一种即热食品用多效保水剂及其制备方法和应用-k8凯发

本发明属于食品加工，具体涉及一种即热食品用多效保水剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水凝胶是一种含有大量水分子的三维网络结构高分子物质，具有高弹性、高透明度、高生物相容性等特点。水凝胶根据原料来源、交联方式、聚合方法、所带电性、环境响应和可降解性的不同进行分类。水凝胶可以用作药物释放载体、眼科材料、组织工程支架、医用敷料和美容材料等生物医药领域，也可用于食品用保水剂等食品领域。水凝胶可以是天然的也可以是合成的，由亲水性高分子通过物理或化学作用交联而成。

2、明胶是一种从动物皮、筋、骨等部位提取的天然水凝胶，主要由胶原蛋白经过部分水解而成。

3、即热食品是指只需要经过加热即可食用的食品。这类食品在加工后一般有两种保存方式：冷藏和常温。鱼糜制品、速冻水饺、快餐料理包等食品也属于这类预制菜品。具体地，例如鱼糜制品在加热过程中的品质主要取决于其凝胶强度、弹性、持水性和口感等指标，这些指标又与鱼糜中的蛋白质含量、结构和交联程度有关。

4、为了提高鱼糜的品质，通常需要在鱼糜中添加一定量的明胶作为保水剂。明胶具有良好的凝胶性能和保水性能，可以增加鱼糜的凝胶强度和持水性，改善其口感。

5、然而，现有的明胶保水剂存在一些问题，主要有以下几点：

6、(1)明胶的凝固时间较短，需要在适宜温度条件下进行加工，否则会导致明胶溶液迅速凝固而无法与鱼糜充分混合；

7、(2)明胶的热稳定性较差，不能耐受较高的温度或者长时间的加热处理，否则会导致明胶凝胶熔化或者分解；

8、为了克服上述问题，有人提出了使用合成水凝胶作为保水剂的方法。合成水凝胶可以通过化学交联或者物理交联等方式制备，可以根据不同的需求调节其结构和性能，例如可以作为热稳定的保水剂用于即热食品中。

9、然而，现有的水凝胶保水剂也存在一些不足之处，主要有以下几点：

10、(1)水凝胶的制备工艺复杂，需要使用大量的有机溶剂、催化剂、交联剂等化学试剂，不利于环境保护和成本控制；

11、(2)水凝胶的注射性能不佳，需要使用专用的注射设备或者预先制成颗粒或者片状等形式才能与鱼糜混合；

12、(3)水凝胶与鱼糜之间的相容性和结合力不强，容易造成分层或者分离现象。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种即热食品用多效保水剂，其通过茶多酚和明胶的接枝，可提高明胶在室温下的流动性，具有可注射性和热稳定性；

3、相应地，本发明还提供一种即热食品用多效保水剂的制备方法及其应用，制备方法简单且成本低，适用于工厂化生产，可用于即热食品中。

4、(二)技术方案

5、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

6、第一方面，本发明提供一种即热食品用多效保水剂，其主要以下原料制成：明胶和茶多酚。

7、可选地，保水剂为香兰素官能团接枝到明胶分子上而成。

8、本发明中茶多酚是一类存在于茶叶中的多羟基苯类化合物的复合物，茶多酚中主要物质的结构式见图1。茶多酚与明胶蛋白质分子中的氨基酸残基之间形成氢键或共价键，从而降低了明胶凝胶网络的交联密度和刚性，增加了明胶的流动性和可塑性。当明胶在室温下冷却时，茶多酚的存在会抑制明胶分子之间的缠绕和结晶，延缓了明胶凝固的过程，从而增加明胶凝固所需时间。

9、经过试验表明：本发明所得到的保水剂在室温下凝固时间为35min，而明胶溶液在室温下凝固所需时间为13min。

10、本发明进一步通过在搅拌、水浴加热条件下，将茶多酚官能团接枝到明胶分子链上。

11、本发明进一步通过酶法和化学改性法对明胶进行了复合修饰。可以通过非共价键(疏水键、离子键和氢键)或共价键相互作用，非共价相互作用的条件更为简单，即搅拌、加热等，而共价相互作用需要酶催化、自由基诱导或碱性条件下发生。

12、可选地，茶多酚为明胶质量的0.5～3％。

13、可选地，所述原料还包括：香兰素。

14、可选地，香兰素为明胶质量的0.15～0.30％；

15、香兰素化学名为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛，香兰素可对鱼皮明胶进行改性，延长其在室温下的凝固时间，提高其流动性。其中，香兰素的特殊基团的引入，可进一步提高明胶抗菌、抗氧化等作用。

16、本发明明胶可同时在茶多酚以及香兰素的作用下，改变其化学性质，使其在常温下具有显著更长的凝固时间；其相对于仅仅通过茶多酚或香兰素的作用，延长凝固时间更显著。茶多酚与香兰素可能是通过不同的作用机理作用于明胶，从而使其在相同摩尔数的明胶下，在常温下具有明显更强的流动性，其具有相互增效作用。同时，茶多酚和香兰素在本发明的方案中对于提高抗菌抗氧化也起到相互增效的作用。

17、可选地，所述原料还包括：谷氨酰胺转氨酶。

18、本发明进一步使用谷氨酰胺转氨酶催化明胶蛋白质分子中的谷氨酰胺和赖氨酸残基之间形成异肽键，从而增强了明胶凝胶网络的稳定性和弹性。这样，当明胶凝胶加热到一定温度时，异肽键不会断裂，而是保持不变，使得明胶凝胶不会再次溶解，即具有热不可逆的性质。

19、谷氨酰胺转氨酶添加量为明胶质量的28～35％。

20、其中，谷氨酰胺转氨酶是由331个氨基组成的分子量约38000的具有活性中心的单体蛋白质，其可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间发生共价交联，从而改善蛋白质的结构和功能，在本发明中的作用是促进明胶谷氨酰胺残基的γ-羧氨酰胺基和赖氨酸残基的ε-氨基在明胶凝胶中形成化学交联的ε-(γ-谷氨酰胺)-赖氨酸异肽键。

21、明胶分子链上含有大量的活性官能团，因此本发明得以通过物理结合化学改性的方法提高明胶在室温下的流动性。具体实施方式是在搅拌、水浴加热条件下，形成分子间氢键如oh···n、oh···o＝c等，将茶多酚官能团接枝到明胶分子链上。本发明引入谷氨酰胺转氨酶对明胶凝胶进行修饰，提高明胶凝胶的热稳定性。在谷氨酰胺转氨酶的催化下，加热时的明胶蛋白质分子中的谷氨酰胺残基与另一个明胶蛋白质分子中的赖氨酸残基之间形成异肽键，从而使两个明胶蛋白质分子相互连接；同时，明胶分子会被水分子包围，形成水合层，这会降低明胶分子之间的相互吸引力，使得明胶分子更加灵活和可伸缩。明胶分子就可以在空间中重新排列，填补空隙，形成更紧密的网络结构。经过冷却，水分子会逐渐失去动能，从水合层中脱离，使得明胶分子之间的相互吸引力增强，形成更多的氢键和范德华力。明胶分子就会被固定在网络结构中；同时明胶分子之间形成更多异肽键等化学键，明胶分子之间的交联程度就会进一步增加，形成更稳定的凝胶。由此，在食品加工或半熟预制菜制品的加热过程中，明胶凝胶表现出热不可逆性。

22、本发明的保水剂具有优异的性能和可行性，为食品加工业带来了更多的便利和机遇。

23、本发明通过谷氨酰胺转移酶对明胶凝胶进行过度修饰后，所得到的保水剂，在室温下静置30min才逐渐凝固，凝固之后，可出现热不可逆的现象。

24、本发明通过茶多酚(在某些实施方式中，加入有香兰素)和明胶的接枝产物和谷氨酰胺转氨酶的交联，在不改变鱼糜凝胶制品的风味和颜色的同时，加强了鱼糜凝胶制品的持水性和凝胶强度，进而提高鱼糜凝胶制品的口感。

25、可选地，明胶为以下一种或两种以上的组合：骨胶、鱼胶、植物胶、动物皮胶；优选为猪皮明胶。

26、第二方面，本发明还提供上述即热食品用多效保水剂的制备方法，其包括以下步骤：

27、将茶多酚溶液加入到明胶溶液中得到的明胶-茶多酚混合液为所述保水剂；

28、或

29、将茶多酚溶液加入到明胶溶液中得到的明胶-茶多酚混合液，再加入谷氨酰胺转氨酶交联反应制得所述保水剂；

30、可选地，明胶溶液中明胶的含量为5～8wt％；更优选地，为5wt％。

31、可选地，明胶溶液的配制的方法包括以下步骤：将明胶加入于超纯水中，55℃～60℃下加热搅拌溶解。

32、茶多酚溶液中茶多酚的含量为0.25g/l～1.50g/l；更优选地，为0.5g/l。

33、所述明胶-茶多酚混合液的制备方法包括：茶多酚溶液加入到所述皮明胶溶液中加热至55℃～60℃保持45min～75min。

34、可选地，将谷氨酰胺转氨酶加入到明胶-茶多酚混合液中搅拌均匀后，4℃以下冷藏12h以上，并且在35～45℃水浴中保持25～35min完成交联反应制得所述保水剂；

35、或

36、所述保水剂包括：独立存放的谷氨酰胺转氨酶和所述明胶-茶多酚混合液；在使用时，依次加入待保水物料中。

37、可选地，明胶-茶多酚混合液中还加入有香兰素溶液。

38、可选地，香兰素溶液中香兰素的含量为6～10g/l；更优选地，为8g/l。

39、第三方面，本发明还提供一种上述即热食品用多效保水剂在凝胶中的应用。

40、可选地，所述凝胶为肉糜凝胶，将所述保水剂注射至肉糜或包含有肉糜的复合物中；其中，肉糜包括但不仅限于：鱼糜、鸡肉糜、猪肉糜。

41、可选地，所述保水剂与所述肉糜按重量份比为：100份重量份的肉糜，6份重量的保水剂。

42、更具体地，保水剂与肉糜的混合：吸取55℃的明胶-茶多酚混合液，注射到肉糜中立即吸取谷氨酰胺转氨酶溶液注射到肉糜中，研钵或均质机搅拌混匀。用切面的针筒缓慢吸取肉糜复合物，灌注成圆柱体肉糜后用保鲜膜将针筒切面封口，4℃冷藏12h。

43、可选地，采用二段加热法，将针筒中的肉糜复合物置于40℃水浴锅中加热30min，然后立即放入90℃水浴锅中加热20min，最后放到冰水中冷却10min。

44、(三)有益效果

45、本发明提供的保水剂主要由茶多酚、明胶构成的，由于茶多酚与明胶的接枝作用，本发明显著延长了明胶溶液凝固所需要的时间，使保水剂在较长时间内具有较好的流动性因此能够通过注射的方式混合到应用体系中；进一步通过tg酶的交联作用，催化明胶链的共价交联，使其不同于其他明胶凝胶，在冷却凝固后不会受热熔化，具有热稳定性，提高其凝固状态下的时间。

46、本发明引入的谷氨酰胺转氨酶是一种小分子单体蛋白质，能催化蛋白质发生ε-(γ-谷氨酰基)-赖氨酸共价交联反应，促进具有更紧密的三维网络的凝胶形成，使得明胶凝胶具有热稳定性，进而提高肉糜凝胶制品地持水性和凝胶强度，提升其口感。