一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法

技术领域

本发明属于蛋白质的改性、应用技术领域，尤其涉及一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法。

背景技术

微粒化蛋白可以作为食品结构中的构建块以及破碎块，用来调控食品的质构，此外，微粒化的蛋白不与其他蛋白分子发生聚合反应，因而微粒化的蛋白可以修饰蛋白产品的形状，也可以用作食品中的脂肪替代物，加了蛋白微粒的产品，人的舌头可以明显感觉到顺滑的口感。随着植物蛋白需求量的逐年增加，开发新型蛋白资源是非常有必要的。

咖啡渣中蛋白含量高达8-12％，但是每消耗1吨的咖啡豆，就会浪费650kg的咖啡渣，咖啡渣中大量的蛋白质被浪费，通常一小部分咖啡渣被转化为堆肥原料，但大多数都被焚烧。

由于咖啡蛋白在肠道菌群中具有抗氧化、抗高血压等功能，它在人类饮食中的功能成分也被提出，并且出于对经济和环境方面的考虑，对有效利用粮食副产物的需求越来越大。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法，以解决咖啡渣中的蛋白利用率低的问题，同时也提供了一种新型植物微粒化蛋白资源。

本发明提供的技术方案，具体为，

一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以咖啡渣为原料，采用微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白；

步骤二：以咖啡渣蛋白为起始物，采用双螺杆挤压机稳定化制备咖啡渣蛋白微粒。

优选地，步骤一中，所述微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，具体条件为：将咖啡渣与水按1：10的质量比混合破壁处理，再经微波辅助后得到混合溶液，调制所述混合溶液的pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制所述上清液的pH至4.5后，离心取得沉淀，将所得沉淀经中性溶液水洗后，再次离心去除多余的溶液后，低温烘干制备咖啡渣蛋白。

优选地，步骤二中，采用双螺杆挤压机稳定化制备咖啡渣蛋白微粒，具体包括：

1)调整双螺杆挤压机的高温段温度；

2)调节喂水和喂料速度；

3)咖啡渣蛋白依次经过从喂料区、混料区、蒸煮区、模头区、成型区的暗箱操作后，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛，得到咖啡蛋白微粒。

进一步优选，所述双螺杆挤压机的高温段温度为45～50℃。

进一步优选，通过步骤2)调节喂水速度为12～14kg/h，喂料速度为5.5～6.5kg/h，使得物料的水分质量百分含量为40％～60％，使得物料的水分质量百分含量为40％～60％。

所述方法制备的高乳化性咖啡渣蛋白微粒，作为添加剂使用。

本发明提供的一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法，将咖啡渣蛋白联合双螺杆挤压技术，稳定化咖啡渣蛋白，挤出咖啡渣蛋白微粒，减小咖啡渣蛋白的粒度，提高咖啡渣蛋白微粒的乳化性。将微粒化咖啡渣蛋白用作乳化剂添加到香肠、奶粉等其他食品，咖啡渣蛋白微粒可以在肠道中发挥作用，起到抗高血压、抗氧化的作用，扩大了咖啡渣蛋白微粒的应用市场。

咖啡渣蛋白联合双螺杆挤压技术制备咖啡渣蛋白微粒的过程简单，容易实现，尤其适用于工厂的批量化生产。经过双螺杆挤压机的一步稳定化操作，就可以实现对咖啡渣蛋白的微粒化，节省了实验的时间，并提高了咖啡渣蛋白微粒的乳化性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开实施例提供的一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法中不同水分含量咖啡渣蛋白微粒乳化性；

图2为本发明公开实施例提供的一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法中不同水分含量的咖啡蛋白微粒的红外光谱图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。

通常情况下，咖啡豆里蛋白含量为13-15％。但是咖啡制作过程中，有小部分的可溶性蛋白溶解进咖啡中；咖啡渣中的蛋白含量在8-12％，这个数据表明咖啡中只有少部分蛋白得到有效利用。另外，微粒化蛋白具有很大的应用价值，开发新型蛋白资源是非常有必要的。

本实施方案提供了一种高乳化性咖啡渣蛋白微粒的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以咖啡渣为原料，采用微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白；

步骤二：以咖啡渣蛋白为起始物，采用双螺杆挤压机稳定化制备咖啡渣蛋白微粒。

步骤一中，所述微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，具体条件为：将咖啡渣与水按1：10的质量比混合破壁处理，再经微波辅助后得到混合溶液，调制所述混合溶液的pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制所述上清液的pH至4.5后，离心取得沉淀，将所得沉淀经中性溶液水洗后，再次离心去除多余的溶液后，低温烘干制备咖啡渣蛋白。

用微波破壁结合的方法提取咖啡渣蛋白，咖啡渣蛋白的提取率提高了22.40％。

微波联合破壁都是物理改性，简单操作，并且不引入化学试剂。咖啡渣经过破壁处理，打散分子结构，导致分子内部基团暴露，进而再结合微波辅助提取，更进一步的破碎细胞结构，使得蛋白质的溶出量增加，提高咖啡渣蛋白的提取率；提取率如下表1所示：

表1：咖啡渣蛋白的提取率

步骤二中，采用双螺杆挤压机稳定化制备咖啡渣蛋白微粒，具体包括：

1)调整双螺杆挤压机的高温段温度为45～50℃；

2)调节喂水速度12～14kg/h，喂料速度5.5～6.5kg/h，使得物料的水分含量为40％～60％；

3)咖啡渣蛋白依次经过从喂料区、混料区、蒸煮区、模头区、成型区的暗箱操作后，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛，得到咖啡蛋白微粒。

现有技术中，微粒的制备常用的是高压均质技术，一般压力在60-100Mpa；本实施方案利用双螺杆挤压机稳定化制备咖啡渣蛋白微粒。

通常情况下，挤压膨化过程是在高温的条件下发生的，当温度大于50℃分子内发生交联，巯基向二硫键转变，蛋白质分子变大。本实施方案采用双螺杆挤压机微粒化咖啡蛋白是在低温的条件下进行，由于温度一旦过高，蛋白分子就会出现聚集现象，分子变大。本实施方案采用低温环境，温度限制在45～50℃，并且考虑了在不同水分含量条件下，咖啡渣蛋白微粒的乳化性，得到当水分含量在50％时，咖啡渣蛋白微粒的乳化性得到了较为明显的改善，是因为在此水分含量条件下，咖啡渣蛋白与水结合，再经过双螺杆的高度剪切，破坏了分子间的相互作用，暴露了蛋白质表面下的疏水基团，从而增强了蛋白质与乳化液中油滴之间的结合能力，使蛋白质更快地吸附在油水界面上，因而咖啡渣蛋白微粒的乳化性得到明显改善，但是水分含量如果过高的话，双螺杆挤压机内的水占大部分，物料反应发生的将不够完全。

通过上述方法制备的高乳化性咖啡渣蛋白微粒，作为添加剂使用，可以用作脂肪替代物在食品中使用，

本实施方案以咖啡渣为原料，经过微波联合破壁法处理提取咖啡渣蛋白，设定喂料和喂水速度，控制机体内物料水分含量为40％～60％；设定高温区段温度为45～50℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒，测得咖啡渣蛋白微粒的乳化性明显改善，可以用作脂肪替代物在食品中使用，本发明用到的原料经市场购买，简单易得，来源广泛。

下面结合具体的实施例对本发明进行更近一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

以咖啡渣为原料，微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，将咖啡渣与水按1：10的质量比混合破壁处理，再经微波辅助；调制pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制pH至4.5离心取沉淀，调pH为7低温烘干制备咖啡渣蛋白。设定喂水速度13kg/h，喂料速度6kg/h，控制机体内物料水分含量为40％；设定高温区段温度为50℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒。红外结果可以看出，1519.84和1635.43cm

实施例2

本发明以咖啡渣为原料，微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，将咖啡渣按1：10的质量比与水混合破壁处理，再经微波辅助；调制pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制pH至4.5离心取沉淀，调pH为7低温烘干制备咖啡渣蛋白。设定喂水速度13kg/h，喂料速度6kg/h，控制机体内物料水分含量为50％；设定高温区段温度为50℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒，红外结果可以看出，1519.84cm

实施例3

本发明以咖啡渣为原料，微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，将咖啡渣按1：10的质量比与水混合破壁处理，再经微波辅助；调制pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制pH至4.5离心取沉淀，调pH为7低温烘干制备咖啡渣蛋白。设定喂水速度13kg/h，喂料速度6kg/h，控制机体内物料水分含量为60％；设定高温区段温度为50℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒，红外结果可以看出，1519.84和1635.43cm

实施例4

本发明以咖啡渣为原料，微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，将咖啡渣按1：10的质量比与水混合破壁处理，再经微波辅助；调制pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制pH至4.5离心取沉淀，调pH为7低温烘干制备咖啡渣蛋白。设定喂水速度13kg/h，喂料速度6kg/h，控制机体内物料水分含量为50％；设定高温区段温度为45℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒，红外结果可以看出，1519.84和1635.43cm

实施例5

本发明以咖啡渣为原料，微波联合破壁法处理提取咖啡渣中的咖啡渣蛋白，将咖啡渣按1：10的质量比与水混合破壁处理，再经微波辅助；调制pH至10，90℃水浴反应60min后，离心取上清液，调制pH至4.5离心取沉淀，调pH为7低温烘干制备咖啡渣蛋白。设定喂水速度13kg/h，喂料速度6kg/h，控制机体内物料水分含量为50％；设定高温区段温度为55℃，从喂料区到成型区经过五区的暗箱操作，挤出样品，再经过真空干燥箱干燥，粉碎过150目筛制备咖啡渣蛋白微粒，红外结果可以看出，1519.84和1635.43cm

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。