專利名稱：一種大豆蛋白－糖接枝改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大豆蛋白接枝改性的方法，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種大豆蛋白與糖進(jìn)行接枝改性的方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用微波輻射加熱對(duì)大豆蛋白-糖進(jìn)行接枝改性的方法。
背景技術(shù)：
大豆蛋白通過(guò)與糖進(jìn)行接枝改性獲得的產(chǎn)物比沒(méi)有改性的大豆蛋白功能性如水溶性、熱穩(wěn)定性、乳化性、抗菌性、抗氧化性等有極大的提高，并將其用于食品、藥物等各種領(lǐng)域。具體地說(shuō)，希望將它們用于食品添加劑、保健品、藥物載體等。
到目前為止，蛋白質(zhì)與糖進(jìn)行接枝改性研究的方法主要有兩種；(1)干法反應(yīng)-通過(guò)控制自發(fā)的美拉德(Maillard)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要應(yīng)用于蛋白質(zhì)與多糖之間。反應(yīng)是在低于蛋白質(zhì)的變性溫度條件下進(jìn)行的，而且.反應(yīng)時(shí)還需控制反應(yīng)體系的水分活度，使得在較低的水分活度下蛋白質(zhì)中的氨基處于非聚集的反應(yīng)狀態(tài)，如此以提供反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行共價(jià)結(jié)合。此條件下的接枝反應(yīng)速度很慢。(2)濕法反應(yīng)-蛋白質(zhì)與糖的水溶液在一定的條件下進(jìn)行反應(yīng)，主要應(yīng)用于蛋白質(zhì)與單糖或雙糖之間。反應(yīng)通常是在一可密封裝置里，放入一定比例的蛋白質(zhì)與糖混合液，密封該裝置，水浴或油浴，或者在一回流裝置里進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)冰浴降低反應(yīng)溫度，從而結(jié)束反應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，在上述兩種蛋白-糖接枝反應(yīng)的方法中，反應(yīng)的速度是很慢的，干法反應(yīng)所需的時(shí)間在24小時(shí)以上，甚至幾天到幾周不等；而濕法反應(yīng)速度則因反應(yīng)溫度的不同而不同，反應(yīng)所需的時(shí)間從數(shù)小時(shí)到數(shù)周不等。因此，這兩種方法很難應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
此外，蛋白質(zhì)-糖接枝改性之后，多余的糖及副產(chǎn)物因不同的接枝方法而不同，如何分離并除去這些多余的糖及副產(chǎn)物，這是一個(gè)問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)-糖接枝改性隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，其副產(chǎn)物增多，而且復(fù)雜，可能會(huì)影響蛋白質(zhì)-糖接枝改性物的質(zhì)量，這也是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大豆蛋白-糖經(jīng)微波輻射處理進(jìn)行接枝改性的方法，其反應(yīng)速度快，大豆蛋白-糖接枝改性物得率高。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明經(jīng)過(guò)深入研究并解決了上面的問(wèn)題，結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)上面的問(wèn)題可以通過(guò)僅用微波輻射處理或者微波輻射與離心或超濾分離共同處理來(lái)解決，其中，微波輻射加速了蛋白質(zhì)-糖的接枝反應(yīng)，減少了副產(chǎn)物的生成，依據(jù)糖的種類及產(chǎn)物最終用途的不同，可以保留或經(jīng)離心或超濾分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物。具體的方案為將大豆蛋白與糖的混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，大豆蛋白溶液質(zhì)量百分濃度為1～16％，大豆蛋白與糖的質(zhì)量比1∶1～1∶10，微波輻射加熱溫度75～98℃，微波輻射加熱時(shí)間10～60min。
作為制備本發(fā)明的大豆蛋白溶液的原料應(yīng)得自大豆，且可以廉價(jià)地得到，可以使用豆?jié){，大豆?jié)饪s蛋白，大豆分離蛋白，脫脂大豆粉，大豆乳清蛋白等，尤以大豆分離蛋白，脫脂大豆粉為佳。緩沖液或酸、堿可以用于制備大豆蛋白溶液或者調(diào)整大豆蛋白-糖混合溶液的pH，作為堿可以是氫氧化鈉；作為酸，可以是鹽酸，也可以是檸檬酸等有機(jī)酸；作為緩沖液，可以是磷酸鹽等緩沖液。
用于接枝改性的大豆蛋白溶液質(zhì)量百分濃度為1～16％，當(dāng)然，大豆蛋白溶液的濃度在這個(gè)范圍之外，大豆蛋白-糖的接枝改性的反應(yīng)也可進(jìn)行，但是反應(yīng)的速度就要受到一定的影響。
大豆蛋白與糖的質(zhì)量比1∶1～1∶10，作為用于本發(fā)明的糖可以采用單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉或纖維素；糖的改性物羧甲基纖維素、可溶性淀粉或還原性淀粉；富含糖的原料魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以單獨(dú)或組合地使用，所用的糖尤以單糖為葡萄糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉；糖的改性物可溶性淀粉；富含糖的原料魔芋粉為佳。
本發(fā)明所用的反應(yīng)裝置可以發(fā)射微波且對(duì)操作人員具有絕對(duì)安全性。大豆蛋白與糖的混合溶液置于微波能夠通過(guò)的敞口或密閉的容器里。
本發(fā)明的接枝改性的反應(yīng)條件在某種程度上隨所用糖的種類而變化。然而，一般說(shuō)來(lái)，用于接枝改性反應(yīng)的大豆蛋白與糖的質(zhì)量比1∶1～1∶10，通過(guò)酸、堿或緩沖液調(diào)整反應(yīng)體系的pH為6～8；微波的發(fā)射功率100～1500瓦或更高，微波輻射大豆蛋白-糖接枝改性反應(yīng)的時(shí)間為10～60min，隨糖的種類而定；微波輻射加熱進(jìn)行溫度為75～98℃，然后進(jìn)行冷卻，直到溫度降至60℃或更低，反應(yīng)壓力為一個(gè)大氣壓或更高。反應(yīng)結(jié)束后，依據(jù)糖的種類及產(chǎn)物最終用途的不同，可以通過(guò)離心或超濾的方法，從混合物中除去多余的糖及副產(chǎn)物，離心力為4000×g或更高，超濾的透過(guò)分子量為50000道爾頓或更低，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中不含有多余的糖及副產(chǎn)物；也可以不通過(guò)離心或超濾，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，其中含有多余的糖及副產(chǎn)物。
大豆蛋白-糖接枝改性是基于蛋白質(zhì)分子中氨基酸側(cè)鏈的自由氨基和糖分子還原末端的羰基之間的羰氨反應(yīng)，因此采用OPA(鄰苯二甲醛)分光光度法測(cè)定反應(yīng)液中自由氨基的含量，進(jìn)而反映出接枝改性的程度-接枝度DG(Degree ofGraft)。該法的理論依據(jù)是OPA與蛋白質(zhì)中的自由氨基，在巰基乙醇的存在下，共同反應(yīng)生成的化合物在340nm處有強(qiáng)吸收。DG＝(C0-Ct)/C0×100％(C0，未反應(yīng)時(shí)蛋白質(zhì)中自由氨基總量；Ct，反應(yīng)t時(shí)刻蛋白質(zhì)自由氨基的含量)。
大豆蛋白-糖接枝改性后，接枝度(DG)在10％以上其功能性會(huì)有提高，對(duì)產(chǎn)物最終接枝度的要求不能一概而論，依據(jù)接枝所用糖的種類及產(chǎn)物最終的用途而定。一般來(lái)說(shuō)，接枝度(DG)在10～60％為宜。
本發(fā)明也適用于其它蛋白質(zhì)，如酪蛋白、小麥蛋白、花生蛋白等與糖接枝改性。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明中，大豆蛋白與糖以共價(jià)結(jié)合，不需要任何化學(xué)試劑作為催化劑，僅微波輻射加熱就可使該反應(yīng)進(jìn)行，經(jīng)接枝改性的蛋白質(zhì)功能性，如水溶性，乳化性，熱穩(wěn)定性，抗氧化性、抗菌性等有很大的提高，是目前大豆蛋白改性眾多方法中較為理想的方法。
按照本發(fā)明，大豆蛋白-糖接枝改性反應(yīng)速度極大提高，產(chǎn)物的得率高，且產(chǎn)物外觀色澤可控制。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1大豆分離蛋白(由日本不二公司生產(chǎn))在磷酸鹽緩沖液(pH7.8)中形成質(zhì)量百分濃度為1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白與乳糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于3119-0050型離心套管(Nalge，USA)中，加蓋，為了防止升溫過(guò)快，采用間歇式微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。結(jié)果如下

比較實(shí)施例1大豆分離蛋白(由日本不二公司生產(chǎn))在磷酸鹽緩沖液(pH7.8)中形成質(zhì)量百分濃度為1.0％的溶液，加入乳糖(大豆蛋白與乳糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/2)，混合液40mL置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進(jìn)行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。結(jié)果如下

實(shí)施例2脫脂大豆粉(由深遠(yuǎn)食品有限公司生產(chǎn))分散于水中，用0.1M氫氧化鈉調(diào)pH8.0，溶液中大豆蛋白的質(zhì)量百分濃度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白與葡聚糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/10)，混合液40mL置于3119-0050型離心套管(Nalge，USA)中，加蓋，為了防止升溫過(guò)快，采用間歇式微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。反應(yīng)混合物經(jīng)離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。結(jié)果如下

比較實(shí)施例2脫脂大豆粉(由深遠(yuǎn)食品有限公司生產(chǎn))分散于水中，用0.1M氫氧化鈉調(diào)pH8.0，溶液中大豆蛋白的質(zhì)量百分濃度控制在14～16％，加入葡聚糖(大豆蛋白與葡聚糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/10)，混合液40ml置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進(jìn)行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。反應(yīng)混合物經(jīng)離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。結(jié)果如下

實(shí)施例3
大豆分離蛋白(由日本不二公司生產(chǎn))形成質(zhì)量百分濃度為5.0％的溶液，用0.1M鹽酸調(diào)pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白與葡萄糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/1)，混合液200mL置于帶回流裝置的微波反應(yīng)器(三樂(lè)微波公司定制)中敞口容器中，微波輻射加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。結(jié)果如下

比較實(shí)施例3大豆分離蛋白(由日本不二公司生產(chǎn))形成質(zhì)量百分濃度為5.0％的溶液，用0.1M鹽酸調(diào)pH6.0，加入葡萄糖(大豆蛋白與葡萄糖的質(zhì)量比wt/wt＝1/1)，混合液200ml置于圓底燒瓶中，裝好回流裝置，采用電爐進(jìn)行加熱，功率1000W，溫度上升到95±3℃，反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻至60℃或更低。結(jié)果如下

實(shí)施例4原料糖采用可溶性淀粉，其余操作條件同實(shí)施例1，微波輻射加熱60min結(jié)束反應(yīng)后，反應(yīng)混合物經(jīng)離心(4000×g)除去可溶性淀粉，獲得上清液，產(chǎn)物的接枝度(DG)為38.6％，色澤為淡黃。
實(shí)施例5原料糖采用魔芋粉，其余操作條件同實(shí)施例1，微波輻射加熱60min結(jié)束反應(yīng)后，反應(yīng)混合物經(jīng)離心(4000×g)除去不溶物，獲得上清液。產(chǎn)物的接枝度(DG)為28.8％，色澤為淡黃。
實(shí)施例6實(shí)施例1、2、3中獲得的反應(yīng)混合物進(jìn)行超濾，透過(guò)50000道爾頓或更低的小分子物質(zhì)，獲得大豆蛋白-糖接枝改性物，結(jié)果如下

實(shí)施例7配方和操作條件基本同實(shí)施例1，只是微波輻射加熱溫度為75℃，結(jié)果如下

實(shí)施例8原料糖采用葡萄糖與乳糖組合，其質(zhì)量比為1∶1，其余操作條件同實(shí)施例1，結(jié)果如下

實(shí)施例9原料蛋白采用酪蛋白，其余操作條件同實(shí)施例1，結(jié)果如下

權(quán)利要求
1.一種大豆蛋白—糖接枝改性的方法，其特征是將大豆蛋白與糖的混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，獲得大豆蛋白—糖接枝改性物，大豆蛋白溶液質(zhì)量百分濃度為1～16％，大豆蛋白與糖的質(zhì)量比1∶1～1∶10，微波輻射加熱溫度75～98℃，微波輻射加熱時(shí)間10～60min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白采用豆?jié){，大豆?jié)饪s蛋白，大豆分離蛋白，脫脂大豆粉，大豆乳清蛋白。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的大豆蛋白采用大豆分離蛋白，脫脂大豆粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的糖采用單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖或阿拉伯糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉或纖維素；糖的改性物羧甲基纖維素、可溶性淀粉或還原性淀粉；富含糖的原料魔芋粉或菊花晶；所用的糖可以單獨(dú)或組合地使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中的糖采用單糖為葡萄糖，雙糖為乳糖或麥芽糖，多糖為葡聚糖、淀粉；糖的改性物可溶性淀粉；富含糖的原料魔芋粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白與糖的混合溶液置于微波能夠通過(guò)的敞口或密閉的容器里。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的大豆蛋白和糖的混合液用緩沖液、酸、堿控制pH6～8。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的微波輻射加熱后的溶液進(jìn)行冷卻，冷卻溫度低于60℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的從微波輻射加熱后的溶液中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，采用離心或超濾的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的原料蛋白質(zhì)采用酪蛋白、小麥蛋白、花生蛋白。
全文摘要
一種大豆蛋白－糖接枝改性的方法，涉及微波輻射加熱對(duì)大豆蛋白－糖接枝改性的方法。本發(fā)明方法包括將大豆蛋白與糖的混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，冷卻，從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，或者不從混合物中分離并除去多余的糖及副產(chǎn)物，獲得大豆蛋白－糖接枝改性物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是大豆蛋白－糖經(jīng)微波輻射加熱，加速了大豆蛋白－糖的接枝改性反應(yīng)，由此提高了大豆蛋白－糖接枝改性物的得率。
文檔編號(hào)C08H1/00GK1594401SQ20041004134
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
發(fā)明者裘愛(ài)泳, 管軍軍, 劉曉亞 申請(qǐng)人:江南大學(xué)