阅读说明：本技术 一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊及其制备方法 (Polypeptide-heat-treated protein composite Arabic gum microcapsule and preparation method thereof ) 是由 王金梅 骆兆娇 韦翠兰 侯俊杰 杨晓泉 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多肽-热处理蛋白复合阿拉伯胶微胶囊及其制备方法；该制备方法将大豆分离蛋白均匀分散于去离子水中,水浴加热到后调pH值,加入胰碱性蛋白酶进行酶解；酶解完成后,调pH值；灭酶；离心,取上清液冷冻干燥处理,得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中,得到大豆多肽溶液；将热处理蛋白溶液与阿拉伯胶溶液混合得到复合壁材溶液,向复合壁材溶液中将加入大豆多肽溶液,剪切机分散,得混合溶液,调节pH,喷雾干燥,得产物。本发明所得微胶囊吸湿性和苦味较纯肽分别降低了9.98％～16.19％和4.08～5.71倍；颗粒呈球形、粒径小于10μm,分散性好,分散时间为4～5min。(The invention discloses a polypeptide-heat-treated protein composite Arabic gum microcapsule and a preparation method thereof; uniformly dispersing the isolated soy protein in deionized water, heating in a water bath, adjusting the pH value, and adding trypsin for enzymolysis; after the enzymolysis is finished, adjusting the pH value; enzyme deactivation; centrifuging, and freeze-drying the supernatant to obtain soybean polypeptide; dispersing soybean polypeptide in distilled water to obtain soybean polypeptide solution; and mixing the heat-treated protein solution with the Arabic gum solution to obtain a composite wall material solution, adding the soybean polypeptide solution into the composite wall material solution, dispersing by using a shearing machine to obtain a mixed solution, adjusting the pH value, and performing spray drying to obtain a product. The hygroscopicity and the bitter taste of the microcapsule obtained by the invention are respectively reduced by 9.98-16.19% and 4.08-5.71 times compared with pure peptide; the particles are spherical, the particle size is less than 10 mu m, the dispersibility is good, and the dispersion time is 4-5 min.)

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及大豆多肽的脱苦，特别是涉及一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊及其制备方法。

背景技术

天然蛋白是没有味道的，但其酶解产物通常具有较强的吸湿性和令人难以接受的苦味。大豆多肽吸湿以后会出现流动性下降、结块、发黏，甚至液化等现象，严重影响其保藏性能。不仅如此，大豆多肽吸湿后，随着贮藏时间的增长，其内可能滋生一定的微生物，使得多肽容易变性、变质，导致多肽质构变化、营养损失、功能丧失等一系列后果，严重影响产品品质和稳定性。另一方面，多肽富含疏水性氨基酸，与味蕾接触后会产生明显的苦味。吸湿性和苦味问题是影响高品质食源性功能肽生产的“瓶颈”问题之一、是制约具有高营养、多功能的小麦肽品质、功能作用发挥和储藏流通亟需解决的重要科学问题、是国内外食源性功能肽研究领域共同面对的现实难题。

作为交付机制的封装可以用来克服这些挑战，以改善其利用度和感官特性。目前应用最广泛的两类壁材为多糖类碳水化合物和蛋白质，多糖类碳水化合物包括淀粉、***胶、麦芽糊精、壳聚糖等；蛋白质包括植物蛋白(乳清蛋白、酪蛋白)和动物蛋白(大豆蛋白、豌豆蛋白)。Barbosa等人报道了在脂质体和脂质球中包封蛋白水解产物来减少苦味，但脂质体与脂质球在包封及产品储存过程中存在着脂质氧化的风险{Barbosa,C.M.S.,Morais,H.A.,Delvivo,F.M.,et al.Papain hydrolysates of casein:molecular weightprofile and encapsulation in lipospheres[J].Journal of the Science of Foodand Agriculture,2004，84(14),1891–1900.}。蛋白质作为壁材在酸性条件下，尤其是在等电点处会因分子相互之间的作用力减弱而易絮凝沉淀，在酸性体系中的应用受到限制。随着人们对营养和风味的需求增大，许多糖类的代替品出现，但因缺乏界面特性，应用受到限制。S.F.Subtil等人{S.F.Subtil&G.A.Rocha-Selmi&M.Thomazini.et al.Effect ofspray drying on the sensory and physical properties of hydrolysed caseinusing gum arabic as the carrier[J],J Food Sci Technol,2012}曾利用***胶包埋酪蛋白水解物，发现利用***胶喷雾干燥虽然能在一定程度上降低酪蛋白水解物的苦味，但在吸湿性方面却与酪蛋白水解物自身无显著性差异(P<0.05)，现有技术难以兼顾大豆多肽的降湿和脱苦。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊及其制备方法，该法制备的微胶囊吸湿性和苦味降低显著，较纯肽分别降低了9.98％～16.19％和4.08～5.71倍；颗粒呈球形、表面光滑、粒径小于10μm，分散性好，分散时间为4～5min，在喷雾干燥器产生微球体的范围内。

现有大豆多肽脱苦的方法具有操作过程复杂，经济损失大，且载体原料昂贵等缺陷，同时脱苦与降湿难以兼顾；本发明发现，当***胶和大豆分离蛋白复合后，其复合物的表面活性和界面膜的机械性能均得到了提升，这有助于喷雾干燥提高大豆多肽的稳定性，并且能实现脱苦与降湿兼顾，克服大豆多肽具有令人难以接受的苦味与吸湿性强的问题。

本发明以来源广泛、价格低廉的大豆分离蛋白和***胶为原料，利用壁材与芯材之间的疏水相互作用掩蔽产生苦味的多肽疏水残基，通过操控简单的工艺条件形成微胶囊，制备的多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊具有苦味明显减轻、吸湿性弱、分散性好、包埋率较高等优点。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

(1)将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到20～60℃后调节到pH值为5.0～10.0，以0.5％～4％的质量比加入胰碱性蛋白酶进行酶解2h～8h；酶解完成后，将物料pH值调到5.0～10.0；灭酶；离心，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液；

(2)将热处理蛋白溶液与***胶溶液混合得到复合壁材溶液，向复合壁材溶液中将加入大豆多肽溶液，剪切机分散，得混合溶液，调节pH为3～8后，喷雾干燥，得到多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的热处理蛋白溶液是将大豆分离蛋白分散于水中，搅拌1～4h，于2～10℃条件下水化12～24h，再于40～150℃水浴处理5～20min，调节pH到2.0～6.0。

优选地，所述的复合壁材溶液的浓度为0.5％～10wt％。

优选地，所述的壁材溶液中的热处理蛋白与***胶的质量比为1/10～10/1。

优选地，所述的混合溶液中芯材与复合壁材质量比为1/10～10/1。

优选地，所述的喷雾干燥的进口温度为50～200℃，进料速率为200-1000mL/h。

优选地，所述的灭酶是在50～150℃中保持5～20min。

优选地，所述的分散液的浓度为1％～5wt％。

优选地，所述的大豆多肽溶液的浓度为2％～8wt％。

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊，由上述制备方法制得；所得微胶囊产品吸湿性和苦味降低显著，较纯肽分别降低了9.98％～16.19％和4.08～5.71倍；颗粒呈球形、表面光滑、粒径小于10μm，分散性好，分散时间为4～5min。

本发明通过酶解制备大豆多肽，利用多肽和大豆分离蛋白的疏水性相互作用和多糖结构稳定，性质丰富以及喷雾干燥这一简单的微胶囊制备方法来制备多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊，借助***胶的反应性官能团做为载体基质，将其完全包住，从而有效实现了多肽的脱苦和吸湿性的降低。另外由于多肽被包埋于蛋白和***胶中，隔绝了氧气，减少了光照，从而提高其化学稳定性，保持其生理活性，且制得的微胶囊分散性好。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)本发明制备的多肽微胶囊无明显凹陷与褶皱，表面光滑；且在水中有良好的分散性。

(2)本发明提供了一种制备大豆多肽微胶囊，极大减轻了多肽的苦味和吸湿性，显著改善其加工性能，使多肽强化食品的工业化生产成为现实。且大大提高多肽的附加值。

(3)本发明只涉及三种原料：大豆分离蛋白、多肽以及***胶，原料成本低，来源广泛；且微胶囊制备过程简单易控，经济实用，绿色安全，适合工业连续生产。

附图说明

图1为对比实施例1～3以及实施例1～3中壁材比对微胶囊苦味的影响图；

图2为对比实施例1～3以及实施例2、4～5中芯壁比多微胶囊苦味的影响图；

图3为对比实施例2中微胶囊的形貌观察图；

图4为对比实施例3中微胶囊的形貌观察图；

图5为实施例2中微胶囊的形貌观察图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。测试指标：

(1)包埋率：

标准曲线：精密称量0.025g牛血清蛋白，用蒸馏水定容至100mL容量瓶中，得浓度为250μg/mL的牛血清蛋白标准溶液，将标准溶液稀释至不同的浓度(0，25，50，100，150，200，250μg/mL)，以0μg/mL溶液调零，用紫外分光光度计于波长500nm比色，读取光密度，并根据数据做出线性回归方程。

将对比例1～3以及实施例1～5中的多肽微胶囊样品稀释后于同样条件下进行比色，平行测定三次，并由线性回归方程计算出包埋率，对比单一壁材、复合壁材、不同芯壁比以及壁材比对包埋率的影响。

(2)分散性：

对比例1～3以及实施例1～5中多肽微胶囊的分散性测试于25℃室温下进行，准确称量2g微胶囊样品，分散于50mL的蒸馏水中，使用2mm×7mm磁力搅拌器以892rpm机械搅拌混合物，记录完全溶解所需的时间，平行测定三次。

(3)吸湿性：

对于吸湿性分析，将对比例1～3以及实施例1～5中多肽微胶囊样品(约2g)置于培养皿中，在25℃下，在装有饱和Na₂SO₄溶液(81％RH)的气密塑料容器中。1周后，称重样品，吸湿性表示为吸水量g/100g干燥固体，平行测定三次。

(4)苦味：

将奎宁配制成不同浓度的溶液，以此为标准进行评分。标准溶液的浓度分别为0、4*10^-6、8*10^-6、1.2*10^-5、1.6*10^-5、2*10^-5、2.4*10^-5、2.8*10^-5、3.2*10^-5、3.6*10^-5、4*10^-5g/mL。对应的分值分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10分。苦味越重，分值越高。将对比例1～2以及实施例1～5中多肽微胶囊样品{浓度2％(w/v，g/mL)}与标准溶液在室温下进行对比，并按照标准分值对待侧样品进行评分，共有10位感官评价员参与评分，其中男性5人，女性5人。

(5)微胶囊电镜扫描

使用扫描电子显微镜观察颗粒的形态。将对比例1～3以及实施例1～5中多肽微胶囊样品粉末洒在粘有双面胶的样品盘上，再用洗耳球吹掉浮粉，在真空下对样品进行10nm喷金处理，扫描电镜工作电压为10kv。

对比例1

将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到50℃后调节到pH值为8.0，以1％的质量比加入碱性蛋白酶进行酶解4h；酶解完成后，将物料pH值调到7.0；100℃灭酶10min；8000rpm/min离心15min，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液。

将2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液在3000rpm/min条件剪切分散1min，调节溶液pH为4.5，在进口温度为150℃、出口温度为80℃、进样速率为600mL/h的条件下进行喷雾干燥，并于密封干燥的环境中储存备用。

对比例2

将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到50℃后调节到pH值为8.0，以1％的质量比加入碱性蛋白酶进行酶解4h；酶解完成后，将物料pH值调到7.0；100℃灭酶10min；8000rpm/min离心15min，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液。

以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，以2％(w/v，g/mL)***胶溶液为壁材溶液，将芯材溶液与壁材溶液按质量比为3：7的比例进行混合，在3000rpm/min条件剪切分散1min，调节混合液pH为4.5，在进口温度为150℃、出口温度为80℃、进样速率为600mL/h的条件下进行喷雾干燥，并于密封干燥的环境中储存备用。

对比例3

将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到50℃后调节到pH值为8.0，以1％的质量比加入碱性蛋白酶进行酶解4h；酶解完成后，将物料pH值调到7.0；100℃灭酶10min；8000rpm/min离心15min，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液。

以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，以经过未经过热处理的2％(w/v，g/mL)大豆分离蛋白溶液为壁材溶液，将芯材溶液与壁材溶液按质量比为3：7的比例进行混合，在3000rpm/min条件剪切分散1min，调节混合液pH为4.5，在进口温度为150℃、出口温度为80℃、进样速率为600mL/h的条件下进行喷雾干燥，并于密封干燥的环境中储存备用。

实施例1

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将经过90℃处理20min的2％(w/v，g/mL)大豆分离蛋白溶液和2％(w/v，g/mL)***胶溶液按体积比为3：7的比例进行混合，得到复合壁材溶液；

步骤二：将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到50℃后调节到pH值为8.0，以1％的质量比加入碱性蛋白酶进行酶解4h；酶解完成后，将物料pH值调到7.0；100℃灭酶10min；8000rpm/min离心15min，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液。

步骤三：以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，将芯材溶液与步骤一中的复合壁材溶液按体积比为3：7的比例进行混合，在3000rpm/min条件剪切分散1min，调节混合液pH为4.5，在进口温度为150℃、出口温度为80℃、进样速率为600mL/h的条件下进行喷雾干燥，并于密封干燥的环境中储存备用。

实施例2

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法：将经过90℃处理20min的2％(w/v，g/mL)大豆分离蛋白溶液与2％(w/v，g/mL)***胶溶液按体积比为1：1的比例进行混合，得到复合壁材溶液，以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，其他同实施例1。

实施例3

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法：将经过90℃处理20min的2％(w/v，g/mL)大豆分离蛋白溶液与2％(w/v，g/mL)***胶溶液按体积比为7：3的比例进行混合，得到复合壁材溶液，以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，其他同实施例1。

表1

同一行的平均值±标准差值后跟不同的上标值表明有显著差异(P<0.05)

表1为对比例1～3以及实施例1～3中微胶囊包埋率、吸湿性和分散性结果。微胶囊样品吸湿性以及分散性与对比例1(纯肽)、对比例2(单一***胶为壁材)、对比例3(单一天然蛋白为壁材)的平均值±标准差值以及不同的上标值表明实施例1～3与对比例1～3存在显著差异(P<0.05)。吸湿性的降低有助于微球的储存和减少微生物滋生现象的发生，从而减少环境对多肽品质及稳定性的影响。这可能是因为蛋白与***胶的相互作用抑制了蛋白质-蛋白质之间的聚集，***胶与大豆蛋白复合可以提高蛋白的空间稳定性；另一方面，蛋白经过热处理后，部分空间结构展开，更有利于多肽的包埋。壁材的复合增加了多肽的溶解时间，由于微胶囊样品花费接近5min分散在水中(表1)，在专门小组成员洗口之前分散的量可能没有达到苦味阈值，因此未感觉到苦味或感受到的苦味较轻，说明该法制备的微胶囊能掩蔽多肽苦味。这与C.S.Favaro-Trindade利用明胶包埋酪蛋白水解物结果一致。

图1为对比实施例1～3以及实施例1～3中壁材比对微胶囊苦味的影响图。蛋白酶对大豆蛋白的水解作用产生的酶解物会伴随着苦味的产生。苦味的产生是由于蛋白在水解过程中疏水性氨基酸残基的暴露。由图可知，纯肽(对比例1)苦味程度最高，单一壁材的微胶囊苦味降低不显著，复合壁材的微胶囊(实施例1～3)苦味值降低4.08～5.71倍，并且随着壁材比(GA:SPI)的增大而减小，这与包埋率的变化一致。

实施例4

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将经过90℃处理20min的2％(w/v，g/mL)大豆分离蛋白溶液和2％(w/v，g/mL)***胶溶液按体积比为1：1的比例进行混合，得到复合壁材溶液；

步骤二：将大豆分离蛋白(SPI)均匀分散于去离子水中，制成分散液；水浴加热到50℃后调节到pH值为8.5，以2％的质量比加入碱性蛋白酶进行酶解4h；酶解完成后，将物料pH值调到7.0；100℃灭酶10min；8000rpm/min离心15min，取上清液冷冻干燥处理，得到大豆多肽；将大豆多肽分散于蒸馏水中，得到大豆多肽溶液。

步骤三：以2％(w/v，g/mL)大豆多肽溶液为芯材溶液，将芯材溶液与步骤一中的复合壁材溶液按体积比为1：10的比例进行混合，在3000rpm/min条件剪切分散1min，调节混合液pH为4.5，在进口温度为150℃、出口温度为80℃、进样速率为400mL/h的条件下进行喷雾干燥，并于密封干燥的环境中储存备用。

实施例5：

一种多肽-热处理蛋白复合***胶微胶囊的制备方法：将经过90℃处理20min的大豆分离蛋白溶液与拉伯胶溶液按体积比为1：1的比例进行混合，得到复合壁材溶液，芯材溶液与壁材溶液按体积比为2：8的比例进行混合，其他同实施例4。

表2为对比实施例1以及实施例2、4～5中微胶囊包埋率、吸湿性和分散性的结果。由表可知，纯肽(对比实施例1)比微胶囊样品(实施例2、4～5)溶解得更快。与游离的多肽相比，微胶囊在水中溶解时间长达2～3倍，因此使用热处理蛋白与大豆多糖作为载体增加了多肽的溶解时间，这使产生苦味的疏水基团暴露速度减慢从而减少多肽的苦味。关于喷雾干燥样品的溶解，可以通过多肽的小分子尺寸来解释，这可能分别促进其疏水和亲水位点与水溶剂之间的相互作用。就吸湿性而言，相比对比例，微胶囊降低显著，这与***胶与蛋白发生协同作用，表现出良好的成膜性能有关；而现有技术利用***胶包埋多肽与游离多肽相比，二者的吸湿性值之间没有显著差异。分散时间基本在4～5min内变化，这表明微胶囊易于分散，又不会因为分散时间过短易在口中溶解产生严重苦味。

表2

同一行的平均值±标准差值后跟相同的上标值没有显着差异(P>0.05)

图2为对比实施例1～3以及实施例2、4～5中芯壁比对微胶囊苦味的影响图。由图可知，与对比例相比，微胶囊样品(实施例2、4～5)苦味值降低了4.08-5.41倍，说明微囊化能有效将多肽包埋从而掩蔽其苦味。苦味之所以能够将低主要原因是添加壁材导致一些疏水性氨基酸被掩盖。微胶囊样品之间苦味程度也有差异，这说明包埋率与苦味程度相互联系。Morais等也报道了通过分别在脂质体和脂质球中包封蛋白水解产物来减少苦味。然而，利用大豆蛋白与大豆多糖具有低成本工艺的优点。

图3为对比实施例2(单一***胶为壁材)中微胶囊的形貌观察图；由图3可以看出，微胶囊呈现类球形，大部分有凹陷归因于喷雾干燥过程中液滴的快速蒸发，这些凹陷是颗粒的特征。

图4为对比实施例3(单一热处理蛋白为壁材)中微胶囊的形貌观察图；微胶囊表面仍有凹陷，但空洞较少，原因是加热使蛋白质部分结构打开，表现出更好的包埋特性。

图5为实施例2中微胶囊的形貌观察图；由图5可以看出，微胶囊表面是连续的、表面没有裂缝、孔隙或断裂，这些特征对于确保更有效地包埋和保留生物活性成分至关重要。壁材表面光滑，可能是因为复合后的壁材表现出更好的起泡性和乳化性。复合壁材微胶囊样品物理性质得到改善，能够填充微胶囊中空的内部空间，保持水合作用，避免表面凹陷，并确保更均匀的微粒壁。

颗粒的平均直径在7.94～12.86μm之间变化，这在由普通喷雾干燥器产生的微球体预期的范围内(5-150μm)，小粒径有助于在食品中的应用，因为大颗粒尺寸影响食物质地，并且它们在成品中具有差的分散性。

本发明不受上述实施例约束，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。