CN101348819A - 酶法提取山药蛋白复合物的技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种从山药中提取山药蛋白复合物的方法，包括如下步骤：(1)制备山药粗粉或者山药浆液；(2)把山药粗粉或者山药浆液移入提取罐内，用蛋白酶进行提取，离心分离回收上清液I。山药残渣用蛋白酶重复提取一次，得上清液II。合并上清液I和上清液II，得到上清液III；(3)调节该上清液III pH至7，然后进行真空浓缩，巴氏灭菌，喷雾干燥或冷冻干燥即得山药蛋白复合物。用本方法可以最大限度地除去山药淀粉和粗纤维次要化学成分，保留山药最重要的具有保健功能的营养成分，并能保持提取物营养成分的生物活性。所得山药蛋白复合物可被广泛用于药品、保健食品、化妆品等的原辅料和食品添加剂。

Description

酶法提取山药蛋白复合物的技术

技术领域

本发明涉及农产品的精加工方法，具体属于一种从山药中提取山药蛋白复合物的方法，所提取的山药蛋白复合物可作为药品、保健食品、化妆品等的原辅料和食品添加剂。

背景技术

山药为薯蓣科(Dioscoreaceae)植物薯蓣(Dioscorea opposite Thunb.)的干燥根茎，原产亚洲东部热带地区，我国是山药重要原产地和驯化中心之一，山药为我国古老蔬菜，也是一种细菜，在我国已有3000年历史了，历代本草都有记载。该科植物全世界有6属约650种，广泛分布于全球热带和亚热带地区.我国仅有1属(薯蓣属)，约80种。目前我国除西藏、东北部及西北及黄土高原外，其他地区均有栽培，以江苏、山东、河南、陕西一带栽培最多，尤以河南新乡地区产的怀山药质量最佳。具有较高的营养价值和药用价值。

山药植物有着巨大的经济价值，但目前的开发利用程度明显不足，产业现有的经济效益与其应有的地位并不相称。传统的山药加工方法工艺过于简单粗糙，所得加工品种局限于山药饮料、山药酸奶、山药粉、山药方便面等食品，产品附加值低，产品的纯度和功能有效性差，不能满足食品添加剂、保健食品或化妆品添加剂的要求。另一方面，山药的精深加工，如山药多糖、粘液质、山药皂苷、尿囊素的提取分离，虽然能得到一些药用有效部位，但是这些提取工艺复杂，产品得率低，成本高。而且这些提取物都是山药单纯的某一类有效成分，并不具有山药多组分多靶点的整体药理活性或保健功效。

山药含有人体必需的各种营养成分，其碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质及一些具有疗效作用的成分非常丰富。山药黏液所含的糖蛋白、粘多糖、胆碱、山药皂苷、尿囊素是极其重要的保健成分。粘多糖和糖蛋白在骨骼润滑、玻璃体生长、精液补充、改善神经元上起着很重要的作用。可采用科学生产方法将山药分离纯化为山药蛋白复合物(除了含有蛋白质外，还包括黏液蛋白质、多糖、皂苷、脂肪酸、尿囊素、维生素和多种矿物营养元素等)。由于山药中的淀粉和粗纤维并非是山药的主要活性成分，将这些次要化学成分淀粉和粗纤维除去后，其主要活性成分的含量可以有较大程度的提高，溶解性能也有明显的改善。保留了山药最重要的具有保健功能的营养成分，并能保持提取物营养成分的生物活性。所得山药蛋白复合物完全可以满足食品添加剂、保健食品或化妆品添加剂的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种从山药中提取山药蛋白复合物的方法，且这种方法得率较高，提取时间短，产品中蛋白质和其它主要活性成分含量高。

本发明提供的一种用酶法从山药中提取山药蛋白复合物的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：制备山药粗粉原料，或者将鲜山药经过洗净去皮、切片、护色、灭酶、打浆、分离除去残渣后制得山药浆液；

步骤(2)：把山药粗粉或者山药浆液移入提取罐内，用蛋白酶酶解进行提取，离心分离回收上清液I。山药残渣用蛋白酶重复提取一次，得上清液II。合并上清液I和上清液II，得到上清液III；

步骤(3)：调节该上清液III pH至7，然后进行真空浓缩，经巴氏灭菌，喷雾干燥或冷冻干燥即得山药蛋白复合物。

步骤(1)中，首先，选择表面光滑、外形圆整、无病虫害的鲜山药块茎，对不同的山药块茎分级，分批放入水中，清洗干净。其次，依次用温度为90℃～100℃的10％的NaOH溶液喷淋5分钟，用0.01％的柠檬酸中和山药表面碱液，用水洗去中和所生成的盐类。最后，将去皮的山药放入沸水中煮6分钟，取出煮后的山药，放入打浆机中，加纯净水(山药与水的重量比1∶6)，加维生素C钠盐(用量为山药块茎重量的0.02％)，打浆，分离除去残渣得山药浆液。

步骤(2)中，调节水溶液的pH在3～11之间，料液比为1∶6～1∶16之间，提取温度30～55℃，提取时间15～80分钟，酶用量为每克干山药粉20～100U，用碱性蛋白酶或其它蛋白酶酶解提取。离心分离回收上清液I。山药残渣用同样的蛋白酶重复上述步骤再提取一次，得上清液II。合并上清液I和上清液II，得到上清液III。

步骤(3)中，将所得上清液III pH至7，真空浓缩得相对密度1.1～1.4稠浓缩液；经巴氏灭菌，喷雾干燥或冷冻干燥即得山药蛋白复合物。冷冻干燥温度-30～-40℃，时间10～24小时。喷雾干燥的条件进口温度190～180℃，出口温度90～52℃。

用本发明所得山药蛋白复合物除了含有山药可溶性蛋白质外，还包括山药中的黏液蛋白质、山药多糖、山药皂苷、脂肪酸、尿囊素、维生素和多种矿物营养元素。本发明可以最大限度地除去山药淀粉和粗纤维次要化学成分，保留山药最重要的具有保健功能的营养成分，并能保持提取物营养成分的生物活性。产品中其主要活性成分的含量可以有较大的提高，溶解性能也有明显的改善。所得活性山药蛋白粉可以用于制药原料和食品添加剂。剩余的残渣可用于制备山药淀粉及膳食纤维。

传统的碱法提取蛋白质以传统的碱萃取酸沉淀为主，该方法提取温度或pH值过高，不仅易使蛋白质变性，影响产品功能特性，而且使粗蛋白母液的黏度增加，分离困难，损失和能耗增加。在高温下加工时，蛋白质将经受外消旋、水解、去硫和去酰胺等化学变化，这些变化中的大部分是不可逆的，有些变化还可能生成有毒的氨基酸。相比之下，酶法提取具有提取率高、提取时间短，条件温和，而且酶的价格便宜，适用于大规模工业化生产的优点。

具体实施方式

实例一

称取山药粗粉5.0kg，加入10倍体积的纯净水，调pH值到11左右，每克干山药粉加酶量为70U，在40℃温度下用碱性蛋白酶酶解提取，提取80分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.1稠浓缩液；经巴氏灭菌后在温度为-30～-40℃的条件下冷冻干燥10小时。得山药蛋白复合物940.2g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量69.2％。

实例二

选择鲜山药块茎10.0kg，对不同的山药块茎分级，分批放入水中，清洗干净。用温度为90℃～100℃的10％的NaOH溶液喷淋5分钟，接着用0.01％的柠檬酸中和山药表面的碱液，用水洗去中和所生成的盐类。然后将去皮的山药放入沸水中煮6分钟，取出煮后的山药，放入打浆机中，加纯净水80kg，加维生素C钠盐200g，打浆，分离除去残渣得山药浆液。

调上述浆液pH值到10左右，每克干山药粉加酶量为80U，在45℃的温度下用碱性蛋白酶酶解，提取45分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.1稠浓缩液；经巴氏灭菌后在温度为-30～-40℃的条件下冷冻干燥24小时。得山药蛋白复合物粉469.2g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量69.7％。

实例三

称取山药粗粉5.0kg，加入12倍体积的纯净水，调pH值到10左右，每克干山药粉加酶量为60U，在37℃温度下用中性蛋白酶酶解，提取45分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.1稠浓缩液；经巴氏灭菌后直接喷雾干燥(进口温度190～180℃，出口温度90～52℃)即得山药蛋白复合物741.8g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量68.5％。

实例四

称取山药粗粉5.0kg，加入10倍体积的纯净水，调pH值到3左右，每克干山药粉加酶量为70U，用酸性蛋白酶在37℃下酶解，提取30分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.4稠浓缩液；经巴氏灭菌后在温度为-30～-40℃的条件下冷冻干燥16小时。得山药蛋白复合物333.2g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量68.2％。

实例五

称取山药粗粉5.0kg，加入12倍体积的纯净水，用NaOH液调pH值到8左右，每克干山药粉加酶量为50U，在45℃温度下用精制复合胰蛋白酶酶解提取，提取30分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.3稠浓缩液；经巴氏灭菌后喷雾干燥(进口温度190～180℃，出口温度90～52℃)即得山药蛋白复合物326.5g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量66.5％。

实例六

称取山药粗粉5.0kg，加入12倍体积的纯净水，用NaOH液调pH值到10左右，每克干山药粉加酶量为40U，用碱性蛋白酶在在30℃温度下搅拌提取80分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.3稠浓缩液；喷雾干燥(进口温度190～180℃，出口温度90～52℃)即得山药蛋白复合物726.5g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量67.3％。

实例七

称取山药粗粉5.0kg，加入10倍体积的纯净水，用NaOH液调pH值到8左右，每克干山药粉加酶量为100U，用碱性蛋白酶在40℃温度下搅拌提取15分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.3稠浓缩液；经巴氏灭菌后喷雾干燥(进口温度190～180℃，出口温度90～52℃)即得山药蛋白复合物626.5g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量67.1％。

实例八

称取山药粗粉5.0kg，加入6倍体积的纯净水，用NaOH液调pH值到10左右，每克干山药粉加酶量为20U，用碱性蛋白酶在30℃温度下搅拌提取80分钟。然后以4500r/min离心分离，分别收集山药蛋白上清液和山药残渣。山药残渣重复上述步骤再提取一次。合并两次离心上清液。用酸中和两次合并上清液，真空浓缩得相对密度1.2稠浓缩液；经巴氏灭菌后喷雾干燥(进口温度190～180℃，出口温度90～52℃)即得山药蛋白复合物526.5g，凯氏定氮法测定产品蛋白质含量66.9％。

Claims (5)

1.一种从山药中提取山药蛋白复合物的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)：制备山药粗粉原料，或者将鲜山药经过洗净去皮、切片、护色、灭酶、打浆、分离除去残渣后制得山药浆液；

步骤(2)：把山药粗粉或者山药浆液移入提取罐内，用蛋白酶进行提取，离心分离回收上清液I。山药残渣用同样的蛋白酶重复上述步骤再提取一次，得上清液II。合并上清液I和上清液II，得到上清液III；

步骤(3)：调节该上清液III pH至7，然后进行真空浓缩，巴氏灭菌，喷雾干燥或冷冻干燥即得山药蛋白复合物。

2.根据权利要求1所述提取山药蛋白复合物的方法，其特征在于步骤(1)中可以山药粗粉或者鲜山药为原料进行山药蛋白复合物的提取。

3.根据权利要求1所述提取山药蛋白复合物的方法，其特征在于步骤(2)中的酶可用酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、精制复合胰蛋白酶，蛋白酶水溶液的pH在3～11之间，料液比为1∶6～1∶16之间，提取温度30～55℃，提取时间15～80分钟，加酶量为每克干山药粉20～100U。

4.根据权利要求1所述提取山药蛋白复合物的方法，其特征在于步骤(3)中真空浓缩上清液得相对密度1.1～1.4稠浓缩液；冷冻干燥温度-30～-40℃，时间10～24小时。喷雾干燥的条件进口温度190～180℃，出口温度90～52℃。

5.根据权利要求1所述提取山药蛋白复合物的方法，所得产品除了含有蛋白质外，还包括山药中的黏液蛋白质、山药多糖、山药皂苷、脂肪酸、尿囊素、维生素和多种矿物营养元素。