本发明属于农副产品深加工领域，具体涉及一种提高花生蛋白溶解性的方法，该方法通过超声波辅助改性、离心、透析、干燥等工序制备获得高溶解性的花生蛋白。
背景技术：
我国是花生的生产大国，2015年花生产量为1700万吨，居世界首位。由于国内花生需求旺盛以及国家粮油供给安全需要，国内花生产量还将持续上涨，带动整个花生产业发展。花生蛋白是花生的重要组分之一，占花生质量的25%左右。研究表明，花生蛋白营养价值高，富含人体所需的8种必需氨基酸，并且抗营养因子与肠胃胀气因子含量少，所以被消化吸收，其消化系数可达90%以上。同时，由于花生资源丰富，花生蛋白来源充足，价格便宜，因此花生蛋白已经在食品、化工、医药领域得到广泛的应用。
虽然花生蛋白已经发展成为食用植物蛋白中第三大蛋白源，但是其溶解分散性较差，尤其在酸性、中性环境，溶解度下，易产生沉淀的特性，制约其在饮料行业中的应用。为拓宽花生蛋白的使用范围，有必要对花生蛋白进行改性，以提高其溶解性。
目前，提高花生蛋白溶解性的方法主要是化学改性和酶法改性。酶法改性虽然条件温和，环保绿色的优点，但由于酶价格昂贵，可靠性较差的制约，工业上采用酶法改性花生蛋白应用较少。化学改性中酰化改性是成熟的改性方法，但目前的酰化改性存在处理量小、产品品质不稳定等问题。因此，有必要建立新的改性工艺。
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种提高花生蛋白溶解性的方法，该方法具有生产效率高、节能环保、易于控制、产品品质高等优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种提高花生蛋白溶解性的方法，其包括如下步骤：
1）花生蛋白的制备
花生经脱皮后，粉碎至40—80目，装袋后，采用亚临界萃取除去油脂获得脱脂花生粉，脱脂花生粉经碱溶酸沉后，干燥，粉碎至100—200目，获得花生蛋白粉，密封保存；
其中，亚临界萃取的条件是：以丁烷为萃取剂，丁烷加入的体积量（L）是花生质量（kg）的3—6倍，萃取温度为30—60℃，萃取次数3—6次，每次萃取时间为15—50min。脱脂花生粉碱溶酸沉的条件：碱溶时，脱脂花生粉中加入水配成浓度为5—15%（m/V）的悬浊液，调节pH到8.5—11.5，以200—500rpm转速搅拌30—60min后，4000rpm离心20min，收集上清液，调节pH到4.3—4.5，4℃静置3—6h后，4000rpm离心20min，收集沉淀，水洗至中性，获得花生蛋白。干燥可以是鼓风干燥、真空干燥、冷冻真空干燥等。
2）花生蛋白改性
将步骤1）获得的花生蛋白粉加入水中配成3—15%（m/V）的花生蛋白溶液，然后转入超声波提取仪中，在温度30—65℃、转速300—500rpm的搅拌条件下，缓慢加入改性剂并使浓度达到5—25%（m/V），维持体系pH在7.0—9.0之间，超声提取30—90min后，中和，获得改性花生蛋白液，装入容器中备用。
3）改性花生蛋白的浓缩分离
将步骤2）获得的改性花生蛋白液进行离心，取上清液透析脱除盐分，透析后，溶液喷雾干燥即获得改性花生蛋白。其中，透析是在自来水中。喷雾干燥的条件是：料液浓度为3—9%，进风温度为150—190℃，出风温度为70—110℃。
具体的，步骤1）中所述的花生蛋白粉纯度大于75%，油脂含量低于1%。
具体的，步骤2）中所述的改性剂可以是乙酸酐、丙酸酐、丙二酸酐和丁二酸酐中的一种或两种以上的混合物。
具体的，步骤2）中所述的超声提取条件如下：超声波频率为20kHZ、25kHZ、40kHZ、59kHZ或其组合；超声方式为间歇式，每次超声3—15s后，暂停3—9s；超声波强度为20—200W/kg料液。
具体的，步骤3）中离心选用平板离心机进行，离心条件如下：滤布目数600—1000，离心转速1800—2800rpm。
具体的，步骤3）中透析时，采用截留分子量1000—7000道尔顿的透析膜，透析6—12h。
本发明方法有机集成了超声波辅助改性与透析脱盐技术，其中，超声波辅助改性利用超声波的机械效应、空化效应和热效应，来增大原料分子的分散程度，促进原料分子结构舒展，提高反应物之间的碰撞几率，从而起到加快改性反应速率，提高产品酰化度的目的；透析作为膜分离的重要分支，利用渗透压原理，在无外界能量输入下，截留蛋白、多糖等生物大分子溶质，除去小分子溶质，整个过程，节能降耗，条件温和，蛋白不易变性。上述技术的应用在提高样品处理量、生产效率和产品品质的同时，降低了生产成本和减少环境污染，为花生蛋白的工业化改性修饰提供了途径。
与现有技术相比，本发明方法的有益效果如下：
1）采用超声波辅助改性，在提高生产效率、缩短改性时间的同时，也提高了产品的酰化度，从而改善了花生蛋白的溶解性；
2）透析应用于改性花生蛋白的回收分离，在提高处理量的同时，也降低了能耗与设备投资；
3）改性花生蛋白溶解性提高，在酸性、中性条件下，仍能较好溶解，拓展了花生蛋白在饮料行业中的应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种提高花生蛋白溶解性的方法，其包括如下步骤：
1）花生蛋白制备：
取干花生果10kg，脱红衣后，粉碎至60目，装入200目尼龙袋后，转移入亚临界萃取罐中，加入30L丁烷，在40℃萃取5次，每次萃取时间30min，结束亚临界萃取。将脱脂后的花生粉加水55.8L配成10%（m/V，下同）的花生粉悬浊液，调节pH至10.5，以500rpm转速搅拌45min后，4000rpm离心20min，收集上清液，调节pH到4.4，4℃静置5h后，4000rpm离心20min，收集沉淀，水洗至中性，获得花生蛋白。于50℃鼓风干燥6h后，粉碎至160目，获得1.895kg花生蛋白粉，密封保存。
2）花生蛋白改性：
将步骤1）获得的花生蛋白粉加入29.68L水中配成6%（m/V，下同）的花生蛋白溶液，然后转入超声波提取仪中，温度45℃、转速500rpm的搅拌条件下，慢慢加入2kg丁二酸酐，并加入氢氧化钠使体系pH维持在8.0—8.5之间，完全加入丁二酸酐后，以20kHZ超声波按照20W/kg强度作用40min，其中每次超声10s，暂停5s。超声提取结束后，中和，获得改性花生蛋白液，装入容器备用。
3）改性花生蛋白浓缩分离：
将步骤2）获得的改性花生蛋白液通过滤布目数为800目的平板离心机，以2800rpm的转速离心，取透过液采用截留分子量为3500道尔顿的透析膜，透析8h。透析结束后，加水将料液稀释至5%，以进风温度160℃、出风温度80℃进行喷雾干燥，获得改性花生蛋白1.713kg。
蛋白溶解性用氮溶解指数来表示，氮溶解指数测定具体如下：
分别称取1 g蛋白粉2份，取其中1份蛋白粉加入去离子水调节至pH7.0，室温搅拌1 h，随后定容到50 mL，4000 r/min离心20 min，量取上清液总体积，记为Vt。随后取V1上清液进行凯氏定氮测定氮元素质量M1。另1份蛋白粉进行凯氏定氮测定氮元素质量Mo，采用如下公式计算：
。
在pH为7时，所得改性花生蛋白的氮溶解指数是未改性花生蛋白的1.39倍。
实施例2
一种提高花生蛋白溶解性的方法，其包括如下步骤：
1）花生蛋白制备：
取干花生果5kg，脱红衣后，粉碎至80目，装入150目尼龙袋后，转移入亚临界萃取罐中，加入20L丁烷，在50℃萃取4次，每次萃取时间50min，结束亚临界萃取。将脱脂后的花生粉加水34.5L配成8%的花生粉悬浊液，调节pH至11.0，以400rpm转速搅拌60min后，4000rpm离心20min，收集上清液，调节pH到4.3，4℃静置6h后，4000rpm离心20min，收集沉淀，水洗至中性，获得花生蛋白。在-0.1MPa条件下，60℃真空干燥6h，粉碎至160目，获得0.945kg花生蛋白粉，密封保存。
2）花生蛋白改性：
将步骤1）获得的花生蛋白粉加入9.55L水中配成9%的花生蛋白溶液，然后转入超声波提取仪中，在温度55℃、转速400rpm的搅拌条件下，缓慢加入1.16kg乙酸酐使其浓度达到10%，在此过程中，加入氢氧化钠使体系pH维持在7.5-8.0之间。随后以40kHZ超声波按照50W/kg料液强度作用30min，其中每次超声9s，暂停3s。超声提取结束后，中和，获得改性花生蛋白液，装入容器备用。
3）改性花生蛋白浓缩分离：
将步骤2）获得的改性花生蛋白液通过滤布目数为1000目的平板离心机，以2500rpm的转速离心，取透过液采用截留分子量为5000道尔顿的透析膜透析9h。透析结束后，加水将料液稀释至6%，以进风温度为170℃、出风温度为90℃进行喷雾干燥，获得改性花生蛋白0.817kg。
在pH为7时，所得改性花生蛋白的氮溶解指数是未改性花生蛋白的1.27倍。
实施例3
一种提高花生蛋白溶解性的方法，其包括如下步骤：
1）花生蛋白制备：
取干花生果20kg，经脱皮后，粉碎至50目，装入180目尼龙袋后，转移入亚临界萃取罐中，加入60L丁烷，在50℃萃取6次，每次萃取时间30min，结束亚临界萃取。将脱脂后的花生粉加水111.6L配成10%的花生粉悬浊液，调节pH至10.0，以600rpm转速搅拌60min后，4000rpm离心20min，收集上清液，调节pH到4.5，4℃静置5h后，4000rpm离心20min，收集沉淀，水洗至中性，获得花生蛋白。于60℃鼓风干燥8h后，粉碎至160目，获得3.754kg花生蛋白粉，密封保存。
2）花生蛋白改性：
将步骤1）获得花生蛋白粉加入27.53L水中配成12%的花生蛋白溶液，然后转入超声波提取仪中，在温度50℃、转速500rpm的搅拌条件下，缓慢加入5.52kg丙二酸酐使其浓度达到15%，在此过程中，加入氢氧化钠使体系pH维持在7.8—8.4之间，随后以59kHZ超声波按照60W/kg料液强度作用60min，其中每次超声9s，暂停9s。超声提取结束后，中和，获得改性花生蛋白液，装入容器备用。
3）改性花生蛋白浓缩分离：
将步骤2）获得的改性花生蛋白液通过滤布目数为600目的平板离心机，以2400rpm的转速离心，取透过液采用截留分子量为2500道尔顿的透析膜透析9h。透析结束后，加水将料液稀释至5%，以进风温度180℃、出风温度80℃进行喷雾干燥，获得改性花生蛋白3.078kg。
在pH为7时，所得改性花生蛋白的氮溶解指数是未改性花生蛋白的1.41倍。
综上可看出：本发明方法可以有效提高花生蛋白的溶解性，同时该工艺具有处理量大、生产效率高等优点。本发明方法拓展了花生蛋白在饮料中的应用，这有利于扩大花生蛋白的需求量，促进花生产业的可持续发展。