一种应用于搅打稀奶油中的乳化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种应用于搅打稀奶油中的乳化剂的制备方法，该方法先进行碱溶处理，将低温脱脂豆粕溶于去离子水中，调节pH为7.0-10.0，5000-8000rpm搅拌；再进行连续式水热处理，将碱溶后得到的液体混合物用离子水稀释至质量浓度为2-9%，加糖，然后加入连续式水热处理器内，控制水热处理温度为100140℃，时间设为60-120s；随后进行酸沉处理、高压均质、酶解和干燥，酶解是在大豆蛋白糖基化产物中加入酶，在20-70℃下酶解10-50min，然后灭酶；得到乳化剂高乳化性大豆蛋白。本发明制得的高乳化性大豆蛋白几乎无苦味和涩味，搅打稀奶油的各项指标均为良好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳化剂的制备方法，特别是涉及一种可以应用于搅打稀奶油中的乳化剂的制备方法。

背景技术

搅打稀奶油中的蛋白一般为动物蛋白中的酪朊酸钠，因其具有很高的乳化性能和乳化稳定性，使搅打稀奶油能够达到理想中的色泽，起泡程度以及口感细腻等效果。近年来在世界各地，随着钠酪蛋白的需求不断增加，酪朊酸钠的价格越来越贵，酪朊酸钠的购买越来越困难，工业生产中原材料成本居高不下。另外由于酪朊酸钠的动物源性导致胆固醇的积累等有关健康的问题，以大豆蛋白为原料的乳化产品的市场需求正在增加，采用高乳化大豆蛋白替代搅打稀奶油中的酪乳酸钠不仅杜绝了健康的问题，也使得搅打稀奶油的原料成本更为低廉，在人们生活和生产方面都有重要的研究意义。

因此，改善大豆蛋白的乳化性从而使其更加广阔的应用到食品当中去是食品工业的当务之急。当下对于改善大豆蛋白的乳化性有一些研究，例如管军军（管军军.微波合成大豆蛋白-糖接枝物机理、结构及功能性[D].中国期刊网-中国优秀博硕士论文集：江南大学博士论文，2005.）等人研究了了大豆分离蛋白和乳糖、可溶性淀粉的接枝改性的可行性研究，但由于其试验过程参数控制只局限于实验室中小批量生产以及暂时无相对应的设备，因而无法进行工业化大批量的生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种可使大豆蛋白的乳化性有大幅度提高，能应用于搅打稀奶油中乳化剂的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种应用于搅打稀奶油中的乳化剂的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

（1）碱溶处理：将低温脱脂豆粕以固液质量比1：10-1：20溶于去离子水中，调节pH为7.0-10.0，5000-8000rpm搅拌0.5-3h；

（2）连续水热处理：将碱溶后得到的液体混合物用离子水稀释至质量浓度为2-9%，加糖，然后加入连续式水热处理器内，控制水热处理温度为80-160℃，时间设为60-120s，在出料口接料；所述糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比为5-15:100；所述糖为乳糖、麦芽糖或葡萄糖；

（3）酸沉处理：然后5000-8000rpm离心10-30min，取上清液，调节pH为3.0-6.0，然后1000-5000rpm离心10-30min，取沉淀，以固液质量比1：5-1：15加水，调节pH为6.0-9.0，搅拌直至沉淀物溶解，制得大豆蛋白糖基化产物；

（4）高压均质：将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在50-70MPa的条件下高压均质1-2次；

（5）酶解：在大豆蛋白糖基化产物中加入酶，控制酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比含量为0.1-0.5：100，在20-70℃下酶解10-50min，然后灭酶；所述酶为胰蛋白酶(Trypsin)、碱性蛋白酶或者木瓜蛋白酶（Papain）；

（6）干燥：将灭酶后的大豆蛋白糖基化产物干燥，制得应用于搅打稀奶油中的乳化剂。

为进一步实现本发明目的，所述低温脱脂豆粕采用油脂公司用低温脱溶后所得的低温粕。

所述干燥的方式为喷雾干燥。所述喷雾干燥的进口温度设为150-200℃，出口温度设为50-100℃。

所述酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比优选为0.2-0.4：100。

步骤（2）连续式水热处理中控制水热处理温度优选为100℃-140℃。

步骤（2）连续式水热处理的时间优选设为80s-100s。

步骤（1）调节pH为7.0-10.0优选用1-5mol/L的NaOH溶液调节。

所述步骤（3）调节pH为3.0-6.0优选用1-5mol/L溶液的HCL调节；所述步骤（3）调节pH为6.0-9.0优选用1-5mol/L的NaOH溶液调节。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）实施方式较为简单，本发明采用一次连续性水热处理，一次酶解处理，一次高压均质处理（60MPa）得到高乳化性大豆蛋白，本发明因为酶能够能选择地水解变性蛋白质中由赖氨酸或精氨酸的羧基所构成的肽链，控制实验条件使其形成分子量较小的蛋白质增加其乳化性。

（2）发明过程中没有添加任何食品添加剂等化学物质，发明产物仍是纯大豆蛋白提取物，具有绝对的安全性；

（3）本发明工业应用性较强，酶解和连续式水热处理具有很强的工业生产性。无现有的设备能够满足大批量生产；能够在大批量生产的前提下控制蛋白质和糖发生反应温度，控制酶解温度，能够立即进行灭酶处理。

（4）能够作为乳化剂应用于搅打稀奶油中，在一定程度上降低了搅打稀奶油的成本。本发明没有蛋白质对系统外的损失，也没有回收率损失，最主要的是其乳化性有大幅度的提高，能够作为乳化剂应用于搅打稀奶油中。

（5）本发明通过连续式水热处理对大豆蛋白进行糖基化反应，同时运用酶解等方法，能够进一步提升蛋白的乳化性，以提高大豆蛋白在食品工业中的应用价值。

附图说明

图1为连续热处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1所示，连续热处理装置主要包括连续式水热处理器4、保温管道5和冷却装置；物料进口1和蒸汽进口2分别与连续式水热处理4连通，蒸汽进口2与连续式水热处理器4连通的管路上设有阀门3，保温管道5一端与连续式水热处理器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。连续热处理装置对低温脱脂豆粕形成的大豆分离蛋白溶液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的物料在连续式水热处理器4内进行处理，即连续水热处理过程。处理后的物料经冷却装置冷却后由物料出口8排出。

在本发明实施例中采用EAI、ESI以及粒度中的D_3，2来表征分析所制的蛋白的乳化性，其中乳化活性EAI和稳定性ESI的测定方法如下：

蛋白乳化性测定按照Pearce和Kinsella(1978)的方法进行。取3.0mL浓度为O.2％的蛋白溶液(溶于0.1mol/L pH7.5的磷酸盐缓冲液)，加入1.0mL大豆油，在10000rpm、室温下搅拌1min，分别在搅拌后0、10min从底部取样。以0.1％(W/V)SDS稀释100倍，测定500nm处的吸光值A500，以SDS溶液为空白。

以乳化活力指数EAI表示：

式中：EAI是每克蛋白质的乳化面积(m²/g)；N是稀释倍数；φ是体系中油相所占的分数，本试验中油相占0.25；C是蛋白质的浓度(g/mL)；L是比色池光径(1cm)。

乳化稳定性(ES)用乳化稳定指数(ESI)表示：

ESI＝A₀×ΔT/ΔA＝A₀×ΔT/(A₀-A_t)

式中：A₀，0时刻的吸光值；A_t，t时刻时的吸光值；T，时间差；A，T内的吸光值差。

接枝度的测定：

参考KATO等人的方法^[59]，将糖基化反应后的蛋白粉溶于蒸馏水中制成0.25％的溶液，用1mol/L的HCl调等电点PH4.5，3000rpm离心5min，沉淀水洗两次，再用同等质量蒸馏水溶解，使用Lorry^[64]法测定溶液蛋白质含量，采用苯酚-硫酸法^[65]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）

浊度的测定：

根据Damodaran的方法将样品用0.01M PH7.0的磷酸缓冲液配成5mg/mL的蛋白溶液，在540nm测定吸光值。

实施例1

（1）将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与去离子水混合，在室温7000rpm搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH溶液调pH为8.0；

（2）用去离子水将上一步所得碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为4%，在常温下在水稀释的大豆蛋白分离物中加入10%（w/w，乳糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比为10:100）乳糖，充分搅拌，然后在如图1所示的连续热处理装置中进行140℃、90s的连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至140℃，继续保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，在物料出口8接料；

（3）步骤（2）所得大豆蛋白糖基化产物然后8000rpm离心20min。弃去沉淀并取上清液，将pH用2mol/L的HCL调至4.5，5000rpm离心20min，得到大豆蛋白糖基化产物沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，搅拌直至沉淀物溶解，制得大豆分离蛋白糖基化产物溶液；

（4）将步骤（3）得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在60MPa的条件下高压均质1次；

（5）按0.5％（w/w，胰蛋白酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比为0.5:100）添加胰蛋白酶酶解15min，然后用水浴锅90℃、10min灭酶后进行喷雾干燥，得高乳化性性大豆蛋白粉A。喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为85℃。

实施例2

将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:10的质量比例与去离子水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，用去离子水将碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为5%，在常温下按5%（w/w糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比）量添加乳糖，充分搅拌，然后在连续热处理装置中进行120℃、90S连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至表2所示温度，继续保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白糖基化产物沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白糖基化产物提取液。将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在60MPa的条件下高压均质2次，按0.5％（w/w，胰蛋白酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比0.5：100）添加胰蛋白酶，15min，然后用水浴锅90℃、10min灭酶进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉B，。喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为85℃。

实施例3

将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，用去离子水将碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为4%，在常温下按5%（w/w，葡萄糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比5：100）量添加葡萄糖，充分搅拌，然后在连续热处理装置中进行140℃、120S连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至140℃，继续保持表3所示时间，用冷水迅速冷却至室温，得大豆蛋白糖基化产物然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白糖基化产物提取液，将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在60MPa的条件下高压均质1次，按0.5％（w/w，胰蛋白酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比0.5：100）添加胰蛋白酶，15min,然后用水浴锅90℃、10min灭酶进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉C。喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为85℃。

实施例4

将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与去离子水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，用去离子水将碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为4%，在常温下按10%（w/w，麦芽糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比10：100）量添加麦芽糖，充分搅拌，然后在连续热处理装置中进行100℃、90s的连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至140℃，继续保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白糖基化产物沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白糖基化产物提取液，将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在70MPa的条件下高压均质1次，按0.3％（w/w，胰蛋白酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比0.3：100）添加胰蛋白酶，酶解15min,然后用水浴锅90℃、10min灭酶进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉D，喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为80℃。

实施例5

将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与去离子水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，用去离子水将碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为4%，在常温下按10%（w/w，乳糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比10：100）量添加乳糖，充分搅拌，然后在连续热处理装置中进行140℃、90s的连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至140℃，继续保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白糖基化产物沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白提取液，将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在60MPa的条件下高压均质1次，按0.5％（w/w）添加木瓜蛋白酶，酶解15min,然后用水浴锅90℃、10min灭酶进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉E。喷雾干燥条件为进风温度：180℃，出风温度为85℃。

实施例6

将油脂工厂用正己烷在低温下提取大豆油脂后所得的低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:10的质量比例与去离子水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，用去离子水将碱溶混合物稀释至蛋白质量浓度为8%，在常温下按10%（w/w，乳糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比10：100）量添加乳糖，充分搅拌，然后在连续热处理装置中进行140℃、90s的连续水热处理，具体操作：1min内快速加热所得分散液至140℃，继续保持90s后，用冷水迅速冷却至室温，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白糖基化产物沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白提取液，将上述得到的大豆蛋白糖基化产物溶液在60MPa的条件下高压均质1次，按0.5％（w/w，胰蛋白酶与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比0.5：100每100克大豆蛋白糖基化产物（还是每100克低温脱脂豆粕蛋白？）添加胰蛋白酶，酶解10min，然后用水浴锅90℃、10min灭酶进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉F。喷雾干燥条件为进风温度：170℃，出风温度为85℃。

表1

表2表示不同的实施例的EAI、ESI值。与现有技术相比较，穆利霞（穆利霞.大豆蛋白-糖接枝改性及其结构与功能功能特性研究[D].中国期刊网-中国优秀博硕士论文集：华南理工大学博士论文，2010）得到的最高EAI、ESI值分别为55m²/g和18min，所有上述实施例均优先现有技术。

比较实施例1

将低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与去离子水水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白提取液。

用去离子水将大豆蛋白提取液稀释至4%蛋白质量浓度，在常温下按10%（w/w乳糖与低温脱脂豆粕中蛋白的质量比）量添加乳糖，充分搅拌，然后在高压锅中进行热处理，待冷却至室温后进行喷雾干燥，得高乳化性大豆蛋白粉E。喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为85℃。

比较实施例2

将低温脱脂豆粕粉碎并过60目筛得到脱脂大豆粉，按照1:15的质量比例与去离子水混合，在室温中速搅拌1h，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为8.0，然后8000rpm离心20min。取上清液用2mol/L的HCL调pH为4.5，8000rpm离心20min得到大豆蛋白沉淀，用去离子水按固液质量比1:10溶解蛋白沉淀，其间不断用2mol/L的NaOH调pH为7.0，得大豆蛋白提取液。将上述得到的溶液进行喷雾干燥，得高乳化性性大豆蛋白粉G，喷雾干燥条件为进风温度：160℃，出风温度为85℃。

应用实例：含高乳化性大豆蛋白搅打稀奶油的制造：

分别称取实施例1、比较实施例1、比较实施例2和比较实施例3中的大豆蛋白粉末，按照30％的替代量替代搅打稀奶油中的酪朊酸钠。将油相（代可可脂BL-2000以及南海BL39、酪朊酸钠、黄原胶、甲基纤维素）与水相（白砂糖、糖浆、葡萄糖、去离子水）相混合，原料具体规格产地如下表8所示。在水浴锅内搅拌30分钟，同时进行巴氏杀菌，温度控制在60-65℃。然后，在50MP的均值压力下进行连续两次高压均质，采用冰水混合物将其快速冷却低于15℃，并迅速置于低温冰箱内（约-18℃）。冷冻24h后取出乳液置于阴凉处自然解冻至0℃左右进行搅打，在“5档”（约160rpm）的条件下进行搅打约5分钟直至搅打终点。从搅打起泡率、粘度、粒度、感官评定等几方面对其进行表征。

表2

搅打起泡率的测定方法：

将11200g冻结的搅打稀奶油乳浊液置于室温阴凉处解冻至0～2℃。将呈液体的搅打稀奶油乳浊液倒入冷却过的搅拌缸内，使用Kenwood搅打器5档（约160rpm）进行搅打并开始计时，当搅拌缸内的奶油乳浊液出现波浪纹路的时候，搅打稀奶油光泽最好的时候即为搅打终点，此时取样测定其搅打起泡率，搅打起泡率测定公式如下：

$>O\%=\frac{m_1}{m_2}\times 100\%$>

m₁：同体积水的质量，g

m₂：同体积搅打稀奶油的质量，g

粒度的测定方法：

蛋白质粒径的测定采用Nano-ZS＆MPT-2zeta电位及纳米粒度分布仪。用50mmol/L的乙酸盐缓冲液(4.0)将大豆蛋白配制成质量浓度为0.2%的溶液，搅拌1.5h，1000rpm离心，取上清液于0.45μm过滤器过滤，备用。选择size测量软件，于测定25℃进行测量，取三次测量的平均值。仪器通过测定颗粒的透射扩散系数来记录粒度。所有的测定以至少两次新鲜制备的未稀释样品测定。对含有大量聚集材料的样品的动态光散射测定通常是不准确的，因为大颗粒扩散缓慢但强烈散射光，还因为聚集物对处理和取样敏感。

乳浊液表观粘度的测定方法：

室温下用Brookfield DV-I旋转粘度计测定的乳浊液体系的表观粘度（100rpm，1min）。选取62号转子，转速为6.5rpm。

感官评定的方法如表3所示：

表3感官评定标准

在进行感官评定的过程中，评定者用小勺取适量搅打稀奶油放入口中，然后用舌头在嘴巴中四处移动搅打稀奶油。注意体会在移动过程中的阻力程度（粘稠度）以及样品的平滑感（质地）。等搅打稀奶油在口中软化之后，嘴巴中仍然留有的感觉，如油腻感和颗粒感。待舌头感触完，将其吐出。在吐出样品之后，应留有一段时间来感受其留下的味道和感觉。这些残留的感觉被称为“余味”，也是感官评定中重要的一个组成部分。从外观、粘稠度、口感、油腻感、大豆腥涩感等五方面分别进行评定然后在综合考虑替代的整体效果。在对多个搅打稀奶油样品进行评价时，应当在评价不同样品之间用室温下的饮用水进行漱口以除去上一个样品在口中留下的“余味”。

感官评定的结果如表4所示：

表4

搅打稀奶油各种指标分析情况如表5所示。

表5

从上表可以看出与实施例1和实施例5相比，比较实例1、2的粒度和粘度有不同程度的增加，起泡率略有降低，感官评定明显不如实施例1效果好，充分证明，本专利在原有技术的基础上提高了大豆蛋白的乳化性。

本发明提供了一种应用于搅打稀奶油中乳化剂的制备方法，本发明制得的高乳化性大豆蛋白可以作为稳定剂应用于搅打稀奶油中，在口感上无豆腥味、苦味及涩味，因为高乳化性大豆蛋白的高乳化性而使产品的口感与色泽更好。此外，能够利用高乳化性大豆蛋白替代动物源性蛋白有利于降低胆固醇等健康问题。本发明所得大豆蛋白没有添加任何无机及有机物质，仅采用酶解及物理处理，可以保证此种高乳化性大豆蛋白的安全性。