一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺

一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺
1.本发明涉及食品材料加工技术领域，具体涉及一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺。


背景技术：

2.随着人们对健康饮食的日益重视，植物或微生物蛋白配料的研究开发不断受到重视。其中，豌豆分离蛋白(ppi)一直被认为是一种可媲美大豆分离蛋白(spi)的植物蛋白配料，除其具备良好的功能特性和高营养价值外，由于低致敏性，其开发利用价值日益被人们关注。但它在食品、医药领域的应用受到了一定程度的限制，主要体现在两个方面，一是豌豆分离蛋白的凝胶强度普遍弱于大豆分离蛋白，一定程度上是由于其含硫氨基酸较少，导致其胶凝性差；二是豌豆分离蛋白在提取加工过程中会因为热改性等问题造成营养成分损失和功能性质减弱。
3.冷凝胶技术是一种新型食品凝胶制备技术，更适用于热敏感性营养成分。冷凝胶的形成分为两步:先将蛋白质溶液在低盐浓度和远离等电点条件下加热，使蛋白质分子变性进而形成稳定分散的蛋白凝聚物，再在室温下通过添加盐或降低ph而形成的凝胶。豌豆分离蛋白冷凝胶保留了豌豆分离蛋白中原有的营养物质和特征风味。酶对蛋白质的结构与功能性质有极大的影响，通常被用作蛋白质的一种修饰改性手段，利用酶与蛋白质间的相互作用来扩大食品配料表已成为食品领域研究的热点。菠萝蛋白酶是从菠萝中分离出来的一种植物蛋白酶是一种半胱氨酸蛋白酶，是由不同的巯基内肽酶和非蛋白酶组成的复合物，包括磷酸酶、糖苷酶、过氧化物酶、纤维素酶等。菠萝蛋白酶是热稳定的，具有强大的蛋白水解活性，这使得可以在食品加工中实现更广泛的多功能性。将豌豆分离蛋白进行菠萝蛋白酶改性并制成冷凝胶产品，进而扩大豌豆分离蛋白在各类食品中添加使用的范围。但现阶段对其研究较少，商业化程度也较低。研究菠萝蛋白酶改性的豌豆分离蛋白冷凝胶产品，其目的是最大化保留和提升植物蛋白的营养及健康优势，推广新型优质植物蛋白的健康型食品。


技术实现要素：

4.针对现有技术不足，本发明提供一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，解决豌豆分离蛋白冷凝胶强度劣化、豌豆分离蛋白凝胶类产品市场性差等问题，提高所得豌豆分离蛋白冷凝胶的强度和持水性，实现植物蛋白的营养、健康优势的最大化体现，增加其工业生产产值，同时为豌豆分离蛋白冷凝胶实际生产及产业化应用创造有利条件。
5.为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
6.一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，包括以下步骤：(1)将豌豆分离蛋白与去离子水混合，在室温下进行搅拌至完全溶解；(2)用缓冲溶液调节ph，保鲜膜封口后置于冰箱冷藏水化；(3)取水化过后的豌豆分离蛋白溶液分装在烧杯中，保证其他条件不变，分别添加不同浓度的菠萝蛋白酶溶液，迅速混合均匀；(4)将上不同的豌豆分离蛋白和酶的混合液于数显恒温水浴锅中进行加热处理；(5)热水浴后将混合溶液放入4℃冰箱中冷却，加
入cacl2溶液进行磁力搅拌至充分溶解；(6)将样品分装于制胶瓶中放入4℃冰箱中进行储藏，获得本发明豌豆分离蛋白冷凝胶产品。优选的，步骤(1)中豌豆分离蛋白与去离子水混合，底物浓度控制在5％、10％、15％、20％、25％(w/v)。优选的，步骤(2)中加入缓冲溶液的要求是用盐酸缓冲溶液(2m)，调节豌豆蛋白溶液ph为7.0，储藏在4℃冰箱中。优选的，步骤(3)中大豆分离蛋白溶液分为6组，分装在25ml烧杯中，菠萝蛋白酶浓度要求是0、5、10、15、20、25u/g。优选的，步骤(4)中大豆分离蛋白和酶混合溶液的水浴温度为50℃，反应时间设定为25min。优选的，步骤(5)中置于4℃冰箱中冷却60min到室温，控制cacl2溶液的浓度为10mmol/l。优选的，步骤(6)中取5ml凝胶液于制胶瓶中于4℃冰箱储藏24h。优选的，所述含20％(w/v)浓度的豌豆分离蛋白经过水化溶解后，通过15u/g的菠萝蛋白酶进行修饰改性，制备得到冷凝胶产品，其中，加热温度和时间为50℃水浴锅中加热25min，冷却时间60min。
7.本发明提供一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，与现有技术相比优点在于：(1)本发明采用豌豆分离蛋白，处理过程中能有效保存豌豆中的蛋白质及其他营养物质，便于人体吸收，增强所得凝胶的营养功能。(2)本发明采用菠萝蛋白酶对豌豆分离蛋白质进行修饰改性，使获得的凝胶强度和持水性能得到显著提高。(3)本发明采用冷凝胶技术先通过低温加热(50℃，25min)再将其进行冷却能有效防止凝胶产品出现营养流失现象、增强凝胶的纯度和稳定性，增强产品的综合品质。
附图说明
8.图1蛋白质浓度对豌豆分离蛋白凝胶强度的影响；
9.图2蛋白质浓度对豌豆分离蛋白凝胶持水性的影响；
10.图3菠萝蛋白酶对豌豆分离蛋白凝胶强度的影响；
11.图4菠萝蛋白酶对豌豆分离蛋白凝胶持水性的影响；
具体实施方式
12.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，包括以下步骤：(1)将一定浓度的豌豆分离蛋白与去离子水混合，在室温下进行搅拌至完全溶解；(2)用缓冲溶液调节ph，保鲜膜封口后置于冰箱冷藏水化；(3)取充分水化后的豌豆分离蛋白溶液分装在烧杯中，保证其他条件不变，分别添加不同浓度的菠萝蛋白酶溶液，迅速混合均匀；(4)将上不同的豌豆分离蛋白和酶的混合溶液置于数显恒温水浴锅中反应；(5)将混合溶液进行冷却降温，加入cacl2溶液进行磁力搅拌至充分溶解；(6)将样品等量分装到制胶瓶中进行储藏，获得本发明豌豆分离蛋白冷凝胶产品。
14.实施例1：
15.一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，包括以下步骤：步骤(1)中豌豆分离蛋白与去离子水混合，底物浓度控制在20％(w/v)；步骤(2)中加入的缓冲溶液的要求是用盐酸缓冲溶液(2m)，调节ph为7.0，储藏在4℃冰箱中；步骤(3)中豌豆分离蛋白溶液装在25ml
烧杯中，菠萝蛋白酶浓度要求是15u/g；步骤(4)中豌豆分离蛋白和酶混合溶液的水浴温度为50℃，反应时间设定为25min；步骤(5)中放置到4℃冰箱中60min冷却到室温后，控制cacl2溶液的浓度为10mmol/l；步骤(6)中取5ml凝胶液于制胶瓶中于4℃冰箱继续储藏24h；所述豌豆分离蛋白经过酶改性后，获得改性豌豆分离蛋白，并用冷凝胶技术制备凝胶产品，其中，加热温度和时间为50℃水浴锅中加热25min。其中，菠萝蛋白酶的浓度为15u/g，豌豆分离蛋白浓度分别设置为5、10、15、20、25％(w/v)。
16.检测豌豆分离蛋白在不同浓度下，产品凝胶的强度和持水性变化，结果如图1和图2所示。
17.实施例2：
18.一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，包括以下步骤：步骤(1)中豌豆分离蛋白与去离子水混合，将底物浓度控制在20％(w/v)；步骤(2)中加入的缓冲溶液的要求是用盐酸缓冲溶液(2m)，调节ph为7.0，储藏在4℃冰箱中；步骤(3)中豌豆分离蛋白溶液装在25ml烧杯中，菠萝蛋白酶浓度要求是15u/g；步骤(4)中豌豆分离蛋白和酶混合溶液的水浴温度为50℃，反应时间设定为25min；步骤(5)中放置到4℃冰箱中60min冷却到室温后，控制cacl2溶液的浓度为10mmol/l；步骤(6)中取5ml凝胶液于制胶瓶中于4℃冰箱继续储藏24h；所述豌豆分离蛋白经过酶改性后，获得改性豌豆分离蛋白，并用冷凝胶技术制备凝胶产品，其中，加热温度和时间为50℃水浴锅中加热25min。其中，豌豆分离蛋白浓度为20％(w/v)，菠萝蛋白酶的浓度分别设置为0、5、10、15、20、25u/g。
19.检测菠萝蛋白酶在不同浓度下，产品凝胶的强度和持水性变化，结果如图3和图4所示。
20.实施例3：
21.一种高强度豌豆分离蛋白冷凝胶制备工艺，包括以下步骤：测定实施例1～2大豆分离蛋白冷凝胶性能，具体步骤如下：(1)凝胶强度测定：在室温下(20
±
1℃)利用ta-xtplus型质构分析仪，将凝胶产品制成厚度为30mm的正方体凝胶块，采用tpa运行模式进行测量。探头型号选择p/0.5(直径为12mm)，测定参数设置如下：测试前速度：2.0mm/s；测试速度：1mm/s；触发力为5g；测试后速度：2.0mm/s；穿刺距离：5.0mm。每个样品进行五次平行试验，取平均值。(2)凝胶持水性测定：在1600
×
g、4℃状态下，将10g的豌豆蛋白凝胶置于50ml离心管中离心10min。离心管的重量记为m0，离心管和离心前凝胶样品重量记为m1，离心管和离心后凝胶样品重量记为m2。whc表示为凝胶离心后相对于初始凝胶的重量。
[0022][0023]
根据说明书附图实验结果可知，随着豌豆蛋白浓度的提高，豌豆分离蛋白冷凝胶强度先上升后下降，持水性增加。这可能是因为当蛋白浓度较低时，菠萝蛋白酶选择性的改性豌豆分离蛋白，较为有限的水解豌豆分离蛋白，凝胶体系呈现溶液状态，凝胶很难形成。随着蛋白浓度的提高达到20％时，蛋白质分子之间的相互作用增强，在酶的辅助作用下，蛋白质分子得到充分的水解，最后使得蛋白质分子可以以适当的聚集速率形成凝胶，结构致密且空隙较小，因而变现出很好的凝胶强度和持水性。当质量分数超过20％时，蛋白质量分数的增加抑制了酶的活性，降低了酶的水解能力，不利于肽链的增加和酶的修饰作用，所以凝胶强度出现了轻微的下降。故而本凝胶体系最终选取的豌豆分离蛋白质浓度为20％。随
着菠萝蛋白酶浓度从0增加到25u/g，凝胶强度先上升后趋于平缓，持水性先上升后下降，蛋白底物与酶之间的反应具有一定的饱和性，蛋白分子表面的作用位点数量一定，当菠萝蛋白酶含量为15u/g时，与底物已充分反应，即使再增加酶的用量，凝胶强度也不再增加；而冷凝胶的持水性大小与其结构有着直接关系，随着酶的添加量从0增加15u/g，冷凝胶结构更加致密，使得产品的毛细作用力更强，最终使得冷凝胶的持水性增加。但是，当菠萝蛋白酶的加入量为20和25u/g时，蛋白质分子被大量降解为短肽链，凝胶形成受到阻碍，进一步导致了凝胶网络结构的致密性变差，因而对水的物理截留作用减弱，持水性明显下降。综上，选择豌豆分离蛋白质浓度为20％，菠萝蛋白酶添加量为15u/g。
[0024]
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。