一种耐钙大豆蛋白及其制备方法

摘要

本发明公开了一种耐钙大豆蛋白及其制备方法，该方法先将低温脱脂大豆粉预处理，得到大豆粉浆液；再将大豆粉浆液在连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，控制温度为100-150℃，时间为10-100s，得到热处理大豆粉浆液；最后调节热处理大豆粉浆液的pH值，离心分离，上清液调pH值，离心后沉淀重新用水溶解，再调节pH值为6.5~7.5，喷雾干燥得到耐钙大豆蛋白粉。所得述耐钙大豆蛋白产品的蛋白质含量大于80%，结合糖含量不低于70mg/g蛋白。本发明生产成本低，产量高，工艺简单，性质稳定，本发明可部分或全部替代酪朊酸钠，应用于普通食品或补钙等保健食品及医用临床营养品中。

权利要求

1.一种耐钙大豆蛋白的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

（1）将低温脱脂大豆粉溶于10-15倍重量的水，添加0.01-0.5%重量的亚硫酸盐，在pH值为7.0至10.0的碱性条件下室温搅拌20min-120min，再过胶体磨均质10-30min，得到大豆粉浆液；所述的低温脱脂大豆粉由低温脱脂豆粕粉碎后过60目~100目筛得到；脱脂豆粕的氮溶解度指数大于60%；

（2）将所述大豆粉浆液在连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，控制温度为

100-150℃，时间为10-100s，得到热处理大豆粉浆液；

（3）调节热处理大豆粉浆液的pH值为 7.0~9.0，离心分离，上清液调pH值为 4.0~5.0，离心后沉淀重新用水溶解，调节pH值为 6.5~7.5，喷雾干燥得到耐钙大豆蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的耐钙大豆蛋白的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的亚硫酸盐添加量为豆粉重量的0.06-0.15%。

3.根据权利要求1所述的耐钙大豆蛋白的制备方法，其特征在于：步骤（1）和（3）所述的pH值通过2 mol/L的盐酸和2 mol/L的氢氧化钠进行控制。

4.根据权利要求1所述的耐钙大豆蛋白的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的喷射蒸煮处理温度为120-140℃，时间为60-90s。

5.根据权利要求1所述的耐钙大豆蛋白的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的喷雾干燥进风温度为180℃，出风温度为85℃。

6.一种耐钙大豆蛋白，其特征在于，其由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得；所述耐钙大豆蛋白的蛋白质含量大于80%，结合糖含量不低于70 mg/g蛋白。

说明书

一种耐钙大豆蛋白及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及食品加工中的大豆蛋白，特别是涉及一种耐钙大豆蛋白及其制备方法。

背景技术

[0002] 大豆蛋白是理想的食用蛋白资源，广泛用作健康食品的原材料。目前，我国的大豆蛋白深加工产品主要有大豆浓缩蛋白(SPC)和大豆分离蛋白(SPI)。钙是人体必需的营养元素，为保证人体健康和增强体质，通过食物成分科学合理地补钙，并促进人体对钙的吸收是十分重要的。目前市场上的补钙产品多来源于牛奶，而大豆不仅含有丰富的蛋白质，且研究发现大豆蛋白中含有大量谷氨酸和天冬氨酸(含量＞20％)的羧酸基团能够与钙结合，使摄入的钙离子在小肠内处于可溶性状态或携带钙离子直接进入小肠细胞而促进钙的吸收。但是，由于大豆蛋白对钙等金属离子的敏感性，在富含矿物质(特别是碱金属元素)的食品中添加大豆蛋白往往会发生聚集而生成絮凝沉淀，从而影响食品的品质，因而限制了大豆蛋白在特殊功能性产品中的应用，如医用临床营养品、流质食品等。

[0003] 目前，有研究将大豆蛋白进行蛋白酶或脱酰胺酶等处理，得到含钙量高的大豆肽产品，蛋白质被水解为小分子的肽，不仅功能性上有所降低，口感与风味也较差，实际应用上有一定的限制。也有研究通过离子交换或植酸酶的方法去除植酸，从而增强大豆蛋白对钙的耐受能力，但这些方法不仅增加生产成本，且方法单一，效果有限，也限制了其工业应用。还有研究从钙的角度出发，采用分子钙(如碳酸钙、磷酸钙等)或将钙盐进行包埋处理，减少钙与蛋白质的接触从而避免发生沉淀，但这些方法又不利于钙的吸收。

发明内容

[0004] 为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种耐钙大豆蛋白的制备方法；该方法克服了现有制备大豆蛋白方法对钙的耐受性差的缺陷。

[0005] 本发明的另一目的在于提供上述方法制备的耐钙大豆蛋白。

[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0007] 一种耐钙大豆蛋白的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

[0008] (1)将低温脱脂大豆粉溶于10-15倍重量的水，添加0.01-0.5％重量的亚硫酸盐，在pH值为7.0至10.0的碱性条件下室温搅拌20min-120min，再过胶体磨均质10-30min，得到大豆粉浆液；

[0009] (2)将所述大豆粉浆液在连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，控制温度为100-150℃，时间为10-100s，得到热处理大豆粉浆液；

[0010] (3)调节热处理大豆粉浆液的pH值为7.0～9.0，离心分离，上清液调pH值为4.0～5.0，离心后沉淀重新用水溶解，调节pH值为6.5～7.5，喷雾干燥得到耐钙大豆蛋白粉。

[0011] 为进一步实现本发明目的，步骤(1)所述的低温脱脂大豆粉优选由低温脱脂豆粕粉碎后过60目～100目筛得到；脱脂豆粕的氮溶解度指数大于60％。低温脱脂大豆粉原料可以是任何形式的商业大豆粕，未经过高温变性处理或仅经过极少加热处理的、氮溶解指数为60或更高的豆粕均可。

[0012] 步骤(1)所述的亚硫酸盐添加量优选为豆粉重量的0.06-0.15％。本发明添加亚硫酸盐，作为还原剂起到破坏二硫键的作用，利于变性后蛋白质的提取，而且有助于提高蛋白对钙的耐受能力。但添加量不宜过高，以免最终产品中二氧化硫残留量过高。

[0013] 步骤(1)和(3)所述的pH值优选通过2mol/L的盐酸和2mol/L的氢氧化钠进行控制。

[0014] 步骤(2)所述的喷射蒸煮处理温度优选为120-140℃，时间优选为60-90s。

[0015] 步骤(3)所述的喷雾干燥进风温度优选为180℃，出风温度优选为85℃。

[0016] 一种耐钙大豆蛋白，其由上述方法制备。

[0017] 所述耐钙大豆蛋白产品的蛋白质含量大于80％，结合糖含量不低于70mg/g蛋白。

[0018] 本发明利用连续水热处理过程，是一种连续热处理方法，也称为喷射蒸煮技术，其改性机理为：使大豆粉浆液在喷射蒸煮的高温、高压、高剪切及超声环境下进行充分的变性与反应，使原本处于蛋白质内部的疏水氨基酸残基伸展，暴露于溶剂中，蛋白质三级结构展开，从而降低了蛋白质表面的荷电量，进而减弱了蛋白质与钙离子之间的静电相互作用；同时由于高温热处理过程加速了豆粉中含有的糖类与蛋白质进行美拉德反应，使得一些氨基酸残基接枝上了糖链，产生了空间位阻效应；并且由于高温下植酸的分解，从而使产品中的植酸含量有所下降，不仅降低了植酸与钙等金属离子的共沉淀作用，又减少了大豆球蛋白与金属离子结合的有效位点。因此，对豆粕进行喷射蒸煮处理能够有效降低大豆蛋白与钙离子间的共沉淀作用。同时，脱脂豆粕中难溶的蛋白质经过溶出、分子展开和重组，由难溶的大分子疏水性聚集体转变为中小分子的可溶性聚集体，从而大大提高蛋白质的提取效率。

[0019] 相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

[0020] (1)本发明制备耐钙大豆蛋白的方法与现有的大豆蛋白提取方法相比，具有较高的产率(高于35％)和回收率(高于65％)，且纯度较高(高于80％)。

[0021] (2)经高温处理蛋白质与糖类发生美拉德反应，从而使产品中糖的含量增加(结合糖含量不低于70mg/g蛋白)，并有效地降低了产品中的植酸含量(小于1％)，增强了蛋白对钙的耐受性(含量可达蛋白质重量的1％)，提高了产品的营养价值和功能性质。

[0022] (3)与其他耐钙大豆蛋白的制备方法相比，本发明工艺简单，具有工业化、规模化的应用前景。

具体实施方式

[0023] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

[0024] 连续热处理装置如图1所示，连续热处理装置主要包括喷射蒸煮器4、保温管道5和冷却装置；物料进口1和蒸汽进口2分别与喷射蒸煮器4连通，蒸汽进口2与喷射蒸煮器4连通的管路上设有阀门3，保温管道5一端与喷射蒸煮器4连通，另一端设有冷却装置，保温管道5出口为物料出口8，冷却装置上设有冷却水进口6和冷却水出口7。连续热处理装置对脱脂豆粉浆进行连续水热处理时，利用来自蒸汽进口2的水蒸汽的高温高压以及剪切力对来自物料进口1的物料在喷射蒸煮器4内进行处理，即连续水热处理过程；该处理是一种连续热处理方法，也称为喷射蒸煮。处理后的物料经冷却装置冷却后由物料出口8排出。

[0025] 实施例1

[0026] 将低温脱脂豆粕(NSI＝89，蛋白含量51％)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1∶10的质量体积比与水混合，加入0.08％大豆粉重量的亚硫酸钠，在室温及pH8.0的条件下搅拌1.5小时，然后于胶体磨中均质20min，得到的脱脂豆粉浆液在图1所示的连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，处理温度为140℃，时间为90s，所得热处理浆液冷却后用2mol/L的NaOH调节pH值为8.0，25℃离心30min，离心转速为3000rpm，离心后上清液用2mol/L的HCL调节pH至4.5，静置5min后于25℃离心30min，离心转速为5000rpm，所得沉淀重新溶于水中，回调pH7.0，经喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度85℃)，得到耐钙大豆蛋白A，所得产品相关指标如表1所示。

[0027] 比较例1

[0028] 将低温脱脂豆粕(NSI＝89，蛋白含量51％)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1∶10的质量体积比与水混合，用2mol/L的NaOH调节pH值为9.0，于室温搅拌2小时，然后于25℃离心30min，离心转速为3000rpm，离心后上清液用2mol/L的HCL调节pH至4.5，静置5min后于25℃离心30min，离心转速为5000rpm，所得沉淀重新溶于水中，回调pH7.0，经喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度85℃)，得到普通大豆分离蛋白B，其与耐钙蛋白A相关指标的比较如表1所示。将上述沉淀重新溶于水后(固形物含量约为10％)，加入0.04％大豆粉重量的亚硫酸钠，调节pH8.0，在图1所示的连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，温度为140℃，时间为90s，回调pH7.0后经喷雾干燥得到热处理的大豆分离蛋白C。将耐钙蛋白A的处理过程中去掉添加亚硫酸钠这一步骤，得到与A对照的大豆蛋白D。

[0029] 表1

[0030]

[0031] 由表1可见，与普通制备方法比较，实施例1制备方法中蛋白质的得率和回收率均较高，虽然蛋白质含量有所降低，但结合糖含量有所上升，植酸含量下降。关于耐钙指标的测定结果将在表2-3中详细阐述。

[0032] 表1中所采用的分析检验方法如下：

[0033] 蛋白质含量：微量凯氏定氮法(GB/T5009.5-03)，测定氮含量并乘以系数6.25转换为总蛋白含量。

[0034] 得率和回收率：蛋白质得率＝蛋白样品质量/脱脂豆粉质量×100％；蛋白质回收率＝样品中蛋白质的质量/原脱脂豆粉中蛋白质的质量×100％。其中，样品质量均指干重。

[0035] 结合糖含量：参考MOTOYAMA的方法(WO 2009/084529，2009)，将蛋白粉溶于蒸馏水中制成0.25％的溶液，采用Lorry法测定溶液蛋白质含量，采用苯酚-硫酸法测定溶液总糖含量，以葡萄糖作为标准物做标准曲线。结合糖含量＝总糖含量/蛋白质含量(mg/g)。

[0036] 植酸含量：使用D.B.Thompson的方法(J.Food Sci.47：513-517(1982))。具体步骤如下：称取0.5g样品，溶于25mL盐酸(1.2％，w/w)中，振荡提取2h。经离心分离除去蛋白质，向所得上清液加入浓硝酸及消化已除去其他有机物，用磷钼蓝法测得其中的磷含量，并按照1/0.282的系数算得样品的植酸含量。

[0037] 实施例2

[0038] 将脱脂豆粕(NSI＝89，蛋白含量51％)粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1∶10的质量体积比与水混合，加入0.15％大豆粉重量的亚硫酸钠，用2mol/L的NaOH调节pH值为8.0于室温搅拌2小时，然后于胶体磨中均质10min，得到的脱脂豆粉浆液在图1所示的连续热处理装置中进行喷射蒸煮处理，温度和时间分别为120℃，90s(E)和140℃，30s(F)，所得热处理浆液冷却后回调pH8.0于25℃离心30min，离心转速为3000rpm，离心后上清液用2mol/L的HCL调节pH至4.5，静置5min后于25℃离心30min，离心转速为5000rpm，所得沉淀重新溶于水中，回调pH7.0，经喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度
85℃)，得到粉末状大豆蛋白E和F。

[0039] 实施例3

[0040] 分别将上述实施例1、2及比较例1所得的大豆蛋白原料与相应配料混合简单调制富钙大豆蛋白流质食品，详细方法如下：将8g大豆蛋白原料(分别来自A-F中的一种)、24g麦芽糊精、0.4g柠檬酸钠及0.2g氯化钙(钙添加量以钙离子量计，为蛋白原料重量的
0.9％)，加64.9g水搅拌混匀，用2mol/L的HCL和NaOH调节pH为7.0，然后加入2.5g的玉米油于20000rpm的转速下均质2min，再将混合液于50MPa下进行2次均质处理，最后将混合液在灭菌锅121℃，0.1MPa下灭菌20min。其中，分别对各样品杀菌前及杀菌后的性质和状态进行测定及评价，结果如表2。

[0041] 比较例2

[0042] 以耐钙蛋白A为原料按实施例3中的步骤进行调制处理，对比不同钙添加量的效果，同时以酪朊酸钠替代耐钙蛋白A进行对照，结果如表3。其中，G表示钙添加量为1.0％蛋白质重量(对应氯化钙的添加量为0.222g)的效果，H表示钙添加量为1.1％蛋白质重量(对应氯化钙的添加量为0.244g)的效果。

[0043] 表2

[0044]

[0045] ○沉淀少且稳定 ×沉淀较多有凝集 ××沉淀很多凝集严重[0046] 注：表中B栏中杀菌后的粘度等指标“-”表示因凝结成块无法测定[0047] 由表2可见，在钙添加量为0.9％蛋白重量的情况下，耐钙蛋白A与普通蛋白B相比，经过喷射蒸煮处理后，其富钙溶液状态良好，粘度及粒度均较低，且均匀稳定，蛋白耐钙能力大大提高，而普通蛋白B杀菌前已有少量聚集发生，杀菌后更是凝结成块，对比突出了实施1所得蛋白耐钙能力的优越性。与对照蛋白C相比，因喷射蒸煮处理顺序的不同，至使对照蛋白C在提取过程中未能与豆粉中的其他成分充分作用而使其耐钙能力有所降低，溶液粘度和粒度明显增大，蛋白质发生聚集。与对照蛋白D相比，处理过程添加亚硫酸盐则加强了蛋白质的耐钙能力，未添加时富钙蛋白溶液的粘度和粒度均增大，沉淀量有所增加。蛋白A与蛋白E、F之间的比较表明，喷射蒸煮处理的不同温度和时间对蛋白耐钙能力有影响，较佳处理温度为140℃，时间为90s。

[0048] 表3

[0049]

[0050] ○沉淀少且稳定 ×沉淀较多有凝集 ××沉淀很多凝集严重[0051] 由表3可见，在钙添加量分别为1.0％和1.1％蛋白重量时，随着钙量的增加，各溶液粘度和粒度均有不同程度的增大，沉淀量也大大增加，钙量达1.1％时杀菌后有少量聚集，而在1.0％时状态仍然较好，与胳朊酸钠相比，粘度和粒度略大，但表观状态与胳朊酸钠相比已几乎没有差别，也即实施1制备的耐钙大豆蛋白对钙的耐受量可达其质量的1.0％，效果远好于普通蛋白对钙的耐受能力。

[0052] 表2-3中相关指标检验方法和符合说明：

[0053] 粘度：采用哈克流变仪(HAAKE RS-600，德国Haake公司)。将1mL的样品溶液置-1于间隙设置为1mm的平行板之间，除去过量的样品，设定恒定剪切速率10s ，在25℃下测定。

[0054] 粒径：采用Mastersizer 2000粒度仪(英国马尔文公司)。

[0055] 离心沉淀量：称取5g样品溶液置于10mL离心管，以2000g的速度离心10min，除去上清液，测定沉淀的重量。

[0056] 表2、3中杀菌前、后状态的感观评价评定标准如表4所示：

[0057] 表4

[0058]

[0059] 本发明使用的喷射蒸煮处理技术通过120℃～150℃，30s～90s短时间水热处理，不需要长时间的热处理，能够实现工业化的节能减排。本发明的粉末状大豆蛋白使得将大豆蛋白以高比例混入使用酪朊酸钠的富钙流质食品中变得可能。具体而言，本发明使得用大豆蛋白替代普通的蛋白流质食品中的大部分或全部蛋白质变得可能。与普通乳清蛋白或酪蛋白相比，大豆蛋白产品具有较好的风味和色泽，含有其特有的营养成分，且成本低廉，以其替代普通蛋白添加入富钙的流质食品中，可以为运动员和消化功能下降的老年人提供富含大豆蛋白和钙质的食品。