大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法

1.本发明涉及现代健康食品加工领域，具体涉及一种大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法。


背景技术：

2.大豆分离蛋白是一类一系列氨基酸通过肽键结合而成的高分子有机聚合物，蛋白质的含量在90％以上，营养价值高，是植物蛋白中为数不多可替代动物蛋白的品种之一。因为氨基酸是蛋白质基本组成，所以大豆分离蛋白含有很多极性基，具有吸水性、保水性和膨胀性，而且吸水力比浓缩蛋白要强许多，几乎不受温度的影响，在加工时还有保持水份的能力。大豆分离蛋白具有优良的功能特性，乳化性可以让它作为表面活性剂稳定乳状液；凝胶性使它具有较高的粘度、可塑性和弹性，可做水、风味剂、糖及其它配合物的载体；发泡性可以赋予食品以疏松的结构和良好的口感；
3.目前，国内研究大豆蛋白-壳聚糖的复合物依然主要停留在利用排斥型蛋白多糖作用力，再通过空间挤压提高凝胶的强度的阶段，通过大豆蛋白、壳聚糖和膳食纤维产生凝聚再进一步成胶的研究未见报道。国外有部分使用膳食纤维添加到肌原纤维蛋白、鱼糜、猪肉盐溶性蛋白，从而形成复合凝胶的研究，但未见添加到大豆分离蛋白与壳聚糖的组合。综合国内外的研究现状，未见通过先凝聚再成胶的方式制备大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的文献和专利报道，为此我们提出了大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供一种大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，以解决上述的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：
9.第一步：取spi样品，加入蒸馏水，配制成10mg/ml的储备液，即为大豆分离蛋白溶液，冷藏保存；
10.第二步：取cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，即为壳聚糖溶液，冷藏保存；
11.第三步：将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，得到复合物溶液；
12.第四步：在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液调节复合物溶液ph；
13.第五步：然后加入0.1％-0.5％w/v苹果纤维和tg酶，维持ph为6.5，随后进行水浴保温，之后进行水浴加热；
14.第六步：离心，定型，得到复合凝胶。
15.优选的，所述第三步中大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液的比例为5:1。
16.优选的，所述第四步中调节溶液ph为ph 6.5。
17.优选的，所述第五步中苹果纤维为0.2％、0.3％或者0.4％w/v，tg酶为30u/g，水浴保温条件为在温度为45℃条件下水浴保温2h，水浴加热条件为在90℃条件下水浴加热10min。
18.(三)有益效果
19.与现有技术相比，本发明提供的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，具备以下有益效果：
20.1、该大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，跟以往报道不同，本发明首次公开利用先凝聚后成胶的方式处理大豆分离蛋白与壳聚糖复合物，得到复合凝胶，是利用了蛋白、多糖与膳食纤维结合型的作用力，先产生凝聚再进一步成胶，该凝胶在未来可以用于食品风味物质的包埋。
21.2、该大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，所得的复合凝胶的性质与膳食纤维的种类相关。
22.3、该大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，所得的复合凝胶的性质与膳食纤维的添加量相关。
附图说明
23.图1为实施例1在不同苹果纤维添加量条件下制备得到凝胶的持水性、挤压时出水率；
24.图2为实施例1在不同苹果纤维添加量条件下制备得到凝胶质构结果；
25.图3为实施例2在不同柑橘纤维添加量条件下制备得到凝胶的持水性、挤压时出水率；
26.图4为实施例2在不同柑橘纤维添加量条件下制备得到凝胶质构结果；
27.图5为实施例3在不同燕麦纤维添加量条件下制备得到凝胶的持水性、挤压时出水率；
28.图6为实施例3在不同燕麦纤维添加量条件下制备得到凝胶质构结果；
29.图7为实施例4的复合凝聚物在1000倍数下拍摄到的微观结构的图像。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-7，本发明提供的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，包括下述实施例：
32.实施例一，苹果纤维添加量对复合凝胶的性能影响
33.(1)大豆分离蛋白(spi)溶液的配置：称取一定质量的spi样品，加入蒸馏水，配制
成10mg/ml的储备液，冷藏保存；壳聚糖(cs)溶液的配置：称取一定质量的cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存。混合两种储备液，按复合比5:1(mg/ml)配制spi-cs复合物溶液，在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液分别调节溶液ph为ph 6.5，然后加入0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％(w/v)苹果纤维和30u/g的tg酶，维持ph为6.5。随后，在温度为45℃条件下水浴保温2h，然后在90℃条件下水浴加热10min。待溶液温度降至室温后放冰箱静置过夜。第二天取出，4000r离心10min去除上清液，称量离心前后质量，测得凝胶的持水率。然后称得总凝胶质量，平均分配到6个2ml离心管里面，6000r离心10min定型，从离心管取出后切成相同高度(h＝1cm)、规则的圆柱体的凝胶。采用ta.xtplus质构仪测定凝胶的质构特性，并且称取凝胶受质构仪挤压前后的质量，得到水分流失率。
34.由图1-2可以看到，当体系添加一定量的苹果纤维时，持水率，出水率及质构特性都会发生相应的变化。观察图1a可知，在添加了苹果纤维之后，复合凝胶的持水率随着添加量的增加持水率会趋于稳定，保持在50％-60％之间。这是由于苹果纤维本身具有良好的持水力和膨胀性，当体系中的水分含量维持稳定时，苹果纤维的持水力也会维持稳定，并不会因为添加量的增加而变化。图1b可见，添加苹果纤维会使得凝胶在受到挤压时的水分流失量略微减少，这个结果有利于凝胶的储存和运输，符合预期要求。但整体下降趋势不是很明显，仍需对比其他膳食纤维的效果。从图2中的应力-应变图中可以看出，添加了苹果纤维的复合凝胶强度和破裂点均高于未添加苹果膳食纤维的样品，说明苹果膳食纤维的加入有利于复合凝聚物的凝胶强度的提升。通过上述结果可以判定联合苹果膳食纤维制备的蛋白-多糖复合凝胶的持水性、挤压时出水率及凝胶质构相对于不加纤维时都有提升，因此方法可行。
35.实施例，二柑橘纤维添加量对复合凝胶的性能影响
36.大豆分离蛋白(spi)溶液的配置：称取一定质量的spi样品，加入蒸馏水，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存；壳聚糖(cs)溶液的配置：称取一定质量的cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存。混合两种储备液，按复合比5:1(mg/ml)配制spi-cs复合物溶液，在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液分别调节溶液ph为ph 6.5，然后加入0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％(w/v)柑橘纤维和30u/g的tg酶，维持ph为6.5。随后，在温度为45℃条件下水浴保温2h，然后在90℃条件下水浴加热10min。待溶液温度降至室温后放冰箱静置过夜。第二天取出，4000r离心10min去除上清液，称量离心前后质量，测得凝胶的持水率。然后称得总凝胶质量，平均分配到6个2ml离心管里面，6000r离心10min定型，从离心管取出后切成相同高度(h＝1cm)、规则的圆柱体的凝胶。采用ta.xtplus质构仪测定凝胶的质构特性，并且称取凝胶受质构仪挤压前后的质量，得到水分流失率。
37.参阅图2-图4，由图3a中可以看到，在添加了柑橘纤维之后，复合凝胶的持水率的趋势类似于抛物线，且普遍要高于未添加膳食纤维的对照样。在实验过程中发现添加了柑橘膳食纤维的复合凝胶的体积要大于添加了其他两种膳食纤维的复合凝胶以及空白样，这可能跟柑橘膳食纤维本身良好的持水力和膨胀性有关。观察图3b可以看到，随着柑橘纤维的添加量的增加，复合凝胶的经过压缩之后的水分流失率也随之降低，说明添加量的增加有利于减少凝胶的水分流失，符合预期效果。从图4中的应力-应变图中可以看出，当柑橘膳
食纤维的含量开始增大时，曲线的最高点也逐渐提前并保持到一定范围内。但只有当柑橘纤维的含量上升至0.3％时，最高点开始随着含量的增大而增大。说明柑橘膳食纤维的含量可能要增加到一定程度才会对复合凝聚物的性质有一定的正向影响，此时的凝胶达到类似于果冻口感。通过上述结果可以判定加入0.3％-0.5％的柑橘纤维有利于调控凝胶的质构等性质。
38.实施例，三燕麦纤维添加量对复合凝胶的性能影响
39.大豆分离蛋白(spi)溶液的配置：称取一定质量的spi样品，加入蒸馏水，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存；壳聚糖(cs)溶液的配置：称取一定质量的cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存。混合两种储备液，按复合比5:1(mg/ml)配制spi-cs复合物溶液，在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液分别调节溶液ph为ph 6.5，然后加入0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％(w/v)燕麦纤维和30u/g的tg酶，维持ph为6.5。随后，在温度为45℃条件下水浴保温2h，然后在90℃条件下水浴加热10min。待溶液温度降至室温后放冰箱静置过夜。第二天取出，4000r离心10min去除上清液，称量离心前后质量，测得凝胶的持水率。然后称得总凝胶质量，平均分配到6个2ml离心管里面，6000r离心10min定型，从离心管取出后切成相同高度(h＝1cm)、规则的圆柱体的凝胶。采用ta.xtplus质构仪测定凝胶的质构特性，并且称取凝胶受质构仪挤压前后的质量，得到水分流失率。
40.参阅图5-6，由图5a中可以看到，在添加了燕麦膳食纤维之后，持水率会随着燕麦纤维的添加量会有所浮动，趋势大致类似一条抛物线，呈现先增后减的现象。观察图5b可以看到，随着燕麦纤维添加量的增加，复合凝胶的经过压缩之后的水分流失率也随之降低，并且降低效果非常明显，这说明添加量的增加有利于减少凝胶的水分流失，符合预期效果。但从图6中的应力-应变图中可以看出，加入燕麦纤维后，凝胶的应力-应变曲线发生急剧下降，并且加入不同量其效果基本一致。经过分析，我们发现燕麦纤维里面含有一定量的植物蛋白，加入燕麦纤维会使得蛋白多糖比例发生变化，因此改变了凝胶的最适凝聚条件。通过上述结果可以判定加入燕麦纤维可以增加凝胶的持水率和降低受挤压时的出水率，但显著降低凝胶的应变力。
41.实施例四，成胶方式对复合凝胶的性能影响
42.大豆分离蛋白(spi)溶液的配置：称取一定质量的spi样品，加入蒸馏水，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存；壳聚糖(cs)溶液的配置：称取一定质量的cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，冷藏保存。混合两种储备液，按复合比5:1(mg/ml)配制spi-cs复合物溶液，在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液分别调节溶液ph为ph 6.5，然后加入0.1％、0.5％(w/v)柑橘、苹果、燕麦纤维和30u/g的tg酶，维持ph为6.5。随后，在温度为45℃条件下水浴保温2h，然后在90℃条件下水浴加热10min。待溶液温度降至室温后放冰箱静置过夜。第二天取出，4000r离心10min去除上清液，称得总凝胶质量，平均分配到6个2ml离心管里面，6000r离心10min定型，从离心管取出后切成相同高度(h＝1cm)、规则的圆柱体的凝胶。将真空冷冻干燥后的凝胶切成薄片贴在样品台中，在进行喷金后将样品台放入仪器中，抽真空，使用台式扫描电镜进行观察，采集、保存图像。
43.图7是复合凝聚物在1000倍数下拍摄到的微观结构的图像。对照样的微观结构中，能够看到比较细密的孔结构，但不是十分连续，且相对来说不那么规则。加入膳食纤维之
后，复合凝聚物的结构变得相对粗糙。加入0.1％柑橘纤维(cdf)的样品结构与空白样接近，但相对来说比较粗糙，加入0.5％cdf时，spi-cs-cdf复合物会出现片状结构。苹果纤维(adf)加入之后，会逐渐出现比较大的孔洞，相比于0.1％的spi-cs-adf复合凝胶，0.5％的spi-cs-adf复合凝胶的扫描图像下会有比较明显的孔洞结构。孔洞结构有利于凝胶的凝胶性质的改善，与adf的添加提升了复合凝胶的强度结果相符。而加入燕麦纤维(odf)后，spi-cs-odf所展现的结构则比较无序，存在丝瓜纤维状结构。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：取spi样品，加入蒸馏水，配制成10mg/ml的储备液，即为大豆分离蛋白溶液，冷藏保存；第二步：取cs样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/ml的储备液，即为壳聚糖溶液，冷藏保存；第三步：将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，得到复合物溶液；第四步：在室温条件下，用1mol/l hcl溶液和1mol/l naoh溶液调节复合物溶液ph；第五步：然后加入0.1％-0.5％w/v苹果纤维和tg酶，维持ph为6.5，随后进行水浴保温，之后进行水浴加热；第六步：离心，定型，得到复合凝胶。2.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于：所述第三步中大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液的比例为5:1。3.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于：所述第四步中调节溶液ph为ph 6.5。4.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于：所述第五步中苹果纤维为0.2％、0.3％或者0.4％w/v，tg酶为30u/g。5.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于：所述第五步中水浴保温条件为在温度为45℃条件下水浴保温2h。6.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，其特征在于：所述第五步中水浴加热条件为在90℃条件下水浴加热10min。

技术总结
本发明涉及现代健康食品加工领域，公开了一种大豆分离蛋白-壳聚糖-膳食纤维复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：取SPI样品，加入蒸馏水，配制成10mg/mL的储备液，即为大豆分离蛋白溶液，冷藏保存；取CS样品溶于0.05％的乙酸缓冲液中，配制成10mg/mL的储备液，即为壳聚糖溶液，冷藏保存；将大豆分离蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，得到复合物溶液；在室温条件下，用1mol/LHCl溶液和1mol/LNaOH溶液调节复合物溶液pH；然后加入0.1％-0.5％w/v苹果纤维和TG酶，维持pH为6.5，随后进行水浴保温，之后进行水浴加热；离心，定型，得到复合凝胶。得到复合凝胶。得到复合凝胶。


技术研发人员：袁杨 黄渫莹
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/6