一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法

技术领域

本发明涉及植物蛋白的改性以及农产品精深加工的食品生物技术领域，可用于功能性食品的生产，具体涉及一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法。

背景技术

小麦胚芽是小麦可以发芽的芽胚，位于小麦籽粒的基部，占小麦籽粒总质量的2％～3％，但我国目前能够利用的年潜在量只能达到200万吨左右。经过的小麦胚芽中含有很多营养成分，如维生素E、矿物质、膳食纤维等，但是其中含量最多的是小麦胚芽蛋白，高达30％，且蛋白质的营养价值高，氨基酸种类齐全，其中富含多种生理活性物质，包括谷胱甘肽、凝集素、黄酮类物质等，具有抗衰老、抗氧化、抗肿瘤、降低总胆固醇、降低甘油三脂等功能。现已有很多关于麦胚蛋白生理特性等方面的专利报道，如：中国专利CN103435682A(申请公布号)中公开了小麦胚芽蛋白源抗氧化肽的制备方法及应用，该发明工艺简单高效，所获麦胚蛋白抗氧化肽具有较高的抗氧化活性，能够清除自由基、减轻氧化应激损伤，还可用于抗氧化类膳食补充剂。

虽然麦胚蛋白营养丰富，但是目前在我国的利用率较低，主要有两种原因：一是小麦胚芽富含色素物质且其生腥味浓重，导致其无法与大豆蛋白等其它植物蛋白相竞争，更无法与动物蛋白相媲美。二是麦胚蛋白主要以球蛋白和谷蛋白为主，其功能性较差，如溶解度低，乳化性不佳等，所以限制了麦胚蛋白在食品及其他领域中的利用。因此如何提高麦胚蛋白的溶解性和乳化性能从而有效减少麦胚资源的浪费具有极其重要的经济和理论意义。

王莉等人发明了一种电子束辐照联合酶法改善麦胚蛋白功能性质的方法(申请公布号：CN106615598A)，经该方法处理后的麦胚蛋白的吸水性、吸油性、起泡性、乳化性均有所提高。此外，一种利用超声波改善小麦胚芽蛋白性能的方法(授权公布号：CN101427728B)也可以得到高溶解度，高起泡和起泡稳定性以及高乳化和乳化稳定性的麦胚蛋白。迄今为止，关于麦胚蛋白溶解性和乳化性能改善的中国专利较少，且这两种方法均直接作用于小麦胚芽中的清蛋白和球蛋白等蛋白，而对于原料的处理尚未见有中国专利报道。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提供了一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法，采用挤压膨化法处理小麦胚芽粉以改善麦胚蛋白的溶解性和乳化性能，克服天然麦胚蛋白溶解性、乳化性及乳化稳定性差的问题。

针对现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法，包括以下步骤：

步骤1，向小麦胚芽粉中加入水，进行挤压膨化处理，膨化后粉碎，并配成悬浮液；

步骤2，向悬浮液中加入淀粉酶进行酶解，酶解结束后，调pH至碱性，得以溶出蛋白，离心收集上清液；

步骤3，调上清液的pH至酸性静置后离心，收集沉淀洗涤后冷冻干燥得粉末状麦胚蛋白。

作为改进的是，步骤1，水的添加量为小麦胚芽粉用量的8％-15％(w/v)，挤出膨化处理时，机筒温度为60-150℃，主轴频率为40-48Hz。

作为改进的是，步骤1中悬浮液的浓度为5％(w/v)溶液。

作为改进的是，步骤2中淀粉酶的加酶量为100–500U/g，在55℃酶解2h，酶解结束后，调pH至10.0搅拌溶解1h后，离心分离得到上清液。

作为改进的是，步骤3中将上清液的pH调为4.0，静置1h后离心，收集沉淀，用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得粉末状麦胚蛋白。

作为改进的是，步骤2中所述的淀粉酶为α-淀粉酶。

基于上述方法得到的粉末状麦胚蛋白，所述麦胚蛋白溶解度为19.39％-34.79％，乳化性为29.28-44.79m

有益效果：

与现有技术相比，本发明一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法，具体如下：

(1)挤压膨化技术处理小麦胚芽后，麦胚中的淀粉与蛋白质在高温下发生交联，利用淀粉酶将一部分淀粉水解成葡萄糖从而使麦胚蛋白上被接上少量糖基，达到美拉德反应的效果以改善麦胚蛋白的溶解性和乳化性能；

(2)本发明所得到的麦胚蛋白的溶解度、乳化性和乳化稳定性较未挤压膨化的分别提高了38.40％-65.91％、20.17％-52.95％和83.57％-184.40％，为进一步开发植物蛋白食品或者功能性食品提供了契机。

附图说明

图1为本发明一种提高麦胚蛋白溶解性和乳化性能的方法的工艺流程图；

图2为挤压处理前后麦胚蛋白乳化液在室温静置不同时间的外观形态。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

将小麦胚芽粉拌入8％(w/v)的水分，用双螺杆挤压机对物料进行挤出，挤出机的一、二和三区的筒温分别为60℃、120℃和130℃，主轴频率(螺杆转速)为40Hz。挤出物风干后粉碎过40目筛，用蒸馏水配制成5％(w/v)的悬浮液，加入α-淀粉酶200U/g，在55℃下酶解2h。然后调pH至10，搅拌1h后离心，取上清液，调其pH至4，静置1h后离心，收集沉淀，用蒸馏水洗涤，冷冻干燥得到麦胚蛋白粉。

采用溶解度、乳化性及乳化稳定性评价麦胚蛋白的溶解性和乳化性能，具体方法如下：

(1)溶解度的测定(Zhao Q,Selomulya C,Xiong H,et al.Comparison offunctional and structural properties of native and industrial process-modified proteins from long-grain indica rice[J].Journal of Cereal Science,2008,56(3):568-575.

用磷酸盐缓冲液(0.01M,pH 7.4)制备浓度为2mg/mL的麦胚蛋白溶液，在25℃下搅拌1h，在5000rpm下离心10min。以牛血清蛋白为标准品，采用考马斯亮蓝法在595nm下测定上清液中蛋白的浓度。上清液蛋白浓度与初始浓度之比的百分数即为麦胚蛋白的溶解度。

(2)乳化性及乳化稳定性的测定(Bagnasco L,Pappalardo V M,Meregaglia A,etal.Use of food-grade proteases to recover umami protein–peptide mixtures fromrice middlings[J].Food Research International,2013,50(1),420-427.

麦胚蛋白以2mg/mL的浓度分散在磷酸盐缓冲液(0.01M,pH 7.4)中，将9mL麦胚蛋白溶液和3mL大豆油通过超声波细胞破碎仪均质1min制备乳液，分别在0min和10min时从容器底部取出50μL乳液，然后用5mL 0.1％(w/v)十二烷基硫酸钠溶液对其稀释，混匀后在500nm处读取吸光值。乳化性(emulsifying activity index,EAI)和乳化稳定性(emulsifying stability index,ESI)分别按以下公式计算：

式中，A

(3)多糖含量的测定(农业标准NY/T 1676-2008)

分别吸取0mL、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL浓度为0.04mg/mL的标准葡萄糖工作溶液置于10mL具塞玻璃试管中，然后用蒸馏水补至1.0mL。向试液中加入1.0mL5％苯酚溶液，然后与液面垂直快速加入5.0mL浓硫酸，静置10min后使反应液充分混合，将试管放置于30℃水浴中反应20min,在490nm下测读取吸光度值。以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标制定标准曲线。

将蛋白样品溶于磷酸盐缓冲液(0.01M,pH 7.4)中配置浓度为1mg/mL，取0.2mL按上述操作进行测定。多糖的百分数含量按下式计算：

式中，M——多糖含量(％)；C

通过上述测试方法对麦胚蛋白粉进行检测，数据见表1。

表1挤压膨化处理对麦胚蛋白溶解性和乳化性能的影响

由表1可知，挤压膨化处理后，麦胚蛋白发生了糖基化反应，多糖含量提高了129.65％，表明蛋白和淀粉有所交联，提高了蛋白亲水基团的比例。因此溶解度、乳化性和乳化稳定性分别提高了53.84％、44.06％和136.57％。将所得到的麦胚蛋白乳液在室温下放置不同的时间后，其外观形态如图2所示。从图2可以看出，经过挤压处理后，麦胚蛋白乳液更稳定、分层现象不明显。

实施例2

将小麦胚芽粉拌入10％(w/v)的水分，用双螺杆挤压机对物料进行挤出，挤出机的一、二和三区的筒温分别为60℃、120℃和140℃，主轴频率(螺杆转速)为48Hz。挤出物风干后粉碎过40目筛，用蒸馏水配制成5％(w/v)的悬浮液，加入α-淀粉酶300U/g，在55℃下酶解2h。然后调pH至10，搅拌1h后离心，取上清液，调其pH至4，静置1h后离心，收集沉淀，用蒸馏水洗涤。冷冻干燥后得到麦胚蛋白粉。

检测方法同实施例1，所得性能数据如表2所示。

表2挤压膨化处理对麦胚蛋白溶解性和乳化性能的影响

由表2可知，挤压膨化处理后，多糖含量提高了214.57％，溶解度、乳化性和乳化稳定性分别提高了79.42％、43.48％和101.51％。

实施例3

将小麦胚芽粉拌入12％(w/v)的水分，用双螺杆挤压机对物料进行挤出。挤出机的一、二和三区的筒温分别为60℃、120℃和150℃，主轴频率(螺杆转速)为44Hz。挤出物风干后粉碎过40目筛，用蒸馏水配制成5％(w/v)的悬浮液，加入α-淀粉酶400U/g，在55℃下酶解2h。然后调pH至10，搅拌1h后离心，取上清液，调其pH至4，静置1h后离心，收集沉淀，用蒸馏水洗涤。冷冻干燥后得到麦胚蛋白粉。按照实施例1的检测方法进行测试，结果如表3所示。

表3挤压膨化处理对麦胚蛋白溶解性和乳化性能的影响

由表3可知，挤压膨化处理后，多糖含量提高了214.57％，溶解度、乳化性和乳化稳定性分别提高了79.42％、43.48％和101.51％。

综上所述，本发明属于首次采用挤压膨化法处理小麦胚芽粉，挤压膨化可以使淀粉基原料中的蛋白质与淀粉在高温和高剪切力的作用下发生交联，从而达到美拉德反应的效果，以改善麦胚蛋白的溶解性和乳化性能，可以更好、更有效地利用小麦副产物资源。