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从椰麸中制备高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法
本发明涉及一种从椰麸中制备高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法,是将椰麸粉碎后用有机溶剂提取椰子油,得到脱脂椰麸粉;在去除脱脂椰麸粉中的杂蛋白后用酸性溶液提取酸溶性谷蛋白,提取液经纯化、分子量筛选、限制性酶解后进行冷冻干燥得到椰麸酸溶性谷蛋白粉末。本发明工艺简单,成本低,利用酸溶性谷蛋白独特的溶解性,利用稀酸溶液提取椰麸酸溶性谷蛋白,经纯化和分子量筛选后得到的酸溶性谷蛋白,具有良好的起泡性和乳化性,可广泛应用于蛋白乳化剂、起泡剂、稳定剂、酸性饮品、膨化食品等领域,有效提高对椰子的精深加工和综合利用程度,有力促进我国椰子产业的发展。
【专利说明】从椰麸中制备高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法
【技术领域】
[0001]本发明属农产品加工【技术领域】,涉及一种制备酸溶性谷蛋白的方法,具体是一种以椰麸为原料,制备具有高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法。
【背景技术】
[0002]椰子(CocosnuciferaL.)是热带地区最重要的木本油料作物和食品能源作物之一,联合国粮农组织(FAO)把椰子视为解决热带地区人民对蛋白质、脂肪和能源需要及增加农民就业机会、帮助农民脱贫
致富的重要途径。我国是椰子消费大国,也是椰子加工大国,海南省每年加工椰子果超过20亿个,已经形成了比较完善的产业链,然而,我国椰子加工业的产品主要集中在椰子糖、椰子粉、椰纤果等普通椰子食品方面,功能性产品所占比例很小;企业缺乏自主创新能力,产品科技附加值少,难以提高经济效益和资源利用率。近年来,东南亚椰子主产国如越南、印度尼西亚等国家以廉价的劳动力和原料、较先进的加工技术等优势,使国内椰子加工企业面临越来越大的压力和挑战。
[0003]椰子果实含有约8%的蛋白质,研究表明椰子蛋白中清蛋白占21%、%,%,%,%。其中椰子球蛋白具有极强的络合铁离子能力,且容易消化吸收,可以开发为椰子球蛋白铁强化剂、球蛋白铁强化口服液等保健品;椰子醇溶蛋白则具有良好的弹性和延展性,同时具有较强的清除体内自由基能力,是开发护肤品的优良材料;而椰子酸溶性谷蛋白则在酸性溶液中具有优异的溶解性。因此,椰子蛋白质的开发潜力很大。然而目前对椰子蛋白的开发利用率极低,相关的研究报道也较少。
[0004]蛋白质在食品工业中的应用范围,很大程度上取决于其功能特性。所谓功能特性是指蛋白质在食品加工中不同体系中表现出来的一系列物理化学性质,如溶解性、乳化性、起泡性、粘度、凝胶性等等。其中,乳化性和起泡性是植物蛋白最重要的功能特性之一。乳化性包括乳化能力和乳化稳定性两个方面。蛋白质的乳化性表示蛋白质乳化油脂的能力大小,是指在一定条件下,单位数量的蛋白质在形成水包油乳化体系时所能乳化油脂的最大量。乳化稳定性是指乳化剂使乳状液在各种条件下保持乳化状态稳定的能力。植物蛋白的乳化性,决定了其在乳化剂、表面活性剂、植物蛋白饮料、消泡剂、稳定剂等多种领域中的应用。蛋白质的起泡性是指
蛋白质在胶体溶液中的发泡能力及稳定泡沫的能力,包括起泡能力和泡沫稳定性两个方面。起泡性能决定蛋白质在膨化食品、蛋白饮料、起泡剂、冰激凌等多个方面的应用。
[0005]蛋白质的乳化性和起泡性既受到蛋白质本身理化性能的影响,也受加工环境中温度、离子强度、PH(酸碱度)等多种因素的影响。其中,对乳化性和起泡性影响较大的因素有:1)蛋白质的溶解度,大量实验表明,好的溶解度是蛋白质发挥良好乳化性和起泡性的前提和基础;2)蛋白质的表面疏水性,表面疏水性是影响蛋白质表面活性最重要的因素之一,直接影响蛋白质的乳化活性和起泡性;3)蛋白质的分子量,拥有适当分子大小的蛋白质,既可以快速达到乳化界面与油相物质结合而形成乳化层,又有足够的表面张力和分子间作用力形成稳定的乳化状液滴和泡沫,因而具有良好的乳化和起泡性能。反之,如果蛋白质的分子量过大,无法快速与油相物质结合,乳化能力较差,而分子量太小时,蛋白质分子没有足够的力量维持泡沫的稳定,使泡沫稳定性较差。
4)pH,pH是影响蛋白质乳化活性和起泡性最重要的最重要的环境因素。PH实质上是通过改变蛋白质的溶解度来影响其乳化活性和起泡性的。
[0006]依据在不同溶剂中的溶解度,蛋白质可分为清蛋白(溶于水)、球蛋白(溶于稀盐溶液)、醇溶蛋白(溶于70%?90%的醇水溶液)、酸溶性谷蛋白(溶于稀酸)和碱溶性谷蛋白(溶于稀碱溶液)。天然蛋白质中往往都含有这几种不同溶解度的蛋白。各溶解度蛋白的含量和比例既决定了天然蛋白的营养价值,又深刻影响其功能特性。?,即在酸性环境下,多数植物蛋白会因静电荷为零而发生沉降,使溶解度显著降低。这就导致了多数植物蛋白在酸性条件下的乳化性和起泡性较差,影响了植物蛋白乳化剂的性能以及植物蛋白在低酸性食品中的应用。而酸溶性谷蛋白在低酸环境下拥有良好的溶解性。不过,拥有良好的酸溶性并不意味着良好的乳化性和起泡性。研究表明,当酸溶性谷蛋白的分子量大小合适、表面疏水性又足够强时,酸溶性谷蛋白往往拥有良好的乳化性和起泡性。因此,如果酸溶性谷蛋白的分子大小适宜,同时具有良好的溶解性、乳化性和起泡性,而制备成本又相对低廉的话,则可以作为优良的乳化剂、起泡剂,也可以广泛应用于酸性食品中。然而,目前对植物酸溶性谷蛋白的开发利用较少,主要是由于酸溶性谷蛋白的提取分离和纯化工艺较复杂,同时缺乏有效的分子量筛选技术,因而植物酸溶性谷蛋白及其产
品较少。
[0007]椰麸是椰肉榨汁后的主要副产物,含有16%?24%的蛋白质,是潜在的植物蛋白质资源,,富含天冬氨酸和精氨酸,氨基酸组成较为合理,营养价值较高;通过适度酶解的椰麸酸溶性谷蛋白,具有较适宜的分子大小和表面疏水性,其乳化性、乳化稳定性、起泡性、气泡稳定性均良好。随着椰子食品的开发,椰麸的产量也随之上升,2010年,仅菲律宾的椰麸产量就达200万吨,因而,椰麸也是来源丰富的植物蛋白质资源,然而,目前椰麸仅仅被用作动物饲料或蛋糕等食品的辅料,蛋白质等活性成分没有被开发利用,造成了资源的极大浪费。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种从椰麸中制备高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法,采用不同溶剂依次去除杂蛋白,利用稀酸溶液提取椰麸酸溶性谷蛋白,然后通过限制性酶解和二次纯化法对椰麸酸溶性谷蛋白进行纯化和分子量筛选,制备得到的高乳化活性和起泡性的椰子酸溶性谷蛋白,具有较高的营养价值,可广泛应用于蛋白乳化剂、起泡剂、稳定剂、酸性蛋白饮品、膨化食品等领域,既有利于实现对椰子的综合利用和精深加工,又可以变废为宝,有力促进我国
椰子产业的发展。
[0009]本发明的原理如下:
[0010]依据溶解度,蛋白质可分为清蛋白(溶于水)、球蛋白(溶于稀盐溶液)、醇溶蛋白(溶于70?90%的醇水溶液)、酸溶性谷蛋白(溶于稀酸)和碱溶性谷蛋白(溶于稀碱溶液)。谷蛋白(glutenin)是最重要的植物单纯蛋白质之一,多含于小麦、大麦种子中,而酸溶性谷蛋白是指在稀酸溶液中有优良溶解性的谷蛋白。椰麸蛋白质中清蛋白、球蛋白、,,,。因此,制备椰子酸溶性谷蛋白的难点首先在于容易混杂清蛋白、球蛋白等杂蛋白,造成产品纯度低、活性差等问题。同时,由于椰麸酸溶性谷蛋白的分子量较大,表面疏水性较小,导致乳化性和起泡性不高。利用蛋白酶可降低酸溶性谷蛋白的分子量,但酶解程度(水解度)过高时,产生的多为小分子多肽,起泡性和乳化稳定性很差;当水解度太小时,酸溶性谷蛋白的分子量依然较大,乳化性较差,因此,难点之二为合适水解度的选择和分子量的筛选。本发明利用各蛋白溶解度的差异,采用不同溶剂依次梯度提取法,在充分去除清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白后再提取酸溶性谷蛋白,
然后采用高速离心-膜透析-限制性酶解-超滤相结合的技术对酸溶性谷蛋白同时实现纯化和分子量筛选,从而制得分子量适中、酸溶性、乳化活性和起泡性均良好的椰麸酸溶性谷蛋白。
[0011]本发明所采用的技术方案:
[0012]一种从椰麸中制备高乳化性和起泡性的酸溶性谷蛋白的方法,其步骤如下:
[0013]1、原料前处理
[0014]选取成熟老椰子果实,然后去壳,削去种皮,清洗、刨丝、榨汁,得到椰麸;将椰麸在40?50°C的温度下干燥后粉碎,过40?60目筛,然后按质量体积比为1:10?1:20(m/V)的比例加入有机溶剂提取剩余的椰子油,得到脱脂椰麸粉。所述有机溶剂是石油醚或***。
[0015]2、去除杂蛋白(采用不同溶剂依次、分别去除杂蛋白)
[0016]在脱脂椰麸粉中按质量体积比为1:10?1:30(m/v)?
(),再加入***,室温下震荡提取2?3h,过滤,收集滤渣;如此反复提取3次,得到去除清蛋白和球蛋白的椰麸。在去除清蛋白和球蛋白的椰麸中按质量体积比为1:10?1:30(m/v)的比例加入75%?90%的乙醇溶液,室温下震荡提取2?3小时,过滤,弃去滤液,收集滤渣。反复提取
3次,得到去除清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的椰麸。
[0017]3、提取酸溶性谷蛋白
[0018]在去除清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的椰麸中,按质量体积比为1:10?1:30(m/V)的比例加入酸性溶液,在4?10°C下震荡提取2?3小时,过滤,收集滤液。反复提取3?5次,合并滤液。
[0019]?%?50%的醋酸溶液。
[0020]4、首次纯化和分子量筛选
[0021]将收集的滤液在4?10°C、10000?12000rpm的条件下离心15?20min,收集上清液。将此上清液装入截留分子量为4000-8000透析膜中,在4?10°C的蒸馏水中透析8?12小时,去除盐离子、可溶性糖、小分子蛋白等杂质,即可得到纯度较高的酸溶性谷蛋白质溶液。
[0022]5、限制性酶解
[0023]在上述得到的酸溶性谷蛋白溶液中,按40?100U/g的比例加入酸性蛋白酶,在30?50°C、??120min,%?%,(道尔顿)的酸溶性谷蛋白得到适度降解。然后将酶解液在95?100°C中加热5?1min灭酶,冷却,1000rpm下离心1min,收集上清液,即得到酶解酸溶性谷蛋白液。
[0024]6、二次纯化和分子量筛选
[0025]将上述酶解酸溶性谷蛋白液用截留分子量为15?20kDa的超滤膜超滤2?4小时,进一步滤除无机盐离子、可溶性糖、小分子蛋白等杂质,?。
[0026]7、冷冻干燥
[0027]将上述浓缩的椰麸酸溶性谷蛋白液进行真空冷冻干燥,即可得到椰麸酸溶性谷蛋白粉末。
[0028]试验表明,采用上述工艺可得到较高纯度的椰子酸溶性谷蛋白。该酸溶性谷蛋白为淡褐色,柳絮状,质地轻柔。利用SDS-PAGE对该酸溶性谷蛋白的分子量进行分析,?。??;并具有很好的乳化和起泡性能,?,%?%,%?%,%?%.该椰麸酸溶性谷蛋白可广泛应用于蛋白乳化剂、起泡剂、稳定剂、酸性饮品、膨化食品等领域。
[0029]本发明工艺简单,成本低,利用酸溶性谷蛋白独特的溶解性,利用稀酸溶液提取椰麸酸溶性谷蛋白,经纯化和分子量筛选后得到的酸溶性谷蛋白,具有良好的起泡性和乳化性,可广泛应用于蛋白乳化剂、起泡剂、稳定剂、酸性饮品、膨化食品等领域,有效提高对椰子的精深加工和综合利用程度,有力促进我国椰子产业的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是实施例一所制备的椰麸酸溶性谷蛋白的SDS-PAGE图。其中,Mw-分子量标准蛋白,泳道1-未被酶解的酸溶性谷蛋白,泳道2-酶解后的酸溶性谷蛋白。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例,对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。
[0032]实施例一
[0033]1、原料前处理选择成熟老椰子果实,然后去壳,削去种皮,清洗、刨丝、榨汁,得到椰麸。将椰麸在40°C干燥后粉碎,过60目筛,然后按1:12(m/v)的比例加入石油醚提取剩余的椰子油,得到脱脂椰麸粉。
[0034]2、去除杂蛋白在脱脂椰麸粉中按1:15(m/v)(),再加入***,室温下震荡提取3h,过滤,收集滤渣,如此反复提取3次,得到去除了清蛋白和球蛋白的椰麸。在去除了清蛋白和球蛋白的椰麸中按