一种基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法

本发明涉及乳化剂，具体为一种基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法。

背景技术：

1、许多天然食品和加工食品处于乳化状态，乳剂在许多食品的结构形成中起着至关重要的作用。然而，乳剂处于热力学不稳定状态，由两种相互不混溶的液体分散产生。因此，具有高迁移率的表面活性剂可以快速吸附在界面上，并显著降低界面张力，用于稳定乳剂。如今，在食品/非食品工业中，使用天然乳化剂替代具有潜在毒性的问题，合成表面活性剂的需求引起了人们的极大兴趣。植物蛋白具有优良的乳化能力，是两亲性分子，对环境友好、廉价、普遍可行和生物相容性。多年来，它们的界面特性作为乳化剂代替合成表面活性剂引起了广泛的关注。它们促进乳剂的形成，在油滴周围形成保护层，降低界面张力，防止聚集，有助于乳剂的稳定。然而，天然蛋白如酪蛋白酸盐、棉籽蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白和玉米醇溶蛋白稳定乳剂对ph、离子强度和热处理等环境因素敏感，导致聚集/沉淀，从而限制其工业用途。

2、棉籽是油籽最重要的来源之一，在许多温带和热带国家都有供应。棉籽的化学成分和功能特性使其成为一种具有经济应用吸引力的农业工业废物。它们的蛋白质含量高，富含与生物活性相关的氨基酸，并被吹捧为植物蛋白质的优越来源。它们已被成功地用于烘焙产品和其他乳化产品的生产中。它在非食品中的应用，包括粘合剂、薄膜涂层、生物塑料和界面应用，也引起了广泛的关注。然而，棉籽蛋白主要由分子量大的折叠球状蛋白组成，降低其反应活性，使两亲性不足。这阻碍了它在某些领域的应用。蛋白质作为各种食品中的成分的适宜性很大程度上取决于它们的功能质量，而这些功能质量很大程度上受其结构的影响。为了增加棉籽蛋白作为一种成分、补充剂或乳化剂的应用，食品和非食品制造商将受益于更好地了解脱酰胺化过程中发生的具体物理化学变化及其对功能和乳化性能的影响。因此，改善蛋白质的性质将有助于高质量产品的生产以及开发新的营养产品的产品。

3、植物蛋白是结构复杂、分子量大的大分子；因此，它们的扩散及其吸附具有一些缓慢的过程，会对其乳剂的稳定性产生负面影响。相比之下，多肽的分子量更小，结构更不复杂。食品蛋白质的水解是一种简单且经济有效的多肽生产方法。脱酰胺反应是一种有效、低成本、简单、方便的方法，多年来已得到了成功的应用。它已被用于修饰蛋白质以改善其现有的功能特性，或通过将谷氨酰胺和天冬酰胺分别转化为谷氨酸和天冬氨酸来引入新的特性。由于蛋白质的肽键是酰胺键，它们在脱酰胺反应中也可以被裂解，产生分子量较低、亲水性较好的脱酰胺肽。这一过程也增加了蛋白质分子链之间的静电斥力，导致蛋白质的展开和膨胀。比较玉米醇溶蛋白的酶促、酸性和碱性脱酰胺作用，发现碱性脱酰胺作用更有利于改善蛋白质的性能。碱性脱酰胺胺还具有生物安全、廉价、具有优异的表面活性、需要更少的能量和工艺简单的优点。

4、理想的乳化剂通常是一种展开的两亲性，包括具有足够可接近的疏水基团、更亲水性基团和相对较低的分子量，在水连续相中具有良好的溶解度。棉籽蛋白的脱酰胺化可以通过增加亲水性和暴露疏水基团，同时展开和缩小蛋白质的大小来改善两亲性。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将棉籽粕加入氢氧化钾溶液中，50～60℃下搅拌30～60min，得到的混合物在3～5℃、2000～3000×g的条件下离心10～60min，然后用氯化氢溶液将上清液调节至ph为5～5.5，然后离心，用去离子水洗涤沉淀三次，再悬浮于水中，将ph值调节至7，然后冷冻干燥，得到棉籽分离蛋白；

4、步骤二、将步骤一得到的棉籽分离蛋白溶于乙醇水溶液中，并加入氢氧化钠，在35～38℃下搅拌24～72小时，然后使用氯化氢溶液将溶液ph调节至7；透析溶液以除去小分子副产物，然后使用浓度为15wt％的peg浓缩透析样品，得到的浓缩物冷冻干燥，得到脱酰胺棉籽蛋白水解物，即基于棉籽分离蛋白的乳化剂。

5、优选的是，所述步骤一中，所述氢氧化钾溶液的浓度为0.05～0.15mol/l。

6、优选的是，所述步骤一中，所述棉籽粕与氢氧化钾溶液的质量体积比为1g:12ml。

7、优选的是，所述步骤一中，所述氯化氢溶液的浓度为0.05～0.15mol/l。

8、优选的是，所述步骤二中，所述棉籽分离蛋白与乙醇水溶液的质量体积比为1g：20ml。

9、优选的是，所述步骤二中，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7：3。

10、优选的是，所述步骤二中，所述棉籽分离蛋白与氢氧化钠的质量比为5：1～3；所述氯化氢溶液的浓度为4～6mol/l。

11、本发明还提供一种如上所述的制备方法制备的乳化剂在制备乳液中的应用，将乳化剂配制成乳化剂溶液，在10000～13000rpm下，将乳化剂溶液和mct油均匀化1～3min，得到粗乳液；使用超声波均化器处理粗乳液，并在平板冷却器中保持温度，得到乳液。

12、优选的是，所述乳化剂溶液的浓度为5～15mg/ml；所述乳化剂溶液与mct油的体积比为8～10:1；所述使用超声波均化器处理粗乳液的条件为：以750w、20khz和40％的振幅乳化处理15～20min，并采用间歇式超声波，即超声3秒，暂停5秒。

13、本发明至少包括以下有益效果：本发明中由棉籽蛋白经碱性脱酰胺制备的三种脱酰胺肽具有更好的结构和功能性质。脱酰胺改变了cpi的物理化学财产，减小了粒径，增加了亲水性，并诱导了蛋白质分子的构象变化，从而导致去折叠、更高的表面疏水性(暴露的疏水基团)和柔韧性。这有效地提高了cpi的溶解度和乳化性质。较长的水解反应产生的肽具有更好的结构和功能性质，这些肽安全且具有优异的表面活性。cpi的脱酰胺时间越长，在研究期间产生的乳液具有更均匀的微观结构、更小的油滴尺寸和更高的稳定性。在不同环境胁迫(ph、热量和离子强度)下，cph 72在不同环境处理下表现出优异的稳定性和均匀性，但其乳化稳定性和絮凝稳定性对较低的ph(4)处理敏感。水解时间较长的脱酰胺cpi是食品、制药和非食品工业中化学表面活性剂的有前途的替代品。这些发现是有意义的，为蛋白质乳化机理提供了新的见解，并可用于设计控制整个乳化应用范围稳定性的策略。

14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述氢氧化钾溶液的浓度为0.05～0.15mol/l。

3.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述棉籽粕与氢氧化钾溶液的质量体积比为1g:12ml。

4.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述氯化氢溶液的浓度为0.05～0.15mol/l。

5.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述棉籽分离蛋白与乙醇水溶液的质量体积比为1g：20ml。

6.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7：3。

7.如权利要求1所述的基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述棉籽分离蛋白与氢氧化钠的质量比为5：1～3；所述氯化氢溶液的浓度为4～6mol/l。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的制备食品乳化剂的方法制备的乳化剂在制备乳液中的应用，其特征在于，将乳化剂配制成乳化剂溶液，在10000～13000rpm下，将乳化剂溶液和mct油均匀化1～3min，得到粗乳液；使用超声波均化器处理粗乳液，并在平板冷却器中保持温度，得到乳液。

9.一种如权利要求8所述的制备食品乳化剂的方法制备的乳化剂在制备乳液中的应用，其特征在于，所述乳化剂溶液的浓度为5～15mg/ml；所述乳化剂溶液与mct油的体积比为8～10:1；所述使用超声波均化器处理粗乳液的条件为：以750w、20khz和40％的振幅乳化处理15～20min，并采用间歇式超声波，即超声3秒，暂停5秒。

技术总结
本发明公开了一种基于棉籽分离蛋白制备食品乳化剂的方法，包括：对将＝棉籽粕处理得到棉籽分离蛋白；将棉籽分离蛋白溶于乙醇水溶液中，并加入氢氧化钠，搅拌，然后使用氯化氢溶液将溶液pH调节至7；透析溶液以除去小分子副产物，然后使用15wt％PEG浓缩透析样品，得到的浓缩物冷冻干燥，得到脱酰胺棉籽蛋白水解物，即基于棉籽分离蛋白的乳化剂。本发明中由棉籽蛋白经碱性脱酰胺制备的三种脱酰胺肽具有更好的结构和功能性质。脱酰胺改变了CPI的物理化学财产，减小了粒径，增加了亲水性，并诱导了蛋白质分子的构象变化，从而导致去折叠、更高的表面疏水性(暴露的疏水基团)和柔韧性。这有效地提高了CPI的溶解度和乳化性质。

技术研发人员：周建,魏燕霞,弗林蓬·夸梅·埃度娅姆·贝登
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13