基本信息
- 项目名称：
- 高吸水性新型大豆蛋白配料的研发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 大豆蛋白常作为现代食品工业的功能性配料，广泛地应用于许多加工食品中。为了进一步提高大豆蛋白的功能性质、拓展其应用范围，可以采用适度的方法对它进行改性，例如，利用转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白发生反应。明胶是胶原蛋白的变性产物，具有很好的黏性、弹性及较强的吸水能力。利用转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白与明胶进行混合交联，使得明胶的某些特性体现在大豆蛋白之中，可以得到具有高吸水性新型大豆蛋白配料。
- 详细介绍：
- 本研究利用转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白和明胶进行酶促混合交联，拟开发一种新型的复合蛋白配料。底物浓度为5 %（w/v）、大豆分离蛋白与明胶溶液体积比例为4:1、pH 7.5时，以交联产物中4-羟脯氨酸质量分数为指标，采用单因素试验研究酶添加量、反应时间和温度对交联反应的影响。优化后的适宜交联条件为：酶添加量20 U/g蛋白质，反应时间2 h，温度40℃，每克大豆分离蛋白修饰产物中4-羟脯氨酸含量约为36 mg。与原料大豆分离蛋白相比，所得到的产物的吸水能力比大豆分离蛋白提高15.4 %，其黏度也有显著性增加，在剪切速率为0.1 s-1时，浓度5 %（w/v）的修饰产物的黏度为浓度10 %（w/v）大豆分离蛋白的5.25倍。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的和基本思路： 大豆分离蛋白和明胶因其良好的功能性质被广泛应用于食品加工中，能否将两种常用蛋白质的功能特性合二为一，期望得到比大豆分离蛋白吸水性和黏性更优的复合蛋白，并使之成为潜在的新型蛋白配料，是本研究的主要目的。制备出混合交联大豆分离蛋白修饰产物，并对其吸水性和黏度进行评估，然后与大豆分离蛋白进行比较，是本研究的基本思路。 创新点：（1）在国外的研究中，利用转谷氨酰胺酶催化异种蛋白质交联，只限于食品可食性薄膜的制备，目前在国内外的研究中均没有关于混合交联蛋白质的制备。（2）通过混合交联修饰，得到吸水性和表观黏度均显著增加的修饰产物，同时得到一种新型的蛋白质配料。 技术关键和主要技术指标： 由于优化过程中以修饰产物中4-羟脯氨酸含量为指标，所以除去修饰产物中未交联的明胶是本研究的关键。主要的技术指标为明胶与大豆分离蛋白混合交联的适宜条件，即酶添加量、反应温度和反应时间。
科学性、先进性
- 随着食品生产中需要各种不同功能特性的蛋白质配料，而任何一种天然食品蛋白质并不能完全满足加工中所需的全部功能特性，对食品蛋白质进行改性势在必行。转谷氨酰胺酶不但可以催化同种蛋白质发生分子内和分子间交联，也可以催化异种蛋白间发生交联。在国外的研究中，利用转谷氨酰胺酶催化异种蛋白质交联，只限于食品薄膜的制备，并没有关于混合交联蛋白质的制备。 因此本研究所制备的明胶与大豆蛋白混合交联蛋白质具有良好的创新性，同时修饰产物的吸水能力比大豆分离蛋白提高15.4 %，在剪切速率为0.1 s-1时，浓度5 %（w/v）的修饰产物的黏度为浓度10 %（w/v）大豆分离蛋白的5.25倍，可以起到很好的增稠作用，可作为新型蛋白质功能配料应用于食品加工中。
获奖情况及鉴定结果
- 基于该作品的研究结果、撰写相应研究论文已经被SCI源期刊International Journal of Food Properties 所接收。 Zhang Yining, Zhao Xinhuai. “Study on the functional properties of soybean protein isolate cross-linked with gelatin by microbial transglutaminase.” International Journal of Food Properties （Article ID 583705）
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 实物以及图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 相比大豆蛋白，其修饰产物具有更好的吸水能力和黏度，从而具备良好的增稠作用，可以作为高吸水性食品蛋白质配料，从而部分代替大豆分离蛋白应用于各种食品的加工中。 优势：本研究所用原料成本较低，适于大规模生产。另外，反应条件简单易行，反应温度40℃，反应时间仅为2h，便于工业化生产。 适用范围：1 在乳制品中应用：修饰产物可以一定比例添加到酸奶中，尤其是凝固型酸奶，其高吸水性可使酸奶的乳清析出率降低，其增稠作用可以使口感更好。 2 肉制品中的应用：若替代部分瘦肉，不但使蛋白质含量增高，胆固醇减少，成本也降低，同时可增加产品的组织结构，口感较好。 3 在烘焙食品及面制食品中的应用：应用于面制食品中，可增加面筋强度，改善面团在加工过程中的吸水性和提高产品风味及营养成分，制作的面条韧性，口感较好。 应用前景预测：大豆分离蛋白与明胶均为食品加工中常用的蛋白配料，价格低廉。微生物发酵法生产转谷氨酰胺酶的价格大幅度降低，可以广泛用于食品加工中。
同类课题研究水平概述
- 近年来很多研究人员利用转谷氨酰胺酶对动物蛋白、植物蛋白等多种蛋白质的种内和种间交联进行大量深入的研究。 Farnsworth等（2006）采用转谷氨酰胺酶对山羊乳进行改性后制备酸奶，结果显示添加了转谷氨酰胺酶的山羊乳酸奶的黏度有所增加，优于添加总固形物的方法。扫描电子显微镜观察发现添加TGase后酸奶样品的微观结构更为紧密。Huppertz 和de Kruif（2007）发现酪蛋白溶液经过TGase处理后，其凝乳酶絮凝沉淀时间延长。Hinz等（2007）利用转谷氨酰胺酶对全脂乳和脱脂乳进行改性，对乳中脂肪球的稳定性和乳蛋白的乳化性质进行分析，发现转谷氨酰胺酶处理对乳蛋白的乳化性质影响很大，乳中脂肪球的稳定性提高。Md Yasir等人（2007）发现大豆蛋白经TGase处理后制成的豆腐，质地更加坚固，断裂应力增加，扫描电子显微镜观察显示基质结构发生改变，结构更加均一，更致密。Jongjareonrak(2006)等利用转谷氨酰胺酶处理两种鱼皮明胶，由于在酶的作用下，蛋白质发生聚集反应，使得两种鱼皮明胶的凝胶强度都有所增加。 转谷氨酰胺酶在复合体系中的应用也越来越多，但目前就国内外的研究情况来看，复合体系中应用仅限于可食性薄膜的制备，并无混合交联蛋白的研究。 Oh等人（2004）向乳蛋白中添加玉米醇溶蛋白水解液，经转谷氨酰胺酶处理制备可食性薄膜，研究发现，玉米醇溶蛋白水解液和转谷氨酰胺酶的加入降低了的溶解性；添加玉米醇溶蛋白水解液的薄膜拉伸强度降低，但是延展性得到提高，也就是膜的柔性增加；同时，玉米醇溶蛋白水解液与转谷氨酰胺酶的添加并没有改变膜的透水性。Chambi等（2006）用转谷氨酰胺酶催化明胶和酪蛋白交联制备的可食性薄膜，发现膜具有很好的延展性，但拉伸强度和透水性均无显著增加，只有当酪蛋白与明胶的比例为3:1时，膜的透水性最低。 大豆分离蛋白常作为食品组分或添加剂广泛应用于食品工业。明胶是胶原经处理后的变性产物，常作为增稠剂、稳定剂和胶凝剂用于食品中。尝试使明胶与大豆分离蛋白进行交联，探讨转谷氨酰胺酶在明胶存在条件下对大豆分离蛋白功能性质的修饰作用，研究对拓宽天然蛋白质在食品工业中的应用范围具有重要的理论意义和实用价值。
