一种蛋白凝胶剂制备油凝胶的方法与流程

1.本发明涉及油凝胶的制备领域，特别是涉及一种蛋白凝胶剂制备油凝胶的方法。


背景技术：

2.固体脂肪能赋予食品特殊的质地、香气和口感等。但是，传统固体脂肪多为氢化植物油，含有大量的饱和/反式脂肪酸。近年来，很多研究人员将食用液体植物油结构化，作为与健康相关的当前使用的饱和/反式脂肪的替代品，以改善人们的膳食营养结构。油凝胶是一种液体油相物理上包封在一个连续的三维(3d)网络中，起源于模仿固体或半固体脂肪的流变性质，被广泛用于烘焙产品、人造奶油和涂抹酱，以及肉制品和巧克力中的应用。
3.油凝胶根据凝胶剂分子量的不同，分为低分子量凝胶剂和生物大分子凝胶剂的油凝胶。低分子量凝胶剂(lmwog)通常是两亲性的，能够通过加热、冷却的步骤直接分散到油中，并自组装成超分子结构形成跨越空间的网络，包括蜡、寡肽、卵磷脂、单甘酯、脂肪酸及其衍生物等。生物大分子凝胶剂油凝胶是用蛋白质、多糖和可食用纤维等生物大分子作为凝胶剂。生物大分子的可食性好，但由于其在油脂中相对亲水的性质，使得其在油脂结构化时效果差强人意。然而，利用生物大分子凝胶剂对油脂进行结构化，可在以脂质为基础的食品中输送高比例营养物质，这具有重要的意义。
4.蛋白质具有很高的营养价值，并且被消费者广泛接受，其在制备可食用油凝胶时具有重要的意义。利用蛋白质的界面乳化性质，乳液模板法被广泛应用于制备蛋白油凝胶。然而，这种方法要想成功，形成坚硬的界面层是至关重要的，因为随后脱水过程中的大变形往往会打破界面，并发生漏油的现象。此外，经过后续的剪切步骤，很难得到可控流变性质的蛋白油凝胶。为了得到可控流变性质的油凝胶，de vries(de vries a,hendriks j,erik v d l,et al.protein oleogels from protein hydrogels via a stepwise solvent exchange route[j].langmuir,2015:13850-13859.)提出了溶剂替换法，但有机溶剂的使用在实际的食品生产中是不可取的，且操作过程繁杂、耗时。在当下利用现有的技术用蛋白质作为凝胶剂制造油凝胶依旧是一个挑战。
[0005]
因此，开发一种新的蛋白质作为凝胶剂制备油凝胶的方法对食品工业的发展具有很大的促进作用。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于解决现有工艺技术的问题，提供一种简便的、可工业化的蛋白质作为凝胶剂制备油凝胶的方法。本发明先制备球形蛋白颗粒或聚集体，干燥后得到蛋白粉末，将蛋白粉末与油脂混合均匀后，得到蛋白质的油连续相悬浮液。然后，将少量的水均匀分散到蛋白悬浮液中，改变体系的流变特性，即得到蛋白质作为凝胶剂的油凝胶。本发明工艺流程简单，制备条件不苛刻，且不会用到有机试剂、乳化剂等，适合高品质油凝胶的工业化生产。
[0007]
本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0008]
一种蛋白凝胶剂制备油凝胶的方法，包括如下步骤：
[0009]
(1)将球形蛋白胶体颗粒与油脂混合，球磨均质，得到蛋白悬浮液；
[0010]
(2)向步骤(1)所得蛋白悬浮液中加入水，球磨均质，即得油凝胶。
[0011]
优选的，步骤(2)所述水的加入量为球形蛋白胶体颗粒质量的5-50％。
[0012]
进一步优选的，步骤(2)所述水的加入量为球形蛋白胶体颗粒质量的10-30％。
[0013]
优选的，步骤(1)所述球形蛋白胶体颗粒的制备包括以下步骤：
[0014]
配制蛋白溶液，搅拌均匀后水化，再通过反溶剂或加热冷却的方式制备球形蛋白胶体颗粒，干燥后得到球形蛋白颗粒。
[0015]
优选的，所述蛋白为植物蛋白和动物蛋白中的一种或以上。
[0016]
优选的，所述植物蛋白为水溶性或非水溶性植物蛋白，为大豆蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白、高梁蛋白、马铃薯蛋白和豌豆蛋白等的一种以上；所述动物蛋白为乳清蛋白、乳铁蛋白和酪阮蛋白等的一种以上。
[0017]
优选的，所述蛋白溶液的浓度为0.02-0.06g/ml；所述搅拌的时间为2-12h，进一步优选为2h；所述水化是4-6℃水化24-36h，进一步优选为4℃水化24h；所述干燥的方法为真空冷冻干燥或喷雾干燥。
[0018]
优选的，步骤(1)所述油脂为大豆油、菜籽油、花生油、亚麻籽油和蓖麻油等植物油和鱼油、藻油等富含多不饱和脂肪酸油脂；所述球形蛋白胶体颗粒与油脂的用量关系为0.1-0.3g/ml。
[0019]
优选的，步骤(1)所述球磨均质的时间为0.5-2h；步骤(2)所述球磨均质的时间为3-15min；所述球磨均质的速率为200-300rpm，进一步优选为300rpm。
[0020]
由以上任一项所述的方法制备得到的油凝胶。
[0021]
本发明原理：本发明的关键在于使用球磨将水均匀地分散到蛋白悬浮液中，球形蛋白颗粒在氢键、毛细管力和范德华力等的共同作用下自组装成聚集体，继而这些聚集体通过相互缠绕形成三维网络结构，从而将油脂束缚住，最终形成外观均一、性质稳定的蛋白油凝胶体系。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
[0023]
1、本发明巧妙地利用球磨技术将少量的水添加到蛋白悬浮液中，可明显改变其流变性质，对液体油进行结构化，获得可在固态或半固态食品中应用的蛋白油凝胶。
[0024]
2、本发明工艺流程和技术条件简单，可通过改变条件生产流变性质可控的蛋白油凝胶，不会用到有机试剂、表面活性剂等对人体有害的配料，具有工业化生产的应用价值。并且本发明工艺除了应用在食品外，还可应用在医药和化妆品行业中。
[0025]
3、本发明可制备出不饱和脂肪含量高的油凝胶，并且具有固体脂肪的性质，可作为固体脂肪的替代物应用于各类食品中，以减少人们对饱和/反式脂肪的摄入量，提高人们的健康水平。并且，蛋白质具有较高的营养价值，从而可提高脂类产品的营养价值和功能特性。
附图说明
[0026]
图1为实施例1中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，在不同的水分加入量与蛋白质量比下制备的油凝胶的外观图。
[0027]
图2为实施例1中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，在不同水分添加量(0％、5％、10％、15％、20％)下制备的油凝胶的应变扫描复合模量图。
[0028]
图3为实施例2中，以不同浓度的玉米醇溶蛋白为凝胶剂，制备的油凝胶的凝胶特性图。
[0029]
图4为实施例3中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，不同种类油制备的油凝胶的外观图。
[0030]
图5为实施例3中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，不同种类油制备的油凝胶的凝胶特性图。
[0031]
图6为实施例4中，以0.2g/ml乳清蛋白为凝胶剂，不同种类油制备的油凝胶的外观图。
[0032]
图7为实施例4中，以0.2g/ml乳清蛋白为凝胶剂，不同种类油制备的油凝胶的凝胶特性图。
[0033]
图8为对比例1中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，在不添加水时制备的油凝胶的外观图。
[0034]
图9为对比例3中，以0.2g/ml玉米醇溶蛋白为凝胶剂，用定转子匀浆器制备的油凝胶的外观图。
具体实施方式
[0035]
为更好地理解本发明，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0036]
以下各实施例中，流变学的测定方法如下：
[0037]
油凝胶流变性质的分析是用小变量流变学。全部测试都使用锯齿版，将油凝胶放置于流变仪的测试工作台，工作台与平行板之间的间隙设置为1mm。首先测试25℃下样品随应变变化的复合模量(|g
*
|)；然后确定应变(γ)为0.1％时位于样品的线性粘弹区内，再对样品进行频率扫描，记录弹性模量(g')及损耗模量(g”)值随频率(ω)变化的情况。
[0038]
实施例1
[0039]
步骤1：配制0.04g/ml的玉米醇溶蛋白溶液(乙醇：水＝7:3，v/v)，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过反溶剂的方式制备蛋白聚集体，即将水化后的玉米醇溶蛋白溶液快速倒入去离子水中(1:1，v/v)形成反溶剂沉淀，过量的乙醇通过旋蒸除去，冷冻干燥24h后获得玉米醇溶蛋白颗粒粉末；
[0040]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将玉米醇溶蛋白和大豆油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的玉米醇溶蛋白悬浮液；
[0041]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的5％、10％、15％、20％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min，获得玉米醇溶蛋白含油凝胶。
[0042]
本实施例所得玉米醇溶蛋白含油凝胶的外观如图1所示，可以看出4个不同加水量的蛋白油凝胶均表现出固体特性。它们的凝胶特性如图2所示，随着水分添加量的增加，复合模量呈现先上升后下降的趋势，说明水分添加量可以调控玉米醇溶蛋白油凝胶的流变特性。
[0043]
实施例2
[0044]
步骤1：配制0.04g/ml的玉米醇溶蛋白溶液(乙醇：水＝7:3，v/v)，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过反溶剂的方式制备蛋白聚集体，即将水化后的玉米醇溶蛋白溶液快速倒入去离子水中(1:1，v/v)形成反溶剂沉淀，过量的乙醇通过旋蒸除去，冷冻干燥24h后获得玉米醇溶蛋白颗粒粉末；
[0045]
步骤2：按固形物含量为0.1g/ml、0.15g/ml、0.2g/ml、0.25g/ml将玉米醇溶蛋白和大豆油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的玉米醇溶蛋白悬浮液；
[0046]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的10％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min，获得玉米醇溶蛋白含油凝胶。
[0047]
本实施例所得玉米醇溶蛋白含油凝胶的凝胶特性如图3所示，可以看出随着固形物含量的增加，玉米醇溶蛋白油凝胶的弹性模量不断增加，表明形成了更强的蛋白油凝胶，并且固形物含量高的蛋白油凝胶比固形物含量低的蛋白油凝胶表现出更类固的行为。
[0048]
实施例3
[0049]
步骤1：配制0.04g/ml的玉米醇溶蛋白溶液(乙醇：水＝7:3，v/v)，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过反溶剂的方式制备蛋白聚集体，即将水化后的玉米醇溶蛋白溶液快速倒入去离子水中(1:1，v/v)形成反溶剂沉淀，过量的乙醇通过旋蒸除去，冷冻干燥24h后获得玉米醇溶蛋白颗粒粉末；
[0050]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将玉米醇溶蛋白分别与大豆油、蓖麻油、海藻油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到不同类型的油脂为连续相的玉米醇溶蛋白悬浮液；
[0051]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的10％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min，获得不同油类型的玉米醇溶蛋白含油凝胶。
[0052]
本实施例所得玉米醇溶蛋白含油凝胶的外观如图4所示，可以看出3个不同油类型的蛋白油凝胶均表现出固体特性，并且不同类型油的蛋白油凝胶的颜色不同。它们的凝胶特性如图5所示，表明不同类型的油会影响玉米醇溶蛋白油凝胶的流变特性。
[0053]
实施例4
[0054]
步骤1：配制0.04g/ml的乳清蛋白溶液，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过加热冷却的方式制备蛋白聚集体；冷冻干燥24h后获得乳清蛋白颗粒粉末；
[0055]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将乳清蛋白分别与大豆油、蓖麻油、海藻油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到不同类型的油脂为连续相的乳清蛋白悬浮液；
[0056]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的30％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min，获得不同油类型的乳清蛋白含油凝胶。
[0057]
本实施例所得乳清蛋白含油凝胶的外观如图6所示，可以看出3个不同油类型的蛋白油凝胶均表现出固体特性，并且不同类型油的蛋白油凝胶的颜色不同。它们的凝胶特性如图7所示，表明不同类型的油会影响乳清蛋白油凝胶的流变特性。
[0058]
对比例1
[0059]
步骤1：配制0.04g/ml的玉米醇溶蛋白溶液(乙醇：水＝7:3，v/v)，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过反溶剂的方式制备蛋白聚集体，即将水化后的玉米醇溶蛋白溶液快速倒入去离子水中(1:1，v/v)形成反溶剂沉淀，过量的乙醇通过旋蒸除去，冷冻干燥24h后获得玉米醇溶蛋白颗粒粉末；
[0060]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将玉米醇溶蛋白和大豆油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的玉米醇溶蛋白悬浮液；
[0061]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的0％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min后，无法获得凝胶状产品，见图8。说明本发明在制备过程中，少量水的加入是至关重要的。
[0062]
对比例2
[0063]
步骤1：配制0.04g/ml的乳清蛋白溶液，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过加热冷却的方式制备蛋白聚集体；冷冻干燥24h后获得乳清蛋白颗粒粉末；
[0064]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将乳清蛋白和大豆油混合，用球磨以300rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的乳清蛋白悬浮液；
[0065]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的0％加入水，然后用球磨以200rpm均质3min后，无法获得凝胶状产品。
[0066]
对比例3
[0067]
步骤1：配制0.04g/ml的玉米醇溶蛋白溶液(乙醇：水＝7:3，v/v)，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过反溶剂的方式制备蛋白聚集体，即将水化后的玉米醇溶蛋白溶液快速倒入去离子水中(1:1，v/v)形成反溶剂沉淀，过量的乙醇通过旋蒸除去，冷冻干燥24h后获得玉米醇溶蛋白颗粒粉末；
[0068]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将玉米醇溶蛋白和大豆油混合，用定转子匀浆器以3000rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的玉米醇溶蛋白悬浮液；
[0069]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的10％加入水，然后用定转子匀浆器以3000rpm均质3min后，无法获得凝胶状产品，见图9。说明本发明在制备过程中，球磨步骤是至关重要的。
[0070]
对比例4
[0071]
步骤1：配制0.04g/ml的乳清蛋白溶液，在磁力搅拌器上搅拌2h，再转移到4℃冰箱中存放24h使蛋白完全水化，然后通过加热冷却的方式制备蛋白聚集体；冷冻干燥24h后获得乳清蛋白颗粒粉末；
[0072]
步骤2：按固形物含量为0.2g/ml将乳清蛋白和大豆油混合，用定转子匀浆器以3000rpm均质0.5h，得到油脂为连续相的乳清蛋白悬浮液；
[0073]
步骤3：按水的加入量为蛋白质量的30％加入水，然后用定转子匀浆器以3000rpm均质3min后，无法获得凝胶状产品。
[0074]
综上所述，通过两次球磨的方式，可将因干燥聚集的蛋白粉末均匀地分散到油脂中，添加少量的水后，球磨均质后可以制备出具有凝胶特性的以蛋白质为凝胶剂的油凝胶。
[0075]
利用不同的蛋白质源，经过两次球磨的方式，制备出具有不同凝胶特性的蛋白油凝胶。
[0076]
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。