高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法
【專利摘要】高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，涉及一種提高大豆分離蛋白乳化性的方法。所述方法步驟如下：在FeCl3、Asc和H2O2氧化體系中加入大豆分離蛋白，然后放入高強(qiáng)度超聲波中氧化培養(yǎng)，使大豆分離蛋白發(fā)生不同程度的氧化，從而改善其乳化特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在氧化體系中大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL、H2O2濃度為5mmol/L，輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強(qiáng)度超聲波中氧化1h所得到的大豆分離蛋白的乳化活性最好，其乳化能力為27.63m2/g，與空白對(duì)照組相比提高了119.51％；乳化穩(wěn)定性為115.57％，與空白對(duì)照組相比提高了122.64％。
【專利說(shuō)明】高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高大豆分離蛋白乳化性的方法，具體涉及一種高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大豆分離蛋白(Soybean Protein Isolate, SPI)是以低變性脫脂豆柏為原料，采用先進(jìn)的加工技術(shù)制取的一種蛋白質(zhì)含量高達(dá)90%以上的功能性大豆蛋白質(zhì)制品，大豆蛋白經(jīng)高速低溫離心后，按沉降指數(shù)可分為2S、7S、11S和15S共4級(jí)，其中最重要的是7S3-伴球蛋白(β-conglycinin)和IlS大豆球蛋白(glycinin)。7S球蛋白是三個(gè)亞基(αι，α和β)的不同結(jié)合形成的三聚體，它們通過(guò)疏水鍵和氫鍵相結(jié)合。每一個(gè)7S球蛋白含有少量的二硫鍵，且不含巰基。IlS是由6個(gè)亞基構(gòu)成，每個(gè)亞基由一條酸性多肽鏈(A)和一條堿性多肽鏈(B)通過(guò)一個(gè)二硫鍵連接形成AB亞基。IlS分子含有較多的二硫鍵且有疏基。
[0003]SPI是食品工業(yè)中的主要蛋白配料物質(zhì)，對(duì)于改善加工食品的質(zhì)構(gòu)特性、提高營(yíng)養(yǎng)性具有重要影響。但是，不同種類的加工食品對(duì)于所需SPI配料功能特性的要求不同。但是，我國(guó)目前產(chǎn)業(yè)化的SPI制品主要存在著產(chǎn)品針對(duì)性不強(qiáng)、品種少、功能性單一等系列瓶頸問(wèn)題，而且產(chǎn)品的性能不能完全滿足現(xiàn)代食品加工的需求。
[0004]在食品加工中，SPI主要作為乳化劑來(lái)使用。在乳狀液中當(dāng)SPI吸附于油水界面，他們就會(huì)降低界面的張力因此促進(jìn)了液滴的產(chǎn)生并形成界面層，這一界面能使液滴通過(guò)靜電斥力對(duì)抗凝聚或結(jié)合。SPI的乳化能力取決于他們的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)。
[0005]另外，SPI與其他成分如脂質(zhì)和色素類似，在加工和貯藏過(guò)程中容易受到氧化攻擊。蛋白質(zhì)氧化是由活性氧直接誘導(dǎo)的或間接與脂質(zhì)過(guò)氧化物反應(yīng)所引起的結(jié)構(gòu)修飾。目前，已有國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明輕度或者適度的氧化，能夠提高SPI的功能特性。但關(guān)于SPI氧化的研究都主要集中在脂質(zhì)自由基(比如AAPH、MDA、HP0DE等等)方面，而關(guān)于羥自由基適度氧化提高SPI乳化性的研究基本上沒(méi)有。
[0006]與此同時(shí)，高強(qiáng)度超聲波(High Intensity Ultrasound,HIUS)改性技術(shù)是一種新興的、安全的、無(wú)毒以及環(huán)保的蛋白改性技術(shù)。HIUS的頻率范圍在16-lOOkHz，而功率能夠達(dá)到lOOOW/cm2。HIUS產(chǎn)生的空穴效應(yīng)能打斷蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)，釋放出小分子亞基或肽，因此能夠顯著提高SPI的功能特性(主要是溶解性、乳化性、凝膠性等等)。而且，HIUS能夠加速誘導(dǎo)氧化反應(yīng)的進(jìn)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，該方法對(duì)于SPI的乳化性具有積極的促進(jìn)影響。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0009]在FeCl3、Ascorbate (Asc)和H2O2氧化體系中加入濃度為10?40mg/mL的大豆分離蛋白，控制體系中FeCl3的濃度為0.lmmol/L, Asc的濃度為0.lmmol/L、H2O2濃度范圍為
0.1?15mmol/L、大豆分離蛋白的濃度為10?40mg/mL,然后放入輸出功率為400?800W/cm2、頻率為5?25kHz的高強(qiáng)度超聲波中氧化培養(yǎng)I?5h，使大豆分離蛋白發(fā)生不同程度的氧化，從而改善其乳化特性。
[0010]根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果我們推測(cè)適度的氧化(即羥基自由基氧化系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為HRGS。主要由FeCl3, Ascorbate和H2O2通過(guò)鐵的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生活性氧自由基)能夠使展開(kāi)的蛋白暴露出更多的疏水基團(tuán)，從而形成可溶的聚集體，這主要取決于氧化劑的濃度和氧化的時(shí)間。同時(shí)，高強(qiáng)度超聲波處理能夠?qū)⒋蠖狗蛛x蛋白分子內(nèi)的疏水區(qū)域充分暴露出來(lái)，增加了大豆分離蛋白的表面疏水性。由于高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化技術(shù)處理大豆分離蛋白后能夠形成大量的可溶性聚集體，因此應(yīng)用改性后的大豆分離蛋白在制備乳化體系時(shí)，均質(zhì)可能進(jìn)一步誘導(dǎo)可溶性聚合物的形成，而且正是由于可溶性聚合物結(jié)構(gòu)的多樣性與靈活性，可以很容易地形成一個(gè)厚吸附層附著在界面，導(dǎo)致更好的乳化性質(zhì)。在氧化體系中大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL、H202濃度為5mmol/L，輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強(qiáng)度超聲波中氧化Ih所得到的SPI的乳化活性最好，其乳化能力為27.63m2/g，與空白對(duì)照組相比提聞了 119.51% ;乳化穩(wěn)定性為115.57與空白對(duì)照組相比提聞了122.64%。在本發(fā)明中，應(yīng)用高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化技術(shù)，可以生產(chǎn)出具有高乳化性的大豆分離蛋白。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基氧化對(duì)SPI乳化能力的影響(輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強(qiáng)度超聲波中)；
[0012]圖2為高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基氧化對(duì)SPI乳化穩(wěn)定性的影響(輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強(qiáng)度超聲波中)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0014]一種高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，具體步驟如下:
[0015]1、材料與方法
[0016]1.1 材料
[0017]一級(jí)大豆油，三氯化鐵、乙二胺四乙酸(EDTA)、過(guò)氧化氫、抗壞血酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、十二烷基硫酸鈉(SDS)。
[0018]1.2大豆分離蛋白的提取
[0019]取脫脂低溫豆柏粉(黑龍江省翔河油脂有限公司提供)按200g與15倍的去離子水混合，用2mol/L NaOH調(diào)pH值至7.5-8.0，攪拌Ih后，將其懸浮液在4°C條件下8000g離心20min，取上清液用2mol/L HCl調(diào)pH至4.5。靜置后在4°C條件下8000g離心lOmin。取蛋白沉淀分散于水中并用2mol/L NaOH調(diào)pH至7.0。冷凍干燥后置于4°C保存?zhèn)溆谩?br> [0020]1.3羥基自由基氧化體系的制備
[0021]由FeCl3, Ascorbate和H2O2通過(guò)鐵的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生活性氧自由基，即羥基自由基氧化系統(tǒng)(A hydroxyl radical-generating system,簡(jiǎn)稱為HRGS)。固定體系中FeCl3 和 Asc 濃度，改變 H2O2 濃度；即 0.lmmol/L FeCl3 和 0.lmmol/L Asc, H2O2 濃度分別選擇 0.1,0.5、l、5、10、15mmol/L。
[0022]1.4高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基氧化處理大豆分離蛋白
[0023]在上述氧化體系中加入SPI，使得蛋白的最終濃度為10~40mg/mL。然后在室溫下(20°C )放入輸出功率為400~800W/cm2、頻率為5~25kHz的高強(qiáng)度超聲波中氧化培養(yǎng)I~5h。通過(guò)添加BHA/Trolox/EDTA (使其最終濃度為lmmol/L)來(lái)中止氧化反應(yīng)。為了減少氧化試劑對(duì)測(cè)定指標(biāo)的影響，氧化產(chǎn)物要經(jīng)過(guò)PH6.0磷酸鹽緩沖液洗滌和離心處理(10000g/5min)去掉上清液，然后再經(jīng)過(guò)凍干處理得到我們需要的氧化蛋白。氧化后的大豆蛋白通過(guò)雙縮脲法測(cè)定其蛋白含量。
[0024]1.5乳化性及乳化穩(wěn)定性的測(cè)定
[0025]乳化性及乳化穩(wěn)定性是大豆蛋白非常重要的功能性質(zhì)。參考Pearce(1978)等人的方法。測(cè)定的樣品為不同時(shí)間及不同濃度下氧化體系所氧化的大豆分離蛋白。8mL0.1%(W/V)的SPI樣品溶液加入2mL大豆色拉油，高速分散器1000Orpm攪打Imin后，立即于容器底部取樣50 μ L，加入到5mL0.1%的SDS溶液中，混勻后500nm處測(cè)定吸光值，以SDS溶液作為空白。室溫放置IOmin后再次取樣測(cè)定。 [0026]乳化能力(EAI)及乳化穩(wěn)定性(ESI)分別按下式計(jì)算:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述方法步驟如下:在FeCl3、Asc和H2O2氧化體系中加入大豆分離蛋白，然后放入輸出功率為400~800W/cm2、頻率為5~25kHz的高強(qiáng)度超聲波中氧化培養(yǎng)，使大豆分離蛋白發(fā)生不同程度的氧化，從而改善其乳化特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化體系中FeCl3的濃度為0.lmmol/L、Asc的濃度為0.lmmol/L、H2O2的濃度為0.1~15mmol/L、大?分離蛋白的濃度為10~40mg/mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化培養(yǎng)時(shí)間為I~5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化體系中的H2O2濃度為5mmol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其特征在于所述氧化時(shí)間為lh。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度超聲波結(jié)合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白乳化性的方法，其 特征在于所述大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL。
【文檔編號(hào)】A23J3/22GK103976135SQ201410215929
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】孔保華, 劉騫, 盧巖, 耿蕊, 韓建春 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)