一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法屬于牛乳蛋白加工技術(shù)，該方法包括以下步驟：（1）將乳清蛋白溶于水，配成一定濃度的蛋白溶液；（2）在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，（3）將磷酸處理過(guò)的蛋白溶液放置于水浴中加熱，同時(shí)進(jìn)行超聲處理，超聲處理結(jié)束后即形成乳清蛋白凝膠；本發(fā)明方法利用磷酸改性乳清蛋白后用超聲儀在水浴下對(duì)蛋白溶液進(jìn)行處理，即得到乳清蛋白凝膠，所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、操作安全、所得乳清蛋白凝膠強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好,可替代果膠應(yīng)用在食品加工中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于牛乳蛋白加工技術(shù)，主要涉及一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳清是干酪生產(chǎn)過(guò)程中得到的副產(chǎn)品。隨著干酪產(chǎn)品在中國(guó)不斷普及，副產(chǎn)物乳清的合理利用引起了廣泛關(guān)注。由乳清濃縮精制而成的乳清蛋白屬于全價(jià)蛋白質(zhì)，必需氨基酸種類(lèi)齊全，必需氨基酸需要量模式與FA0/WH0相近，易于消化吸收，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。乳清蛋白的凝膠性有類(lèi)似于果膠的效果，能夠在乳品工業(yè)中替代果膠，使其在食品制造中起著重要的作用。由于乳清蛋白的凝膠性，不但減少了乳制品中外來(lái)成分的添加，又使干酪的副產(chǎn)物得到再利用，避免了大量乳清蛋白資源的浪費(fèi)。
[0003]我國(guó)乳品工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，離不開(kāi)果膠的使用，酸奶、果奶等產(chǎn)品都廣泛地使用果膠作為一種穩(wěn)定增稠劑，果膠作為一種穩(wěn)定劑，可以有效地抑制牛奶中酪蛋白的沉淀現(xiàn)象，使產(chǎn)品保持良好的穩(wěn)定性。因此果膠在乳品工業(yè)用添加劑中具有著不可或缺的作用。目前果膠在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上都倍受歡迎，但其在我國(guó)的生產(chǎn)還比較落后，質(zhì)量和數(shù)量都不理想，仍需進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)格十分昂貴。所以如果能找到其它的產(chǎn)品替代果膠在乳品工業(yè)中的作用，那將會(huì)為乳品工業(yè)節(jié)省一大筆開(kāi)支。
[0004]利用乳清蛋白的改性技術(shù)，將乳清蛋白制成具有一定的膠粘特性的產(chǎn)品，產(chǎn)品的特點(diǎn)和性質(zhì)類(lèi)似于果膠，可以替代果膠在乳品工業(yè)等食品中的應(yīng)用，從而改善產(chǎn)品的組織狀態(tài)和感官特征，并可以節(jié)省大量的果膠開(kāi)支。
[0005]乳清蛋白在某一條件時(shí)，能從單一的天然狀態(tài)而展開(kāi)或變性，發(fā)生凝聚，最后形成凝膠，這個(gè)過(guò)程大致分為四個(gè)步驟，首先天然乳清蛋白變性(分子展開(kāi))，展開(kāi)的蛋白質(zhì)分子表面疏水能力增強(qiáng)，吸附水分子的量也增大。然后展開(kāi)的乳清蛋白分子經(jīng)過(guò)雙分子交聯(lián)步驟，發(fā)生凝聚反應(yīng)，內(nèi)部含有水溶液的三維凝聚物生成，最終網(wǎng)絡(luò)膠束間相互交聯(lián)凝膠形成。
[0006]目前在乳清蛋白凝膠過(guò)程中，使蛋白質(zhì)發(fā)生變性展開(kāi)的加工很多是采用熱處理的方法。加熱時(shí)，乳清蛋白分子間原有作用受到破壞，分子結(jié)構(gòu)被改變而發(fā)生變性凝聚，但這個(gè)過(guò)程處理時(shí)間長(zhǎng)，耗能大。超聲處理技術(shù)具有穿透力強(qiáng)、加熱速度快、控制方便、體系受熱均勻、節(jié)約能量等優(yōu)點(diǎn)，在食品加工領(lǐng)域已有應(yīng)用，如食品體系的乳化、殺菌、破碎、萃取功能成分、干燥、檢測(cè)等。近幾年來(lái)，隨著各種不同型號(hào)超聲設(shè)備的研制和完善，超聲處理技術(shù)已漸成為食品工業(yè)中研究與開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)新型技術(shù)之一，超聲處理時(shí)間快，耗能少，是處理蛋白常用手段。
[0007]無(wú)機(jī)磷酸與蛋白質(zhì)上特定的氧原子或氮原子結(jié)合，進(jìn)而引進(jìn)磷酸根基團(tuán)，增加蛋白的電負(fù)性，從而改性蛋白可提高其凝膠性。磷酸價(jià)格低廉、效果較好、對(duì)食品蛋白的消化率無(wú)顯著影響、安全可行且能大規(guī)模生產(chǎn)，是提高蛋白功能性的有效手段。
[0008]本發(fā)明在乳清蛋白溶液中加入磷酸，磷酸的引入改善蛋白功能性，提高其凝膠性，使用水浴超聲儀在水浴加熱環(huán)境下同時(shí)伴隨超聲處理乳清蛋白，超聲處理加速蛋白變性形成凝膠，大大縮短成膠時(shí)間。此方法安全，耗時(shí)短，耗能少，是制備乳清蛋白凝膠的理想手段。開(kāi)發(fā)一種快速簡(jiǎn)單制備乳清蛋白凝膠代替果膠的方法，使其應(yīng)用于乳制品工業(yè)中，不僅可以降低成本，而且其特殊的營(yíng)養(yǎng)功能特性也是果膠所不具備的。因此該課題研究意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，達(dá)到改善乳清蛋白凝膠性并代替果膠的目的。
[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，該方法包括以下步驟:(I)將乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸與蛋白質(zhì)量比為
0.01-0.05 ；(3)將磷酸處理過(guò)的蛋白溶液放置于90°C水浴中加熱，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH為8，進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為200-500W，超聲時(shí)間為5-20min，超聲處理結(jié)束后即形成乳清蛋白凝膠。
[0011]所述的優(yōu)選磷酸與蛋白質(zhì)量比為0.03。
[0012]所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率450W，超聲時(shí)間13min。
[0013]本發(fā)明是通過(guò)磷酸提高乳清蛋白凝膠性，在水浴加熱下超聲處理促進(jìn)凝膠形成，制備一種代替果膠的乳清蛋白凝膠的方法，此方法設(shè)計(jì)新穎合理、工藝方法簡(jiǎn)單、蛋白凝膠強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1本發(fā)明方法的工藝路線(xiàn)；
圖2磷酸添加量對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響；
圖3超聲功率對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響；
圖4超聲時(shí)間對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響；
圖5磷酸與蛋白質(zhì)量比與超聲時(shí)間交互對(duì)凝膠強(qiáng)度的響應(yīng)面。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述:
一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，該方法包括以下步驟:(I)將乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸與蛋白質(zhì)量比為
0.01-0.05 ； (3)將磷酸處理過(guò)的蛋白溶液放置于90°C水浴中加熱，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH為8，進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為200-500W，超聲時(shí)間為5-20min，超聲處理結(jié)束后即形成乳清蛋白凝膠。
[0016]所述的優(yōu)選磷酸與蛋白質(zhì)量比為0.03。
[0017]所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率450W，超聲時(shí)間13min。
[0018]實(shí)驗(yàn)例磷酸添加量及超聲工藝條件最佳參數(shù)的篩選實(shí)驗(yàn) I材料與方法 1.1材料、試劑
乳清蛋白哈高科
三聚磷酸鈉蘇州錦聯(lián)化工有限公司
1.2主要儀器設(shè)備
TA質(zhì)構(gòu)儀SMS英國(guó)
pHS-25型酸度計(jì)上海偉業(yè)儀器廠
電子分析天平 梅勒特-托利多儀器(上海)有限公司
精密電動(dòng)攪拌機(jī)江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司
超聲清洗儀余姚市東方電工儀器廠
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1工藝流程
見(jiàn)附圖1
1.3.2凝膠強(qiáng)度的測(cè)定
25°C下測(cè)定蛋白的凝膠強(qiáng)度，操作條件:p0.5探頭，測(cè)試前速度:5.0mm/s,測(cè)試速度:
2.0mm/s,測(cè)試后速度:2.0mm/s,下壓凝膠IOmm所需壓力為凝膠強(qiáng)度。
[0019]2結(jié)果與討論
2.1磷酸添加量的選擇
按1.3.1所述方法，三聚磷酸鈉與蛋白之比為0.01,0.02,0.03,0.04,0.05。考察磷酸添加量對(duì)乳清蛋白凝膠性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。
[0020]由圖2結(jié)果可以看出，磷酸與蛋白之比低于0.03時(shí)，隨著磷酸添加量的增加，蛋白凝膠強(qiáng)度顯著上升，變化程度較明顯，當(dāng)達(dá)到0.03時(shí)，凝膠強(qiáng)度接近最大值，超過(guò)0.03時(shí)，凝膠強(qiáng)度開(kāi)始下降。所以在下面的響應(yīng)面設(shè)計(jì)中磷酸與蛋白之比水平選擇0.02-0.04。
[0021]2.2超聲參數(shù)的選擇
2.2.1超聲功率的選擇
按1.3.1所述方法，超聲功率選取2001，3001，4001，5001，6001，超聲時(shí)間為15111丨11，考
察超聲功率對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。
[0022]由圖3結(jié)果可以看出，超聲功率低于400W時(shí)，隨著超聲功率的增加，蛋白凝膠強(qiáng)度顯著上升，變化程度較明顯，當(dāng)達(dá)到400W時(shí)蛋白凝膠強(qiáng)度接近最大值，超過(guò)400W時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度開(kāi)始下降。所以在下面的響應(yīng)面設(shè)計(jì)中超聲功率水平選擇300-500W。
[0023]2.2.2超聲時(shí)間的選擇
按1.3.1所述方法，超聲功率選取400W，超聲時(shí)間分別為6min, 8min, IOmin, 12min, 14min。考察超聲時(shí)間對(duì)蛋白凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。
[0024]如圖4可以看出，當(dāng)時(shí)間低于12min時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，蛋白凝膠強(qiáng)度變化不顯著，所以在下面的響應(yīng)面設(shè)計(jì)中超聲時(shí)間水平選擇10-14min。
[0025]2.3蛋白凝膠強(qiáng)度響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.3.1實(shí)驗(yàn)因素水平編碼表
在單因素研究的基礎(chǔ)上，確定各因素的水平值范圍，采用響應(yīng)面中心組和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究超聲和磷酸化反應(yīng)各參數(shù)對(duì)考察指標(biāo)的影響規(guī)律。選取超聲功率，超聲時(shí)間，磷酸與蛋白質(zhì)量比例3個(gè)因素，以蛋白凝膠強(qiáng)度為響應(yīng)值，優(yōu)化凝膠形成的工藝的最佳參數(shù)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)采用Design-Expert8.0.5軟件進(jìn)行分析,響應(yīng)面因素水平表見(jiàn)表1。
[0026]表1響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表
Tab.1 Factors and levels of response surface analysis
【權(quán)利要求】
1.一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟:(1)將乳清蛋白溶于水，配成15%蛋白溶液；(2)在乳清蛋白溶液中加入一定量的磷酸，所述的磷酸與蛋白質(zhì)量比為0.01-0.05 ; (3)將磷酸處理過(guò)的蛋白溶液放置于90°C水浴中加熱，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH為8，進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為200-500W，超聲時(shí)間為5-20min，超聲處理結(jié)束后即形成乳清蛋白凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，其特征在于所述的優(yōu)選磷酸與蛋白質(zhì)量比為0.03。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性乳清蛋白凝膠的制備方法，其特征在于所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率450W，超聲時(shí)間13min。
【文檔編號(hào)】A23J3/08GK103564146SQ201310541756
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】江連洲, 李楊, 隋曉楠, 王妍, 于殿宇, 王中江, 齊寶坤, 曹亮, 趙城彬 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)