一种功能性蛋白粉的绿色制备方法及产品
阅读说明：本技术 一种功能性蛋白粉的绿色制备方法及产品 (Green preparation method of functional protein powder and product ) 是由 张宇昊 张榉 戴宏杰 朱瀚昆 马良 于 2020-12-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种功能性蛋白粉的绿色制备方法及产品,该方法以猪皮为原料,包括预处理、短时预煮、绞碎、脱脂、清洗沥干、干燥、超微粉碎7个工序,其中脱脂试剂为蔗糖脂肪酸酯,不同于传统的脱脂试剂(如有机试剂),其生物降解性强、易于处理,对环境无污染。此外,该方法对设备要求不高,能源消耗较少,可进行工业化生产,是一种无污染、节约能源的绿色工艺。通过该工艺生产的猪皮蛋白粉为白色粉末,易分散于冷水(0～10℃)中。该方法在处理过程中保留了猪皮中胶原分子的三螺旋结构,使其制成的凝胶硬度、弹性及黏聚性等性质较好,可应用于肉制品加工过程中代替增稠剂等食品添加剂,提高肉制品的口感与品质,有助于开展食品“清洁标签”行动。(The invention relates to a green preparation method of functional protein powder and a product, the method takes pigskin as a raw material, and comprises 7 procedures of pretreatment, short-time precooking, mincing, degreasing, cleaning, draining, drying and superfine grinding, wherein a degreasing reagent is sucrose fatty acid ester, is different from a traditional degreasing reagent (such as an organic reagent), has strong biodegradability, is easy to treat and has no pollution to the environment. In addition, the method has low requirements on equipment, consumes less energy, can be used for industrial production, and is a green process which has no pollution and saves energy. The pigskin protein powder produced by the process is white powder and is easily dispersed in cold water (0-10 ℃). The method retains the triple helix structure of collagen molecules in the pigskin in the treatment process, so that the prepared gel has good properties such as hardness, elasticity and cohesiveness, can be applied to the meat product processing process to replace food additives such as thickening agents and the like, improves the taste and quality of the meat product, and is beneficial to developing the action of 'clean labels' of food.)
技术领域
本发明具体涉及一种功能性蛋白粉的绿色制备方法及产品。
背景技术
近几年，起源于英国的“清洁标签——clean label”的概念已成为食品行业中的一大发展趋势。“清洁标签”的内容主要包括以下几个方面：1.产品成份必须是天然、有机，不含人工添加物及防腐剂的；2.产品成分是消费者耳熟能详的；3.产品成分越简单，越少越好；4.产品成分不包含难懂的化学成份；5.产品制成过程越简单，越短越好。清洁标签要求的是在食品产品的标签中少出现甚至不出现食品添加剂，即建议在食品中少用或不用食品添加剂。并且在《食品标识监督管理办法》第五章“监督管理”中的第四十八条写到：鼓励食品生产经营者开展清洁标签行动，尽可能少用或不用食品添加剂。同时，据有关调查显示消费者对于清洁标签食品的接受度更高。
在肉制品加工中，常用一些增稠剂、乳化剂来提高肉制品的风味和质构，起到保水、增强弹性的作用。然而，将食品添加剂添加在食品中不符合清洁标签的理念，所以寻找其替代物具有重要意义。我国是世界第一猪肉生产大国和消费大国，在生猪宰杀和猪肉加工过程中会产生大量的猪皮，亟待利用。水分、脂肪、矿物质和蛋白质是猪皮的主要组成成分，其蛋白质含量大约为33%，其中胶原蛋白含量为87.8%。而胶原蛋白具有优异的凝胶性和乳化性能，具有替代肉制品中的一些食品添加剂（如：乳化剂、增稠剂等）的潜力。目前国内还没有研究将猪皮制备成粉末用于替代肉制品加工中所使用的增稠剂或乳化剂，一方面可能是因为当前市面上存在的多数类似产品在一些特定条件下（如冷水）的分散性较差，无法匹配肉制品加工中的环境条件要求，另一方面可能是在处理过程中破坏了胶原分子的三螺旋结构，凝胶性、乳化性等功能性质较弱。此外，这些类似的产品（包括国外的功能性动物蛋白）在制备过程中使用了酸、碱、有机试剂等，对环境造成了污染，不符合绿色生产的理念。因此，提供一种功能性蛋白粉的绿色制备方法及产品对于开展清洁标签行动具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种功能性蛋白粉；目的之二在于提供一种功能性蛋白粉的绿色制备方法，该方法工艺简单，对环境友好。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种功能性蛋白粉的绿色制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤（1）预处理：以猪皮为原料，用水对猪皮进行初步清洗，刮去猪皮油脂层；
步骤（2）短时预煮：用沸水将猪皮进行短时预煮处理，捞出后进一步刮去油脂层，再用温水进行漂洗，捞出放入常温水中冷却，沥干；
步骤（3）绞碎：将经步骤（2）处理的猪皮放入绞肉机中进行绞碎得到猪皮块；
步骤（4）脱脂：将经步骤（3）处理的猪皮块按一定的料液比（w：v）加入脱脂液，利用超声辅助脱脂；
步骤（5）清洗沥干：将经步骤（4）处理的猪皮块用水进行清洗并沥干水分；
步骤（6）干燥：将经步骤（5）处理的猪皮块放入烘箱进行干燥；
步骤（7）超微粉碎：将经步骤（6）处理得到的干燥猪皮块进行超微粉碎，得到的粉末即功能性蛋白粉。
优选地，步骤（2）中，所述沸水预煮处理具体为：将猪皮放入沸水中进行4 ~ 10min的预煮，用于漂洗的温水温度为40 ~ 50℃，所述常温水温度为10 ~ 25℃。沸水处理时间不宜过长，达到破坏猪皮纤维结构但保持胶原蛋白三螺旋结构完整性的目的。
优选地，步骤（3）中，所述绞碎后得到的猪皮尺寸为2 ~ 5 mm × 2 ~ 5 mm，该尺寸有助于进一步的脱脂处理，使猪皮与脱脂液能够充分接触。
优选地，步骤（4）中，所述脱脂液为0.03% ~ 0.06%蔗糖脂肪酸酯溶液；所述料液比为1：2 ~ 1：3（w：v）；超声脱脂时间为20 ~ 60 min，超声温度为50 ~ 70℃，超声功率为100~ 150 W；脱脂期间可更换1 ~ 2次脱脂液；蔗糖脂肪酸酯是一种国标允许添加在食品中的乳化剂，可代替传统脱脂试剂（如有机试剂），在使用过程中不存在环境污染及残留危害的问题；超声作为脱脂过程的辅助处理，有助于打开猪皮结构，促进猪皮中的脂肪向外迁移与乳化剂相结合。
优选地，步骤（6）中，所述干燥温度为40 ~ 70℃，干燥时间为8 ~ 24 h，应注意的是干燥温度不能超过70℃，避免高温破坏猪皮中胶原蛋白的三螺旋结构。
优选地，步骤（7）中，超微粉碎时间为50 ~ 90 min；应注意的是粉碎时间不宜太短，否则得到的粉末粒度较大将会影响使用效果。
由所述的方法制备的功能性蛋白粉。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种功能性蛋白粉的绿色制备方法和产品，该方法将猪皮进行预处理、脱脂处理后，再进行干燥和超微粉碎即能得到功能性蛋白粉。该方法以猪皮为原料，不仅来源广泛，更提升了猪皮的附加值。此制备工艺简单，所需脱脂剂可生物降解，所用设备要求不高且能源消耗较少，可进行工业化大规模生产，为一种绿色环保的生产工艺。此处理过程未将猪皮中的胶原分子分解为小分子肽，而是保留了其三螺旋结构，因此，其凝胶强度、弹性、粘聚性等性质较好。将本产品制备成5%的凝胶后，其凝胶强度优于国外所售的一种功能性动物蛋白（对照品）制成的同浓度凝胶。通过本发明中的方法生产的功能性蛋白粉为白色粉末，易分散于冷水（0 ~ 10℃）中，与肉制品加工过程中所要求的低温环境条件相匹配。由此可见，该方法制备的功能性蛋白粉可应用于肉制品加工过程中，代替部分食品添加剂，改善肉制品的品质口感，向“清洁标签”理念靠近，生产口感和营养标签都能被消费者所接受的肉制品。
附图说明
图1为功能性蛋白粉三个实施例的外观照片。
图2为功能性蛋白粉三个实施例在水中的分散情况照片。
图3为功能性蛋白粉三个实施例与对照品的电泳结果图，从左到右依次为蛋白质marker、国外对照品、40℃烘箱干燥的功能性蛋白粉、55℃烘箱干燥的功能性蛋白粉、70℃烘箱干燥的功能性蛋白粉的条带。
图4为功能性蛋白粉三个实施例与对照品形成凝胶后的照片。
图5为将功能性蛋白粉实施例3加入肉糜中进行斩拌试验的照片。
图6为将功能性蛋白粉实施例3添加到乳化型香肠中的照片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
制备功能性蛋白粉。
（1）预处理：以猪皮为原料，用水对猪皮进行初步清洗，刮去猪皮油脂层；
（2）短时预煮：用沸水将猪皮进行5 min的预煮处理，捞出后进一步刮去油脂层，用45℃温水漂洗2次，捞出放入15℃水中，沥干；
（3）绞碎：将经步骤（2）处理的猪皮用绞肉机进行绞碎得到尺寸为2 ~ 5 mm × 2~ 5 mm的猪皮块；
（4）脱脂：将经步骤（3）处理的猪皮块按1：2.5的料液比（w：v）加入0.06%的蔗糖脂肪酸酯溶液，超声脱脂时间为20 min，温度为60℃，功率为120 W，每10 min更换一次脱脂液；
（5）清洗沥干：将经步骤（4）处理的猪皮块用水进行清洗并沥干水分；
（6）干燥：将经步骤（5）处理的猪皮块放入烘箱，在40℃的条件下干燥24 h，得到干燥的猪皮块；
（7）超微粉碎：将经步骤（6）处理得到的干燥猪皮块进行超微粉碎60 min，得到的粉末即功能性蛋白粉。
实施例2
制备功能性蛋白粉。
（1）预处理：以猪皮为原料，用水对猪皮进行初步清洗，刮去猪皮油脂层；
（2）短时预煮：用沸水将猪皮进行5 min的预煮处理，捞出后进一步刮去油脂层，用45℃温水漂洗2次，捞出放入15℃水中，沥干；
（3）绞碎：将经步骤（2）处理的猪皮用绞肉机进行绞碎得到尺寸为2 ~ 5 mm × 2~ 5 mm的猪皮块；
（4）脱脂：将经步骤（3）处理的猪皮块按1：2.5的料液比（w：v）加入0.06%的蔗糖脂肪酸酯溶液，超声脱脂时间为20 min，温度为60℃，功率为120 W，每10 min更换一次脱脂液；
（5）清洗沥干：将经步骤（4）处理的猪皮块用水进行清洗并沥干水分；
（6）干燥：将经步骤（5）处理的猪皮块放入烘箱，在55℃的条件下干燥12 h，得到干燥的猪皮块；
（7）超微粉碎：将经步骤（6）处理得到的干燥猪皮块进行超微粉碎60 min，得到的粉末即功能性蛋白粉。
实施例3
制备功能性蛋白粉。
（1）预处理：以猪皮为原料，用水对猪皮进行初步清洗，刮去猪皮油脂层；
（2）短时预煮：用沸水将猪皮进行5 min的预煮处理，捞出后进一步刮去油脂层，用45℃温水漂洗2次，捞出放入15℃水中，沥干；
（3）绞碎：将经步骤（2）处理的猪皮用绞肉机进行绞碎得到尺寸为2 ~ 5 mm × 2~ 5 mm的猪皮块；
（4）脱脂：将经步骤（3）处理的猪皮块按1：2.5的料液比（w：v）加入0.06%的蔗糖脂肪酸酯溶液，超声脱脂时间为20 min，温度为60℃，功率为120 W，每10 min更换一次脱脂液；
（5）清洗沥干：将经步骤（4）处理的猪皮块用水进行清洗并沥干水分；
（6）干燥：将经步骤（5）处理的猪皮块放入烘箱，在70℃的条件下干燥8 h，得到干燥的猪皮块；
（7）超微粉碎：将经步骤（6）处理得到的干燥猪皮块进行超微粉碎60 min，得到的粉末即功能性蛋白粉。
测试上述制备的功能性蛋白粉的脂肪含量：
由表1结果可知，采用蔗糖脂肪酸酯溶液进行脱脂后的产品脂肪含量可达到3%以下，并且显著低于对照品的脂肪含量，说明该方法使用的溶剂可以结合猪皮中大部分的脂肪，同时超声处理促进了猪皮纤维结构打开，猪皮脂肪向外迁移，从而促进脂肪与乳化剂的结合，达到脱去猪皮中脂肪的目的。
表1：功能性猪皮蛋白粉的脂肪含量
注：表中的字母a、b、c、d为不同样品之间显著性差异的标志。
测试上述制备的功能性蛋白粉的电泳：
由图3可知本发明所得的猪皮蛋白粉与国外对照品的组分大部分相同，它们都具有较为明显的α、β条带，并且高分子量组分所占比例显著高于低分子量组分的比例，说明该产品与国外对照品相同，在处理过程中保留了胶原蛋白的α、β链及其形成的三螺旋结构。在相对分子质量200 kDa附近的条带为β链，在120 kDa附近的两个条带分别为α1和α2链，在120kDa以下也出现了少量条带，该产品在120 kDa以下出现的条带稍少于对照品的条带，说明该产品的低分子量组分可能稍少于对照品中低分子量组分，即该产品的高分子量组分可能稍多于对照品中高分子量组分，因此在处理过程中，该产品可能比对照品保留了更多的胶原分子三螺旋结构。
测试上述功能性蛋白粉制成的凝胶的TPA：
由表2结果可知应用该新型制备方法得到猪皮蛋白粉制成的凝胶硬度、咀嚼性、胶着性、黏聚性、弹性和回复性均显著大于国外对照品，说明该功能性猪皮蛋白粉的凝胶性优于国外对照品，可能在该制备方法的过程中保留了更多的三螺旋结构，这与电泳结果是一致的。该功能性蛋白粉突出的凝胶性为其在肉制品中的应用提供了基础，表明利用该新型制备方法得到的产品具有代替部分食品添加剂的潜力。
表2：凝胶的TPA检测表
续表2
注：表中的字母a、b、c、d为不同样品之间显著性差异的标志。
测试上述功能性蛋白粉实施例3应用于肉糜斩拌乳化：
由图5可知，将实施例3添加到肉糜中，进行斩拌后的肉糜表面具有一定的光泽度，较为细腻，并且肉糜馅料的稠度有所增加。由图6可知，将功能性蛋白粉添加到乳化型香肠中，得到的成品感官效果有所提高，说明功能性蛋白粉与对照品相同，都能改善香肠的品质。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
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