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高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法.pdf

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強度 超聲波 結合 羥基 自由基 適度 氧化 提高 大豆 分離 蛋白 凝膠 方法
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摘要
申請專利號:

CN201410215909.9

申請日:

20140520

公開號:

CN103976134B

公開日:

20160706

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A23J3/16,A23J3/24 主分類號: A23J3/16,A23J3/24
申請人: 東北農業大學
發明人: 劉騫,孔保華,韓建春,盧巖,耿蕊
地址: 150000 黑龍江省哈爾濱市香坊區公濱路木材街59號
優先權: CN201410215909A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410215909.9

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,所述方法為:在FeCl3、Asc和H2O2氧化體系中加入大豆分離蛋白,然后在高強度超聲波中進行氧化培養,使大豆分離蛋白發生不同程度的氧化,從而改善其凝膠強度。實驗結果表明,在氧化體系中大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL、H2O2濃度為10mmol/L,輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強度超聲波中氧化1h所得到的大豆分離蛋白的凝膠強度最好,其凝膠強度為2.35N,與空白對照組相比提高了176.47%。在本發明中,應用高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化技術,可以生產出具有高凝膠強度的大豆分離蛋白。

權利要求書

1.一種高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述方法步驟如下:在FeCl、抗壞血酸和HO氧化體系中加入大豆分離蛋白,然后在高強度超聲波中進行氧化培養,使大豆分離蛋白發生不同程度的氧化,從而改善其凝膠強度,所述氧化體系中FeCl的濃度為0.1mmol/L、抗壞血酸的濃度為0.1mmol/L、HO的濃度為0.1~15mmol/L、大豆分離蛋白的濃度為10~40mg/mL,所述氧化培養時間為1~5h,所述的氧化反應通過添加最終濃度為1mmol/L的BHA/Trolox/EDTA來中止。2.根據權利要求1所述的高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述超聲波輸出功率為400~800W/cm、頻率為5~25kHz。3.根據權利要求1所述的高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述大豆分離蛋白濃度為30mg/mL。4.根據權利要求1所述的高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述HO濃度為10mmol/L。5.根據權利要求2所述的高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述輸出功率為600W/cm、頻率為20kHz。6.根據權利要求1所述的高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,其特征在于所述氧化時間為1h。

說明書

技術領域

本發明涉及一種提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,具體涉及一種高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法。

背景技術

大豆分離蛋白(SoybeanProteinIsolate,SPI)是以低變性脫脂豆粕為原料,采用先進的加工技術制取的一種蛋白質含量高達90%以上的功能性大豆分離蛋白質制品,大豆分離蛋白經高速低溫離心后,按沉降指數可分為2S、7S、11S和15S共4級,其中最重要的是7Sβ-伴球蛋白(β-conglycinin)和11S大豆球蛋白(glycinin)。7S球蛋白是三個亞基(α1,α和β)的不同結合形成的三聚體,它們通過疏水鍵和氫鍵相結合。每一個7S球蛋白含有少量的二硫鍵,且不含巰基。11S是由6個亞基構成,每個亞基由一條酸性多肽鏈(A)和一條堿性多肽鏈(B)通過一個二硫鍵連接形成AB亞基。11S分子含有較多的二硫鍵且有巰基。

SPI是食品工業中的主要蛋白配料物質,對于改善加工食品的質構特性、提高營養性具有重要影響。但是,不同種類的加工食品對于所需SPI配料功能特性的要求不同。但是,我國目前產業化的SPI制品主要存在著產品針對性不強、品種少、功能性單一等系列瓶頸問題,而且產品的性能不能完全滿足現代食品加工的需求。

SPI應用于食品體系中,加熱后能夠形成較穩定的凝膠,同時具有較高的黏彈度和可塑性,對食品的加工極為有利。與此同時,SPI的凝膠過程是一個十分復雜的過程,通常包括分子伸展、分裂-結合及聚集等幾個過程。蛋白質形成凝膠主要是通過充分伸展的肽鏈相互交聯完成的。在熱變性過程中,天然SPI構象充分伸展從而暴露出一些功能基團(如巰基和疏水基團)。為了降低體系的能量,這些暴露出的基團通過二硫鍵和疏水相互作用結合形成網狀三維結構。當SPI濃度大于或等于凝膠臨界點的濃度時,形成凝膠網狀結構。

另外,SPI與其他成分如脂質和色素類似,在加工和貯藏過程中容易受到氧化攻擊。蛋白質氧化是由活性氧直接誘導的或間接與脂質過氧化物反應所引起的結構修飾。目前,已有國內外相關研究表明輕度或者適度的氧化,能夠提高SPI的功能特性。但關于SPI氧化的研究都主要集中在脂質自由基(比如AAPH、MDA、HPODE等等)方面,而關于羥自由基適度氧化提高SPI凝膠強度的研究基本上沒有。

與此同時,高強度超聲波(HighIntensityUltrasound,HIUS)改性技術是一種新興的、安全的、無毒以及環保的蛋白改性技術。HIUS的頻率范圍在16-100kHz,而功率能夠達到1000W/cm2。HIUS產生的空穴效應能打斷蛋白質四級結構,釋放出小分子亞基或肽,因此能夠顯著提高SPI的功能特性(主要是溶解性、乳化性、凝膠性等等)。而且,HIUS能夠加速誘導氧化反應的進程。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,該方法對于大豆分離蛋白的凝膠強度具有積極的促進影響。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的:

在FeCl3、Ascorbate(Asc)和H2O2氧化體系中加入濃度為10~40mg/mL的大豆分離蛋白,控制體系中FeCl3的濃度為0.1mmol/L、Asc的濃度為0.1mmol/L、H2O2濃度范圍為0.1~15mmol/L、大豆分離蛋白的濃度為10~40mg/mL,然后放入輸出功率為400~800W/cm2、頻率為5~25kHz的高強度超聲波中氧化培養1~5h,使大豆分離蛋白發生不同程度的氧化,從而改善其凝膠強度。

根據試驗結果我們推測適度的氧化(即羥基自由基氧化系統,簡稱為HRGS。主要由FeCl3、Ascorbate和H2O2通過鐵的氧化還原反應而產生活性氧自由基)能夠使展開的蛋白暴露出更多的疏水基團,從而形成可溶的聚集體,這主要取決于氧化劑的濃度和氧化的時間。同時,高強度超聲波處理能夠將大豆分離蛋白分子內的疏水區域充分暴露出來,增加了大豆分離蛋白的表面疏水性。由于高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化技術處理大豆分離蛋白后能夠形成大量的可溶性聚集體,因此應用改性后的大豆分離蛋白在制備凝膠時,凝膠的硬度主要與兩方面因素有關,即二硫鍵含量和聚集體尺寸。適度氧化時所形成的可溶性聚集體尺寸大小適中,分布均勻,形成的凝膠網絡比較致密,從而有利于提高凝膠強度。在氧化體系中大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL、H2O2濃度為10mmol/L,輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強度超聲波中氧化1h所得到的大豆分離蛋白的凝膠強度最好,其凝膠強度為2.35N,與空白對照組相比提高了176.47%。在本發明中,應用高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化技術,可以生產出具有高凝膠強度的大豆分離蛋白。

附圖說明

圖1為高強度超聲波結合羥基自由基氧化對大豆分離蛋白凝膠強度的影響,A-G在同一列字母中,相同則表示差異不顯著(P>0.05),不同則表示差異顯著(P<0.05)。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明,但并不局限于此,凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神和范圍,均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

一種高強度超聲波結合羥基自由基適度氧化提高大豆分離蛋白凝膠強度的方法,具體步驟如下:

1、材料與方法

1.1材料

三氯化鐵、乙二胺四乙酸(EDTA)、過氧化氫、抗壞血酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉。

1.2大豆分離蛋白的提取

取脫脂低溫豆粕粉(黑龍江省翔河油脂有限公司提供)按200g與15倍的去離子水混合,用2mol/LNaOH調pH值至7.5-8.0,攪拌1h后,將其懸浮液在4℃條件下8000g離心20min,取上清液用2mol/LHCl調pH至4.5。靜置后在4℃條件下8000g離心10min。取蛋白沉淀分散于水中并用2mol/LNaOH調pH至7.0。冷凍干燥后置于4℃保存備用。

1.3羥基自由基氧化體系的制備

由FeCl3,Ascorbate和H2O2通過鐵的氧化還原反應而產生活性氧自由基,即羥基自由基氧化系統(Ahydroxylradical-generatingsystem,簡稱為HRGS)。固定體系中FeCl3和Asc濃度,改變H2O2濃度;即0.1mmol/LFeCl3和0.1mmol/LAsc,H2O2濃度分別選擇0.1、0.5、1、5、10、15mmol/L。

1.4高強度超聲波結合羥基自由基氧化處理大豆分離蛋白

在上述氧化體系中加入大豆分離蛋白,使得蛋白的最終濃度為10~40mg/mL。然后在室溫下(20℃)放入輸出功率為400~800W/cm2、頻率為5~25kHz的高強度超聲波中氧化培養1~5h。通過添加BHA/Trolox/EDTA(使其最終濃度為1mmol/L)來中止氧化反應。為了減少氧化試劑對測定指標的影響,氧化產物要經過pH6.0磷酸鹽緩沖液洗滌和離心處理(10000g/5min)去掉上清液,然后再經過凍干處理得到我們需要的氧化蛋白。氧化后的大豆分離蛋白通過雙縮脲法測定其蛋白含量,然后經過冷凍干燥后置于4℃保存備用。

1.5大豆分離蛋白凝膠的制備

稱取上述不同氧化程度的大豆分離蛋白,配制蛋白濃度至12%(w/w)并裝于25mL的燒杯中,真空脫氣蓋上保鮮膜后將燒杯置于90℃的水浴中保溫30min,冰浴冷卻至室溫后在4℃的冰箱中保存24h,待測。

1.6凝膠強度的測定

從冰箱中取出制備好的凝膠在室溫下(20℃)陳化30min即可測定。將待測樣品置于測定平臺上固定好,室溫下利用物性分析儀進行測量。以質構剖面分析方法(Textureprofileanalyse,簡寫TPA)測定凝膠的強度,選用直徑10mm的圓柱狀平頭沖頭,設定前進速度為2mm/s,沖壓速度為1mm/s;后撤速度為2mm/s,沖壓深度為10mm,一次測定過程中探頭下壓兩次,每個樣品重復三次測定,硬度(凝膠強度)是第一次壓縮時的最大峰值。

2、結果

我們在已經確定的適度氧化條件基礎之上,結合高強度超聲波對大豆分離蛋白進行處理,通過對以上數據進行分析,由圖1可知,在氧化體系中大豆分離蛋白的濃度為30mg/mL、H2O2濃度為10mmol/L,輸出功率為600W/cm2、頻率為20kHz的高強度超聲波中氧化1h所得到的大豆分離蛋白的凝膠強度最高,其凝膠強度為2.35N,與空白對照組相比提高了176.47%。

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