本发明涉及食品工程,具体为一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法及应用。
背景技术:
1、啤酒糟是啤酒生产过程产生的量大且集中的重要副产物,是麦芽和不发芽的谷物辅料在糖化过滤后不溶解的部分。全球每年啤酒生产过程产生超过4000万吨啤酒糟,其中中国每年有超过300万吨。由于啤酒糟中含有丰富的大分子蛋白,长期以来,国内外啤酒企业主要是将其作为粗饲料直接低价出售,有少数厂家则将湿酒糟直接丢弃处理,这既是对资源的极大浪费,又造成了环境污染。啤酒糟富含蛋白质、多酚、低聚糖及膳食纤维,其中醇溶蛋白作为关键蛋白质成分,因具备降血糖、抗氧化等生理功效,正日益受到国内外啤酒企业的关注与开发。
2、酚类化合物是一类具有强抗氧化活性、抗炎、降血糖等多种生物活性的天然化合物,常用于对蛋白质改性制备蛋白-多酚复合物。有研究表明,多酚类物质与蛋白质通过非共价键或共价键结合形成蛋白-多酚复合物后,蛋白质的抗氧化活性和稳定性均获得较高提升。目前用于制备蛋白复合物的植物多酚主要是茶多酚、没食子酸、芦丁等。
3、自由基接枝法因其反应程序简单、制备条件温和、无毒副产物等优点,被广泛用于合成具有生物活性的蛋白-多酚共价复合物。但其也存在一些缺点,如接枝率低、反应时间过长等。如申请公布号为cn113045768a的发明申请公开了一种乳清分离蛋白-多酚复合物稳定油-水界面乳液及其制备方法和应用,其采用了自由基接枝法制备乳清分离蛋白-多酚复合物,自由基接枝反应时间为24h。博士论文《高抗氧化性大豆分离蛋白-鞣花酸体系的构建及其对β-胡萝卜素纳米乳液稳态作用研究》采用自由基接枝法增强大豆分离蛋白(spi)与鞣花酸(ea)之间的相互作用,制备spi-ea共价复合物,其最优条件为:spi 1g、ea 60mg、接枝温度50℃和接枝时间24h。二者存在一个共同的问题就是反应时间过长,导致复合物的制备效率降低。
4、因此,如何缩短自由基接枝法制备蛋白-多酚复合物的反应时间,提高接枝效率成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中利用自由基接枝法制备蛋白-多酚复合物时反应时间过长的技术问题,本发明提供了一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法及应用,利用高压脉冲辅助自由基接枝法缩短了蛋白-多酚复合物的制备时间,提高了复合物中多酚的接枝率,且制备的复合物具有优异的抗氧化活性和降血糖功能,有效提高了啤酒糟的利用率,为功能性食品的生产及应用提供理论支持。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、第一方面,本发明提供一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,包括如下步骤:
4、s1,蛋白制备:取啤酒糟,预处理,超声辅助乙醇法提取醇溶蛋白得上清液,活性炭脱色得脱色溶液,分离和纯化得啤酒糟醇溶蛋白;
5、s2,蛋白复溶:取啤酒糟醇溶蛋白,加入到乙醇溶液中,搅拌至其完全溶解,即得啤酒糟醇溶蛋白复溶溶液;
6、s3,蛋白-多酚复合物制备:向所述啤酒糟醇溶蛋白复溶溶液中加入过氧化氢和抗坏血酸得到预反应体系,向所述预反应体系中加入多酚化合物,用酸调节ph为5.5~6.5,高压脉冲处理进行高压脉冲辅助自由基接枝反应,得到复合物溶液,冷冻干燥,即得啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物。
7、优选的,s1中,所述预处理包括:将啤酒糟干燥、粉碎、过筛得啤酒糟粉。
8、优选的,s1中,所述超声辅助乙醇法包括:取啤酒糟粉和乙醇溶液混匀,在超声功率80~120w、温度35~45℃的条件下超声处理30~50min进行超声辅助乙醇提取,离心,过滤,取上清液;其中,啤酒糟粉与乙醇溶液的固液比为1:(2~10)g/ml,且乙醇溶液的浓度为60~80%(v/v)。
9、优选的,s1中,所述活性炭脱色包括:向所述上清液中添加活性炭粉末,室温下搅拌20~40min,离心,过滤,得脱色溶液;所述活性炭粉末的添加量为上清液体积的3%~5%。
10、优选的,s1中,所述分离和纯化包括:以体积比1:1向所述脱色溶液中加入质量分数为1%的nacl溶液,4℃下盐析24h,离心,弃上清液,冻干沉淀,即得啤酒糟醇溶蛋白。
11、优选的,s2中,乙醇溶液的浓度为60%~80%(v/v),且啤酒糟醇溶蛋白与乙醇溶液的固液比为1:(79~119)g/ml。
12、优选的,s3中,过氧化氢的浓度为5mol/l,过氧化氢的添加量为每1g啤酒糟醇溶蛋白加入过氧化氢(0.5~1.5)ml;抗坏血酸与啤酒糟醇溶蛋白的质量比为(0.2~0.3):1。
13、优选的,s3中,所述多酚化合物为绿原酸,且绿原酸与啤酒糟醇溶蛋白的质量比为(3~5):100。
14、优选的,s3中,在进行高压脉冲辅助自由基接枝反应时,所述高压脉冲处理参数为:电场强度15~25kv/cm,脉冲数8~12,脉冲时间10~30min。
15、第二方面,本发明提供了由上述制备方法制备得到的啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物在抗氧化和/或降血糖功能性食品中的应用。
16、综合以上技术方案,本发明具有以下有益效果:
17、(1)本发明利用超声辅助提取法提取啤酒糟中的醇溶蛋白,超声波在液体中具有空化效应、机械效应和热效应,在一定程度上加速提取进程、提高传质速率。此外,本发明还通过单因素试验得到超声辅助乙醇提取啤酒糟醇溶蛋白的最优条件。
18、(2)本发明在制备啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物时,抗环血酸和强氧化剂过氧化氢互相作用产生羟基自由基,羟基自由基首先共价连接到蛋白质羟基和氨基的氢原子上产生蛋白质自由基,蛋白质自由基在高压脉冲作用下,通过共价键与多酚结合形成稳定的蛋白质-多酚复合物。由于高压脉冲在化学反应中能够产生高能电子,这些电子的能量足以分解、激发和电离原子、分子,有利于自由基的生成,因此利用高压脉冲辅助自由基接枝法能够提高多酚的接枝率,加快反应进行。
19、(3)本发明深入研究啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的活性功能,相比啤酒糟醇溶蛋白,所得复合物的dpph自由基抑制活性、羟基自由基抑制活性和α-淀粉酶抑制活性显著提高,因此复合物具有优异的抗氧化和降血糖功能,且复合物表现出较强的协同抗氧化作用。
20、(4)本发明制备的啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物可用于制备抗氧化和/或降血糖功能性食品,为啤酒副产物啤酒糟在功能性食品领域的应用提供理论基础,实现了啤酒副产物资源的高值化综合利用,从而减少资源浪费,降低环境污染。
21、总之,本发明采用高压脉冲辅助自由基接枝法制备啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物,工艺简单、反应时间短,仅需10~30min,易于实现工业化生产。制备得到的复合物具有优异的抗氧化和降血糖活性,可用于制备抗氧化和/或降血糖功能性食品。
1.一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s1中,所述预处理包括:将啤酒糟干燥、粉碎、过筛得啤酒糟粉。
3.根据权利要求2所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s1中,所述超声辅助乙醇法包括:取啤酒糟粉与乙醇溶液混匀,在超声功率80~120w、温度35~45℃的条件下超声处理30~50min进行超声辅助乙醇提取,离心,过滤,取上清液;其中,啤酒糟粉与乙醇溶液的固液比为1:(2~10)g/ml,且乙醇溶液的浓度为60~80%(v/v)。
4.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s1中,所述活性炭脱色包括:向所述上清液中添加活性炭粉末,室温下搅拌20~40min,离心,过滤,得脱色溶液;所述活性炭粉末的添加量为上清液体积的3%~5%。
5.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白的制备方法,其特征在于,s1中,所述分离和纯化包括:以体积比1:1向所述脱色溶液中加入质量分数为1%的nacl溶液,4℃下盐析24h,离心,弃上清液,冻干沉淀,即得啤酒糟醇溶蛋白。
6.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白的制备方法,其特征在于,s2中,乙醇溶液的浓度为60%~80%(v/v),且啤酒糟醇溶蛋白与乙醇溶液的固液比为1:(79~119)g/ml。
7.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s3中,过氧化氢的浓度为5mol/l,过氧化氢的添加量为每1g啤酒糟醇溶蛋白加入过氧化氢(0.5~1.5)ml;抗坏血酸与啤酒糟醇溶蛋白的质量比为(0.2~0.3):1。
8.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s3中,所述多酚化合物为绿原酸,且绿原酸与啤酒糟醇溶蛋白的质量比为(3~5):100。
9.根据权利要求1所述的一种啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物的制备方法,其特征在于,s3中,在进行高压脉冲辅助自由基接枝反应时,所述高压脉冲处理参数为:电场强度15~25kv/cm,脉冲数8~12,脉冲时间10~30min。
10.权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的啤酒糟醇溶蛋白-多酚复合物在抗氧化和/或降血糖功能性食品中的应用。