一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法。該方法以小麥蛋白為原料，先加水調(diào)制小麥蛋白漿料，再先后加入中性蛋白酶和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，在一定pH和溫度條件下，進(jìn)行酶解和滅酶處理，得到酶解小麥蛋白漿料，再經(jīng)冷凍干燥和粉碎過篩，得到改性小麥蛋白粉。所得改性小麥蛋白粉的凝膠性、溶解度、粘度分別較改性前提高108.03%、111.56%、422.07%。本方法采用復(fù)合酶法改性小麥蛋白，提高小麥蛋白凝膠特性的的同時(shí)全面提高其溶解度、乳化性及起泡性等功能性質(zhì)，獲得加工性能良好的改性小麥蛋白，促進(jìn)了小麥蛋白的綜合利用。
【專利說明】一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于小麥蛋白深加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用復(fù)合酶法改性小麥蛋白提高其功能特性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小麥蛋白(俗稱谷朊粉)是小麥淀粉加工的副產(chǎn)物，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)72-85%，主要由醇溶蛋白和麥谷蛋白組成，氨基酸組成比較齊全，是營養(yǎng)豐富、物美價(jià)廉的純天然植物性蛋白源。小麥蛋白是由各種氨基酸相互聯(lián)接而構(gòu)成的具有空間結(jié)構(gòu)的生物大分子，其理化性質(zhì)(尤其是分子量、氨基酸組成、靜電荷和表面疏水性等)與功能特性直接相關(guān)。但是由于小麥蛋白自身獨(dú)特的氨基酸組成，含有較多的疏水性氨基酸和不帶電荷的氨基酸，分子內(nèi)疏水作用區(qū)域較大，溶解度較低，在水中分散性較差，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中難以滿足食品加工的需要，在食品工業(yè)應(yīng)用中受到很大限制。因此，為拓寬小麥蛋白的應(yīng)用范圍，促進(jìn)小麥工業(yè)化轉(zhuǎn)化，需對小麥蛋白進(jìn)行改性，以增加其附加值。
[0003]蛋白質(zhì)改性就是利用物理方法、化學(xué)方法或生物學(xué)手段，加入或去除某種基團(tuán)，使其氨基酸殘基和多肽鏈發(fā)生某種變化，引起蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量、大分子空間結(jié)構(gòu)、氨基酸組成、靜電荷和表面疏水性等改變，從而獲得功能特性較好蛋白質(zhì)的過程。目前，國內(nèi)外在小麥蛋白的改性方法上，研究最多的主要有物理方法、化學(xué)方法、基因工程法和生物改性法。
[0004]小麥蛋白的生物方法改性可控性強(qiáng)、條件溫和、耗能少、專一性強(qiáng)及副產(chǎn)物少，并且因?yàn)槠湟子趯?shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)而廣受重視。生物改性是依據(jù)酶催化反應(yīng)性質(zhì)分為水解改性和非水解改性兩類。酶改性是目前相對最安全、使用最廣泛的技術(shù)，常用蛋白酶有木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、和堿性蛋白酶等，一般可以改善小麥蛋白的吸水性、乳化穩(wěn)定性、起泡性和熱塑性等。
[0005]小麥蛋白氨基酸的分析表明，其含有較多的谷氨酰胺、半胱氨酸、非極性氨基酸，這些氨基酸以多種形式把蛋白質(zhì)鍵合在一起。谷氨酰胺和非極性氨基酸是以氫鍵的方式，半胱氨酸以二硫鍵，而極性氨基酸則以靜電作用結(jié)合。要提高和拓寬蛋白質(zhì)的功能特性，就必須從改變蛋白質(zhì)的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)入手，適度對谷氨酰胺和天冬酰胺進(jìn)行去酰胺改性，可以增加羧基的含量，從而降低了在蛋白質(zhì)分子中形成氫鍵的能力，因此可以改善蛋白質(zhì)的功能特性。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶改性小麥蛋白作為生物改性的一種方法，正逐漸成為小麥蛋白改性研究的熱點(diǎn)。
[0006]谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶是一種催化酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶，催化蛋白質(zhì)以及肽鍵中谷氨酰胺殘基的Y-羥基酰胺基和伯胺之間的酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，形成ε- (Y-谷氨酰胺)賴氨酸共價(jià)鍵，產(chǎn)生共價(jià)交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)狀超大蛋白質(zhì)分子，從而改善蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，對蛋白質(zhì)的性質(zhì)如:發(fā)泡性，乳化性，乳化穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性、保水性和凝膠能力等效果顯著，進(jìn)而改善食品的風(fēng)味、口感、質(zhì)地和外觀等。是一種有效改善食品蛋白質(zhì)凝膠性能的新型酶制劑，有“21世紀(jì)超級粘合劑”的美稱。[0007]谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶作用于小麥蛋白時(shí)，其通過催化ε_ (Y-谷氨酰胺)賴氨酸交聯(lián)，增強(qiáng)了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的粘彈性亦隨之改善。有研究表明:通過利用微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理谷朊粉，使其凝膠特性有明顯的改善，并將改性后的WG添加到低筋小麥面粉中后，改性小麥蛋白的凝膠性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、發(fā)泡性、泡沫穩(wěn)定性比對照都有了明顯提高，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對面粉中游離巰基含量、面粉持水性、面粉粉質(zhì)特性和加工品質(zhì)的影響，面粉中游離巰基含量下降，持水性增加，粉質(zhì)特性以及成品面條、速凍餃子的品質(zhì)均得到改善。在面團(tuán)拉伸實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加適量谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的面團(tuán)，拉伸性能得到明顯改善:抗延伸性增強(qiáng)；延伸性逐漸減弱最后趨于穩(wěn)定；面團(tuán)貯能模量增加；持水能力增強(qiáng)，表面黏性降低。
[0008]目前，對谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶改性小麥蛋白的研究仍然存在很多不足，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶改性小麥蛋白在提高其凝膠特性和持水性的同時(shí)，會使其溶解性相對降低，不能全面提高小麥蛋白的功能特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了提高小麥蛋白的凝膠特性，同時(shí)全面提高小麥蛋白的功能性質(zhì)，獲得加工性能良好的改性小麥蛋白，促進(jìn)小麥蛋白的綜合利用，本發(fā)明提供一種利用復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法。
[0010]一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的具體操作步驟如下:
1)配制小麥蛋白漿料:
將小麥蛋白加水調(diào)至濃度為18% -21%的小麥蛋白漿料；
2)復(fù)合酶解:
在1000rpm轉(zhuǎn)速條件下，勻速攪拌小麥蛋白漿料，并按小麥蛋白漿料的質(zhì)量百分比添加0.05%~0.15%量的中性蛋白酶和0.24%~0.3%量的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，攪拌2min，使酶均勻溶解，用濃度0.1%的氫氧化鈉(NaOH)調(diào)節(jié)小麥蛋白漿料pH至6~8，在溫度25~35°C條件下，反應(yīng)0.5~2h，酶解完成，在溫度85~100°C條件下，滅酶20-50min、得到酶解小麥蛋白漿料；
3)后處理:
將酶解小麥蛋白漿料冷卻至室溫、冷凍干燥20-24h、粉碎、過60目篩，得到改性小麥蛋白粉；所述改性小麥蛋白粉的理化特性:凝膠性120~249g/cm2、粘度5~26 g.S、持水性160~165%、溶解度0.9~2.76mg/mL、乳化性18~55%、乳化穩(wěn)定性31~59%、起泡性125~170%、起泡穩(wěn)定性52~75%。
[0011]所述小麥蛋白的蛋白含量72.57%、脂肪含量2.23%、水分含量9.55%。
[0012]所述中性蛋白酶的酶活力為15萬U/g。
[0013]所述谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的酶活力為1000U/g。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1.本發(fā)明的方法利用中性蛋白酶和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對小麥蛋白進(jìn)行改性，復(fù)合酶法改性工藝簡單、條件溫和、耗能少、可操作性強(qiáng)，安全性高；
2.本發(fā)明應(yīng)用復(fù)合酶法改性小麥蛋白，先添加中性蛋白酶對小麥蛋白進(jìn)行適度酶解，有利于提高小麥蛋白在水中的分散性，更好地與谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，在提高小麥蛋白凝膠性的同時(shí)，使得其溶解性也有一定的提高；3.本發(fā)明得到改性后的小麥蛋白凝膠特性、溶解性、乳化性、起泡性及起泡穩(wěn)定性、持水性均得到改善，使得其應(yīng)用范圍更廣泛。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下實(shí)施例所用原料來源說明如下:
小麥蛋白由安徽瑞福祥食品有限公司生產(chǎn)，蛋白含量72.57%，脂肪含量2.23%，水分含量 9.55% ；/
中性蛋白酶由南寧龐博生物科技有限公司生產(chǎn)，酶活力為15萬U/g ；
谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶由南寧東恒華道生物科技有限公司生產(chǎn)，酶活力為1000U/g。
[0016]實(shí)施例1:
一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的具體操作步驟如下:
O配制小麥蛋白漿料:以小麥蛋白為原料，加蒸餾水調(diào)至小麥蛋白質(zhì)量濃度為20%，得到小麥蛋白漿料；
2)復(fù)合酶解:將小麥蛋白漿料移入攪拌器，在1000rpm轉(zhuǎn)速下勻速攪拌過程中，先后向小麥蛋白漿料中添加其質(zhì)量百分比為0.1%中性蛋白酶和質(zhì)量百分比為0.28%谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，攪拌2min使酶均勻溶解后，用濃度為0.1%的氫氧化鈉(NaOH)調(diào)節(jié)小麥蛋白漿料pH至7，將小麥蛋白漿料放入恒溫水浴搖床中，在30°C條件下，反應(yīng)0.5h，酶解完成后，取出小麥蛋白漿料迅速置入90°C恒溫水浴鍋中滅酶20min，得到酶解小麥蛋白漿料；
3)后處理:將酶解小麥蛋白漿料冷卻至室溫、冷凍干燥24h、粉碎、過60目篩，得到改性小麥蛋白粉。
[0017]小麥蛋白粉的功能性質(zhì)檢測操作如下:
1.凝膠制備:酶促反應(yīng)結(jié)束后，置于95°c恒溫水浴鍋中45min熱凝膠處理，取出后迅速冷卻到室溫，放入4°C冰箱冷凍過夜，即得改性小麥蛋白凝膠；
2.凝膠性檢測方法:25°C下采用質(zhì)構(gòu)儀測定改性小麥蛋白的凝膠強(qiáng)度及粘度，穿刺實(shí)驗(yàn)操作條件:p0.5探頭，測試前速度:5.0 mm/s,測試速度:2.0 mm/s,測試后速度:10.0mm/s,出發(fā)力IOg,下壓凝膠5mm所需力為凝膠強(qiáng)度,單位g/cm2,負(fù)峰面積表示粘度,單位g.s，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，以平均值作為測定結(jié)果。
[0018]表1小麥蛋白粉的功能性質(zhì)檢測結(jié)果 _
檢測項(xiàng)目I未改性小麥蛋白粉I改性小麥蛋白粉
凝膠性 /g/cm276.984— 248.91
粘度 /g.s6.22418.93
持水性 /%150.6165.40
溶解度 /mg/mL0.9692.05
乳化性 /%10' 55.23
乳化穩(wěn)定性168_31.50
起泡性/%80170
起泡穩(wěn)定性/%|δ0丨75—
小麥蛋白粉功能性質(zhì)檢測結(jié)果見表1所示。
[0019]實(shí)施例2:
一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的具體操作步驟如下:
O配制小麥蛋白漿料:以小麥蛋白為原料，加蒸餾水調(diào)至小麥蛋白質(zhì)量濃度為20%，得到小麥蛋白漿料；
2)復(fù)合酶解:將小麥蛋白漿料移入攪拌器，在1000rpm轉(zhuǎn)速下勻速攪拌過程中，先后向小麥蛋白漿料中添加其質(zhì)量百分比為0.05%中性蛋白酶和質(zhì)量百分比為0.28%谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，攪拌2min使酶均勻溶解后，用濃度為0.1%的氫氧化鈉(NaOH)調(diào)節(jié)小麥蛋白漿料pH至6.5，將小麥蛋白漿料放入恒溫水浴搖床中，在30°C條件下，反應(yīng)2h，酶解完成后，取出小麥蛋白漿料迅速置入90°C恒溫水浴鍋中滅酶30min，得到酶解小麥蛋白漿料；
3)后處理:將酶解小麥蛋白漿料冷卻至室溫、冷凍干燥24h、粉碎、過60目篩，得到改性小麥蛋白粉。
[0020]表1小麥蛋白粉的功能性質(zhì)檢測結(jié)果 _
檢測項(xiàng)目I未改性小麥蛋白粉I改性小麥蛋白粉
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法，其特征在于，具體操作步驟如下: 1)配制小麥蛋白漿料: 將小麥蛋白加水調(diào)至濃度為18% -21%的小麥蛋白漿料 ； 2)復(fù)合酶解: 在1000rpm轉(zhuǎn)速條件下，勻速攪拌小麥蛋白漿料，并按小麥蛋白漿料的質(zhì)量百分比添加0.05%~0.15%量的中性蛋白酶和0.24%~0.3%量的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，攪拌2 min，使酶均勻溶解，用濃度0.1%的氫氧化鈉(NaOH)調(diào)節(jié)小麥蛋白漿料pH至6~8，在溫度25~35°C條件下，反應(yīng)0.5~2h，酶解完成，在溫度85~100°C條件下，滅酶20-50min、得到酶解小麥蛋白漿料； 3)后處理: 將酶解小麥蛋白漿料冷卻至室溫、冷凍干燥20-24h、粉碎、過60目篩，得到改性小麥蛋白粉；所述改性小麥蛋白粉的理化特性:凝膠性120~249g/cm2、粘度5~26g.S、持水性160~165%、溶解度0.9~2.76mg/mL、乳化性18~55%、乳化穩(wěn)定性31~59%、起泡性125~170%、起泡穩(wěn)定性52~75%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法，其特征在于:所述小麥蛋白的蛋白含量72.57%、脂肪含量2.23%、水分含量9.55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法，其特征在于:所述中性蛋白酶的酶活力為15萬U/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合酶法改性小麥蛋白的方法，其特征在于:所述谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的酶活力為1000U/g。
【文檔編號】A23J3/18GK103564149SQ201310535932
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】董建云, 羅水忠, 姜紹通, 鐘昔陽, 蔡克周, 趙妍嫣, 孫撬撬 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)