[发明专利]一种安全高效蛋白抗冻剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种安全高效新型蛋白抗冻剂及其制备方法和应用，所述蛋白抗冻剂的制备过程为：鱼鳞经干燥、预处理、蒸汽闪爆处理、脱钙、酶解、热水浸提及冻干后得到，所得蛋白抗冻剂可作为冷冻保护剂应用于水产品、酶及菌种的冷冻保藏；本发明原料来源广泛、成本低廉，工艺简单、高效，制备的新型抗冻剂具有安全营养和适用范围广等优点，能够有效控制冷冻食品及生物制品的品质劣变，增强其冻融稳定性。

技术领域

本发明属于食品加工与贮藏领域，具体涉及一种安全高效新型蛋白抗冻剂及其制备方法和应用，可作为冷冻保护剂应用于水产品、酶及菌种的冷冻保藏。

背景技术

低温冷冻储藏是生鲜食品及其原料的主要贮藏方式之一，但冷冻处理不可避免引发冰晶形成，进一步导致原料组织破裂，食品组分发生系列变化如脂质氧化、蛋白质氧化和聚集，最终使食品的加工特性及营养品质显著降低。添加抗冻剂是增强生鲜食品冻藏稳定性普遍方法之一。传统的抗冻剂为蔗糖、山梨醇及复合磷酸盐构成的复合物，因其良好的抗冻效果以及较为低廉的成本而被广泛应用于食品的冷冻贮藏。随着食品科学的发展及消费者安全营养观念的增强，此类传统抗冻剂潜在的安全风险引起了消费者担忧。例如，蔗糖具有较高热量，会导致肥胖和龋齿等，亦不适用于糖尿病患者食用，此外蔗糖较高甜度也会改变食品本身口感；已有研究证实，复合磷酸盐存在胃肠病加重风险。由此可见，这种传统抗冻剂的安全性及适用性受到一定程度限制。作为新型抗冻剂的典型代表，抗冻蛋白和抗冻肽表现出优异的抗冻特性，但其高昂的生产成本，苛刻的制备条件以及潜在安全隐患也限制了它们的广泛应用，因此开发一种兼具安全及高效抗冻能力的新型抗冻剂成为冷冻食品行业亟待解决的关键技术问题。

目前，从现有抗冻剂如抗冻蛋白、抗冻肽以及多糖胶体的抗冻结构基础出发，通过由下到上的结构设计开发新型抗冻剂成为主要的研发思路之一。将小分子物质经化学修饰或组装改性可制备具有与上述抗冻剂抗冻能力相媲美的冷冻保护剂，已应用于生物组织及特殊材料的冷冻保护(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)。然而以化学合成方法所制备的抗冻剂仍存在一定的安全风险，无法直接应用于食品的冷冻保护。来源于水产品加工主要副产物的鱼鳞胶兼具了抗冻蛋白的结构特性(Gly-X-Y序列分布和PPⅡ构象)以及多糖胶体的凝胶特性，具备了抗冻剂所需的分子结构基础，因此有望作为一种新型抗冻剂应用于食品的冷冻保护。此外，鱼鳞胶上述抗冻特性与分子量的大小密不可分。鱼鳞胶小分子肽已被证实具有类抗冻蛋白的抗冻活性(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)；鱼鳞胶大分子量组分的凝胶性与多糖凝胶抗冻机制类似(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)。因此控制鱼鳞胶分子分布的合理构成以最大程度发挥其抗冻特性是制备明胶基抗冻剂的关键。鱼鳞胶的主要制备方法包括“预处理+热水浸提法”，其中预处理方法包括酸、碱及酶处理。但由于鱼鳞本身胶原蛋白与羟基磷灰石密切结合的状态，采用上述方法制备鱼鳞胶的效率受到极大限制。