CN101779721A - 一种大豆蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种大豆蛋白的制备方法，它涉及一种蛋白的制备方法。本发明解决了现有大豆蛋白分散性差及分子结构完整性差的问题。方法：一、制备粗11S球蛋白；二、制备7S球蛋白；三、制备混合溶液；四、收集截留部分A；五、收集截留部分B；六、喷雾干燥即得到大豆蛋白。本发明方法制作得到的大豆蛋白溶解性达到了95％以上，本发明制作得到的大豆蛋白分散性好，大豆蛋白的分子量达到了60KD左右，大豆蛋白的分子结构完整性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白的制备方法。
背景技术
大豆蛋白是世界上最丰富、最廉价的蛋白质，与其他植物蛋白相比，大豆球蛋白中氨基酸组成比较齐全，尤其富含赖氨酸，使得大豆蛋白具有很高的营养价值，具有多种功能性，在食品工业得到广泛的应用。大豆蛋白中球蛋白占总蛋白的50％～90％，除2S球蛋白和15S球蛋白两个含量少的组分之外，主要的组分是7S球蛋白和11S球蛋白，大豆7S球蛋白是大豆蛋白的主要组分之一，约占大豆蛋白总含量的37％左右，11S球蛋白占大豆蛋白总含量的30％以上，球蛋白中的7S球蛋白的水溶解性很好，但是11S球蛋白的溶解性较差，大大影响了大豆蛋白在营养、保健方面的发挥，极大的限制了大豆蛋白在食品工业中的应用。大豆蛋白的应用功能特性研究方面，大家更多的是关注了大豆蛋白质的消化率和大豆蛋白的氨基酸组成与人体需求的关系，而多年来备受大家青睐的大豆蛋白的降低血液胆固醇浓度、降低尿钙损失、降低肾脏过滤组织的水压和工作负荷、减少血液中有益成分(如白蛋白)从尿液中流失等方面的功能却很少有人关注，而这些方面的功能均与大豆蛋白分子特性相关，要求有一定完整性的分子结构，但是现有方法得到的大豆蛋白的分子结构完整性差，影响了大豆蛋白的应用
发明内容
本发明是为了解决现有大豆蛋白分散性差及分子结构完整性差的问题，而提供了一种大豆蛋白的制备方法。
本发明大豆蛋白的制备方法按照以下步骤进行：
一、将大豆豆粕放入工艺水中，在15～25℃的条件下浸泡1.5～2h，其中大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶14～18；然后在40～50℃、pH值为8.2～8.7的条件下搅拌提取35～45min，然后加盐酸调节pH值为6～6.4，降温至4℃静止沉淀8～12h，然后1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗11S球蛋白；
二、在转速35～45r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.5～4.9，然后静置50～70min，再在1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗7S球蛋白；
三、步骤一得到的粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶45～55∶0.4～0.7的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至8.8～9.2得到混合溶液；
四、步骤三的混合溶液以8～12L/h的流速通入固定有地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为25～35min，收集截留部分A；
五、向截留部分A加入质量浓度为0.5％～1％的盐酸调节pH值为7.0，再放入到固定有转谷氨酰胺酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为45～55min，收集截留部分B；
六、截留部分B经双效降膜蒸发器浓缩至蛋白浓度达到15～25％，然后与步骤二得到的粗7S球蛋白混合进行喷雾干燥，喷雾干燥时的进风温度为135～145℃，出风温度为85～95℃，喷雾干燥塔内的真空度为18～22mmH2O，即得到大豆蛋白。
本发明方法中所述的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜和转谷氨酰胺酶膜的制作方法均按照以下步骤进行：
I、聚丙烯膜在丙酮中浸泡22～26h，然后在25～35℃条件下干燥22～26h后放入浓度为0.2mol/L二苯甲酮的丙酮溶液中，在氮气保护下用紫外光照射14～16min，紫外光照射强度为90～110μW/cm2，照射距离11～13cm，再将膜自然晾干后浸入质量浓度为10％～30％的甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液中，在28～32℃条件下水浴振荡22～26h，然后在28～32℃的条件下真空干燥22～26h即得到甲基丙烯酸甲酯接枝膜，其中二苯甲酮的丙酮溶液的溶剂为丙酮，甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液的溶剂是质量浓度为90％～99％的乙醇；
II、甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到质量浓度为5％～20％的已二胺溶液中，在45～55℃条件下振荡35～45min后用去离子水清洗得到了吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜；
III、5g的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶解于5000ml、浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液中得到地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶液，然后将吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到转地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶溶液(或谷氨酰胺酶溶液)中，在4℃条件下反应24h，用浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液清洗后即得到了地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜(或转谷氨酰胺酶膜)。
本发明利用两种固定化酶膜(地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜和转谷氨酰胺酶膜)，采用将产物分离的连续化与超滤分离技术完成酶固定化结合起来，酶解复聚的基本模式对天然大豆蛋白进行的改性处理。首先将大豆蛋白中11S球蛋白和7S球蛋白的分离，然后利用酶解复聚的模式对天然11S球蛋白进行处理，11S球蛋白组分先经过地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜，利用地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的蛋白水解能力和去酰胺能力对11S球蛋白进行降解，并部分去除11S球蛋白表面的谷氨酰胺基，11S球蛋白再利用转谷氨酰胺酶膜中的转谷氨酰胺酶膜催化作用进行蛋白聚合，控制聚合后蛋白分子量在10～50KD之间，这样所得的聚合蛋白具有较好的溶解能力，同时保证蛋白结构不被破坏，本发明的方法既提高了大豆蛋白的分散性，又保证了蛋白分子结构的完整性。本发明方法制作得到的大豆蛋白溶解性为92％～95％，分散性达到了90％以上，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较溶解性提高了10％左右，分散性提高了15％左右，本发明制作得到的大豆蛋白溶解性好、分散性好，采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定本实施方式制作得到的大豆蛋白的平均分子量达到了60KD左右，本发明制作得到的大豆蛋白的分子结构的完整性好，且本发明的方法操作简单、回收率高，所使用的固定化酶可以重复利用，大大降低生产成本。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式大豆蛋白的制备方法按照以下步骤进行：
一、将大豆豆粕放入工艺水中，在15～25℃的条件下浸泡1.5～2h，其中大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶14～18；然后在40～50℃、pH值为8.2～8.7的条件下搅拌提取35～45min，然后加盐酸调节pH值为6～6.4，降温至4℃静止沉淀8～12h，然后1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗11S球蛋白；
二、在转速35～45r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.5～4.9，然后静置50～70min，再在1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗7S球蛋白；
三、步骤一得到的粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶45～55∶0.4～0.7的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至8.8～9.2得到混合溶液；
四、步骤三的混合溶液以8～12L/h的流速通入固定有地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为25～35min，收集截留部分A；
五、向截留部分A加入质量浓度为0.5％～1％的盐酸调节pH值为7.0，再放入到固定有转谷氨酰胺酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为45～55min，收集截留部分B；
六、截留部分B经双效降膜蒸发器浓缩至蛋白浓度达到15～25％，然后与步骤二得到的粗7S球蛋白混合进行喷雾干燥，喷雾干燥时的进风温度为135～145℃，出风温度为85～95℃，喷雾干燥塔内的真空度为18～22mmH2O，即得到大豆蛋白。
本实施方式步骤四中混合溶液中的工艺水全部滤出后，再全料循环3～6min，然后向外排放膜截留的部分，滤过部分继续循环反应，并进行全料循环。
本实施方式步骤四中的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜和步骤五中的转谷氨酰胺酶膜的制作方法均按照以下步骤进行：
I、聚丙烯膜在丙酮中浸泡22～26h，然后在25～35℃条件下干燥22～26h后放入浓度为0.2mol/L二苯甲酮的丙酮溶液中，在氮气保护下用紫外光照射14～16min，紫外光照射强度为90～110μW/cm2，照射距离11～13cm，再将膜自然晾干后浸入质量浓度为10％～30％的甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液中，在28～32℃条件下水浴振荡22～26h，然后在28～32℃的条件下真空干燥22～26h即得到甲基丙烯酸甲酯接枝膜，其中二苯甲酮的丙酮溶液的溶剂为丙酮，甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液的溶剂是质量浓度为90％～99％的乙醇；
II、甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到质量浓度为5％～20％的已二胺溶液中，在45～55℃条件下振荡35～45min后用去离子水清洗得到了吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜；
III、4.5～5.5g的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶解于480～520ml、浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液中得到地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶液，然后将吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶溶液(或谷氨酰胺酶溶液)中，在3.8～4.2℃条件下反应23～25h，用浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液清洗后即得到了地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜(或转谷氨酰胺酶膜)。
本实施方式制作得到的大豆蛋白溶解性(用氮溶解指数(NSI)标定溶解性)为92％～95％，分散性(用分散指数(PDI)标定分散性)达到了90％以上，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较溶解性提高了10％左右，分散性提高了15％左右：本实施方式制作得到的大豆蛋白分溶解性、散性好，采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定本实施方式制作得到的大豆蛋白的平均分子量达到了60KD左右，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较提高了20％左右，本实施方式制作得到的大豆蛋白的分子的完整性好，且本实施方式的方法操作简单、回收率高，所使用的固定化酶可以重复利用，大大降低生产成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在18～22℃的条件下浸泡1.6～1.9h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶15～17。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在20℃的条件下浸泡1.7h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶15～17。其它步骤及参数与具体实施方式一相同
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在18℃的条件下浸泡1.9h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶15～17。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在22℃的条件下浸泡1.6h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶15～17。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤一中在43～47℃、pH值为8.3～8.6的条件下搅拌提取37～42min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤一中在45℃、pH值为8.5的条件下搅拌提取40min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是：步骤一中加盐酸调节pH值为6.2。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是：步骤一中静止沉淀10h，然后2000r/min的条件下离心收集沉淀。其它步骤及参数与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是：步骤二中在转速40r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.7，然后静置60min，然后在2000r/min的条件下离心收集沉淀。其它步骤及参数与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是：步骤三中粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶50∶0.55的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至9得到混合溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一不同的是：步骤四中流速为10L/h，酶解温度为40℃，酶解循环时间为30min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二不同的是：步骤五中流速为10L/h，酶解温度为40℃，酶解循环时间为50min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三不同的是：步骤六中截留部分B经双效降膜蒸发器浓缩至蛋白浓度达到20％。其它步骤及参数与具体实施方式一至十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四不同的是：步骤六中喷雾干燥时的进风温度为140℃，出风温度为90℃，喷雾干燥塔内的真空度为20mmH2O。其它步骤及参数与具体实施方式一至十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式大豆蛋白的制备方法按照以下步骤进行：
一、将大豆豆粕放入工艺水中，在15～25℃的条件下浸泡1.5～2h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶16，然后在40～50℃、pH值为8.2～8.7的条件下搅拌提取40min，然后加盐酸调节pH值为6.2，降温至4℃静止沉淀10h，然后2000r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗11S球蛋白；
二、在转速40r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.7，然后静置60min，然后在2000r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗7S球蛋白；
三、步骤一得到的粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶50∶0.555的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至9得到混合溶液；
四、步骤三的混合溶液以10L/h的流速通入到固定有地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为40℃，酶解循环时间为30min，收集截留部分A；
五、向截留部分A加入质量浓度为0.6％的盐酸调节pH值为7.0，再放入到固定有转谷氨酰胺酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为40℃，酶解循环时间为50min，收集截留部分B；
六、截留部分B经双效降膜蒸发器浓缩至蛋白浓度达到20％，然后与步骤二得到的粗7S球蛋白混合进行喷雾干燥，喷雾干燥时的进风温度为140℃，出风温度为90℃，喷雾干燥塔内的真空度为20mmH2O，即得到大豆蛋白。
本实施方式步骤四中的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜和步骤五中的转谷氨酰胺酶膜的制作方法均按照以下步骤进行：
I、聚丙烯膜在丙酮中浸泡24h，然后在30℃条件下干燥24h后放入浓度为0.2mol/L二苯甲酮的丙酮溶液中，在氮气保护下用紫外光照射15min，紫外光照射强度为90～110μW/cm2，照射距离12cm，再将膜自然晾干后浸入质量浓度为15％的甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液中，在30℃条件下水浴振荡24h，然后在30℃的条件下真空干燥24h即得到甲基丙烯酸甲酯接枝膜，其中二苯甲酮的丙酮溶液的溶剂为丙酮，甲基丙烯酸甲酯的乙醇溶液的溶剂是质量浓度为98％的乙醇；
II、甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到质量浓度为12％的已二胺溶液中，在50℃条件下振荡40min后用去离子水清洗得到了吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜；
III、5g的地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶解于480～520ml、浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液中得到地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶(或转谷氨酰胺酶)溶液，然后将吸附有已二胺的甲基丙烯酸甲酯接枝膜浸入到转谷氨酰胺酶溶液中，在3.8～4.2℃条件下反应23～25h，用浓度为0.05M、pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液清洗后即得到了地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜(或转谷氨酰胺酶膜)。
本实施方式步骤四中混合溶液中的工艺水全部滤出后，再全料循环3～6min，然后向外排放膜截留的部分，滤过部分继续循环反应，并进行全料循环。
本实施方式制作得到的大豆蛋白溶解性为94.8％，分散性达到了95％，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较溶解性提高了13％，分散性提高了16％，本实施方式制作得到的大豆蛋白溶解性达到了98.5％，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较提高了13％，本实施方式制作得到的大豆蛋白溶解性好、散性好，采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定本实施方式制作得到的大豆蛋白的平均分子量达到了72.4KD，与现有的制备方法得到的大豆蛋白相比较提高了23.5％，本实施方式制作得到的大豆蛋白的分子结构的完整性好，且本实施方式的方法操作简单、回收率高，所使用的固定化酶可以重复利用，大大降低生产成本。
Claims (10)
1.一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于大豆蛋白的制备方法按照以下步骤进行：
一、将大豆豆粕放入工艺水中，在15～25℃的条件下浸泡1.5～2h，其中大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶14～18；然后在40～50℃、pH值为8.2～8.7的条件下搅拌提取35～45min，然后加盐酸调节pH值为6～6.4，降温至4℃静止沉淀8～12h，然后1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗11S球蛋白；
二、在转速35～45r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.5～4.9，然后静置50～70min，再在1500～2500r/min的条件下离心收集沉淀，即为粗7S球蛋白；
三、步骤一得到的粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶45～55∶0.4～0.7的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至8.8～9.2得到混合溶液；
四、步骤三的混合溶液以8～12L/h的流速通入固定有地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为25～35min，收集截留部分A；
五、向截留部分A加入质量浓度为0.5％～1％的盐酸调节pH值为7.0，再放入到固定有转谷氨酰胺酶膜的固定化酶膜反应器中，酶解温度为38～42℃，酶解循环时间为45～55min，收集截留部分B；
六、截留部分B经双效降膜蒸发器浓缩至蛋白浓度达到15～25％，然后与步骤二得到的粗7S球蛋白混合进行喷雾干燥，喷雾干燥时的进风温度为135～145℃，出风温度为85～95℃，喷雾干燥塔内的真空度为18～22mmH2O，即得到大豆蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤一中在18～22℃的条件下浸泡1.6～1.9h，大豆豆粕与工艺水的质量比为1∶15～17。
3.根据权利要求1或2所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤一中在43～47℃、pH值为8.3～8.6的条件下搅拌提取37～42min。
4.根据权利要求3所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤一中加盐酸调节pH值为6.2。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤一中静止沉淀10h，然后2000r/min的条件下离心收集沉淀。
6.根据权利要求5所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤二中在转速40r/min为条件下，向步骤一离心后的上清液中加入盐酸至pH值为4.7，然后静置60min，然后在2000r/min的条件下离心收集沉淀。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤三中粗11S球蛋白、工艺水和氯化钙按照4∶50∶0.55的质量比混合，再加入碳酸钠pH值至9得到混合溶液。
8.根据权利要求7所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤四中流速为10L/h，酶解温度为40℃，酶解循环时间为30min。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤五中流速为10L/h，酶解温度为40℃，酶解循环时间为50min。
10.根据权利要求9所述的一种大豆蛋白的制备方法，其特征在于步骤六中喷雾干燥时的进风温度为140℃，出风温度为90℃，喷雾干燥塔内的真空度为20mmH2O。
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2010
- 2010-01-25 CN CN 201010300687 patent/CN101779721B/zh not_active Expired - Fee Related
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