CN101748179B - 一种羽毛蛋白肽的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羽毛蛋白肽的制备方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)将羽毛、水和底物混合，在高温高压下处理0.5-2小时，得到软化的羽毛；所述的羽毛来自禽；所述的羽毛优选羽毛粉；(2)将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时，得到酶解羽毛溶液I；(3)将酶解羽毛溶液I通过1000分子量的分子筛得到滤出液I和滞留液；(4)将滞留液和碱性蛋白酶在50-65℃混合6-10小时，得到酶解羽毛溶液II；和(5)将酶解羽毛溶液II通过1000分子量的分子筛得到滤出液II，并将滤出液I和滤出液II混合得到羽毛蛋白肽。本发明还公开了所述方法获得的羽毛蛋白肽及其用途。
Description
技术领域
本发明涉及多肽的制备，尤其涉及一种羽毛蛋白肽的制备方法。
背景技术
目前，我国屠宰业所造成的环境污染日趋严重。在屠宰畜禽生产肉食品的同时，会产生大量的羽毛、血液、内脏、蹄壳等副产物，对环境造成了很大的污染。
2007年，我国家禽屠宰量约达到95.8亿只，按每只家禽可产羽毛0.10kg计，年产羽毛约为95.8万吨，这相当于约80万吨的蛋白质资源。
在我国蛋白质越发缺乏的今天，羽毛粉的主要加工方法有晒干粉碎法、高温高压或酸碱水解法、膨化法等。但由于羽毛特定的双硫键蛋白结构，晒干粉碎、水解、膨化等传统工艺无法使双硫键得以充分打开，甚至对氨基酸产生了很大的破坏，无法克服难以被消化、吸收的缺点，实际上存在着严重的蛋白资源浪费，见表1。
表1
| 工艺名称 | 晒干粉碎法 | 水解法及膨化法 |
| 羽毛粉蛋白消化率 | 6.37％ | 21.8％ |
采用传统方法生产的这些羽毛粉只能作为一种简单的蛋白质源，而且消化率低，不具备特殊的生理活性。
因此该领域迫切需要提供一种制备高效生产羽毛粉的方法，且该方法生产的羽毛粉消化率高，易于吸收，尤其是具备特殊的生理活性。
发明内容
本发明旨在提供一种羽毛蛋白肽的制备方法。
本发明的另一个目的是提供所述方法获得的羽毛蛋白肽。
本发明的再一个目的是提供所述方法获得的羽毛蛋白肽的用途。
在本发明的第一方面，提供了一种羽毛蛋白肽的制备方法，所述的方法包括步骤：
(1)将羽毛和水混合，在110-130℃，0.07-0.2Mpa条件下处理0.5-2小时，得到软化的羽毛；所述的羽毛来自禽；所述的羽毛优选羽毛粉；
(2)将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时，得到酶解羽毛溶液I；所述动物蛋白水解酶为复合酶，由中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶按2∶2∶1配比而成，添加量为羽毛重量的1.5-2.5％；
(3)将酶解羽毛溶液I通过1000分子量的分子筛得到滤出液I和滞留液；
(4)将滞留液和碱性蛋白酶在50-65℃混合6-10小时，得到酶解羽毛溶液II；碱性蛋白酶添加量为羽毛重量的0.5-1％；和
(5)将酶解羽毛溶液II通过1000分子量的分子筛得到滤出液II，并将滤出液I和滤出液I I混合得到羽毛蛋白肽。
在另一优选例中，步骤(1)中羽毛和水的重量比为1∶8-12，以混合物总重量计，羽毛浓度为8-12w/v％。
在另一优选例中，步骤(2)中包括步骤：将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时后升温至80-90℃保持0.5-2小时使酶失活，得到酶解羽毛溶液I。
在另一优选例中，在步骤(2)中包括步骤：先将软化的羽毛和水混合，再加入动物蛋白水解酶，以软化的羽毛和水的混合物总重量计，软化的羽毛浓度为6-10w/v％，动物蛋白水解酶添加量为羽毛重量的1.5-2.5％。
在另一优选例中，在步骤(1)前还包括步骤：
(1′)对羽毛进行清洗和去除杂质的处理，得到清洁的羽毛。
在另一优选例中，在步骤(5)中包括步骤：将滤出液I和滤出液II混合后进行干燥，得到羽毛蛋白肽。
在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的本发明提供的制备方法得到的羽毛蛋白肽，所述的羽毛蛋白肽的分子量在150-1000Da。
在本发明的第三方面，提供了一种如上所述的羽毛蛋白肽的用途，所述的羽毛蛋白肽用于制备提高免疫力的组合物，或用于制备增加外周血淋巴细胞的组合物。
在另一优选例中，所述的羽毛蛋白肽用于制备降血压的组合物，或用于制备降血脂的组合物。
在另一优选例中，所述的羽毛蛋白肽用于制备抗菌的组合物。
据此，本发明提供了一种制备高效生产羽毛粉的方法，且该方法生产的羽毛粉消化率高，易于吸收，尤其是具备特殊的生理活性。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，发现利用酶解和分子筛筛选等一系列步骤可以从羽毛中提取得到一种羽毛蛋白小肽，它的分子量在1000Da以下，可以直接被动物吸收利用，因此具有较好的生理活性。
本发明提供的制备方法的三个关键点是高温高压处理、复合酶酶解处理、分子筛分离处理，它包括两次酶解和1000Da的分子筛的筛选，并在酶解前将羽毛进行高温高压的调质处理，使其更有利于酶解。
定义
如本文所用，“羽毛”来自于禽，包括正羽、绒羽和纤羽。
如本文所用，“禽”，也通称鸟类，包括飞禽和家禽，例如但不限于，鸡、鸭、鹅、鸽子、麻雀，优选家禽。
如本文所用，“碱性蛋白酶”是指经细菌原生质体诱变方法造育的地衣芽孢杆菌发酵而得的一种蛋白水解酶，其主要成分为枯草杆菌蛋白酶，是一种内切酶，催化部位为丝氨酸，分子量约为27300。
羽毛蛋白肽
本发明提供的羽毛蛋白肽的分子量在1000道尔顿以下，优选4-7个氨基酸的寡肽，其分子量的分布为400-900，具有吸收速度快、耗能低、吸收率高等优势，可以直接被动物吸收利用。动物对肽的吸收主要是由小肠黏膜上皮细胞来完成的，小肠黏膜上存在着肽转运载体，其肽吸收是不饱和的被动运输。与游离氨基酸相比，这些肽的吸收具有速度快、耗能低、吸收率高等优势。二者在动物体内具有相互独立的吸收机制，互不干扰，这就有助于减轻由于游离氨基酸间相互竞争共同的吸收位点而产生的吸收抑制，有利于蛋白质的利用。
本发明提供的羽毛蛋白肽不但解决了由于羽毛中二硫键未被打开引起的蛋白消化率低的问题，而且通过连续的加工工艺，极大提升了产品价值，所生产的羽毛蛋白肽易消化，能够促进氨基酸和矿物质吸收，促进蛋白质沉积率，同时具有抗菌和增强免疫力等特殊功能。
本发明提供的羽毛蛋白肽还具有如下功能特性：
1、羽毛蛋白肽具有免疫活性，调节机体免疫力。
羽毛蛋白肽具有免疫活性作用。其可诱发淋巴细胞大量增生，可显著增强人体外周血淋巴细胞增生。
在体外，羽毛蛋白肽对机体具有一定的免疫增强活性。
在体内，就羽毛蛋白肽小肽而言，针对T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞等3种主要的免疫细胞，通过淋巴细胞的凝集效价，证明羽毛蛋白肽对机体的免疫活性有更强的增强作用。
2、羽毛蛋白肽能够促进氨基酸的吸收和蛋白质的沉积率。
小肽与游离氨基酸具有相互独立的吸收机制，二者互不干扰。这就有助于减轻由于游离氨基酸相互竞争共同吸收位点而产生的颉颃作用，从而促进氨基酸的吸收，加快蛋白质的合成。当蛋白质完全以小肽形式供给，赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸影响。
3、羽毛蛋白肽促进矿物质元素的吸收利用
羽毛蛋白肽类能使铁离子的可溶性、吸收率提高。在日粮中添加羽毛蛋白肽后，血浆中的铁离子、锌离子含量显著增高。
4、羽毛蛋白肽具有抗氧化、类激素、类抗生素作用和调味、改变产品味觉等生理功能。
制备方法
本发明提供了一种羽毛蛋白肽的制备方法，即利用禽类加工下脚料之一的羽毛(优选羽毛粉)为原料，采用高温高压、酶工程、分子筛、喷雾干燥等现代技术，获得羽毛蛋白肽。
具体地，本发明提供的羽毛蛋白肽的制备方法包括步骤：
(1)将羽毛和水混合，在在110-130℃，0.07-0.2Mpa条件下处理0.5-2小时，得到软化的羽毛；所述的羽毛来自禽；所述的羽毛优选羽毛粉；
(2)将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时，得到酶解羽毛溶液I；以软化的羽毛和水的混合物总重量计，软化的羽毛浓度为6-10w/v％，动物蛋白水解酶添加量为羽毛重量的1.5-2.5％；
(3)将酶解羽毛溶液I通过1000分子量的分子筛得到滤出液I和滞留液；
(4)将滞留液和碱性蛋白酶在50-65℃混合6-10小时，得到酶解羽毛溶液I I；碱性蛋白酶添加量为羽毛重量的0.5-1％；和
(5)将酶解羽毛溶液II通过1000分子量的分子筛得到滤出液II，并将滤出液I和滤出液II混合得到羽毛蛋白肽。
所述方法中使用的分子筛，其孔隙大小为1000道尔顿，酶解液过分子筛时，小于1000分子量以下的羽毛蛋白肽可通过分子筛，1000以上的羽毛蛋白肽则被分离开来。通过分子筛的酶解液必须经过特殊的酶解工艺，使酶解液中1000分子量的小肽含量达到最多。采用两种酶两次酶解法进行反应，使蛋白充分降解，二硫键打开，酶解液中小分子量的肽逐步增多。羽毛在进行酶解之前要经过高温高压处理，以便使蛋白结构松散，易于进行酶解作用。
在本发明的一个实施例中，所述的方法包括如下的步骤：
A：首先机械去除羽毛中杂质，然后使用含有消毒剂和清洗剂的温水对羽毛进行清洗。
B：调质处理。清洗过的羽毛加水调配成10％浓度，高温高压(121℃、0.1Mpa)处理1小时。
C：高温高压处理后的羽毛液体首先经过动物蛋白水解酶处理，再经过碱性蛋白酶处理。以调质的羽毛和水的混合物总重量计，调质的羽毛浓度为10w/v％，动物蛋白水解酶添加量为羽毛重量的2.5％，碱性蛋白酶添加量为羽毛重量的0.8％。
D：两次酶解的酶解液经过震动筛过滤，去除梗状物。
E：滤过液通过1000分子量的分子筛过滤。
F：滞留液(即未通过1000分子量的分子筛的酶解液)二次酶解处理。
G：通过1000分子筛滤出液进行高压喷雾干燥。
H：产品质量快速检测。和
I：产品包装成型。
在本发明的另一实施例中，所述的制备方法如下：
(1)羽毛去杂、清洗处理
利用旋风吹浮及含有清洗剂和消毒剂的温水对羽毛进行去杂、清洗，去除羽毛中灰尘、石子等杂质，确保羽毛的清洁。
(2)调质
向通过步骤(1)中获得的羽毛中加纯净水，调整羽毛浓度为10％，高温高压(121℃、0.1Mpa)条件下处理1h，使羽毛软化，分子结构松散。
(3)酶解(复合酶)
高温高压处理过的羽毛液加水降温，控制浓度在8％，添加动物蛋白水解酶，添加量为羽毛重量的2％，48℃反应10h，酶解反应结束后将温度升到85℃保持1h，使液体中的酶失活。
(4)肽的筛选
对酶解液进行两次筛选。首先，酶解液经过震动筛，除去梗状物，再经过1000分子量的分子筛，通过分子筛的酶解液进入高压喷雾干燥程序。
(5)二次酶解
将没有通过1000分子量分子筛的酶解液(滞留液)返回酶解罐，加入碱性蛋白酶，添加量为羽毛重量的0.8％，58℃酶解8h后，进行二次酶解。酶解后再经过1000分子量的分子筛过滤，滤过液进行高压喷雾干燥程序。二次酶解所产生的滞留液作为其他产品，与滤过液分开处理。
(6)高压喷雾干燥
将滤出液进行高压喷雾干燥处理。
(7)快速质量检测。
(8)包装成型。
用途
本发明提供的具有优良特性及多种生物活性的羽毛蛋白肽可以用于各种技术领域，包括食品、和药品工业应用。
本发明提供的羽毛蛋白肽可以在清除自由基、抗氧化方面应用，可以用于制备提高免疫力的组合物，或用于制备增加外周血淋巴细胞的组合物。可以用于制备降血压的组合物，或用于制备降血脂的组合物。可以用于制备抗菌的组合物。所述的组合物包括药品组合物、食品组合物。
当将本发明提供的羽毛蛋白肽应用于上述各项时，可以将羽毛蛋白肽和“药学上可接受的”或“食品学上可接受的”载体混合得到组合物。
对于本发明所述的组合物的剂型没有特别的限制，可以是任何适用于哺乳动物服用的剂型；优选的，所述的剂型可选自：颗粒剂、胶囊、片剂、粉末剂、口服液、混悬液、或乳剂。
使用药物组合物时，是将安全有效量的羽毛蛋白肽施用于哺乳动物，其中该安全有效量通常至少约0.01/千克体重，而且在大多数情况下不超过约0.05/千克体重，较佳地该剂量是约0.02/千克体重-约0.03/千克体重。当然，具体剂量还应考虑给药途径、病人健康状况等因素，这些都是熟练医师技能范围之内的。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、本发明首次将重复酶解技术应用到羽毛产品中，对一次酶解后分子量不达标的滞留液再次酶解，确保生产出的产品达到目标肽的要求。
2、本发明首次将分子筛技术利用到羽毛产品中，实现不同分子量肽的分离。
3、本发明首次将高温高压处理、重复酶解技术及分子筛选技术结合在一起，利用羽毛生产1000分子量以下的小肽产品，解决了普通羽毛粉消化率低，无生理功能的问题。
4、本发明利用现代生物技术对羽毛进行深开发，为农副产品高科技产业化开辟了新路径。我国畜禽羽毛相当丰富，2007年，我国年产羽毛约为95.8万吨。相当于约80万吨的蛋白质资源。除部分生产羽毛粉外，其余部分白白流失了，不仅造成宝贵资源的巨大浪费，而且污染了环境。开发和利用羽毛，即节约资源，又保护环境，意义十分重大。
5、羽毛蛋白肽是一个高科技含量、高附加值、高效益的全新产品，具有广阔的市场前景，是新的经济增长点，可以创造出巨大的经济效益和社会效益。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。
本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例
制备羽毛蛋白肽产品
步骤一：羽毛去杂、清洗处理
取100kg羽毛(净重约80kg)，依次经旋风去杂、清洗机清洗处理。
步骤二：调质
清洗过后的羽毛加纯净水850kg，调节羽毛浓度10％(w/w)，高温高压(121℃、0.1Mpa)条件下处理1小时，使羽毛软化，部分肽键断裂，分子结构松散。
步骤三：酶解
高温高压处理过的羽毛液加水降温，控制总体积为1000L，底物浓度在8％，添加动物蛋白水解酶(购自南宁庞博生物工程有限公司)16kg，48℃反应10小时，酶解反应结束后将温度升到85℃保持1小时，使液体中的酶失活。
步骤四：肽的筛选
对灭过酶的酶解经过震动筛处理，除去梗状物，再经过1000分子量的分子筛，通过分子筛的酶解液进入高压喷雾干燥程序。
步骤五：二次酶解
将没有通过1000分子量分子筛的酶解液(滞留液)返回酶解罐，加入0.64kg碱性蛋白酶(北京房山酶制剂厂)，58℃酶解8小时后，进行二次酶解。酶解后再经过1000分子量的分子筛过滤，滤过液进行高压喷雾干燥程序。二次酶解所产生的滞留液作为其他产品，与滤过液分开处理。
步骤六：高压喷雾干燥
将滤出液进行高压喷雾干燥处理，喷雾压力20MP、进风温度260℃、出风温度80℃。
步骤七：快速质量检测。
对高压喷雾干燥的产品进行常规指标检测，符合要求的产品进行包装，不符要求的产品挑出。
步骤八：产品包装成型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (8)
1.一种羽毛蛋白肽的制备方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：
（1）将羽毛和水混合，在110-130℃，0.07-0.2Mpa条件下处理0.5-2小时，得到软化的羽毛；所述的羽毛来自禽；
（2）将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时，得到酶解羽毛溶液I；所述动物蛋白水解酶为复合酶,由中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶按2：2：1配比而成，添加量为羽毛重量的1.5-2.5%；
（3）将酶解羽毛溶液I通过1000分子量的分子筛得到滤出液I和滞留液；
（4）将滞留液和碱性蛋白酶在50-65℃混合6-10小时，得到酶解羽毛溶液II；碱性蛋白酶添加量为羽毛重量的0.5-1%；和
（5）将酶解羽毛溶液II通过1000分子量的分子筛得到滤出液II，并将滤出液I和滤出液II混合得到羽毛蛋白肽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中羽毛和水的重量比为1∶8-12，以混合物总重量计，羽毛浓度为8-12w/v%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中包括步骤：将软化的羽毛、水和动物蛋白水解酶在40-58℃混合8-12小时后升温至80-90℃保持0.5-2小时使酶失活，得到酶解羽毛溶液I。
4.如权利要求2或3任一所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中包括步骤：先将软化的羽毛和水混合，再加入动物蛋白水解酶，以软化的羽毛和水的混合物总重量计，软化的羽毛浓度为6-10w/v%，动物蛋白水解酶添加量为羽毛重量的1.5-2.5%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）前还包括步骤：
（1′）对羽毛进行清洗和去除杂质的处理，得到清洁的羽毛。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（5）中包括步骤：将滤出液I和滤出液II混合后进行干燥，得到羽毛蛋白肽。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的羽毛为羽毛粉。
8.一种如权利要求1-7任一所述的制备方法得到的羽毛蛋白肽，其特征在于，所述的羽毛蛋白肽的分子量在150-1000Da。
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