[發明專利]一種安全高效蛋白抗凍劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010639555.6
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111808903B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 朱士臣;俞杰航;周緒霞;丁玉庭;劉書來
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C07K1/14
• 分類號: C07K1/14
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發明提供了一種安全高效新型蛋白抗凍劑及其制備方法和應用，所述蛋白抗凍劑的制備過程為：魚鱗經干燥、預處理、蒸汽閃爆處理、脫鈣、酶解、熱水浸提及凍干后得到，所得蛋白抗凍劑可作為冷凍保護劑應用于水產品、酶及菌種的冷凍保藏；本發明原料來源廣泛、成本低廉，工藝簡單、高效，制備的新型抗凍劑具有安全營養和適用范圍廣等優點，能夠有效控制冷凍食品及生物制品的品質劣變，增強其凍融穩定性。

技術領域

本發明屬于食品加工與貯藏領域，具體涉及一種安全高效新型蛋白抗凍劑及其制備方法和應用，可作為冷凍保護劑應用于水產品、酶及菌種的冷凍保藏。

背景技術

低溫冷凍儲藏是生鮮食品及其原料的主要貯藏方式之一，但冷凍處理不可避免引發冰晶形成，進一步導致原料組織破裂，食品組分發生系列變化如脂質氧化、蛋白質氧化和聚集，最終使食品的加工特性及營養品質顯著降低。添加抗凍劑是增強生鮮食品凍藏穩定性普遍方法之一。傳統的抗凍劑為蔗糖、山梨醇及復合磷酸鹽構成的復合物，因其良好的抗凍效果以及較為低廉的成本而被廣泛應用于食品的冷凍貯藏。隨著食品科學的發展及消費者安全營養觀念的增強，此類傳統抗凍劑潛在的安全風險引起了消費者擔憂。例如，蔗糖具有較高熱量，會導致肥胖和齲齒等，亦不適用于糖尿病患者食用，此外蔗糖較高甜度也會改變食品本身口感；已有研究證實，復合磷酸鹽存在胃腸病加重風險。由此可見，這種傳統抗凍劑的安全性及適用性受到一定程度限制。作為新型抗凍劑的典型代表，抗凍蛋白和抗凍肽表現出優異的抗凍特性，但其高昂的生產成本，苛刻的制備條件以及潛在安全隱患也限制了它們的廣泛應用，因此開發一種兼具安全及高效抗凍能力的新型抗凍劑成為冷凍食品行業亟待解決的關鍵技術問題。

目前，從現有抗凍劑如抗凍蛋白、抗凍肽以及多糖膠體的抗凍結構基礎出發，通過由下到上的結構設計開發新型抗凍劑成為主要的研發思路之一。將小分子物質經化學修飾或組裝改性可制備具有與上述抗凍劑抗凍能力相媲美的冷凍保護劑，已應用于生物組織及特殊材料的冷凍保護(Graham, B.,Fayter,A.E.R.et al(2019).Synthesis ofAnthracene Conjugates of Truncated Antifreeze Protein Sequences:Effect of theEnd Group and Photocontrolled Dimerization on Ice RecrystallizationInhibition Activity.Biomacromolecules,20,4611-4621)。然而以化學合成方法所制備的抗凍劑仍存在一定的安全風險，無法直接應用于食品的冷凍保護。來源于水產品加工主要副產物的魚鱗膠兼具了抗凍蛋白的結構特性(Gly-X-Y序列分布和PPⅡ構象)以及多糖膠體的凝膠特性，具備了抗凍劑所需的分子結構基礎，因此有望作為一種新型抗凍劑應用于食品的冷凍保護。此外，魚鱗膠上述抗凍特性與分子量的大小密不可分。魚鱗膠小分子肽已被證實具有類抗凍蛋白的抗凍活性(Fu,W.Q.,Wang,P.X.,et al.(2019).Preparation,primary structure and antifreeze activity of antifreeze peptides fromScomberomorus niphonius skin.Lwt-Food Science and Technology,101,670-677)；魚鱗膠大分子量組分的凝膠性與多糖凝膠抗凍機制類似(Gaukel,V.,Leiter,A.et al.(2014).Synergism of different fish antifreeze proteins and hydrocolloids onrecrystallization inhibition of ice in sucrose solutions.Journal of FoodEngineering,141,44-50)。因此控制魚鱗膠分子分布的合理構成以最大程度發揮其抗凍特性是制備明膠基抗凍劑的關鍵。魚鱗膠的主要制備方法包括“預處理+熱水浸提法”，其中預處理方法包括酸、堿及酶處理。但由于魚鱗本身膠原蛋白與羥基磷灰石密切結合的狀態，采用上述方法制備魚鱗膠的效率受到極大限制。