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喷雾干燥工艺通过乳化盐或双糖提高豌豆分离蛋白的功能性

返回列表 浏览:12 日期:2025-01-08

    近年来,消费者对植物性饮食的兴趣不断增长,这要求食品行业加快植物性食品的开发并投入大规模生产。豌豆(Pisum sativum L.)蛋白是最有前景的产品之一,因为它具有高营养价值、低过敏性、环境可持续性,更重要的是,对于行业而言,它的成本较低。尽管如此,开发豌豆蛋白产品仍然存在挑战,即这些产品在被纳入蛋白质强化食品中时是否可以作为合格成分,并且更好地满足消费者的偏好。这是因为在豌豆蛋白中发现的主要蛋白质成分属于盐溶性球蛋白,而豌豆蛋白主要的β-折叠二级结构也导致其功能性较差。

    出于上述目的,最近越来越多的研究集中于通过化学修饰(如美拉德反应)和加工技术(如热处理,酶处理,ph转移和超声联合处理等)。然而,然而,通过上述修饰手段来改善豌豆蛋白的功能,在实现工业化和经济高效的加工生产方面是艰巨的。一般来说,食品工业中制造豌豆分离蛋白(PPI)最常用的方法是通过碱性提取(AE),随后在等电点(IEP)沉淀蛋白质,然后进行喷雾干燥。由于所需设备相对简单,这种提取工艺提供了更低廉的成本。在作者最近的研究中,开发了一种将PPI与环糊精(CD)的固体分散和共喷雾干燥相结合的新技术,以改善PPI的风味特性。尽管豌豆蛋白的豆腥味得到了显著缓解,但共喷雾干燥并未影响所得PPI‒CD的结构和物理功能。在此基础上,作者提出了一种简单实用的制造技术,可以无缝地结合到AE‒IEP提取步骤中,以改善PPI的功能。这项技术的基本概念是在喷雾干燥之前,将来自IEP的蛋白质浆料与少量共喷雾食品级制剂混合。该方法基于以下假设:在喷雾干燥过程中加入共喷雾干燥剂(如双糖或乳化盐)会改变PPI的结构,从而进一步影响最终蛋白质产品的功能属性。此外,它可能有助于释放蛋白质疏水袋中结合的豆腥味,这些豆腥味可能在喷雾干燥后被去除。

    在本研究中,选择了常见的食品添加剂,包括两种双糖(海藻糖(Tr)和蔗糖(Su))和一种乳化盐(六偏磷酸钠(SHMP))作为共喷雾剂。据报道,Tr和Su能够通过氢键相互作用保护蛋白质分子(如溶菌酶)在喷雾干燥过程中不脱水。理论上,预计这种二糖-蛋白质相互作用会影响喷雾干燥过程中蛋白质的结构变化,从而进一步影响产物的功能。然而,在喷雾干燥过程中,双糖和PPI之间是否存在这种相互作用,如果存在将如何影响蛋白质的结构和功能目前尚不清楚。同样,SHMP是另一种常见的食品添加剂,根据良好生产规范使用时通常被认为是安全的。欧洲食品安全局(EFSA)小组还认为SHMP具有较低的急性经口毒性,根据2019年公布的毒性数据,在遗传毒性和致癌性方面不存在任何问题。它可作为螯合剂和/或乳化剂用于多种食品,如果冻、沙拉酱、乳制品、加工奶酪和肉制品。近年来,磷酸化植物蛋白与乳化盐发生化学反应,可改变其溶解性、乳化性和起泡性等功能特性。因此,在喷雾干燥过程中添加SHMP有可能导致蛋白质结构的变化,这有利于获得更好的蛋白质功能。然而,现有的食品蛋白质磷酸化方法除了需要额外的干热处理外,还需要苛刻的化学反应条件或昂贵的酶。因此,这种简化的制造工艺需要确认是否可以通过常规喷雾干燥工艺将乳化盐中的磷酸基团引入PPI。

    因此,美国北达科他州立大学的Leqi Cui和Jiajia Rao等研究的目的是验证以下假设:在PPI喷雾干燥过程中添加Tr/Su/SHMP会改变蛋白质结构和组成,进而影响最终蛋白质产品的功能属性。为此,制备了共喷雾干燥机的豌豆分离蛋白(PPI)样品,对其结构信息进行了综合评估,并与无共喷雾干燥剂的喷雾干燥PPI进行了比较。随后,研究了共喷雾干燥PPI的功能属性,并与对照组(PPI和PPI与Tr/Su/SHMP的物理混合物)进行了比较。最后,由于PPI通常与“豆味”相关,可能导致消费者拒绝,因此本研究还通过非目标化合物过滤技术对PPI的香气化合物进行了表征,并通过多变量分析可视化了对照和共喷雾干燥PPI之间的差异。所开发的技术可能增加PPI的功能性和芳香性,从而为快速适应食品工业提供商业可用的工具。

在本研究中,研究了在AE‒IEP蛋白质提取的最后一步中加入共喷雾剂(Tr、Su或SHMP)的可行性,包括共喷雾干燥PPI的组成、结构和表面性质、功能属性以及芳香特性。总的来说,共喷涂剂类型和喷雾干燥过程在决定最终PPI的组成、结构和表面性质、功能属性和芳香特性方面起着重要作用。PPI对照品和PPI与Tr/Su/SHMP的物理混合物在结构和表面性质、功能属性和芳香特性方面没有发现差异。FTIR和表面性质结果表明,PPI和共喷涂剂之间存在相互作用。在3 种共喷雾干燥PPI中,PPI-SHMP通常表现出更好的功能性,包括水/油结合能力、中性pH下的溶解性、乳化性、起泡性和热性能,因为PPI与SHMP的磷酸化。此外,与共喷雾干燥样品相比,PPI对照品的芳香特性表现出不同的特性。总之,本研究为改善PPI的功能提供了一种简化的制造工艺。

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