一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法与流程

1.本发明属于牡丹分离蛋白性能改善研究领域，具体地说是一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法。


背景技术：

2.油用牡丹是牡丹组植物中产籽出油率≥22％的种的统称，是我国新兴的木本油料作物，主要有凤丹牡丹和紫斑牡丹两个品种。油用牡丹籽榨油后产生60-70％饼粕，这些饼粕仅作为饲料或废弃物，造成资源浪费，而饼粕中含有大量的牡丹蛋白、牡丹黄酮、牡丹多糖、牡丹酚等活性物质。其中，蛋白质含量约占饼粕重量的20-30％，氨基酸组成均衡，具有极高的营养价值。目前，对于牡丹蛋白的提取开发是采用传统的碱提酸沉法。
3.宋艳秋等在“牡丹籽蛋白的制备工艺优化及功能性质评价(中国油脂,2015,40(07):26-30)”一文中以脱壳后经超临界co2萃取脱脂牡丹籽粕为原料，采用碱溶酸沉法，以料液比1:25，浸提ph9.25，提取温度53.32℃，提取时间68.74min提取其中的蛋白质，提取率为62.95％，纯度为68.06％，并对提取的牡丹籽蛋白与大豆分离蛋白功能性质进行比较研究，结果表明牡丹籽蛋白的乳化稳定性和泡沫稳定性略微高于大豆分离蛋白，而其吸水性、吸油性、持水性、乳化性和起泡性不如大豆分离蛋白。
4.王青等在“响应曲面法优化提取牡丹籽粕蛋白的工艺及应用研究(食品工业,2017,38(01):117-121)”一文中通过超声辅助碱提酸沉法，在ph11.5、提取温度47℃、料液比1:35g/ml、提取时间150min条件下从牡丹籽粕中提取蛋白，所得蛋白提取率为93.12％，并以牡丹籽粕蛋白、大豆分离蛋白和酪蛋白为壁材分别包埋小麦胚芽油，其包埋率分别为91.34％，93.02％，94.12％，牡丹蛋白包埋效果最差。
5.彭瑶瑶在“牡丹籽油脂和蛋白的提取、精制和性能研究(江南大学,2014)”一文中采用碱溶酸沉法在料液比1:35、ph11、提取温度40℃、提取时间2h条件下对牡丹籽蛋白进行提取，蛋白提取率达到87.20％，纯度91.28％，并对所得的牡丹籽蛋白与大豆蛋白进行功能性对比，牡丹籽蛋白的吸水性、吸油性、乳化性、乳化稳定性、起泡性略高于大豆分离蛋白，而泡沫稳定性低于大豆分离蛋白。
6.以上文献所报道的通过碱提酸沉法提取的牡丹分离蛋白功能性质较差，与大豆蛋白相比没有明显的优势，在一定程度上限制了其在食品领域中的应用。目前，以酪蛋白为主要原料制备的植脂末以其优良的起泡性、乳化性而大大满足不同食品领域的加工需求。其起作用的关键因素是酪蛋白良好的吸油性、乳化性及乳化稳定性。由于大豆蛋白的功能性远差于酪蛋白，因此至今没有植物蛋白替代酪蛋白(动物蛋白)制备植脂末的产业化案例，但是由于酪蛋白的成本远远高于植物蛋白，故而采用植物蛋白替代酪蛋白是目前研究的一个重要方向，前期我方公开了专利cn202110752411.6“一种提取油用牡丹分离蛋白的方法”，通过此方法改善了牡丹蛋白的颜色，最大限度的提升了牡丹蛋白的提取率及纯度，但功能性质较差，其吸水性、吸油性、乳化性、乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性仅略微高于大豆分离蛋白，远不如酪蛋白。其虽然对牡丹蛋白进行了提取，但是其功能性不足以替代酪蛋
白，如何提高牡丹分离蛋白的性能使其能够替代酪蛋白，从而降低生产成本，成为困扰牡丹分离蛋白深入研究的一大难题。


技术实现要素：

7.本发明提供一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法，用以解决现有技术中的缺陷。
8.本发明通过以下技术方案予以实现：
9.一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法，包括如下步骤：
10.步骤一：采用丁烷低温萃取脱壳油用牡丹籽或正己烷低温萃取脱壳油用牡丹籽或超临界萃取脱壳油用牡丹籽或压榨后的牡丹籽粕再经丁烷或正己烷或超临界萃取，得残油含量≤2.5％的脱脂牡丹籽粕；
11.步骤二：脱脂牡丹籽粕以甲醇或乙醇为溶剂进行醇提，脱除牡丹籽粕中黄酮、芍药苷、酚类等小分子物质；
12.步骤三：将醇提后的脱脂牡丹籽粕于naoh溶液中碱提，离心，上清液经稀盐酸调节ph为3-5，离心，用naoh溶液调节沉淀ph为6.8-7.4，得中性蛋白乳液；
13.步骤四：对步骤三所得中性蛋白乳液在125-135℃下闪蒸热处理5-15s，喷雾干燥得高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白。
14.如上所述的一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法，所述的步骤二中醇浓度为50-95％，料液比为1:5-1:15，浸提次数为2-4次，每次浸提时间为1-3h，浸提温度为30-50℃。
15.如上所述的一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法，所述的步骤三中碱提温度为30-50℃，碱提naoh溶液浓度为0.005-0.01mol/l。
16.如上所述的一种高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白的提取方法，所述的步骤四中闪蒸热处理温度为125-135℃，闪蒸热处理时间为5-15s。
17.本发明的优点是：本发明对碱提酸沉后、调节至中性的蛋白进行闪蒸热处理操作，在此步骤下获得了高乳化性、吸油性牡丹分离蛋白，为首次发现。闪蒸热处理后的牡丹分离蛋白与未闪蒸相比，乳化性更接近酪蛋白，吸油性和乳化稳定性远优于酪蛋白。其吸油性、起泡性、泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性远远优于大豆分离蛋白，且经过实际使用后其能替代酪蛋白(动物蛋白)在植脂末中使用，从而实现通过提高牡丹分离蛋白的功能性而替代酪蛋白(动物蛋白)，达到降低生产成本的目的。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例制备的牡丹分离蛋白、对照例制备的牡丹分离蛋白、大豆分离蛋白以及酪蛋白的起泡性检测示意图，图(a)是大豆蛋白的起泡性检测图，图(b)是实施例制备的牡丹分离蛋白的起泡性检测图，图(c)是对照例制备的牡丹分离蛋白的起泡性检测
图，图(d)是酪蛋白的起泡性检测图；
20.图2是本发明实施例制备的牡丹分离蛋白、对照例制备的牡丹分离蛋白、大豆分离蛋白以及酪蛋白的乳化性检测示意图，图(a)是大豆蛋白的乳化性检测图，图(b)是实施例制备的牡丹分离蛋白的乳化性检测图，图(c)是对照例制备的牡丹分离蛋白的乳化性检测图，图(d)是酪蛋白的乳化性检测图；
21.图3是本发明实施例制备的牡丹分离蛋白、对照例制备的牡丹分离蛋白、大豆分离蛋白以及酪蛋白的吸油性检测示意图，图(a)是大豆蛋白的吸油性检测图，图(b)是实施例制备的牡丹分离蛋白的吸油性检测图，图(c)是对照例制备的牡丹分离蛋白的吸油性检测图，图(d)是酪蛋白的吸油性检测图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
23.实施例
24.步骤一：采用压榨后的牡丹籽粕再经丁烷低温萃取，得残油含量为0.94％的脱脂牡丹籽粕；
25.步骤二：脱脂牡丹籽粕以90％甲醇为溶剂，以1:10料液比进行醇提，在40℃下，浸提3次，每次浸提2h，脱除牡丹籽粕中黄酮、芍药苷、酚类等小分子物质；
26.步骤三：将醇提后的脱脂牡丹籽粕于50℃下，用0.008mol/l的naoh溶液进行碱提，离心，上清液经稀盐酸调节ph为4，离心，用naoh溶液调节沉淀ph为7，得中性蛋白乳液。
27.步骤四：对步骤三所得中性蛋白乳液在135℃下闪蒸热处理10s，喷雾干燥得牡丹分离蛋白。
28.对照例
29.步骤一：采用压榨后的牡丹籽粕再经丁烷低温萃取，得残油含量为0.94％的脱脂牡丹籽粕；
30.步骤二：脱脂牡丹籽粕以90％甲醇为溶剂，以1:10料液比进行醇提，在40℃下，浸提3次，每次浸提2h，脱除牡丹籽粕中黄酮、芍药苷、酚类等小分子物质；
31.步骤三：将醇提后的脱脂牡丹籽粕于50℃下，用0.008mol/l的naoh溶液进行碱提，离心，上清液经稀盐酸调节ph为4，离心，用naoh溶液调节沉淀ph为7，得中性蛋白乳液。
32.步骤四：对步骤三所得中性蛋白乳液喷雾干燥得牡丹分离蛋白。
33.一、替代验证
34.采用下述流程制备植脂末：
35.油相(代可可脂、单、双甘油脂肪酸酯水浴加热混匀)
→
水相(闪蒸热处理牡丹分离蛋白、磷酸氢二钾、六偏磷酸钠水浴加热混匀)
→
糖浆、油相加入水相中
→
乳化
→
水包油型乳液
→
均质
→
喷雾干燥
→
植脂末。
36.将本发明实施例闪蒸热处理牡丹分离蛋白部分替代酪蛋白制备植脂末(牡丹蛋白添加量1.25％，酪蛋白添加量1.25％)，并与酪蛋白制备的植脂末(酪蛋白添加量2.5％)进
行了对比，通过测定表面油含量评判包埋效果。结果显示酪蛋白植脂末表面油含量为7.5％，闪蒸热处理牡丹分离蛋白植脂末表面油含量为4.6％，包埋效果较好，无分层现象。因此，本发明所得牡丹分离蛋白在一定程度上可以替代酪蛋白在植脂末中的应用。
37.二、功能性评价
38.对实施例制备的牡丹分离蛋白、对照例制备的牡丹分离蛋白、大豆分离蛋白以及酪蛋白进功能性评价，其检测结果如表1所示。由表1可知实施例闪蒸热处理后的牡丹分离蛋白与对照例未闪蒸相比，乳化性更接近酪蛋白，吸油性和乳化稳定性远优于酪蛋白，其吸油性、起泡性、泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性远远优于大豆分离蛋白，其可以替代酪蛋白和大豆分离蛋白使用，且通过实际使用能够证明实施例闪蒸热处理后的牡丹分离蛋白能够起到期待酪蛋白的作用，且制备工艺相对简单，成本较低，便于广泛推广使用。
39.表1功能性评价
[0040][0041]
吸水性检测方法为：
[0042]
于50ml离心管(m1)内加入0.9g蛋白(m2)和29.1g蒸馏水，使蛋白浓度为30mg/ml，搅拌均匀，静置30min后，10000r/min离心10min，倾去上清液，称量离心管和沉淀质量(m3)。则蛋白吸水性为：
[0043]
吸水性(g/g)＝(m3—m1—m2)/m2。
[0044]
吸油性检测方法为：
[0045]
于50ml离心管(m1)内加入0.5g蛋白(m2)和5ml大豆油，搅拌均匀，静置30min，10000r/min离心10min，倾去上清液，称量离心管和沉淀质量(m3)。则蛋白吸油性为：
[0046]
吸油性(g/g)＝(m3—m1—m2)/m2。
[0047]
起泡性和泡沫稳定性检测方法为：
[0048]
于500ml烧杯中加入3g蛋白和97g蒸馏水(v0)，混匀后，用剪切乳化器剪切1min，立即倒入500ml量筒内，记录泡沫总体积(v1)，10min后，再次记录泡沫总体积(v2)。则蛋白起泡性及泡沫稳定性为：
[0049]
起泡性(％)＝v1/v0×
100％，
[0050]
泡沫稳定性(％)＝v2/v1×
100％。
[0051]
乳化性和乳化稳定性检测方法为：
[0052]
用ph 7.0磷酸盐缓冲溶液配制5g/l蛋白溶液，加入33ml大豆油。用剪切式乳化器乳化1min，从底部吸取50ul加入到10ml 1％sds溶液中。轻微摇匀后于500nm处测定吸光值(a0)。乳化液室温静置10min(t)后，再次从底部吸取50ul加入到10ml 1％sds溶液中，于
500nm处测定吸光值(a
10
)。
[0053]
则蛋白乳化性及乳化稳定性为：
[0054]
乳化性＝(2
×
t
×n×
a0)/c
×
φ
×
10000；乳化稳定性＝a0×
t/(a
0-a
10
)。
[0055]
式中t为转化系数(2.303)；c为乳化前蛋白溶液浓度；φ为油相体积分数；n为稀释倍数。
[0056]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。