阅读说明：本技术 一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备方法和应用 (Self-assembled edible gel of soybean protein isolate and flammulina velutipes polysaccharide and preparation method and application thereof ) 是由 胡秋辉 张军淼 马宁 裴斐 马高兴 仲磊 苏安祥 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备方法和应用,属于功能食品技术领域,所述制备方法包括以下步骤：1)将大豆分离蛋白与水混合、搅拌、静置获得水化蛋白质溶液；2)将金针菇多糖与水混合、搅拌、静置获得水化多糖溶液；3)将所述水化蛋白质溶液、所述水化多糖溶液和氯化钙混合、溶解获得蛋白质-多糖混合溶液；4)将所述蛋白质-多糖混合溶液置于80～90℃加热25～35min后,冷却,获得食用凝胶。本发明所述方法制备获得的食用凝胶中金针菇多糖溶解性好,活性不被破坏；食用凝胶的粘弹性和抵抗外界压力的能力明显增强。(The invention provides a self-assembled edible gel of soybean protein isolate and flammulina velutipes polysaccharide, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of functional food, wherein the preparation method comprises the following steps: 1) mixing the isolated soy protein with water, stirring and standing to obtain a hydrated protein solution; 2) mixing the flammulina velutipes polysaccharide with water, stirring and standing to obtain a hydrated polysaccharide solution; 3) mixing and dissolving the hydrated protein solution, the hydrated polysaccharide solution and calcium chloride to obtain a protein-polysaccharide mixed solution; 4) and heating the protein-polysaccharide mixed solution at 80-90 ℃ for 25-35 min, and cooling to obtain the edible gel. The flammulina velutipes polysaccharide in the edible gel prepared by the method disclosed by the invention is good in solubility and free from damaging the activity; the viscoelasticity and the ability to resist external pressure of the edible gel are obviously enhanced.)

一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备 方法和应用

技术领域

本发明属于功能食品技术领域，尤其涉及一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

金针菇(Flammulina velutipes)属真菌门，担子菌亚门，层菌纲，伞菌目，口磨科，金钱菌属。金针菇多糖(Flammulina velutipes polysaccharide,FVP)是一种以葡聚糖为主、甘聚糖和木糖等多种组分构成的水溶性混合多糖，能溶于水溶液及酸碱溶液中。金针菇多糖在金针菇中含量丰富、来源稳定、绿色安全，近年来对金针菇多糖的研究日益增多。金针菇多糖除具有良好的凝胶特性外，实验表明，金针菇多糖对记忆功能损伤大鼠的空间学***，从而达到改善大鼠学习记忆功能，这都为金针菇多糖辅助改善记忆功能的作用提供了科学的证明。近年来，以金针菇或金针菇多糖为主体的益智食品也得到了广泛开发应用，如能辅助改善记忆的金针菇曲奇饼干，金针菇多糖酸奶，金针菇保健馒头等。

大豆分离蛋白含有比例合理的9种必需氨基酸，其氨基酸含量接近FAO/WHO组织的推荐值，是一种优质的全价蛋白，易于被人体吸收。大豆蛋白具有良好的功能特性，如凝胶性，乳化性和持水性，且价格成本低廉，在食品行业被广泛研究与应用。凝胶对大豆分离蛋白制品及其衍生物的品质(如豆腐、香肠、鱼糜等)具有极其重要的调控作用。

食用胶(hydrocolloid)也称亲水胶体、水溶胶，是能溶解或分散于水中，并在一定条件下，其分子中的亲水基团，如羧基、羟基、氨基和羧酸根等，能与水分子发生水化作用形成黏稠、滑腻的溶液或凝胶。在食品加工中起到增稠、增黏、黏附力、凝胶形成力、硬度、脆性、紧密度、稳定乳化、悬浊体等作用，使食品获得所需要各种形状和硬、软、脆、黏、稠等各种口感，故也常称作食品增稠剂、增黏剂、胶凝剂、稳定剂、悬浮剂、胶质等。凝胶在食品工业中具有十分重要的地位，可作为许多风味、营养物质及功能因子的载体。

虽然多糖和蛋白质都是常用的天然凝胶材料。但是大豆分离蛋白凝胶具有对外界环境因素(如金属盐、pH值、温度等)较为敏感，机械性能较差等缺点。金针菇多糖也存在着溶解性差，现有食品加工工艺对金针菇多糖活性成分损伤较大的缺点，而金针菇多糖凝胶则由于质构特性单一，持水率差，脆性大，回弹性不好等缺点限制了金针菇多糖凝胶在食品行业的开发和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备方法和应用，所述方法制备获得的食用凝胶中金针菇多糖溶解性好，活性不被破坏；食用凝胶的粘弹性和抵抗外界压力的能力明显增强。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将大豆分离蛋白与水混合、搅拌、静置获得水化蛋白质溶液；所述水化蛋白质溶液的质量分数为0.5％～1.5％；

2)将金针菇多糖与水混合、搅拌、静置获得水化多糖溶液，所述水化多糖溶液的质量分数为3％～5％；

3)将步骤1)中所述水化蛋白质溶液、步骤2)中所述水化多糖溶液和氯化钙混合、溶解获得蛋白质-多糖混合溶液，所述水化蛋白质溶液与所述水化多糖溶液体积相等；所述氯化钙的质量为所述大豆分离蛋白质量的27％～31％；

4)将所述蛋白质-多糖混合溶液置于80～90℃加热25～35min后，冷却，获得食用凝胶；

所述步骤1)和步骤2)之间无时间顺序限定。

优选的，所述水化蛋白质溶液的质量分数为0.8％～1.2％。

优选的，所述水化多糖溶液的质量分数为3.5％～4.5％。

优选的，步骤1)和步骤2)中所述搅拌为磁力搅拌，所述搅拌的转速独立为900rpm；所述搅拌的时间独立为1.5～2.5h。

优选的，步骤1)和步骤2)中所述的静置的温度独立为3～5℃，所述静置的时间独立为10～14h。

优选的，步骤3)中所述氯化钙的质量为所述大豆分离蛋白质量的29.0％～29.6％。

本发明提供了所述的制备方法制备获得的大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶。

本发明提供了所述的食用凝胶作为食品增稠剂或稳定剂的应用。

本发明还提供了所述的食用凝胶作为功能基质在婴幼儿益智食品或老年人益智食品中的应用。

优选的，所述食用凝胶作为改善记忆功能的功能基质。

本发明的有益效果：本发明提供的大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶及其制备方法和应用，将所述水化蛋白质溶液与所述水化多糖溶液按照上述比例混合，进行自组装，与单一大豆分离蛋白或单一金针菇多糖凝胶相比，大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装在较低原料重量下复合即可形成凝胶，解决了金针菇多糖溶解性差这一缺点，本发明所述制备过程温和，有利于金针菇多糖活性的保持。

本发明所述方法制备的大豆分离蛋白和金针菇多糖食用凝胶具有良好的粘弹性和抗扰动能力，大豆分离蛋白和金针菇多糖的自组装很好改善了食用凝胶的机械强度，与单一金针菇多糖凝胶或大豆分离蛋白凝胶相比，食用凝胶的粘弹性和抵抗外界压力的能力明显增强。

本发明中的本发明大豆分离蛋白和金针菇多糖来源天然，提取过程无有毒有害试剂使用，两者自组装制备成的食用凝胶具有较好的粘弹性，持水能力强等理化特性，可用作食品加工增稠剂、稳定剂等，同时金针菇多糖辅助改善记忆的能力，也可以将食用凝胶作为功能基质应用于婴幼儿或老年人益智食品的开发领域。

附图说明

图1为实施例1、对比例2、对比例4提供的方法制备的凝胶放于水中的实物图；

图2为实施例1中大豆分离蛋白凝胶、大豆分离蛋白：金针菇多糖＝1:4凝胶、金针菇多糖凝胶扫描电镜图；

图3为实施例2各制备物的黏度随频率变化图；

图4为实施例2各制备物的储(耗)模量随应变扫描变化图；

图5为实施例2各制备物的储能模量随频率扫描变化图；

图6为实施例2各制备物的耗能模量随频率扫描变化图；

图7为不同FVP浓度的凝胶时间对比图。

具体实施方式

本发明提供了一种大豆分离蛋白和金针菇多糖自组装的食用凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将大豆分离蛋白与水混合、搅拌、静置获得水化蛋白质溶液；所述水化蛋白质溶液的质量分数为0.5％～1.5％；2)将金针菇多糖与水混合、搅拌、静置获得水化多糖溶液，所述水化多糖溶液的质量分数为3％～5％；3)将步骤1)中所述水化蛋白质溶液、步骤2)中所述水化多糖溶液和氯化钙混合、溶解获得蛋白质-多糖混合溶液，所述水化蛋白质溶液与所述水化多糖溶液体积相等；所述氯化钙的质量为所述大豆分离蛋白质量的27％～31％；4)将所述蛋白质-多糖混合溶液置于80～90℃加热25～35min后，冷却，获得食用凝胶；所述步骤1)和步骤2)之间无时间顺序限定。

在本发明中，将大豆分离蛋白与水混合、搅拌、静置获得水化蛋白质溶液。在本发明中，所述大豆分离蛋白为一种大豆来源的全价蛋白，包含20种氨基酸；本发明对所述大豆分离蛋白的来源没有特殊限定，采用本领域常规的市售产品即可，在本发明具体实施过程中，所述大豆分离蛋白购自北京索莱宝科技有限公司，所述大豆分离蛋白中蛋白质的含量≥88％。在本发明中所述水化蛋白质溶液的质量分数为0.5％～1.5％，优选为0.8％～1.2％，更优选为1％；在本发明中，所述搅拌优选为磁力搅拌，所述搅拌的转速优选为900rpm；所述搅拌的时间优选为1.5～2.5h，更优选为2.0h。在本发明中，所述的静置的温度优选为3～5℃，更优选为4℃；所述静置的时间优选为10～14h，更优选为12h。

在本发明中，将金针菇多糖与水混合、搅拌、静置获得水化多糖溶液。在本发明中，所述水化多糖溶液的质量分数为3％～5％，优选为3.5％～4.5％，更优选为3.8％～4.2％，最优选为4.0％。在本发明中，所述搅拌优选为磁力搅拌，所述搅拌的转速优选为900rpm；所述搅拌的时间优选为1.5～2.5h，更优选为2.0h。在本发明中，所述的静置的温度优选为3～5℃，更优选为4℃；所述静置的时间优选为10～14h，更优选为12h。在本发明中，所述金针菇多糖是从金针菇子实体提取得到的水溶性混合多糖，能溶于水溶液及酸碱溶液中，是一个以葡聚糖为主、甘聚糖和木糖等多种组分构成的食用菌多糖。本发明对所述金针菇多糖的来源没有特殊限定，采用常规的市售产品或自行制备均可；所述金针菇多糖的总糖含量优选的≥85％。在本发明中，自行制备所述金针菇多糖的方法优选为水提醇沉法；具体步骤优选的如下：用水浸提金针菇后，用乙醇沉淀、透析、干燥获得金针菇多糖。在本发明中，所述浸提的温度优选为75～80℃，更优选为80℃；所述浸提的时间优选为3～5h，更优选为4h；所述透析用透析袋的截留分子量优选为3500Da；所述干燥优选为真空干燥。

本发明在获得所述水化蛋白质溶液和水化多糖溶液后，将所述水化蛋白质溶液、所述水化多糖溶液和氯化钙混合、溶解获得蛋白质-多糖混合溶液。在本发明中，所述水化蛋白质溶液与所述水化多糖溶液体积相等。在本发明中，优选的将所述水化蛋白质溶液与所述水化多糖溶液混合后，再与氯化钙混合。在本发明中，所述氯化钙的质量为所述大豆分离蛋白质量的27％～31％，优选为29.0％～29.6％，更优选为29.3％。本发明对所述氯化钙没有特殊限定，采用本领域常规市售分析纯产品即可；在本发明中，所述氯化钙的作用是以钙桥的存在形式增强所制备凝胶的交联强度。

本发明在获得所述蛋白质-多糖混合溶液后，将所述蛋白质-多糖混合溶液置于80～90℃加热25～35min后，冷却，获得食用凝胶。在本发明中，所述加热的温度优选为82～88℃，更优选为85℃；所述加热的时间优选为28～32℃，更优选为30℃。在本发明中，所述加热的方式优选为水浴加热。本发明对所述冷却的方法没有特殊限定，采用本领域常规的冷却方法，以能够实现迅速冷却为宜；在本发明具体实施过程中，所述冷却采用冰水进行。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明实施例使用的SPI购自北京索莱宝科技有限公司，蛋白质含量≥88％；本发明实施例里使用的金针菇多糖采用水提醇沉法制得，具体提取条件为：以1:80的液料比，将金针菇干粉在80℃热水浴浸提4h，10000rpm离心得到上清液，添加5倍体积的95％乙醇沉淀过夜，得到的沉淀物经过3500Da孔径透析袋透析24h，每隔2-3h换一次水，透析液真空干燥后得到金针菇多糖，其总糖含量≥85％。

实施例1

本实施例提供的大豆分离蛋白-金针菇多糖食用凝胶，组成成分：1％(w/v)大豆分离蛋白，4％(w/v)金针菇多糖。

制备的具体过程如下：

将1g的SPI溶于100mL蒸馏水中，磁力搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜12h保证SPI充分水化，获得1％(w/v)SPI溶液；

将4g的FVP溶于100mL蒸馏水中，磁力搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜12h保证FVP充分水化，获得4％(w/v)FVP溶液。

将1％(w/v)SPI溶液和4％(w/v)FVP溶液混合，加入0.293g氯化钙，溶解，后放入90℃水浴锅中加热30min，以冰水迅速冷却降温，放于4℃冰箱过夜备用，获得SPI-FVP＝1:4热凝胶。

对比例1

本对比例提供了相同浓度的大豆分离蛋白在实施例1处理条件下得到的凝聚物，组成成分为5％(w/v)大豆分离蛋白。

其制备具体过程如下：

将5g的SPI溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证SPI充分水化，获得5％(w/v)SPI溶液。向5％(w/v)SPI溶液中加入0.293g氯化钙，溶解，稀释得到与实施例相同质量浓度溶液，放入90℃水浴锅中加热30min，以冰水迅速冷却降温，放于4℃冰箱过夜备用，获得SPI热凝胶。

对比例2

本对比例提供了相同浓度的金针菇多糖在实施例1处理条件下得到的凝聚物，其组成成分为5％(w/v)金针菇多糖。

制备具体过程如下：

将5g的FVP溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证FVP充分水化，获得5％(w/v)FVP溶液。向5％(w/v)FVP溶液中加入0.293g氯化钙，溶解，稀释得到与实施例相同质量浓度溶液，放入90℃水浴锅中加热30min，以冰水迅速冷却降温，放于4℃冰箱过夜备用，获得FVP热凝胶。

对比例3

本对比例提供了大豆分离蛋白：金针菇多糖为4:1在实施例1处理条件下得到的凝聚物，组成成分为4％(w/v)大豆分离蛋白，1％(w/v)金针菇多糖。

制备具体过程如下：

将4g的SPI溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证SPI充分水化，获得4％(w/v)SPI溶液；将1g的FVP溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证FVP充分水化，获得1％(w/v)FVP溶液。将水化后的蛋白质和多糖溶液一定比例混合加入0.293g氯化钙，溶解，获得与实施案例相同质量浓度溶液，后放入90℃水浴锅中加热30min，以冰水迅速冷却降温，放于4℃冰箱过夜备用，获得SPI：FVP＝4:1热凝胶。

对比例4

本对比例提供了相同浓度的大豆分离蛋白：金针菇多糖为1:1在实施例1处理条件下得到的凝聚物，其组成成分为2.5％(w/v)大豆分离蛋白，2.5％(w/v)金针菇多糖。

制备具体过程如下：

将2.5g的SPI溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证SPI充分水化，获得2.5％(w/v)SPI溶液；将2.5g的FVP溶于100mL蒸馏水中，充分搅拌2h，放置于4℃冰箱过夜保证FVP充分水化，获得2.5％(w/v)FVP溶液。将水化后的蛋白质和多糖溶液以一定比例混合加入0.293g氯化钙，溶解，获得与实施案例相同质量浓度溶液，后放入90℃水浴锅中加热30min，以冰水迅速冷却降温，放于4℃冰箱过夜备用，获得SPI：FVP＝1:1热凝胶。

实施例2

在本实施例中，对实施例1和对比例1、2、3、4提供得到的制备物特性进行研究。

图1为实施例1和对比例2、4提供的制备物放于水中的实物图。在图1中，A表示FVP凝胶；B表示SPI-FVP＝1:4凝胶；C表示SPI-FVP＝1:1凝胶，1、2、3、4分别表示放置第一、三、五、七天的凝胶状态。在此浓度下SPI凝胶，SPI-FVP＝4:1凝胶均不能形成在水中稳定存在的凝胶。

如图所示，静置数天后，A、B、C均发生不同程度的溶胀现象，其中C、A分别在第5、7天凝胶体系被完全破坏，溶散于水中，B在相同时间段内虽有一定程度的破坏，但仍能保持凝胶状态，表明金针菇多糖与大豆蛋白比例为4:1的混合物在水中的稳定性优于FVP凝胶和SPI-FVP＝1:1凝胶。

将制备好的SPI凝胶、SPI-FVP＝4:1凝胶、FVP凝胶-80℃预冻，采用真空冷冻干燥得到各凝胶冻干样。用双面胶布将凝胶冻干样置于圆形铝柱上，10nm镀金200s，然后采用H-7650扫描电子显微镜(Hitachi High Technologies Corporation，Tokyo，Japan)在80kV的加速电压下拍摄，放大倍数200×，得到结果如图2所示。

在图2中，A、B、C分别表示SPI、SPI-FVP＝1:4、FVP凝胶扫描电镜下拍摄的图片，从图2可以看出，与SPI凝胶、FVP凝胶相比，自组装下形成的SPI-FVP＝1:4凝胶具有紧密的网络结构、孔径分布均匀紧凑、交联性较好、无断层或凹陷出现。

采用MCR302旋转流变仪对实施例1和对比例1、2、3、4提供的制备物的黏度进行测定，测定参数如下，型号PP-50，d＝50mmd平板系统，设定间隙1mm，

起始频率为1Hz，终止频率为100Hz，每隔2s测定一次，取100个点，测定结果如图3所示。

在图3中，横坐标表示频率，纵坐标表示黏度。从图3可以看出FVP凝胶、SPI-FVP凝胶、SPI凝胶均为粘弹性非牛顿流体。其中SPI-FVP＝1:4凝胶的起始粘度最大。各样品黏度完全丧失前，在相同浓度条件下，粘度大小依次是：SPI-FVP＝1:4凝胶＝FVP凝胶＞SPI-FVP＝1:1凝胶＞SPI-FVP＝4:1凝胶＞SPI凝胶。如图3所示，随着剪切速率的改变，各制备物粘度均呈下降趋势，但下降的速率不同，在此过程SPI-FVP＝4:1凝胶的粘度始终大于各对比制备的凝胶的粘度，表明在总质量浓度相同的情况下，以金针菇多糖为基质形成的凝胶在加入一定比例的大豆分离蛋白后制备的SPI-FVP＝1:4凝胶，其粘度随着剪切速率的增大变化较小，具有较为稳定的黏度。

采用MCR302旋转流变仪对实施例1和对比例1、2、3、4提供的制备物的应变进行测定，测定参数如下，型号PP-50，d＝50mmd平板系统，设定间隙1mm，室温条件下测定，起始应变γ为0.01％，终止应变为100％。每1rad/s取该应变下的储能模量G′和耗能模量G″，测定结果如图4所示，表1为各数据点的汇总表。

表1实施例2各制备物稳态点和转折点汇总表

(注：字母a,b,c,d,e表示同列间显著性差异(p≤0.05)

图4中横坐标表示应变，纵坐标表示储(耗)能模量。A表示FVP凝胶；B表示SPI-FVP＝1:4凝胶；C表示SPI-FVP＝1:1凝胶；D表示SPI-FVP＝4:1凝胶；E表示SPI凝胶。由图4和表1可知，各样品在线性粘弹性区域，弹性模量均明显大于粘性模量，表现出类固体性质。FVP凝胶和SPI-FVP＝1:4凝胶的临界应变值无明显差异。SPI-FVP＝1:1凝胶、SPI-FVP＝4:1凝胶和SPI凝胶之间的临界应变在统计学意义上无明显差异，表明在SPI-FVP＝4:1时，凝胶内部网络交联密度高，抗扰动能力强，相较其他组别表现出更加稳定的性质。

采用MCR302旋转流变仪对实施例1和对比例1、2、3、4提供的制备物的频率进行测定，在应变γ＝0.05％的条件下，以起始角速度ω为0.1rad/s，终止角速度ω为100rad/s。扫描间隔为5pt/dec，测定其储能模量G′和耗能模量G″，结果如图5和图6所示。

图5和图6横坐标分别表示频率，纵坐标表示储(耗)模量。在整个频率扫描的过程中，各制备物在整个频率扫描范围内储能模量G′始终大于该样品的耗能模量G″，表明各制备物的弹性对频率具有依赖性。且随着频率的增加，各制备物的储能模量G′和耗能模量G″均逐渐增大，表现为典型的弱凝胶动态流变学谱图，各制备物表现出较为明显的“类固体”特点。在总浓度均为5％的情况下，FVP凝胶和SPI-FVP＝4:1的凝胶的储能模量和耗能模量远大于其他三个样品，即这两个样品拥有比其他三个样品更好的粘弹性质。SPI-FVP＝4:1的凝胶的弹性和粘性明显高于同浓度的FVP凝胶。大豆蛋白的加入明显改善了FVP凝胶的流体力学特性，提高了其机械性能和稳定性。这与图3所得出的结果相一致。

实施案例3

在本实施例中，对所需水化的大豆分离蛋白和金针菇多糖的质量浓度进行研究。

分别水化质量浓度为1％、2％、3％、4％、5％、6％的金针菇多糖溶液，以4:1的比例水化大豆分离蛋白溶液，对应浓度为0.25％、0.75％、1％、1.25％、1.75％，按照实施案例1的制备过程制备获得热凝胶。采用试管倾倒法测试凝胶时间，以放入冰水的时间为t₀，期间倾斜或倒转试管进行观察，体系停止流动的时间记为t₁，凝胶时间Δt＝t₁-t₀，结果如图7所示。

图7横坐标表示水化金针菇多糖的质量浓度，纵坐标表示凝胶时间。从图中可以看出，在金针菇多糖和大豆分离蛋白比例一定的情况下，随着金针菇多糖质量浓度的增加，所需凝胶时间也随之减少；在金针菇多糖浓度为5％凝胶时间达到最小，此后再增加金针菇多糖浓度，凝胶时间几乎不会再改变；金针菇多糖质量浓度为1％时，无法形成凝胶或整个体系不稳定，凝胶结构无法维持。从而，金针菇多糖质量浓度控制在3％～5％，所需凝胶时间较短，凝胶体系稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。