CN102030773B - 一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法 - Google Patents
一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种以脱脂米糠为原料联产植酸和低聚肽的工艺，属于稻谷深加工和综合利用领域。本发明以脱脂米糠为原料，采用低浓度盐酸溶液(pH3.0～4.0)浸提，离心，上清液经分离纯化后获得纯度较高的植酸溶液；浸提植酸后的沉淀，采用碱性蛋白酶和复合蛋白酶分步水解，酶解液经过超滤、大孔吸附树脂分离纯化，冷冻干燥后，获得米糠低聚肽；剩余残渣可作为生产米糠膳食纤维的原料。本发明以脱脂米糠为原料，采用生物联产技术同时制得植酸和米糠低聚肽，具有操作简单、生产成本低、脱脂米糠利用率高的特点。
Description
技术领域：本发明涉及一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法，综合考虑植酸和米糠低聚肽的制备，属于稻谷深加工和综合利用领域。
背景技术：中国是世界上100多个水稻生产国中的“稻米王国”，稻谷年产量约2亿吨，占亚洲的38％，占世界稻谷年产量的34％，居世界首位。米糠是稻谷加工中的副产品，目前我国米糠资源的年拥有量已经超过了1千多万吨，是一种量大面广的可再生资源。搞好米糠的深加工和综合利用显得尤为重要，这对充分地利用粮食资源、促进粮食工业的发展有着深远的意义。目前在我国米糠没有被有效利用，大部分作为低附加值的饲料，有的甚至作为废料，资源浪费严重。对于米糠这一营养物质丰富、功能成分突出的大宗农副产品资源，仅仅作为饲料体现不出其资源优势，经济效益也不够显著。
现在，大型粮油公司已开发生产米糠油，但是，米糠经过脱除米糠油后，怎样做到脱脂米糠的综合利用，已经摆在了研究者的面前。鉴于脱脂米糠中含量较高的植酸、蛋白和膳食纤维，将其中的植酸、蛋白和膳食纤维分别制成纯度较高的产品，这将大大提高脱脂米糠的利用价值。由于米糠脱脂时经过高温挤压处理使得米糠蛋白严重变性，导致其溶解性大大降低，利用酶法直接水解米糠中的蛋白质，可以得到溶解性良好的米糠低聚肽。因此，采用生物联产技术，以米糠为原料，同时制备得到植酸和低聚肽，工艺简单，操作方便。
发明内容：本发明的目的是提供一种以脱脂米糠为原料，联产制备植酸和低聚肽的方法，综合利用脱脂米糠。
本发明的目的可通过以下技术手段来实现：一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法，脱脂米糠采用低浓度盐酸溶液(pH3.0～4.0)浸提，上清液经分离纯化，获得纯度较高的植酸溶液；浸提植酸后的沉淀，再以碱性蛋白酶和复合蛋白酶分步水解，酶解液经超滤和大孔吸附树脂吸附洗脱，冷冻干燥后，获得米糠低聚肽。
本发明所述联产植酸和米糠低聚肽工艺具体过程：
(1)粉碎：将脱脂米糠粉碎过45目筛；
(2)提取：控制料液比(脱脂米糠和水的重量比，以下同)1∶6或1∶15，以1～6mol/L盐酸溶液调pH3.0～4.0，在35～55℃条件下搅拌提取3～6h后，离心分离，残渣用去离子水水洗后，再次离心，分别合并上清液和残渣，上清液即为植酸提取液，残渣备用；
(3)中和：利用10％(w/v)氢氧化钙溶液将(2)中的植酸上清液调至pH4.5，再利用10％(w/v)氨水溶液调至pH＞7.0，中和过程中要不断搅拌，中和完成后静置30min，离心分离，得到植酸沉淀。
(4)溶解：将(3)中的植酸沉淀用1mol/L盐酸溶液溶解，抽滤除去不溶性杂质，取其滤液。
(5)吸附1：将滤液调至pH1.0～3.0，通过D318型弱碱性阴离子交换树脂，然后用去离子水冲洗树脂，以除去未吸附的杂质。
(6)解吸1：用浓度为1.0～2.0mol/L的氢氧化钠溶液对植酸进行解吸，收集解吸液。
(7)除盐：解吸液过732阳离子交换树脂除去盐离子，在50～60℃下浓缩后即得到高纯度植酸溶液。
(8)水解：以(2)中提取植酸后的米糠残渣为原料，控制料液比1∶8～1∶15(以(2)中原料脱脂米糠为准)混合，以1mol/L氢氧化钠溶液在50～60℃下调节pH8.0～9.0，加入碱性蛋白酶0.3～0.6mL/(100g米糠)，水解1.5～2h后，90～100℃水浴灭酶10min；将灭酶后的混合液在40～50℃下调节pH6.0～8.0，加入复合蛋白酶0.5～1.0g/(100g米糠)，水解1.5～2h后，于90～100℃水浴灭酶10min，离心分离，残渣水洗后再离心，合并上清液。
(9)膜分离：将(8)中得到的上清液通过分子量50KDa的超滤膜进行除杂，收集透过液。
(10)吸附2：将透过液调pH3.0～5.0，通过DA201-C大孔吸附树脂吸附，然后用去离子水洗去未吸附的杂质。
(11)解吸2：利用浓度为75％乙醇溶液洗脱DA201-C大孔吸附树脂，收集解吸液，旋转蒸发除去乙醇，再冷冻干燥，即制得米糠低聚肽。
本发明方法的优点：
1、本发明以脱脂米糠为原料，同时制备出植酸和低聚肽两种产品，使脱脂米糠的附加值进一步提高，使脱脂米糠得以综合利用；
2、传统米糠低聚肽的制作方法中，通常是利用碱法(pH≥12)提取出米糠蛋白后，再利用各种蛋白酶水解米糠蛋白制备米糠肽，或者利用一种酶在控制水解度的条件下制备米糠多肽，碱法提取对米糠蛋白的营养价值和功能性质等产生不利影响，并可能产生有毒物质，单一酶法提取不利于米糠蛋白的水解，从而提取率不高，本发明将米糠低聚肽的制备控制在pH≤9，温度控制在60℃以下，采用碱性蛋白酶和复合蛋白酶分步水解米糠中的蛋白质，直接从米糠中得到高水解度的低聚肽，此工艺操作简单，成本较低，低聚肽提取率高。
3、本发明中的脱脂米糠在提取植酸和低聚肽后，其残渣中膳食纤维含量将大大提高，还可作为生产米糠膳食纤维的原料。
附图说明
附图为脱脂米糠联产植酸和低聚肽工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
取粉碎后的脱脂米糠100g，加入1000mL的水，以2mol/L盐酸溶液调节pH3.0，50℃水浴搅拌4h后，3000r/min离心20min，残渣用500mL洗，合并上清液；上清液以10％(w/v)氢氧化钙溶液调pH4.5，再用10％(w/v)氨水溶液调pH9.0后，4000r/min离心20min；沉淀用1mol/L盐酸溶液溶解，抽滤后，通过D318型弱碱性阴离子交换树脂吸附植酸，去离子水洗涤后以1.5mol/L氢氧化钠溶液洗脱，收集洗脱液，过732阳离子交换树脂除盐，收集流出液，浓缩后，即为植酸溶液。
以提取植酸后的米糠残渣为原料，加入1000mL水(以原料脱脂米糠为准)，以1mol/L氢氧化钠在60℃下调节pH9.0，加入碱性蛋白酶0.4mL/(100g米糠)，水解1.5h后，100℃水浴灭酶10min；将灭酶后的混浊液在45℃下调节pH7.0，加入复合蛋白酶0.9g/(100g米糠)，水解2h后，100℃水浴灭酶10min；4000r/min离心30min，残渣500mL水洗后再次离心，合并上清液；上清液通过50KDa的超滤膜进行超滤，收集透过液，并调pH4.0后，通过DA201-C大孔吸附树脂吸附，水洗后以75％(v/v)乙醇洗脱，蒸去乙醇后冷冻干燥，得米糠低聚肽。
实施例2
取粉碎后的脱脂米糠100g，加入1000mL水，以2mol/L盐酸溶液调节pH4.0，50℃水浴搅拌4h后，3000r/min离心20min，残渣用500mL洗，合并上清液；上清液以10％(w/v)氢氧化钙溶液调pH4.5，再用10％(w/v)氨水溶液调pH8.0后，4000r/min离心20min；沉淀用1mol/L盐酸溶液溶解，抽滤后，通过D318型弱碱性阴离子交换树脂吸附植酸，去离子水洗涤后以1.5mol/L氢氧化钠溶液洗脱，收集洗脱液，过732阳离子交换树脂除盐，收集流出液，浓缩后，即为植酸溶液。
提取植酸后的米糠残渣在45℃烘箱中干燥后粉碎，加入1000mL的水(以原料脱脂米糠为准)，以1mol/L氢氧化钠在60℃下调节pH9.0，加入碱性蛋白酶0.5mL/(100g米糠)，水解2h后，100℃水浴灭酶10min；将灭酶后的混浊液在45℃下调节pH7.5，加入复合蛋白酶0.7g/(100g米糠)，水解1.5h后，100℃水浴灭酶10min；4000r/min离心30min，残渣500mL洗后再次离心，合并上清液；上清液通过50KDa的超滤膜进行超滤，收集透过液，并调pH4.0后，通过DA201-C大孔吸附树脂吸附，水洗后以75％(v/v)乙醇洗脱，蒸去乙醇后冷冻干燥，即得米糠低聚肽。
Claims (2)
1.一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法，其特征在于以脱脂米糠为原料，利用生物联产技术，同时获得植酸和低聚肽，脱脂米糠采用低浓度盐酸溶液(pH3.0～4.0)浸提，离心，上清液经分离纯化获得纯度较高的植酸溶液；提取植酸后残渣沉淀采用碱性蛋白酶和复合蛋白酶分步水解，酶解液经离心，富集，冷冻干燥得到米糠低聚肽；最终剩余残渣还可以作为生产米糠膳食纤维的原料。
2.根据权利要求1所述一种以脱脂米糠为原料联产制备植酸和低聚肽的方法，其特征在于：
(1)将原料脱脂米糠粉碎过45目筛；
(2)控制脱脂米糠和水的重量之比为1∶6～1∶15，以1～6mol/L盐酸溶液调pH3.0～4.0，在35～55℃下提取3～6h后，离心分离，米糠残渣用去离子水水洗，再次离心，合并上清液；
(3)将步骤(2)中的上清液，以10％(w/v)氢氧化钙和10％(w/v)氨水中和，控制pH＞7.0，中和过程中不断搅拌，静置30min后离心；
(4)将步骤(3)中的沉淀，以1mol/L盐酸溶液溶解，抽滤去除不溶性杂质；
(5)将步骤(4)中的滤液，通过D318型弱碱性阴离子交换树脂，进行植酸的吸附，控制pH1.0～3.0；
(6)用去离子水将上述D318型弱碱性阴离子交换树脂洗涤，然后用浓度为1～2mol/L的氢氧化钠溶液解吸，收集解吸液；
(7)将步骤(6)中的解吸液，通过732阳离子交换树脂去除钠离子后，浓缩得到植酸溶液；
(8)以步骤(2)中离心所得的米糠残渣为原料，控制原料脱脂米糠和水的重量之比为1∶8～1∶15混合，在50～60℃下调节pH7.0～9.0，加入碱性蛋白酶(2.66×105u/mL)0.3～0.6mL/(100g米糠)，水解1.5～2h后，90～100℃水浴灭酶10min；然后在40～50℃下调节pH6.0～8.0，加入复合蛋白酶(1.18×105u/g)0.5～1.0g/(100g米糠)，水解1.5～2h后，90～100℃水浴灭酶10min；
(9)将步骤(8)中所得水解液置于离心机中离心，上清液用分子量50KDa的超滤膜超滤除杂，收集透过液，残渣用于制备米糠膳食纤维；
(10)将步骤(9)中的透过液采用DA201-C大孔吸附树脂进行米糠低聚肽的吸附，用去离子水洗涤除杂；
(11)用浓度为75％(v/v)乙醇溶液对大孔吸附树脂解吸，收集解吸液，旋转蒸发除去乙醇，冷冻干燥，制得米糠低聚肽。
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