本發(fā)明屬于食品工程領(lǐng)域和多糖與蛋白產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及到一種利用酶法與熱處理復(fù)合制備小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的方法。
背景技術(shù)：
阿拉伯木聚糖作為一種可再生的半纖維素，廣泛的存在于小麥、大麥、玉米、稻米、高粱、燕麥等谷物組織中，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，主要表現(xiàn)在取代方式、聚合度及阿魏酸含量等的不同。此外阿拉伯木聚糖還具有抗氧化、降血糖以及調(diào)節(jié)腸道等生理功能。生物酶(如漆酶、過氧化物酶/H2O2體系等)以及一些化學(xué)試劑(過硫酸銨等)可通過自由基氧化，使得阿拉伯木聚糖中的阿魏酸基團(tuán)共價(jià)交聯(lián)形成高粘度的溶液及凝膠?；诎⒗揪厶悄z具有的良好的親水性及生物相容性，因而受到了廣泛關(guān)注。但由于阿拉伯木聚糖凝膠自身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且機(jī)械性能差等原因，因此限制了其在食品加工中的應(yīng)用。
大豆分離蛋白亦被稱為等電點(diǎn)蛋白，它是以低溫脫脂大豆粕為原料，通過浸提及沉淀的方法除去非蛋白質(zhì)成分，最終得到蛋白質(zhì)含量在90％之上的高純度大豆蛋白制品，主要包括7S(β-伴大豆球蛋白)和11S(大豆球蛋白)兩種蛋白，具有良好的生物相容性、生物降解性及加工特性。大豆分離蛋白中氨基酸種類有20中，包含人體所需要的8種必須氨基酸，具有動(dòng)物蛋白不可比擬的功能特性。是一種全價(jià)蛋白質(zhì)。具有較高的營養(yǎng)性質(zhì)及功能特性，因此被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。凝膠性是大豆分離蛋白的主要性質(zhì)之一。大豆分離蛋白形成凝膠過程會(huì)受到溫度、pH、離子強(qiáng)度等影響。大豆分離蛋白在加熱過程中伴隨有變性，聚合及凝膠化作用的發(fā)生，使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，一些功能基團(tuán)暴露出來，蛋白質(zhì)分子通過二硫鍵、氫鍵、靜電相互作用、疏水作用力等交聯(lián)形成凝膠。而蛋白質(zhì)水凝膠網(wǎng)絡(luò)呈開放式，在食品加工貯藏中極易形成絮凝物，亦存在械性能差、質(zhì)構(gòu)單一等問題亟待解決。
因此基于蛋白質(zhì)和多糖各自成交膠特性，構(gòu)建蛋白質(zhì)/多糖雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠引起許多研究者的關(guān)注。雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠是由兩種獨(dú)立的親水性聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起形成的水凝膠，一種為交聯(lián)密度較高的聚電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一種為低交聯(lián)度或不交聯(lián)的中性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兩者相輔相成，既能夠保持凝膠外形，又能起到吸收外界應(yīng)力的作用。相對(duì)于傳統(tǒng)的或單一網(wǎng)絡(luò)水凝膠，雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的復(fù)雜結(jié)構(gòu)賦予其良好的溶脹性及機(jī)械性能，在食品工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠易發(fā)生絮凝、相分層，雖然凝膠機(jī)械性能有所改善，但兩者間熱力學(xué)不兼容易導(dǎo)致分離，使水凝膠體系機(jī)械強(qiáng)度減弱，且制備凝膠的原料成本較高、不易獲取。因此，本發(fā)明以成本低廉、來源廣泛的農(nóng)業(yè)副料制備阿拉伯木聚糖，并與大豆分離蛋白復(fù)合構(gòu)建一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、機(jī)械性能較好的新型雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種酶法與熱處理復(fù)合制備雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的方法。所要解決的技術(shù)問題是：提供一種成本低廉、無污染、安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、機(jī)械性能較好的雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的制備方法。
本發(fā)明的酶法與熱處理復(fù)合制備雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
(1)以粉碎成粉的小麥麩皮原料，浸泡于4～5倍質(zhì)量的蒸餾水，置于沸水浴加熱20～40min(充分糊化淀粉分子，易于酶解)，待溫度降至70～85℃時(shí)，加入α-淀粉酶并置于80～85℃水浴酶解除淀粉(碘液檢測(cè)酶解程度)。待淀粉分解完全，過濾富集沉淀，沸騰蒸餾水沖洗沉淀4～5次，60～70℃烘箱干燥4～6h，得到除淀粉的小麥麩皮；
(2)將除淀粉的小麥麩皮與0.2～0.5mol/L的氫氧化鈉溶液1∶4～1∶5(w/v)混合，室溫條件下，避光(防止酚類物質(zhì)氧化)旋轉(zhuǎn)震蕩4～5h，6000～8000r/min離心15～30min，除去麩皮沉淀物，上清液調(diào)節(jié)pH3.8～4.0，6000～8000r/min離心15～30min除去酸不溶半纖維素，收集上清液，與無水乙醇1∶3～1∶4(v/v)混合，得白色絮狀沉淀，冷凍干燥后，得到小麥阿拉伯木聚糖；
(3)選用市售大豆分離蛋白配制濃度為7～9％(w/v)的溶液，均勻攪拌3～4h防止氣泡產(chǎn)生，4℃靜置12～18h使蛋白充分水合，得到大豆分離蛋白溶液；
(4)按2％～5％的重量比將小麥阿拉伯木聚糖溶解于7～9％(w/v)大豆分離蛋白溶液，均勻攪拌溶解并防止氣泡產(chǎn)生，加入漆酶(0.1U/mg的小麥阿拉伯木聚糖)，35～40℃靜置1.5～2.5h，再置于80～85℃加熱30～35min，以流動(dòng)水冷卻至室溫，得到小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠。
所述方法采用原料來源廣泛，易獲得且成本低廉。
所述方法是基于酶法與熱處理兩種反應(yīng)機(jī)制構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)凝膠，操作過程安全，無污染，且混合體系均發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。在加熱情況下，形成的大豆分離蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供剛性支架，可保持凝膠外形，而漆酶作用下，阿拉伯木聚糖共價(jià)交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)填補(bǔ)于剛性網(wǎng)絡(luò)中，起到吸收外界應(yīng)力的作用，兩者相輔相成，克服了以往研究中雙網(wǎng)絡(luò)凝膠易發(fā)生絮凝、相分層及熱力學(xué)不兼容等缺陷，因此制備的凝膠機(jī)械性能穩(wěn)定。
所述的小麥麩皮為市售小麥的任意一種或兩種以上混合物。
所述的大豆分離蛋白為市售任意一種。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
(1)本發(fā)明所用的方法采用酶法與熱處理結(jié)合來制備雙網(wǎng)絡(luò)凝膠，工藝相對(duì)簡單、安全、無污染，且基于酶法與熱處理雙重反應(yīng)，所形成凝膠結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。
(2)本發(fā)明采用的原料成本低廉、來源廣泛，易獲得，有利于農(nóng)業(yè)副料的回收利用；
(3)本發(fā)明所制備的小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、機(jī)械性能較好，可用于部分生物活性物質(zhì)包埋；
(4)本發(fā)明所制備的小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠具有一定的營養(yǎng)價(jià)值。
具體實(shí)施方式
為了更好地展示本發(fā)明，結(jié)合以下實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，而本發(fā)明內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1
(1)以粉碎成粉的鄭麥9023麩皮原料，浸泡于4倍質(zhì)量的蒸餾水，置于沸水浴加熱30min，待溫度降至70℃時(shí)，加入α-淀粉酶并置于85℃水浴酶解除淀粉(碘液檢測(cè)酶解程度)。待淀粉分解完全，過濾富集沉淀，沸騰蒸餾水沖洗沉淀4～5次，70℃烘箱干燥4h，得到除淀粉的小麥麩皮；將除淀粉的小麥麩皮與0.25mol/L的氫氧化鈉溶液1∶4(w/v)混合，室溫條件下，避光旋轉(zhuǎn)震蕩4h，6000r/min離心30min，上清液調(diào)節(jié)pH4.0，6000r/min離心30min后，收集上清液，與無水乙醇1∶3(v/v)混合，得白色絮狀沉淀，冷凍干燥后，得到小麥阿拉伯木聚糖；選用市售大豆分離蛋白配制濃度為9％(w/v)的溶液，均勻攪拌4h防止氣泡產(chǎn)生，4℃靜置12h使蛋白充分水合，得到大豆分離蛋白溶液；按2％的重量比將小麥阿拉伯木聚糖溶解于9％(w/v)大豆分離蛋白溶液，均勻攪拌溶解并防止氣泡產(chǎn)生，加入漆酶(0.1U/mg的小麥阿拉伯木聚糖)，40℃靜置1.5h，再置于85℃加熱30min，以流動(dòng)水冷卻至室溫，得到小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠。以11％的大豆分離蛋白熱致凝膠為對(duì)比，質(zhì)構(gòu)分析測(cè)得本發(fā)明制備的凝膠具有良好的硬度、彈性、咀嚼性。
實(shí)施例2
以粉碎成粉的矮抗58麩皮原料，浸泡于5倍質(zhì)量的蒸餾水，置于沸水浴加熱20min，待溫度降至80℃時(shí)，加入α-淀粉酶并置于80℃水浴酶解除淀粉(碘液檢測(cè)酶解程度)。待淀粉分解完全，過濾富集沉淀，沸騰蒸餾水沖洗沉淀4～5次，60℃烘箱干燥6h，得到除淀粉的小麥麩皮；將除淀粉的小麥麩皮與0.5mol/L的氫氧化鈉溶液1∶3(w/v)混合，室溫條件下，避光旋轉(zhuǎn)震蕩5h，8000r/min離心15min，上清液調(diào)節(jié)pH4.0，8000r/min離心15min后，收集上清液，與無水乙醇1∶3(v/v)混合，得白色絮狀沉淀，冷凍干燥后，得到小麥阿拉伯木聚糖；選用市售大豆分離蛋白配制濃度為8％(w/v)的溶液，均勻攪拌3h防止氣泡產(chǎn)生，4℃靜置18h過夜使蛋白充分水合，得到大豆分離蛋白溶液；按3％的重量比將小麥阿拉伯木聚糖溶解于8％(w/v)大豆分離蛋白溶液，均勻攪拌溶解并防止氣泡產(chǎn)生，加入漆酶(0.1U/mg的小麥阿拉伯木聚糖)，40℃靜置2h，再置于80℃加熱30min，以流動(dòng)水冷卻至室溫，得到小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠。以11％的大豆分離蛋白熱致凝膠為對(duì)比，質(zhì)構(gòu)分析測(cè)得本發(fā)明制備的凝膠具有良好的硬度、彈性、咀嚼性。
實(shí)施例3
以粉碎成粉的周麥27麩皮原料，浸泡于5倍質(zhì)量的蒸餾水，置于沸水浴加熱40min，待溫度降至85℃時(shí)，加入α-淀粉酶并置于85℃水浴酶解除淀粉(碘液檢測(cè)酶解程度)。待淀粉分解完全，過濾富集沉淀，沸騰蒸餾水沖洗沉淀5次，65℃烘箱干燥5h，得到除淀粉的小麥麩皮；將除淀粉的小麥麩皮與0.25mol/L的氫氧化鈉溶液1∶5(w/v)混合，室溫條件下，避光旋轉(zhuǎn)震蕩4h，6000r/min離心20min，上清液調(diào)節(jié)pH3.9，6000r/min離心20min后，收集上清液，與無水乙醇1∶4(v/v)混合，得白色絮狀沉淀，冷凍干燥后，得到小麥阿拉伯木聚糖；選用市售大豆分離蛋白配制濃度為7％(w/v)的溶液，均勻攪拌4h防止氣泡產(chǎn)生，4℃靜置15h使蛋白充分水合，得到大豆分離蛋白溶液；按4％的重量比將小麥阿拉伯木聚糖溶解于7％(w/v)大豆分離蛋白溶液，均勻攪拌溶解并防止氣泡產(chǎn)生，加入漆酶(0.1U/mg的小麥阿拉伯木聚糖)，35℃靜置2.5h，再置于85℃加熱35min，以流動(dòng)水冷卻至室溫，得到小麥阿拉伯木聚糖/大豆分離蛋白雙網(wǎng)絡(luò)凝膠。以11％的大豆分離蛋白熱致凝膠為對(duì)比，質(zhì)構(gòu)分析測(cè)得本發(fā)明制備的凝膠具有良好的硬度、彈性、咀嚼性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在不脫離本發(fā)明的原理和原則之下，所做的任何修改、等同替換、潤飾等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。