一种豌豆分离蛋白的制备方法与流程

本发明属于豌豆加工技术领域，具体涉及一种豌豆分离蛋白的制备方法。

背景技术：

豌豆是世界各地广泛种植的食用豆之一。豌豆中的淀粉含量为48％～52％,蛋白质含量21％～28％,脂肪占比为1％～2.7％,粗纤维占比为4.5％～8.4％。我国对豌豆在食品中的利用主要集中在利用其中的淀粉制作粉丝，粉皮等，豌豆蛋白一般被用作饲料。

近年来，植物基食品的兴起迎合了现代消费者对健康的诉求。人们越来越意识到植物基食品在替代动物源食品的重要性及其在环境保护方面的作用。大豆，扁豆，花生，杏仁，藻蓝，藜麦等是植物基蛋白的良好来源，其中豌豆蛋白受到人们的广泛关注。目前豌豆蛋白可作为食品添加剂，替代部分动物蛋白，如应用在火腿肠产品的加工中。豌豆蛋白氨基酸组成丰富，平衡，且富含赖氨酸，可做为营养品，应用于婴儿及孕妇食品中。且较大豆，花生而言，豌豆蛋白低敏性且是非转基因来源，是一种相对优质、安全的植物蛋白。

传统的碱溶酸沉法制备出来的豌豆蛋白溶解性较差，限制了其在食品行业中的应用。喷射蒸煮是一种水热处理技术，其原理是通过高压水蒸气与物料剧烈对撞产生的高温和高剪切力，分散不溶于水的淀粉颗粒或伸展大分子蛋白质链，实现淀粉及蛋白等物质的提取及结构重组。国外学者利用喷射蒸煮制备豆奶并发现此法可提高大豆蛋白的回收率。研究发现喷射蒸煮处理小麦蛋白和玉米糖浆，可改善小麦蛋白的溶解性，乳化稳定性及起泡性。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种豌豆分离蛋白的制备方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种豌豆分离蛋白的制备方法，其包括：将豌豆加水浸泡后磨浆获得浆液；浆液用泵输送至离心筛，离心过滤除渣获得上清液；调节上清液ph至碱性，浸提，后离心获得离心液；将离心液喷射蒸煮，冷却后进行酸沉分离，获得蛋白沉淀；中和所述蛋白沉淀，高压均质后喷雾干燥即可。

优选的，所述调节上清液ph至碱性，其为调节ph至8.0～9.0；所述浸提，其温度为25～50℃，时间为30～60min。

优选的，所述喷射蒸煮，其喷射蒸煮反应条件为120～150℃，时间为40～80s，料液处理浓度为3％～6％(w/v)。

优选的，所述喷射蒸煮，其喷射蒸煮反应条件为140℃，时间为60s，料液处理浓度为4％(w/v)。

优选的，所述酸沉分离，其为调节料液ph至4.0～4.5，沉淀20～40min，在转速为3000～6000r/min下离心处理10～30min。

优选的，所述将豌豆加水浸泡后磨浆获得浆液，其料液比1:20～1:30，浸泡时间12～48h。

优选的，所述喷雾干燥，其进口温度为170～180℃，出口温度为70～90℃。

优选的，溶解性大于80％，得率大于80％，纯度大于90％。

优选的，所述豌豆分离蛋白为淡黄色。

有益效果：本发明，有益效果如下，

1、传统工艺中豌豆蛋白和淀粉的分离是将豌豆浸泡磨浆后，直接通过静置或离心的方法分离。本发明提出碱处理的方法，即将磨浆后的蛋白和淀粉混合液调至ph8.0～9.0，在25～50℃下，浸提30～60min。由于豌豆蛋白的等电点在4.5附近，所以碱性环境下蛋白质更易溶解。另外，碱可使豌豆中紧密的淀粉结构变得疏松，有利于释放与豌豆蛋白紧密结合的碳水化合物，同时对蛋白质分子的次级键具有破坏作用，促进蛋白质与淀粉的分离。由于较高的ph会导致蛋白质的颜色加深，蛋白质有明显的碱味，综合考虑蛋白得率，溶解性和蛋白纯度，本发明将ph控制在8.0～9.0，时间在30～60min。

2、本方明提出的喷射蒸煮处理是利用物料和水蒸气混合后，在水蒸气的高温高压和发生器喷嘴的高速剪切的环境下，物料中原来难溶的蛋白不断溶出，解聚，实现难溶或不溶性分子的可溶化，从而提高了豌豆蛋白的溶解度性。另外由于蛋白质结构的变化，原本掩蔽在内部的肽链和极性基团转向表面，提高了结合水的能力。研究发现料液的ph值会对喷射蒸煮处理效果产生影响，较高的ph值可以提高蛋白的分散性和溶解性。本发明中碱法和喷射蒸煮结合处理的方法，使得豌豆分离蛋白的溶解性提高到88.11％，蛋白得率接近85％，纯度约为92％，且持水性有所改善。最终制备的豌豆分离蛋白过100目筛，为淡黄色粉末。

附图说明

图1为本发明一种豌豆分离蛋白的制备流程图；

图2为实施例1和对照例1、2、3的蛋白质溶解性和持水性测定结果图；

图3为实施例1和对照例1、2、3的蛋白得率和纯度测定结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明的具体实施例中规定如下：

1、蛋白质纯度：蛋白质含量采用gb5009.5-2016凯氏定氮法；

2、蛋白质溶解性：用氮溶指数表示。取制备的蛋白样品配置成1％(w/v)分散液，调节ph至7.0，室温搅拌1h后，在8000r/min下离心20min，上清液蛋白含量采用凯氏定氮法测定。则氮溶指数(nsi)的计算公式如下：

3、蛋白质持水性：取制备的蛋白样品1g分散于20ml水中，80℃水浴60min后，冷却到30℃，8000r/min离心10min，测出上清液体积vml，计算豌豆分离蛋白的持水性。计算公式如下：

4、蛋白质得率：豌豆分离蛋白质含量与原料中蛋白质含量之比。

实施例1

步骤a1：将原料豌豆加水浸泡后磨浆，料液比1:25，浸泡时间36h；转入步骤a2；

步骤a2：将浆液用泵输送至离心筛，离心过滤除渣，所得上清液转入步骤a3；

步骤a3：调节上清液ph至8.0，浸提温度为40℃，浸提40min，将混合液用泵输送至卧螺离心机中进行离心，所得离心液转入步骤a4；

步骤a4：将离心液置于喷射蒸煮发生器中，料液浓度4％(w/v)，反应温度140℃，60s，冷却，转入步骤a5；

步骤a5：使用1mol/lhcl调节料液ph至4.5，沉淀30min，在转速为5000r/min下离心处理20min，取得沉淀，转入步骤a6；

步骤a6：将所得蛋白沉淀用水复溶，使用2mol/l的naoh调节ph值至7.0后高压均质，转入步骤a7；

步骤a7：将均质后的蛋白液泵入干燥塔中进行喷雾干燥后粉碎过100目筛，得到淡黄色粉末，封装。进口温度176℃，出口温度80℃。

对照例1

步骤b1：将原料豌豆加水浸泡后磨浆，料液比1:25，浸泡时间24h；转入步骤b2；

步骤b2：将浆液用泵输送至离心筛，离心过滤除渣，所得上清液转入步骤b3；

步骤b3：将上清液用卧螺离心机对其分离，产生淀粉和离心液，将离心液转至b4；

步骤b4：使用1mol/lhcl调节离心液ph至4.5，沉淀30min，在转速为5000r/min下离心处理20min，取得沉淀，转入步骤b5；

步骤b5：将所得蛋白沉淀用水复溶，使用2mol/l的naoh调节ph值至7.0后高压均质，转入步骤b6；

步骤b6：将均质后的蛋白液泵入干燥塔中进行喷雾干燥后粉碎过100目筛封装。进口温度176℃，出口温度80℃。

对照例2

步骤c1：将原料豌豆加水浸泡后磨浆，料液比1:25，浸泡时间48h；转入步骤c2；

步骤c2：将浆液用泵输送至离心筛，离心过滤除渣，所得上清液转入步骤c3；

步骤c3：调节上清液ph至8.0，浸提温度为45℃，浸提35min，将混合液用泵输送至卧螺离心机中进行离心，所得离心液转入步骤c4；

步骤c4：使用1mol/lhcl调节离心液ph至4.5，沉淀30min，在转速为5000r/min下离心处理20min，取得沉淀，转入步骤c5；

步骤c5：将所得蛋白沉淀用水复溶，使用2mol/l的naoh调节ph值至7.0后高压均质，转入步骤c6；

步骤c6：将均质后的蛋白液泵入干燥塔中进行喷雾干燥后喷雾干燥后粉碎过100目筛封装。进口温度180℃，出口温度80℃。

对照例3

步骤d1：将原料豌豆加水浸泡后磨浆，料液比1:25，浸泡时间48h；转入步骤d2；

步骤d2：将浆液用泵输送至离心筛，离心过滤除渣，所得上清液转入步骤d3；

步骤d3：将上清液用卧螺离心机对其分离，产生淀粉和离心液，将离心液转至d4；

步骤d4：将离心液置于喷射蒸煮发生器中，料液浓度4％(w/v)，反应温度140℃，60s，冷却，转入步骤d5；

步骤d5：使用1mol/lhcl调节料液ph至4.5，沉淀30min，在转速为5000r/min下离心处理20min，取得沉淀，转入步骤d6；

步骤d6：将所得蛋白沉淀用水复溶，使用2mol/l的naoh调节ph值至7.0后高压均质，转入步骤d7；

步骤d7：将均质后的蛋白液泵入干燥塔中进行喷雾干燥后粉碎过100目筛封装。进口温度180℃，出口温度80℃。

豌豆在磨浆之前需经过一定时间的浸泡处理，浸泡时间对最终产品的蛋白得率和品质有一定的影响。浸泡时间过短，则豌豆吸水不完全，未能被软化，豆皮和豆体脱离不彻底，磨浆时会磨碎地不彻底，导致产品纯度和得率低；浸泡时间过长，豌豆容易变质，料液黏度上升，蛋白和淀粉不易分离，最终产品纯度和得率也会下降。经过试验，最终将浸泡时间确定在12～48h。

对照例1为空白组，对照例2对豌豆蛋白液实施加碱预处理，对照例3对豌豆蛋白液实施喷射蒸煮处理，实施例1对豌豆蛋白液实施加碱和喷射蒸煮相结合的预处理方式。

氮溶指数nsi可表明蛋白质的溶解性变化。由图2所示，单独的碱预处理或喷射蒸煮处理均可提高蛋白质的溶解性，这是因为豌豆蛋白的等电点在4.5左右，在碱性环境下更易溶解。喷射蒸煮下豌豆蛋白质受到了高温和高剪切力的作用，蛋白质的分散性增加，粒度变小，蛋白质的溶解性显著提高。与对照例1相比，实施例1实行碱和喷射蒸煮相结合的预处理，蛋白质的溶解度最高，由对照例1的63.46％提高到88.11％，表明碱预处理和喷射蒸煮预处理的方式具有协同增效作用。

蛋白质的持水性是蛋白质功能性质的一种，是指一定量的干蛋白质充分吸水、离心后所能结合和包埋的水的量。由图2所示，单独的碱处理或喷射蒸煮处理均可提高蛋白质的持水性。实施例1持水性增加到410ml/g。这是由于喷射蒸煮发生器中的高压水蒸气与物料的剧烈对撞产生高温和高剪切力的作用，能够伸展大分子蛋白质链，从而使豌豆蛋白中原本不溶性的、结构紧密的蛋白质结构发生解离和伸展，原来掩蔽在内部的肽链和一些极性基团暴露出来，转向表面，因而显著地提高了蛋白质持水的能力。由图3所示，相比较对照例1中直接对除渣后的上清液进行卧螺离心分离，对除渣后的上清液实施加碱预处理，结合图2，一方面增加了最终产品的蛋白质溶解性；另一方面，使得料液中的更多的蛋白质溶解，减少了蛋白质的损失，增加了蛋白质的得率。不同的ph值对豌豆淀粉和蛋白质的分离效果影响不同。实验经过摸索，ph在8.0～9.0时，蛋白质和淀粉易于分离，且蛋白质只有轻微的碱味，当ph低于8.0，分离效果不理想；ph高于9.0的环境下，蛋白液碱味严重，蛋白质与淀粉也难以分离。

碱可使豌豆中紧密的淀粉结构变得疏松，有利于释放与豌豆蛋白紧密结合的碳水化合物，同时对蛋白质分子的次级键具有破坏作用，促进蛋白质与淀粉的分离。故对照例2的蛋白纯度较对照例1高。对照例3表明单独的喷射蒸煮预处理反而使蛋白纯度较对照例1下降，这是由于喷射蒸煮提供的高温环境下，引起淀粉的糊化，使得蛋白在酸沉的过程中容易与糊化的淀粉共沉，造成蛋白纯度的下降。与对照例1相比，实施例1中实施碱和喷射蒸煮相结合的预处理方式，蛋白得率由51.59％提高到84.83％，蛋白纯度由82.15％提高到92.07％。碱和喷射蒸煮结合处理使得蛋白得率大幅度提高，实施例1最终产品的蛋白得率为84.83％。

本发明通过碱法处理与喷射蒸煮结合，提高了豌豆蛋白的得率及纯度，有效改善豌豆分离蛋白的溶解性和持水性。本发明制备得到的豌豆分离蛋白的含量在90％以上，为淡黄色粉末，可用于食品添加剂及营养品。

本发明将豌豆磨浆离心后的上清液在ph值至8.0～9.0，温度为25～50℃的碱性环境下浸提30～60min，一方面使得豌豆蛋白充分溶解，另一方面利用碱使豌豆中紧密的淀粉结构变得疏松，同时对蛋白质分子的次级键具有破坏作用，促进蛋白质与淀粉的分离，随后通过离心除去淀粉。本发明还提供一种提高豌豆蛋白提取率和溶解性的方法。所述方法是将除去淀粉后的蛋白溶液以3％～6％(w/v)的浓度，经过120～150℃,40～80s的喷射蒸煮处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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