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一种柔性蛋白质纳米纤维、水包油乳液及制备方法

  • 国知局
  • 2024-07-05 16:46:05

本发明涉及蛋白质纳米纤维,尤其涉及一种柔性蛋白质纳米纤维、水包油乳液及制备方法。

背景技术:

1、蛋白质是人体所需的八大营养素之一,也是许多生物体重要的组成部分,具有维持机体内环境稳定、为生命活动供给能量和提供人体必需氨基酸等多种生理功能。随着人们对健康意识的提高,蛋白质的需求量逐年增加,与此同时面临的问题也逐渐增多,如单一的蛋白质分子无法满足制造新型健康食品的需求,植物基蛋白质以多聚体形式存在,溶解和乳化性能较差等。因此,如何进一步增强蛋白质功能特性并拓宽其应用范围,已成为食品工业面临的主要挑战之一。目前国内外诸多代表性发明专利,如cn115500426a、cn107232389a、cn114208933a、us20210337826(a1)等,采用高湿挤压、微波加热、糖基化、酶法交联等物理或化学方法提高蛋白质的理化和功能特性。其中,蛋白质经自组装形成的淀粉样蛋白纤维,因其来源丰富、制备简单以及功能优异等技术优势,已成为蛋白质改性领域的研究热点。

2、在强酸(ph值为1~2)和热(高于蛋白变性温度)双重作用下,蛋白发生变性和水解,释放出多肽(即构建单元),在氢键、静电和疏水相互作用等共同干预下,蛋白构建单元之间初步聚集形成晶核,该过程大量β-折叠链通过层层堆叠,最终形成蛋白质纤维。纤维化后的蛋白质具有独特的微观结构和较好的理化特性,其乳化性、凝胶性、抗氧化活性和生物相容性得到显著提高。如发明专利cn116195676a公开了一种高起泡性米糠蛋白纤维聚集体的制备方法,在酸性条件下(ph=2.00±0.02)加热(90℃,6h)后获得米糠蛋白纤维聚集体,与未处理的米糠蛋白相比,该发明专利制备的米糠蛋白纤维聚集体起泡能力和泡沫稳定性得到明显提高,并且均质后形成的泡沫更加细小、均匀和致密。又如发明专利cn115989866a公开了一种通过大豆蛋白纳米纤维包封虾青素的制备方法,通过酸热处理(ph=2.0,85℃,12h/24h)原纤维化大豆分离蛋白,并通过乳化-蒸发法得到蛋白/虾青素复合物,有效提高了虾青素的水溶性和化学稳定性。发明专利cn113412940a公开了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,同样采用酸热法制备大米谷蛋白纳米纤维,并将其应用于花色苷稳态化中,该发明专利制得的花色苷-蛋白纳米纤维复合物显著提高了花色苷的热稳定性。

3、然而,由传统酸热法制得的蛋白质纤维理化稳定性较差,属动力学不稳定性体系,易受热、金属离子、ph值、压力、贮存条件等因素影响而发生结构崩解或聚集。因此,如何获得乳化活性和乳化稳定性更强的蛋白质纤维,以满足快速发展的食品工业的需求,是当前蛋白质纤维制备领域的瓶颈问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性蛋白质纳米纤维、水包油乳液及制备方法,采用本发明方法制备的柔性蛋白质纳米纤维的乳化活性和乳化稳定性较强,能够应用于水包油乳液的乳化和稳定中。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

3、本发明提供了一种柔性蛋白质纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:

4、将蛋白质粉末、醇类试剂、水与酸性试剂混合,得到蛋白质混合液;

5、将所述蛋白质混合液依次进行超声预处理与酸热处理,得到所述柔性蛋白质纳米纤维。

6、优选地,所述蛋白质粉末的种类包括乳清分离蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、豌豆分离蛋白、大豆分离蛋白、芝麻分离蛋白、核桃分离蛋白、菜籽分离蛋白、火麻仁分离蛋白和鹰嘴豆分离蛋白中的至少一种。

7、优选地,所述醇类试剂包括乙醇、甲醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种;所述酸性试剂包括盐酸,所述盐酸的浓度为0.5~2mol/l。

8、优选地,所述蛋白质混合液中蛋白质的浓度为5~50g/l,醇类试剂的体积分数为5~40%;所述蛋白质混合液的ph值为1.5~3。

9、优选地,所述超声预处理的超声功率为100~300w;所述超声预处理为间歇式超声,其中每个周期内工作时间为10~40s,间歇时间为10~30s,所述超声预处理的总时间为5~20min。

10、优选地,所述酸热处理的温度为75~90℃,时间为6~30h。

11、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的柔性蛋白质纳米纤维。

12、本发明提供了一种水包油乳液的制备方法,包括以下步骤:

13、将植物油滴加至柔性蛋白质纳米纤维的水分散液中进行乳化处理,得到所述水包油乳液;所述柔性蛋白质纳米纤维为上述技术方案所述柔性蛋白质纳米纤维。

14、优选地,所述植物油包括玉米油、花生油和菜籽油中的至少一种;所述柔性蛋白质纳米纤维的水分散液的浓度为5~50g/l,所述柔性蛋白质纳米纤维的水分散液与植物油的体积比为3~12:1;

15、所述乳化处理在剪切条件下进行,所述剪切的速率为10000~15000rpm,所述乳化处理的时间为2~10min。

16、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的水包油乳液。

17、本发明提供了一种柔性蛋白质纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:将蛋白质粉末、醇类试剂、水与酸性试剂混合,得到蛋白质混合液;将所述蛋白质混合液依次进行超声预处理与酸热处理,得到所述柔性蛋白质纳米纤维。本发明针对传统酸热法制备蛋白质纳米纤维的工艺缺陷,提供了一种超声辅助制备柔性蛋白质纳米纤维的方法,采用本发明方法制备的柔性蛋白质纳米纤维能够在油-水界面形成柔韧性更强的粘弹性蛋白纤维膜,可显著增强蛋白纤维的乳化活性和乳化稳定性,能够应用于水包油乳液的乳化和稳定中。具体的,本发明在原有的纯水体系下,使用醇类试剂替代部分水,降低蛋白质纤维化过程中的溶剂极性,并在纤维化(酸热处理)前对含有蛋白质、醇类试剂以及水的混合液进行超声预处理,能够改变蛋白质二级结构组成,促使蛋白质在纤维化过程中结构更加舒展,加速蛋白质变性和自组装纤维形成的进程,最终获得乳化活性和乳化稳定性更强的柔性蛋白质纳米纤维。测试例的结果显示,与传统酸热法制得的蛋白质纳米纤维相比,本发明实施例制备的柔性蛋白质纳米纤维对水包油乳液表现出更好的稳定和保护效果,对外界胁迫(ph值、热、金属离子)表现出更好的适应性和抵抗能力。此外,本发明提供的方法具有操作简便、适用性广、制备成本低和适合工业化生产的优势。

技术特征:

1.一种柔性蛋白质纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述蛋白质粉末的种类包括乳清分离蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白、豌豆分离蛋白、大豆分离蛋白、芝麻分离蛋白、核桃分离蛋白、菜籽分离蛋白、火麻仁分离蛋白和鹰嘴豆分离蛋白中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述醇类试剂包括乙醇、甲醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种;所述酸性试剂包括盐酸,所述盐酸的浓度为0.5~2mol/l。

4.根据权利要求1~3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述蛋白质混合液中蛋白质的浓度为5~50g/l,醇类试剂的体积分数为5~40%;所述蛋白质混合液的ph值为1.5~3。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声预处理的超声功率为100~300w;所述超声预处理为间歇式超声,其中每个周期内工作时间为10~40s,间歇时间为10~30s,所述超声预处理的总时间为5~20min。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法,其特征在于,所述酸热处理的温度为75~90℃,时间为6~30h。

7.权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的柔性蛋白质纳米纤维。

8.一种水包油乳液的制备方法,包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述植物油包括玉米油、花生油和菜籽油中的至少一种;所述柔性蛋白质纳米纤维的水分散液的浓度为5~50g/l,所述柔性蛋白质纳米纤维的水分散液与植物油的体积比为3~12:1;

10.权利要求8或9所述制备方法制备得到的水包油乳液。

技术总结本发明提供了一种柔性蛋白质纳米纤维、水包油乳液及制备方法,属于蛋白质纳米纤维技术领域。本发明提供的柔性蛋白质纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:将蛋白质粉末、醇类试剂、水与酸性试剂混合,得到蛋白质混合液;将所述蛋白质混合液依次进行超声预处理与酸热处理,得到所述柔性蛋白质纳米纤维。本发明针对传统酸热法制备蛋白质纳米纤维的工艺缺陷,提供了一种超声辅助制备柔性蛋白质纳米纤维的方法,采用本发明方法制备的柔性蛋白质纳米纤维的乳化活性和乳化稳定性较强,能够应用于水包油乳液的乳化和稳定中。技术研发人员:张亮,张辉,王文骏,刘冠辰,刘东红受保护的技术使用者:浙江大学长三角智慧绿洲创新中心技术研发日:技术公布日:2024/6/2

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