一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用
阅读说明：本技术 一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用 (Soybean protein heat aggregate and application thereof in gel preparation ) 是由 郑志 季扶云 李兴江 杨雪飞 穆冬冬 罗水忠 赵妍嫣 姜绍通 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用,包括以下技术步骤：(1)大豆蛋白热聚集体的制备,(2)制备大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液,(3)葡萄糖酸-δ-内酯诱导凝胶的制备。本发明制备的凝胶,其硬度为41.4-119.8g,弹性为0.817-0.965mm,持水率为54.4%-67.0%。(A soybean protein heat aggregate and application thereof in gel preparation comprise the following technical steps: (1) preparing a soybean protein heat aggregate, (2) preparing a uniform system solution of the soybean protein and the soybean protein heat aggregate, and (3) preparing gluconic acid-delta-lactone induced gel. The gel prepared by the invention has the hardness of 41.4-119.8g, the elasticity of 0.817-0.965mm and the water retention rate of 54.4-67.0%.)
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用。
背景技术
蛋白质的热聚集是指蛋白质在加热条件下发生的解离或聚合现象。只要条件合适，各种蛋白质都会发生聚集现象形成聚集体。蛋白质的聚集有不利的方面，比如造成蛋白质溶解性和活性下降，对蛋白产品的质量产生不利的影响等；蛋白质的聚集也有有利的方面，合适的聚集可以提高产品的稳定性，改善产品的质构特性，甚至带来新的特性。研究发现，通过调控各种外界条件，如温度、pH值、离子强度等，同一种蛋白质亚基可形成不同类型、不同结构和形态、不同性质的聚集体。
天然蛋白质是以氨基酸为基本单元的生物大分子，蛋白分子通过分子内二硫键﹑离子间盐键﹑氢键﹑疏水键以及范德华力等维持结构的稳定。热加工和热处理是各类蛋白质在食品加工中最常见的方法和工序，例如熟化加工、美拉德增香处理、高温灭菌﹑抗营养因子灭活、喷雾干燥等。在热处理过程中，随着温度的升高，蛋白质紧密有序的三级结构首先被破坏，蛋白分子三级结构展开导致大量疏水性氨基酸基团暴露，分子间容易通过疏水相互作用缔合在一起；同时，蛋白质分子会发生巯基/二硫键交换反应，形成了分子间的二硫键。因而，随着外界温度的升高，会引起天然蛋白结构的改变，形成蛋白热聚集体，从而对蛋白的功能特性和应用价值产生重要的影响。
大豆蛋白作为一种营养丰富、来源广泛和价格低廉的植物蛋白，是优质动物蛋白的替代源。大豆蛋白其优越性主要体现在以下三个方面：（1）大豆蛋白在氨基酸的组成上比例合理，必需氨基酸的含量接近FAO/WHO组织的推荐值，是一种优质的全价植物蛋白；（2）大豆蛋白含有一定量的生理活性成分，具有降低胆固醇，降血脂以及减低患心血管疾病的风险等功能；（3）大豆蛋白具有良好的功能特性，如凝胶性﹑乳化性和持水持油性等。
一定浓度的高分子溶液或溶胶，在适当条件下，粘度逐渐增大，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀，并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶。蛋白质分子发生聚集，其间吸引力和排斥力处于平衡，形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体，即为蛋白质凝胶。凝胶和凝胶过程对食品加工起着重要的作用，他们能形成食品所需要的质构，实现食品制造的可设计性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用，包括下列步骤：
步骤1：将大豆蛋白与去离子水按质量比3-5:100混合，搅拌均匀得到大豆蛋白分散液；
步骤2：将大豆蛋白分散液在3-5℃环境中，静置10-15h，进行水化处理，得到水化处理后的大豆蛋白分散液；
步骤3：调节水化处理后的大豆蛋白分散液的pH值至2.5-3.5，并添加NaCl调节水化处理后的大豆蛋白分散液的钠离子强度为150-300mM，然后加热至85-95℃并保温2-10h，接着冷却至室温，得到加热处理后的大豆蛋白分散液；
步骤4：对加热处理后的大豆蛋白分散液进行离心，收集上清液；
步骤5：将上清液冻干得到可溶性大豆蛋白热聚集体；
步骤6：将大豆蛋白热聚集体、大豆蛋白按质量比1:2.5-10配比投入共振声混合器中，在频率80-120Hz、振幅1.5-2.0mm条件下，处理300-500s，得到混合料；
步骤7：将混合料与去离子水按质量比6.5-11:100混合，在温度20-25℃、转速400-500r/min条件下，搅拌20-30min；然后将搅拌后的溶液放置到超声波环境中，在超声波频率25-35KHz、功率密度0.35-0.45w/cm2条件下，处理10-15min，得到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液；
步骤8：调节大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液的pH值至7.0-7.5，然后加热至85-95℃，将质量分数为0.5-0.8%的葡萄糖酸-δ-内酯溶液在3-5min内均匀的加入到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中，使得大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中葡萄糖酸-δ-内酯的质量浓度为大豆蛋白质量浓度的5-12%；然后采用50-100r/min转速搅拌90-150s，保温25-30min后置于速冷环境中，冷却形成凝胶。
优选的技术方案为：所述大豆蛋白为干粉状大豆分离蛋白，蛋白含量大于或等于90%，含水量小于或等于5.0%。
优选的技术方案为：步骤1中，在温度20-25℃条件下、以搅拌转速400-600r/min搅拌150-200min。
优选的技术方案为：步骤4中，离心转速为6000-8000rpm，离心时间为5-15min。
优选的技术方案为：步骤5中，在温度-60~-35℃、真空表压-0.09～-0.10MPa环境条件下下，冷冻干燥至含水量小于或等于5.0%。
优选的技术方案为：所述速冷环境为冰水浴、空调速冷中的一种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、本发明对大豆分离蛋白进行改性形成大豆蛋白热聚集体，并将大豆蛋白热聚集体添加到大豆分离蛋白中，用葡萄糖酸-δ-内酯诱导形成冷凝胶，获得了硬度、弹性、持水性优良的蛋白凝胶。
2、本发明通过共振声混合和超声波处理的方式，实现了大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀混合，得到了均匀体系溶液。
3、本发明所制备的凝胶，其硬度为41.4-119.8g，弹性为0.817-0.965mm，持水率为54.4%-67.0%。
附图说明
图1未添加大豆蛋白热聚集体的大豆蛋白凝胶微观形貌。
图2大豆蛋白热聚集体和大豆分离蛋白比例为1:9时形成凝胶的微观形貌。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1：一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用
一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用，其特征在于，包括以下技术步骤。
（1）大豆蛋白热聚集体的制备
所述大豆蛋白为干粉状大豆分离蛋白，蛋白含量≥90%，含水量≤5.0%。
制备大豆蛋白分散液。将大豆蛋白与去离子水按质量比4:100混合，在温度22℃、搅拌转速4500r/min条件下搅拌180min，得到大豆蛋白分散液。
冷藏水化处理。将大豆蛋白分散液在4℃环境中，静置12h，进行水化处理。
加热处理。用5M盐酸调节水化后的大豆蛋白分散液的pH为3，添加NaCl调节大豆蛋白分散液的钠离子强度为250mM；将分散液迅速加热至80℃并保温6h；然后，立即冷却至室温，终止热处理。
离心。将加热处理后的大豆蛋白分散液离心处理，离心转速为7000rpm，离心时间为10min，收集上清液。
冻干处理。将上清液在温度-50℃、真空表压-0.095MPa环境条件下，冷冻干燥至含水量为5.0%，得到可溶性大豆蛋白热聚集体。
所制备的大豆蛋白热聚集体，其粒径为500-800nm。
（2）制备大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液
共振声振动混合。将大豆蛋白热聚集体、大豆蛋白按质量比1:9配比并一起放入共振声混合器（RAM）中，在频率100Hz、振幅1.7mm条件下，处理400s，得到混合料，备用。
搅拌混合。将共振声振动混合后的混合料与去离子水按质量比9:100混合，在温度22℃、转速450r/min条件下，搅拌25min。
超声波处理。将搅拌后的溶液放置到超声波环境中，在超声波频率30KHz、功率密度0.4w/cm2条件下，处理12min，得到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液。
优选的，大豆蛋白热聚集体、大豆蛋白的质量比为1:9。
（3）葡萄糖酸-δ-内酯诱导凝胶的制备
调节pH。用1M盐酸调节大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液的pH，使溶液的pH为7.2。
加热并添加葡萄糖酸-δ-内酯。将溶液加热至90℃，将0.7m%葡萄糖酸-δ-内酯溶液在4min内均匀的加入到溶液中，使得溶液中葡萄糖酸-δ-内酯的质量浓度为大豆蛋白质量浓度的8%；然后，采用75r/min转速搅拌溶液120s，保温27min。
冷却。将热溶液置于速冷环境中，冷却形成凝胶。所述的速冷环境，为冰水浴、空调速冷中的一种。本实施例具体为冰水浴
所制备的凝胶，其硬度为119.8g，弹性为0.965mm，持水率为67.0%。
SEM扫描电镜图像对比分析，未添加大豆蛋白热聚集体的大豆蛋白凝胶微观形貌如图1所示，大豆蛋白热聚集体和大豆分离蛋白比例为1:9时形成凝胶的微观形貌如图2所示。从两张图对比可以看出，未添加大豆蛋白热聚集体的大豆蛋白凝胶，微观结构孔隙度很大，有微细小碎片状结构；大豆蛋白热聚集体和大豆分离蛋白比例为1:9时形成的凝胶，孔隙很少，结构更加致密紧实。
实施例2：一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用
一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用，包括下列步骤：
步骤1：将大豆蛋白与去离子水按质量比3:100混合，搅拌均匀得到大豆蛋白分散液；
步骤2：将大豆蛋白分散液在3℃环境中，静置10h，进行水化处理，得到水化处理后的大豆蛋白分散液；
步骤3：调节水化处理后的大豆蛋白分散液的pH值至2.5，并添加NaCl调节水化处理后的大豆蛋白分散液的钠离子强度为150mM，然后加热至85℃并保温2h，接着冷却至室温，得到加热处理后的大豆蛋白分散液；
步骤4：对加热处理后的大豆蛋白分散液进行离心，收集上清液；
步骤5：将上清液冻干得到可溶性大豆蛋白热聚集体；
步骤6：将大豆蛋白热聚集体、大豆蛋白按质量比1:2.5配比投入共振声混合器中，在频率80Hz、振幅1.5mm条件下，处理300s，得到混合料；
步骤7：将混合料与去离子水按质量比6.5:100混合，在温度20℃、转速400r/min条件下，搅拌20min；然后将搅拌后的溶液放置到超声波环境中，在超声波频率25KHz、功率密度0.35w/cm2条件下，处理10min，得到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液；
步骤8：调节大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液的pH值至7.0，然后加热至85℃，将质量分数为0.5%的葡萄糖酸-δ-内酯溶液在3min内均匀的加入到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中，使得大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中葡萄糖酸-δ-内酯的质量浓度为大豆蛋白质量浓度的5%；然后采用50r/min转速搅拌90s，保温25min后置于速冷环境中，冷却形成凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆蛋白为干粉状大豆分离蛋白，蛋白含量为92%，含水量为4.5%。
优选的实施方式为：步骤1中，在温度20℃条件下、以搅拌转速400r/min搅拌150min。
优选的实施方式为：步骤4中，离心转速为6000rpm，离心时间为5min。
优选的实施方式为：步骤5中，在温度-60℃、真空表压-0.09MPa环境条件下下，冷冻干燥至含水量为4.2%。
实施例3：一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用
一种大豆蛋白热聚集体及其在凝胶制备中的应用，包括下列步骤：
步骤1：将大豆蛋白与去离子水按质量比5:100混合，搅拌均匀得到大豆蛋白分散液；
步骤2：将大豆蛋白分散液在5℃环境中，静置15h，进行水化处理，得到水化处理后的大豆蛋白分散液；
步骤3：调节水化处理后的大豆蛋白分散液的pH值至3.5，并添加NaCl调节水化处理后的大豆蛋白分散液的钠离子强度为300mM，然后加热至95℃并保温10h，接着冷却至室温，得到加热处理后的大豆蛋白分散液；
步骤4：对加热处理后的大豆蛋白分散液进行离心，收集上清液；
步骤5：将上清液冻干得到可溶性大豆蛋白热聚集体；
步骤6：将大豆蛋白热聚集体、大豆蛋白按质量比1:10配比投入共振声混合器中，在频率120Hz、振幅2.0mm条件下，处理500s，得到混合料；
步骤7：将混合料与去离子水按质量比11:100混合，在温度25℃、转速500r/min条件下，搅拌30min；然后将搅拌后的溶液放置到超声波环境中，在超声波频率35KHz、功率密度0.45w/cm2条件下，处理15min，得到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液；
步骤8：调节大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液的pH值至7.5，然后加热至95℃，将质量分数为0.8%的葡萄糖酸-δ-内酯溶液在5min内均匀的加入到大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中，使得大豆蛋白和大豆蛋白热聚集体的均匀体系溶液中葡萄糖酸-δ-内酯的质量浓度为大豆蛋白质量浓度的12%；然后采用100r/min转速搅拌150s，保温30min后置于速冷环境中，冷却形成凝胶。
优选的实施方式为：所述大豆蛋白为干粉状大豆分离蛋白，蛋白含量为90%，含水量为5.0%。
优选的实施方式为：步骤1中，在温度25℃条件下、以搅拌转速600r/min搅拌200min。
优选的实施方式为：步骤4中，离心转速为8000rpm，离心时间为15min。
优选的实施方式为：步骤5中，在温度-35℃、真空表压-0.10MPa环境条件下下，冷冻干燥至含水量为4%。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。