蛋白改性后可以提高持水性，改善凝膠特性，提高熱穩(wěn)定性?？勺鳛槿榛瘎?、穩(wěn)定劑、保濕劑、可食用膜和膠囊化壁材以及脂肪替代品等應(yīng)用于食品中，改善食品的口感、質(zhì)地，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)貨架期。
[0003]乳清蛋白常見(jiàn)的改性方法有物理、化學(xué)和酶學(xué)改性。乳清蛋白的酶法改性主要包括水解和交聯(lián)，酶法水解主要是通過(guò)胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和堿性蛋白酶等酶部分降解乳清蛋白的多肽骨架，增加其分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接特殊功能基團(tuán)，從而降低其致敏性，提高其功能特性；酶法交聯(lián)是通過(guò)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、賴(lài)氨酸氧化酶、過(guò)氧化物酶、兒茶酚氧化酶、漆酶、蛋白二硫鍵還原酶、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和巰基氧化酶等多種酶催化蛋白質(zhì)產(chǎn)生分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)反應(yīng)，一定程度上改善乳清蛋白的膠凝性、塑性、持水性、水溶性、穩(wěn)定性等。但是酶法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改性因?yàn)樯a(chǎn)成本高，無(wú)法滿(mǎn)足目前生產(chǎn)需要。
[0004]乳清蛋白的化學(xué)改性主要是通過(guò)對(duì)蛋白分子中氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)的修飾和二硫鍵的裂解改變?nèi)榍宓鞍追肿拥慕Y(jié)構(gòu)、表面凈電荷和疏水性提高其功能特性，化學(xué)改性方法主要包括?；?、酰胺化和酯化、硫醇化、糖基化、還原烷基化和共價(jià)連接氨基酸等，可以改善乳清蛋白的溶解度、表面性質(zhì)、吸水性、凝膠形成和熱穩(wěn)定性。糖基化近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研宄的重點(diǎn)，羅永康等通過(guò)美拉德反應(yīng)將單糖、多糖引入乳清蛋白提高乳清蛋白的溶解性、穩(wěn)定性，降低β -乳球蛋白的致敏性。
[0005]乳清蛋白的物理改性是利用熱能、機(jī)械能、聲波能等進(jìn)行改性，目前較為集中在熱變性和擠壓蒸煮過(guò)程研宄，通過(guò)適度熱變性，大分子聚合和質(zhì)構(gòu)化可改善蛋白質(zhì)的功能特性。Fachin L.等人研宄表明，當(dāng)溫度調(diào)至68°C熱處理2min后，pH值在6.0?6.6時(shí)，乳清蛋白溶解性達(dá)到最大，pH值為6.3時(shí)，溶解性達(dá)到最大。當(dāng)pH值從6.0調(diào)至7.0時(shí)，乳化性也有巨大的改觀。熱處理影響乳清蛋白乳化性被認(rèn)為決定于PH值的水平，當(dāng)pH值大約在7.0時(shí)，熱處理明顯改變了乳清蛋白的乳化性質(zhì)，這時(shí)乳清表現(xiàn)出較好的乳化性能。MezaB.E.等人發(fā)現(xiàn)8%乳清蛋白液在pH值為6.0、90°C加熱30min形成的凝膠最好，若同時(shí)配合使用2?5mmolCaC12，效果更佳。Akkermans C.等人研宄證實(shí)，熱處理和剪切力對(duì)乳清蛋白纖維狀結(jié)構(gòu)和流變學(xué)性質(zhì)有重要影響。國(guó)外學(xué)者Perez研宄表明加熱處理能使膜的交聯(lián)度增加，而且改善了膜的結(jié)構(gòu)，它能夠增加巰基與二硫鍵之間的交換反應(yīng)，還能增加蛋白質(zhì)分子與其它成膜劑之間的相互作用，從而增加膜的致密性。盡管如此，單一熱處理后的乳清蛋白膜存在著明顯的機(jī)械強(qiáng)度較低、完整性和柔韌性較差等缺點(diǎn)，因此，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和研宄方法改性乳清蛋白成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種改性乳清蛋白的制備方法，旨在解決現(xiàn)有乳清蛋白膜存在著明顯的機(jī)械強(qiáng)度較低、完整性和柔韌性較差的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種改性乳清蛋白的制備方法，該改性乳清蛋白的制備方法將乳清蛋白-多糖交聯(lián)物配制成質(zhì)量濃度為0.2?20%的溶液，添加為乳清蛋白-多糖交聯(lián)物質(zhì)量的O?80%的甘油后，裝入聚丙烯真空袋中，趕出氣泡，進(jìn)行真空熱封包裝，將袋裝反應(yīng)溶液置于超高壓處理釜中，超高壓處理?xiàng)l件為200?800MPa，保壓2?25min，超高壓處理方式為連續(xù)式或間歇式，得到改性乳清蛋白。
[0008]進(jìn)一步，乳清蛋白-多糖交聯(lián)物的制備方法:
[0009]用蒸餾水先將乳清蛋白充分溶解，制成質(zhì)量濃度為I?5%的乳清蛋白溶液，緩慢加入乳清蛋白I?5倍質(zhì)量的果膠、海藻酸鈉等多糖，磁力攪拌充分溶解后，用0.lmol/LHCl或0.lmol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值6?10，冷凍干燥，得乳清蛋白與多糖混合物固體樣品，將得到的混合物固體樣品充分混合，放入到干燥器內(nèi)，維持26?90%相對(duì)濕度，在50?80°C溫度條件下，反應(yīng)36?96h后，得到乳清蛋白-多糖交聯(lián)物。
[0010]進(jìn)一步，乳清蛋白為濃縮乳清蛋白或分離乳清蛋白，添加的多糖包括果膠、海藻酸鈉、卡拉膠、殼聚糖、普魯蘭糖、麥芽糊精、可溶性淀粉等。
[0011 ] 進(jìn)一步，將乳清蛋白-多糖交聯(lián)物配制成質(zhì)量濃度為0.2?20 %的溶液，不添加甘油或添加乳清蛋白-多糖交聯(lián)物質(zhì)量的O?80%的甘油后，裝入聚丙烯真空袋中，趕出氣泡，進(jìn)行真空熱封包裝，將袋裝反應(yīng)溶液置于超高壓處理釜中。
[0012]進(jìn)一步，該改性乳清蛋白的制備方法包括:
[0013]步驟一，乳清蛋白-海藻酸鈉交聯(lián)物的制備:
[0014]用蒸餾水先將乳清蛋白溶解，制成質(zhì)量濃度為I %的乳清蛋白溶液，加入乳清蛋白3倍質(zhì)量的海藻酸鈉，磁力攪拌溶解后，用0.lmol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值8，冷凍干燥，得乳清蛋白與海藻酸鈉混合物固體樣品，將得到的混合物固體樣品充分混合，放入到干燥器內(nèi)，維持79%相對(duì)濕度，在60°C溫度條件下，反應(yīng)60h后，得到乳清蛋白-海藻酸鈉交聯(lián)物。
[0015]步驟二，超高壓改性乳清蛋白-海藻酸鈉交聯(lián)物:
[0016]將乳清蛋白-海藻酸鈉交聯(lián)物配制成質(zhì)量濃度為2%的溶液，裝入聚丙烯真空袋中，趕出氣泡，進(jìn)行真空熱封包裝，將袋裝反應(yīng)溶液置于超高壓處理釜中，超高壓處理?xiàng)l件為600MPa，保壓lOmin，超高壓處理方式為連續(xù)式，得到改性乳清蛋白。
[0017]進(jìn)一步，該改性乳清蛋白的制備方法包括:
[0018]步驟一，乳清蛋白-果膠交聯(lián)物的制備:
[0019]用蒸餾水先將乳清蛋白溶解，制成質(zhì)量濃度為1.2%的乳清蛋白溶液，加入乳清蛋白4倍質(zhì)量的果膠，磁力攪拌充分溶解后，用0.lmol/L NaOH或0.lmol/LHCl調(diào)節(jié)pH值8，冷凍干燥，得乳清蛋白與果膠混合物固體樣品，將得到的混合物固體樣品充分混合，放入到干燥器內(nèi)，維持79%相對(duì)濕度，在60°C溫度條件下，反應(yīng)72h后，得到乳清蛋白-果膠交聯(lián)物；
[0020]步驟二，超高壓改性乳清蛋白-果膠交聯(lián)物:
[0021]將乳清蛋白-果膠交聯(lián)物配制成質(zhì)量濃度為2%的溶液，添加乳清蛋白-果膠交聯(lián)物30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甘油，攪勻，裝入聚丙烯真空袋中，趕出氣泡，進(jìn)行真空熱封包裝，將袋裝反應(yīng)溶液置于超高壓處理釜中，超高壓處理?xiàng)l件為500MPa，保壓15min，超高壓處理方式為連續(xù)式，得到改性乳清蛋白。
[0022]本發(fā)明提供的改性乳清蛋白的制備方法，以乳清蛋白為原料，添加果膠、海藻酸鈉等多糖類(lèi)物質(zhì)，采用超高壓輔助加熱改性乳清蛋白-多糖交聯(lián)物，制備改性乳清蛋白。該工藝下改性乳清蛋白的成膜性和包被性得到了明顯提高，成膜性方面可以增強(qiáng)改性乳清蛋白膜的完整性，改善膜的機(jī)械強(qiáng)度，增加膜的柔韌性；包被性方面，作為益生菌的包埋壁材，益生菌的包埋率和胃腸通過(guò)率得到了顯著提升。本發(fā)明為乳清蛋白膜的工業(yè)化應(yīng)用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，為乳清蛋白資源的高效開(kāi)發(fā)和高值化利用提供了新途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的改性乳清蛋白的制備方法流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的乳清蛋白-海藻酸鈉混合物及改性后交聯(lián)物的FTIR圖譜示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的未改性乳清蛋白膜、熱改性乳清蛋白-果膠膜與本發(fā)明超高壓輔助熱改性乳清蛋白-果膠膜的拉伸強(qiáng)度對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的改性乳清蛋白的制備方法包括以下步驟:
[0029]SlOl:用蒸餾水先將乳清蛋白充分溶解，制成質(zhì)量濃度為I?5%的乳清蛋白溶液，緩慢加入乳清蛋白I?5倍質(zhì)量的果膠、海藻酸鈉等多糖，磁力攪拌充分溶解后，用0.lmol/L HCl或0.lmol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值6?10，冷凍干燥，得乳清蛋白與多糖混合物固體樣品；
[0030]S102:將得到的混合物固體樣品充分混合，放入到干燥器內(nèi)(維持26?90%相對(duì)濕度)，在50?80°C溫度條件下，反應(yīng)36?96h后，得到乳清蛋白-多糖交聯(lián)物；
[0031]S103:將乳清蛋白-多糖交聯(lián)物配制成一定質(zhì)量濃度的溶液，添加或不添加甘油后置于超高壓條件下處理，得到改性乳清蛋白。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例的具體步驟:
[0033]步驟一，乳清蛋白-多糖交聯(lián)物的制備:
[0034]用蒸餾水先將乳清蛋白充分溶解，制成質(zhì)量濃度為I?5%的乳清蛋白溶液，緩慢加入乳清蛋白I?5倍質(zhì)量的果膠、海藻酸鈉等多糖，磁