一种基于大米谷蛋白纳米纤维提高花色苷热稳定性的方法与流程

1.本发明涉及一种基于大米谷蛋白纳米纤维提高花色苷热稳定性的方法，属于食品加工领域。


背景技术：

2.花色苷具有众多的生理活性，使其在食品、医药、化妆品等领域的发展潜力巨大。然而，花色苷在加工和储存过程中对环境条件(如温度、ph、光、水、氧气、金属离子等)的稳定性较低，使其在食品中的应用面临着巨大的挑战。其中温度对花色苷的稳定性影响最为显著，其稳定性会随着温度的上升而下降，热处理会使花色苷的化学稳定性、颜色以及营养性能发生很大的变化，因此，要扩大花色苷的应用领域，就需要改善花色苷的稳定性。
3.目前，花色苷稳定化的方法主要包括分子修饰、包埋作用、复合作用等。但是分子修饰之后的结构尚不明确，且对于其生理活性方面也有待进一步研究。近年来，通过蛋白质的复合作用或者包埋作用来提升花色苷热稳定性具有很好的效果，并且成为近年来的研究热点。天然蛋白通过酸性长时间高温加热得到的蛋白基纳米纤维，蛋白基纳米纤维作为一种具有独特的高比表面积、纵横比、机械强度和生物相容性，丰富的反应基团，ph应用范围广泛的热力学稳定体系，可特异性与生物活性物质结合，从而作为稳定生物活性物质的一种优异的递送包埋材料。


技术实现要素：

4.[技术问题]
[0005]
目前花色苷的稳定差。
[0006]
[技术方案]
[0007]
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于大米谷蛋白纳米纤维提高花色苷热稳定的方法，达到了在不同ph的食品体系中提高花色苷热稳定性的效果。
[0008]
本发明的第一个目的是提供一种基于大米谷蛋白纳米纤维提高花色苷热稳定性的方法，包括如下步骤：
[0009]
将花色苷溶液和大米谷蛋白纳米纤维溶液按照体积比1～5：1混合，调节ph为3～7，混合均匀，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0010]
在本发明的一种实施方式中，所述的花色苷溶液的浓度为0.5～5mm。
[0011]
在本发明的一种实施方式中，所述的大米谷蛋白纳米纤维溶液的浓度为2～20mg/ml。
[0012]
在本发明的一种实施方式中，所述的花色苷包括矢车菊素
‑3‑
o
‑
葡萄糖苷、芍药素
‑3‑
o葡萄糖苷、矢车菊素
‑3‑
o
‑
芸香糖苷中的一种或几种。
[0013]
在本发明的一种实施方式中，所述的花色苷溶液是将花色苷分散在水中，制备之后需要在4℃下避光保存。
[0014]
在本发明的一种实施方式中，所述的混合均匀是以100～300r/min转速搅拌30～
120min。
[0015]
在本发明的一种实施方式中，所述的大米谷蛋白纳米纤维溶液是将大米谷蛋白纳米纤维进行透析得到，所述的透析是采用500d分子量的透析袋在ph 2水中透析24h，每4h换一次水；其中ph 2水是采用盐酸调整水的ph为2。
[0016]
在本发明的一种实施方式中，所述的大米谷蛋白纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0017]
(1)将大米谷蛋白分散在氯化钠的水溶液中，得到质量浓度为2～4％的大米谷蛋白溶液，并调节ph为2；
[0018]
(2)将步骤(1)得到的大米谷蛋白溶液经过搅拌、水化、加热、冷却，得到大米谷蛋白纳米纤维。
[0019]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的氯化钠的水溶液中氯化钠的浓度为0～150mm。
[0020]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的调节ph是通过0.5～1m的盐酸溶液进行调节。
[0021]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的搅拌是室温下以100～300r/min的转速搅拌2h。
[0022]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的水化是4℃冰箱水化12h。
[0023]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的加热是以300r/min转速在90℃水浴锅中加热24h。
[0024]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的冷却是冰浴冷却20min。
[0025]
本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0026]
本发明的第三个目的是本发明得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物在食品加工领域中的应用。
[0027]
本发明的第四个目的是本发明所述的方法在富含花色苷的食品加工以及贮藏中的应用。
[0028]
[有益效果]
[0029]
(1)本发明通过在酸性条件下长时间高温加热制备大米谷蛋白基纳米纤维，其作为一种具有独特的高比表面积、纵横比、机械强度和生物相容性，丰富的反应基团，ph应用范围广泛的热力学稳定体系与花色苷发生特异性结合，实现了在不同ph的食品体系中提高花色苷热稳定性的效果。
[0030]
(2)本发明的方法制备得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物在不同ph下花色苷热稳定性得到了明显的改善作用，保留率达到54.38％以上；在ph为5时，大米谷蛋白纳米纤维
‑
花色苷复合物的保留率达到最高值，并且在中性条件下，大米谷蛋白纳米纤维
‑
花色苷相较于花色苷的保留率提高了87.8％。
附图说明
[0031]
图1为大米谷蛋白基纳米纤维原子力显微镜图。
[0032]
图2为大米谷蛋白基纳米纤维与花色苷结合后的原子力显微镜图。
具体实施方式
[0033]
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
[0034]
测试方法：
[0035]
花色苷保留率测定方法：
[0036]
取出热降解过程中的花色苷及花色苷
‑
纳米纤维复合物样品，用去离子水稀释10倍后，以20000g转速离心取上清液，收得到的上清液用0.22μm滤膜过滤，通过配备有sb
‑
aq c18色谱柱的高效液相色谱法测定花色苷的浓度；其中高效液相色谱的参数为：流动相为2％甲酸和100％乙腈，洗脱程序为0～5min,5％b；5～10min,5％～10％b；10～15min,10％～15％b；15～25min,15％～25％b；25～35min 25％～5％d，流速为1ml/min。
[0037]
花色苷的保留率计算方程如(1)所示
[0038][0039]
其中c
t
和c0分别表示在热解0min和t min时的花色苷浓度。
[0040]
实施例1
[0041]
一种大米谷蛋白纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
(1)将大米谷蛋白分散到含有150mm nacl的去离子水中，得到质量浓度为4％的大米谷蛋白溶液，再用1m hcl将大米谷蛋白溶液调至ph＝2；
[0043]
(2)将步骤(1)得到的ph＝2的大米谷蛋白溶液以300r/min的转速搅拌2h，并置于4℃冰箱水化12h，以保证充分水化；之后以300r/min在90℃水浴中加热24h；加热结束后冰浴冷却20min，得到大米谷蛋白纳米纤维(原子力显微镜图如图1)。
[0044]
实施例2
[0045]
一种基于大米谷蛋白纳米纤维提高花色苷热稳定性的方法，包括如下步骤：
[0046]
(1)将矢车菊素
‑3‑
o
‑
葡萄糖苷分散到水中，得到5mm的花色苷溶液，之后于4℃下避光保存备用；
[0047]
(2)将实施例1得到的大米谷蛋白纳米纤维采用500d透析袋透析在ph 2水中透析24h，每4h换一次水，蛋白浓度经过ph 2去离子水的轻微调整，得到ph为2，蛋白浓度为20mg/ml的大米谷蛋白纳米纤维溶液(经过透析得到的纤维溶液)；
[0048]
(3)将步骤(1)得到的花色苷溶液和步骤(2)得到的大米谷蛋白纳米纤维溶液按照体积比1：1混合，调节ph为3，以300r/min转速搅拌30min，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物(原子力显微镜图如图2)。
[0049]
实施例3ph的优化
[0050]
调整实施例2步骤(3)中的ph为5、7，其他和实施例2保持一致，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0051]
对照例1
[0052]
不同ph下的花色苷溶液的制备方法，包括如下步骤：
[0053]
(1)将矢车菊素
‑3‑
o
‑
葡萄糖苷分散到水中，得到5mm的花色苷溶液，之后于4℃下避光保存备用；
[0054]
(2)调节步骤(1)中花色苷溶液的ph为3、5、7，得到不同ph下的花色苷溶液。
[0055]
将实施例2、3得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物和对照例1得到的不同ph的花色苷溶液分别置于90℃水浴加热120min进行性能测试，测试结果如下表1：
[0056]
表1实施例2、3和对照例1的测试结果
[0057][0058]
从表1可以看出：未添加大米蛋白纳米纤维的花色苷在酸性条件下热稳定性较好，随着ph的增加，花色苷保留率从61.39％降低至33.66％，说明花色苷的热稳定性随着ph的增加而急剧下降；而添加了大米谷蛋白纳米纤维后，在不同ph下花色苷热稳定性得到了明显的改善作用，在ph为5时，大米谷蛋白纳米纤维
‑
花色苷复合物的保留率达到最高值，并且在中性条件下，大米谷蛋白纳米纤维
‑
花色苷相较于花色苷的保留率提高了87.8％。
[0059]
实施例4花色苷溶液和大米谷蛋白纳米纤维溶液体积比的优化
[0060]
调整实施例2步骤(3)中的花色苷溶液和大米谷蛋白纳米纤维溶液体积比为1：1、2：1、3：1、4：1、5：1，ph调为5，其他和实施例2保持一致，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0061]
将实施例4得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物分别置于90℃水浴加热120min进行性能测试，测试结果如下表2：
[0062]
表2实施例4的测试结果
[0063]
比例保留率(％)1：1(实施例2)64.392：160.213：157.364：156.675：155.29
[0064]
从表2可以看出：在花色苷与大米谷蛋白纳米纤维比例为1～5：1时，花色苷保留率为55.29％～64.39％，相比较对照例1中不加大米谷蛋纳米纤维的花色苷的热稳定性要好，在花色苷与大米谷蛋白纳米纤维的比例为1：1时，花色苷的保留率最高，说明热稳定性最好，并且随着花色苷浓度的增加，大米谷蛋白纳米纤维上的结合位点不足以充分保护增加的花色苷，导致花色苷保留率有所下降。
[0065]
实施例5花色苷溶液浓度
[0066]
调整实施例2步骤(1)中的花色苷浓度为0.5mm、1mm、2mm、5mm，ph调为5，其他和实施例2保持一致，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0067]
将实施例5得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物分别置于90℃水浴加热120min进行性能测试，测试结果如下表3：
[0068]
表3实施例5的测试结果
[0069]
浓度保留率(％)0.5mm55.211mm57.582mm60.635mm(实施例2)64.39
[0070]
从表3可以看出：在与大米谷蛋白纳米纤维复合后，随着花色苷浓度的增加(0.5～5mm)，花色苷保留率逐渐增加，从55.21％增加到64.39％，说明较高浓度的花色苷通过自缔结作用和与大米谷蛋白纳米纤维的结合作用，达到提高其热稳定性的效果，并且在花色苷浓度为5mm时，花色苷保留率达到最高值。
[0071]
实施例6大米谷蛋白纳米纤维溶液浓度
[0072]
调整实施例2步骤(1)中的大米谷蛋白纳米纤维浓度为2mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、20mg/ml，ph为5，其他和实施例2保持一致，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0073]
将实施例6得到的花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物分别置于90℃水浴加热120min进行性能测试，测试结果如下表4：
[0074]
表4实施例6的测试结果
[0075]
浓度保留率(％)2mg/ml54.385mg/ml56.7610mg/ml60.2820mg/ml(实施例2)64.39
[0076]
从表4可以看出：添加了大米谷蛋白纳米纤维之后，花色苷保留率得到提高，并且随着大米谷蛋白纳米纤维浓度的增加，对花色苷的保护效果逐渐增强，在蛋白浓度达到20mg/ml时，花色苷的保留率达到64.39％。
[0077]
对照例2
[0078]
调整实施例2中的大米谷蛋白纳米纤维为大米谷蛋白，且步骤(3)的ph调整为5，其他和实施例2保持一致，得到复合物。
[0079]
对照例3
[0080]
调整实施例2中的大米谷蛋白纳米纤维为大豆蛋白，且步骤(3)的ph调整为5，其他和实施例2保持一致，得到复合物。
[0081]
对照例4
[0082]
省略实施例2中的步骤(2)透析，且步骤(3)的ph调整为5，其他条件或者参数与实施例2一致，得到复合物。
[0083]
对照例5
[0084]
将大米谷蛋白分散到含有300mm nacl离子的水溶液中，其他条件或者参数与实施例1一致，得到大米谷蛋白纳米纤维；之后按照实施例2的方法，且步骤(3)的ph调整为5，制备得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0085]
对照例6
[0086]
调整实施例2步骤(1)中的花色苷浓度为10mm，且步骤(3)的ph调整为5，其他和实
施例2保持一致，得到花色苷
‑
大米谷蛋白纳米纤维复合物。
[0087]
将对照例2～6得到的复合物，分别置于90℃水浴加热120min进行性能测试，测试结果如下表5：
[0088]
表5对照例2～6的测试结果
[0089]
对照例保留率(％)245.63350.19453.63548.68654.13
[0090]
从表5可以看出：大米谷蛋白纳米纤维相比于大米谷蛋白和大豆蛋白，可以更好的提高花色苷稳定性；大米谷蛋白纳米纤维体系中的盐离子会影响其余花色苷的结合，从而导致稳定性有所降低，因此在纤维化过程中选择合适的盐离子浓度以及最后的透析步骤是不可少的；另外，花色苷浓度达到10mm时，大米谷蛋白纳米纤维
‑
花色苷复合物的热稳定性会下降，是因为大米谷蛋白提供的结合位点不足以与过高浓度的花色苷结合，导致较多的花色苷暴露在溶液里面，在加热过程中被降解，导致其热稳定性降低。
[0091]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。