CN100348611C

CN100348611C - 大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物的制造方法

Info

Publication number: CN100348611C
Application number: CNB2005100051536A
Authority: CN
Inventors: 吉田隆治; 福田洋一
Original assignee: Fuji Oil Co Ltd
Current assignee: Fuji Oil Co Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: CN1647701A; JP2005213213A

Abstract

本发明提出一种大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物和大豆β-淀粉酶浓缩物的制造方法，其中，将大豆乳清浓缩成固体成分浓度为10重量%～30重量%，对浓缩的大豆乳清进行加盐，添加量大于等于浓缩大豆乳清的3重量%，回收在酸性条件下析出的凝集沉淀物。

Description

大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物的制造方法

技术领域

本发明涉及简单且廉价地制造大豆中含有的、具有生理活性的胰蛋白酶抑制剂等有用的浓缩物的方法。

背景技术

胰蛋白酶抑制剂是大豆中含有的生理活性物质之一，已公知其有Kunitz型和BBI型，Kunitz型的分子量大约为20000，等电点为4.5，BBI型的分子量大约为8000，等电点为4.2，据报道有发挥生理作用的癌性胸-腹水潴留抑制剂(特公平6-23113号公报)、炎症性浮肿亢进抑制剂(特开平7-10772号公报)、含有含酶抑制剂的皮肤保养组合物的一次性吸收性产品(特表2002-505916号公报)等。

作为大豆胰蛋白酶抑制剂的分离方法，通过组合实验室水平的等电点沉淀、盐析、离子交换色谱法、凝胶过滤等，提出了各种精制方法。作为工业方法，有特开平6-145198号公报，其组合了超滤膜和离子交换色谱法，还有特开平10-066572号公报等，其组合了胰蛋白酶抑制剂提取法和离子交换色谱法等。

与胰蛋白酶抑制剂相同，β-淀粉酶也是大豆的有效成分，其分离方法有特公昭57-11636号公报和特开平7-107974号公报，其中利用了超滤膜，还有特公昭57-52386号公报等，其中利用合成硅酸铝作为吸附剂。

这些大豆胰蛋白酶抑制剂、大豆β-淀粉酶是有用的物质，如果能确立实现工业化的简单的分离技术，则对社会的贡献很大。

另一方面，虽然举出了现有技术中大豆胰蛋白酶抑制剂的分离法、大豆β-淀粉酶的分离法的例子，但这些是现实中不能进行工业化的特殊方法，或者缺乏有效利用多种成分的概念。

发明内容

大豆乳清中以胰蛋白酶抑制剂和β-淀粉酶为主，含有各种有效成分。另外，盐析是有效分离蛋白性有效成分的方法之一。但是，以浓度小的乳清作为原料进行盐析时，例如浓度为3重量％的乳清，需要向其中加入14重量％的盐，这是不现实的方法。

本发明人等发现，将大豆分离蛋白的制造过程等所产生的副产物即大豆乳清浓缩后，将pH调节至特定的范围内，并且适当地加入盐，由此可以有效地以沉淀的形式回收大豆乳清中存在的胰蛋白酶抑制剂。

即，本发明人等已经在先完成了如下发明：将大豆乳清浓缩到特定浓度后，即使不添加盐也能以沉淀组分的形式得到胰蛋白酶抑制剂(特愿2002-223228号、特愿2003-094128号、特愿2003-284120号)，但在工业生产上，本发明能进一步降低生产成本。

本发明者等专心研究，结果发现通过添加特定比例的盐并降低浓缩的程度，可降低生产成本，从而完成了本发明。

即，本发明人等发现，将大豆分离蛋白的制造过程等所产生的副产物即大豆乳清浓缩到特定浓度后，加盐，并且将pH调节至特定范围，由此可以以沉淀组分的形式回收大豆乳清中存在的胰蛋白酶抑制剂。

即，本发明涉及大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物的制造方法，其中，将大豆乳清浓缩成固体成分浓度为10重量％～30重量％，对浓缩大豆乳清进行加盐，加盐量大于等于所述浓缩大豆乳清的3重量％，回收在酸性条件下析出的凝集沉淀物。相对于浓缩液，所述加盐量优选大于等于按(39％—固体成分浓度％)/3式计算出的数值。另外，所用的盐含有选自由硝酸根离子、硫酸根离子以及氯离子组成的组中的一种或者一种以上的阴离子；和选自由钠、钾以及铵组成的组中的一种或一种以上的阳离子。进一步向凝集沉淀物加水，在pH2.0～4.8的范围进行部分再溶解，并将其固液分离，可以得到大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物，其中，固液分离得到的液体组分是BBI型胰蛋白酶抑制剂浓缩物，固体组分是Kunitz型胰蛋白酶抑制剂浓缩物。

将大豆乳清浓缩到一定浓度之后向浓缩液加盐与仅通过自身浓缩进行盐析的方法相比，可以控制浓缩成本，并高效率地得到大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物，并可高效率地得到副产物大豆β-淀粉酶浓缩物。

具体实施方式

本发明所用的大豆乳清可以使用含有大豆胰蛋白酶抑制剂的大豆乳清。即，优选在大豆乳清的生产过程中没有经历使大豆胰蛋白酶抑制剂失活程度的受热过程，大豆乳清的生产过程在小于等于100℃，优选小于等于80℃的温度进行。

大豆乳清是用大豆制造大豆分离蛋白或大豆浓缩蛋白的过程等中的副产物。受热过程少的大豆乳清能够以溶液的形式得到，例如用水在中性附近提取低变性脱脂大豆后，除去豆渣成分得到脱脂豆乳，将其中的大豆蛋白在等电点附近(例如pH4.5附近)凝集沉淀，除去大豆蛋白而得到溶液。

工业上制造大豆分离蛋白的过程中的副产物大豆乳清可作为大量质量稳定的原料利用，所以方便，通常这些乳清中典型的是固体成分大约为3％左右，其固体成分组成(以下称“干重％”)为粗蛋白质20％、灰份20％、含糖物质60％左右，即使改变从脱脂大豆的水提倍率，大豆乳清的固体成分组成也呈几乎不变的趋势。所以，如果固体成分是3％左右，从活性上看，含有5单位/毫升左右的大豆胰蛋白酶抑制剂，其可以适用于本发明。

在本说明书中，大豆胰蛋白酶抑制剂活性的测定法采用基于A.O.A.C.的公定法的BAPA(N-α-苯甲酰基-DL-精氨酸-对硝基酰苯胺盐酸盐)法进行定量。

在本发明中，大豆乳清的浓缩与添加的盐的量存在负相关。首先，将乳清浓缩至固体成分为10重量％～30重量％、优选15重量％～25重量％的范围是合适的。固体成分浓度小于10重量％时，不加入大量盐就不发生盐析，而浓缩到大于30重量％时，难以降低蒸馏浓缩的成本。

浓缩方式可采用公知的方式，但减压下浓缩能防止温度上升，可高效率地进行浓缩。

此时，pH优选酸性条件，更优选pH3.5～8.5，进一步优选pH4.5～7.0。对此时溶液的温度(品温)也没有特别限制，在能取得高活性的各种乳清有效成分的范围，优选溶液温度低，如20℃～80℃，更优选在20℃～65℃进行，接着对浓缩液进行加盐，添加量大于等于3重量％，更优选3重量％～10重量％。加盐时所使用的盐含有选自由硝酸根离子、硫酸根离子以及氯离子组成的组中的一种或者一种以上的阴离子；和选自由钠、钾以及铵组成的组中的一种或一种以上的阳离子。如果考虑价格和获得方法，优选钠盐，特别是氯化钠。

这些盐的最适添加量因盐的种类不同而不同，但应为3重量％～10重量％，并且，相对于100份浓缩液，加入大于等于按(31％-固体成分浓度％)/3式算出的数字的量的盐，优选加入大于等于按(39％-固体成分浓度％)/3式算出的数字的量的盐。也就是说，例如，对于固体成分浓度为19重量％的浓缩液，必须添加大于等于4重量％、优选大于等于6.7重量％的盐。但是，加入的盐的浓度小于3重量％时效果小，如果大于10重量％则溶液的比重变大，则对析出的沉淀进行分离变得困难。

对于如上述那样浓缩的大豆乳清，酸性条件下，优选调整到pH1.7～5.2的范围，更优选调整到2.7～4.8的范围，分离析出的凝集沉淀物和上清液。大豆胰蛋白酶抑制剂被浓缩在该凝集沉淀物中。另一方面，β-淀粉酶被浓缩在上清液组分中。希望在不使β-淀粉酶失活的情况下进行分离时，进行在酸性条件下、小于等于20℃的温度进行等的处理即可。

此外，胰蛋白酶抑制剂的Kunitz型的等电点是pH4.5，BBI型的等电点是pH4.2，β-淀粉酶的等电点是pH5.5，但是，即使直接将大豆乳清的pH调整至各个等电点，企图等电点沉淀，也不会产生目标物质的凝集沉淀，或者产生的量极少。

这样得到的凝集沉淀物是大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物，加水并在pH2.0～4.8、优选在pH3.0～pH4.4范围进行部分溶解，进而可以固液分离。通过该固液分离得到的液体组分可作为“BBI型胰蛋白酶抑制剂浓缩物”，固体组分可作为“Kunitz型胰蛋白酶抑制剂浓缩物”。这是因为，通过加水使盐浓度比浓缩乳清的盐浓度低，BBI型胰蛋白酶抑制剂再次溶解，而Kunitz型胰蛋白酶抑制剂没有溶解，所以可将两者分离成上清和沉淀。

加水的程度大于等于凝集沉淀物(含水物)的1.5倍，优选2～10倍，最优选2.5～4倍。

作为固液分离的方式，可以利用公知的固液分离装置，例如利用离心分离装置、膜分离装置等。

通过上述工序，可以从大豆乳清中高效率地浓缩大豆胰蛋白酶抑制剂，进而浓缩BBI型胰蛋白酶抑制剂和Kunitz型胰蛋白酶抑制剂。

实施例

下面举出实施例说明本发明的具体实施方式。

制造例1

向低变性脱脂大豆中加入10倍量的温水，维持pH＝7.0，同时搅拌1小时，以进行萃取。用滗析器除去作为不溶成分的豆渣，得到脱脂豆乳液。向脱脂豆乳液加入浓盐酸，使pH＝4.5，分离析出的大豆蛋白质的沉淀，得到大豆乳清。

实施例1

用薄膜式闪蒸器(东京理科器械制)将上述制造例1得到的大豆乳清(固体成分为3重量％、pH＝4.5)在真空度为40Torr、加热温度为60℃、蒸发温度为35℃的条件下减压浓缩，在固体成分浓度为7％、12％、16％、27％时抽出。向得到的各浓度的浓缩乳清中加入硫酸钠，添加量为浓缩乳清的0.5％、3％、6％、9％、14％，进一步用磷酸调整为pH＝4，冷藏放置一晚。

将各样品以3000rpm离心分离5分钟，对上清液进行SDS电泳，对相当于Kunitz型胰蛋白酶抑制剂(以下称KSTI)的20kDa谱带的浓度进行定量，与原材料的乳清进行比较。

实施例2(乳清浓度为28％的例子)

与实施例1同样，用薄膜式闪蒸器减压浓缩大豆乳清，使固体成分浓度为28％。向浓缩乳清加入硫酸钠，添加量为浓缩乳清的3％或者6％，进一步用磷酸调整为pH＝4，冷藏放置一晚。

将各样品以3000rpm离心分离5分钟，对上清液进行SDS电泳，对相当于KSTI的20kDa谱带的浓度进行定量，与原材料的乳清进行比较。

实施例3(乳清浓度为13％的例子)

与实施例1同样，用薄膜式闪蒸器减压浓缩大豆乳清，使固体成分浓度为13％。向浓缩乳清加入硫酸钠或氯化钠，添加量为浓缩乳清的0.5％、3％、6％、9％、14％，进一步用磷酸调整为pH＝4，冷藏放置一晚。

将各样品以3000rpm离心分离5分钟，对上清液进行SDS电泳，对相当于KSTI的20kDa谱带的浓度进行定量，与原乳清进行比较。

比较例1

与实施例1同样，用薄膜式闪蒸器减压浓缩大豆乳清，使固体成分浓度为32％、35％、38％、41％、44％、47％、51％时抽出，对得到的各浓度的浓缩乳清用磷酸调整为pH＝4，冷藏放置一晚。

表1各固体成分浓度、盐浓度下的上清液中KSTI分子残存量

	固体成分浓度(％)	添加盐	各盐浓度中的KSTI分子残存量(％)
			各盐浓度中的KSTI分子残存量(％)						0(％)	0.5(％)	3(％)	6(％)	9(％)	14(％)
			实施例1	3	Na₂SO₄	99×	103×	101×	0(％)	0.5(％)	3(％)	6(％)	9(％)	14(％)	97×	80×	26○
	7	Na₂SO₄	实施例1	3	Na₂SO₄	99×	103×	101×	105×	113×	109×	102×	60△	15○	97×	80×	26○
	7	Na₂SO₄		12	Na₂SO₄	110×	111×	109×	105×	113×	109×	102×	60△	15○	83×	32○	0○
	16	Na₂SO₄		12	Na₂SO₄	110×	111×	109×	104×	117×	103×	64△	24○	2○	83×	32○	0○
	16	Na₂SO₄		27	Na₂SO₄	102×	86×	84×	104×	117×	103×	64△	24○	2○	30○	15○	76×
实施例2	28	Na₂SO₄		27	Na₂SO₄	102×	86×	84×	89×	-	58△	29○	-	-	30○	15○	76×
实施例2	28	Na₂SO₄	实施例3	13	Na₂SO₄	104×	95×	98×	89×	-	58△	29○	-	-	65△	26○	8○
	13	NaCl	实施例3	13	Na₂SO₄	104×	95×	98×	104×	105×	104×	91×	78×	29○	65△	26○	8○
	13	NaCl	比较例1	32	-	88×	-	-	104×	105×	104×	91×	78×	29○	-	-	-
	35	-	比较例1	32	-	88×	-	-	82×	-	-	-	-	-	-	-	-
	35	-		38	-	57△	-	-	82×	-	-	-	-	-	-	-	-
	41	-		38	-	57△	-	-	47○	-	-	-	-	-	-	-	-
	41	-		44	-	45○	-	-	47○	-	-	-	-	-	-	-	-

评价方法

TI分子残存量小于55％(分离良好：○)

TI分子残存量小于70％(多少有些分离：△)

TI分子残存量大于等于70％(分离差：×)

对实施例1～3的各固体成分浓度的浓缩乳清加盐后的KSTI分子的残存量进行比较。添加的盐是硫酸钠的情况下，浓缩液浓度为3％和7％时，加盐量为14％，浓缩液浓度为12％、13％以及16％时，加盐量大于等于9％，浓缩液浓度为27％和28％时，加盐量大于等于6％，通过这样进行加盐，KSTI分子有效地形成沉淀。

另外，添加的盐是氯化钠的情况下，浓缩液浓度为13％时，通过加入14％的盐，KSTI分子有效地形成沉淀。

本发明中，比较例1所示那样的固体成分浓度大于30重量％时，浓缩所需能量多。另外，固体成分浓度小于10重量％，加盐量变大，产生与盐相关的费用，并且浓缩液的比重变大，分离性变差。本发明方法按10重量％～30重量％的限定浓度进行加盐，即使浓度不高也会产生KSTI的沉淀，所以浓缩所需的能量得到节省，可以更廉价且有效地对大豆乳清进行成分分离。

实施例4

将大豆分离蛋白制造过程获得的70kg大豆乳清(固体成分为2.9重量％、pH＝4.6、总胰蛋白酶抑制剂活性为357000单位、粗蛋白质含有量为20.1干重％、灰份为19.7干重％、糖类为60.2干重％)，用大川原制作所生产的蒸发器(CEP-L型)，在大豆乳清的蒸发温度为50℃(加热温度为80℃)的条件下减压浓缩，得到8kg浓缩乳清，其固体成分为20.0重量％，总胰蛋白酶抑制剂活性为333000单位。

将560g氯化钠加入浓缩乳清，冷却到15℃，用磷酸调整为pH＝4.0，静置3小时之后进行离心分离(1500G×10分钟)，分为上清液和沉淀。

分离的上清液为8 100g，固体成分为26.0重量％，总胰蛋白酶抑制剂活性为40000单位，分离的沉淀为324g，固体成分为55.0重量％、总胰蛋白酶抑制剂活性为305000单位。

所以，两酶活性的分配率如下：

胰蛋白酶抑制剂：占上清液的11.6％，占沉淀的88.4％

β-淀粉酶：占上清液的92.1％，占沉淀的7.9％。

向100g作为沉淀的胰蛋白酶抑制剂组分加入200g水，维持可使其沉淀的pH＝4.0，同时用均质机(4000rpm×15分钟)搅拌，使其溶解后，进行离心分离(5000G×10分钟)，分成上清液和沉淀。

得到上清液277g，其固体成分为14.2％，总胰蛋白酶抑制剂效价为60000单位，得到沉淀23g，其固体成分为55.8％，总胰蛋白酶抑制剂效价为22100单位。

对上清液和沉淀蛋白进行SDS电泳分析，结果确认到上清液中是BBI型胰蛋白酶抑制剂，沉淀中是Kunitz型胰蛋白酶抑制剂。

实施例5

与实施例1同样，用薄膜式闪蒸器减压浓缩大豆乳清(pH4.5)，使固体成分浓度为13％。用磷酸或氢氧化钠调节浓缩大豆乳清的pH，使pH为2、3、4、5、6，其中希望pH小于浓缩乳清pH时使用磷酸，希望pH大于浓缩乳清pH时使用氢氧化钠，然后加入9％的硫酸钠，冷藏放置一晚。

将各样品以3000rpm分别离心分离5分钟，对上清液进行SDS电泳，对相当于KSTI的20kDa谱带的浓度进行定量，与原乳清进行比较。

表2各pH下的上清液中KSTI分子残存量

pH	2	3	4	5	6
pH	2	3	4	5	6	实施例5	65△	30○	26○	60△	75×

评价方法

TI分子残存量小于55％(分离良好：○)

TI分子残存量小于70％(多少有些分离：△)

TI分子残存量大于等于70％(分离差：×)

可以判定pH在2～5的范围内，KSTI分子可以有效地发生沉淀。

产业上的可利用性

利用本发明的制造方法，可以从大豆乳清中有效分离大豆胰蛋白酶抑制剂，并且可以以系列工序分离BBI型胰蛋白酶抑制剂和Kunitz型胰蛋白酶抑制剂、大豆β-淀粉酶、以及大豆低聚糖类，可以综合地利用大豆乳清。

Claims

1、大豆胰蛋白酶抑制剂浓缩物的制造方法，其中，将大豆乳清减压浓缩成固体成分浓度为10重量％～30重量％，对浓缩大豆乳清进行加盐，加盐量为大于等于按(31％-固体成分浓度％)/3式计算出的数值，并且为所述浓缩大豆乳清的3重量％～10重量％，回收在pH1.7～5.2范围的酸性条件下析出的凝集沉淀物。

2、如权利要求1所述的制造方法，其中，向凝集沉淀物加水，在pH3.0～4.4的范围进行部分再溶解，并将其固液分离，固液分离得到的液体组分是BBI型胰蛋白酶抑制剂浓缩物，固体组分是Kunitz型胰蛋白酶抑制剂浓缩物。

3、如权利要求1或2所述的制造方法，其中，所用的盐含有选自由硝酸根离子、硫酸根离子以及氯离子组成的组中的一种或者一种以上的阴离子；和选自由钠、钾以及铵组成的组中的一种或一种以上的阳离子。

4、大豆β-淀粉酶浓缩物的制造方法，其中，将大豆乳清减压浓缩成固体成分浓度为10重量％～30重量％，对浓缩大豆乳清进行加盐，加盐量为大于等于按(31％-固体成分浓度％)/3式计算出的数值，并且为所述浓缩大豆乳清的3重量％～10重量％，在pH1.7～5.2范围的酸性条件下回收上清液。

5、如权利要求4所述的制造方法，其中，所用的盐含有选自由硝酸根离子、硫酸根离子以及氯离子组成的组中的一种或者一种以上的阴离子；和选自由钠、钾以及铵组成的组中的一种或一种以上的阳离子。