CN102037134A - 用于生产玉米麸质水解物的方法和使用该方法生产的玉米麸质水解物 - Google Patents

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Abstract

提供一种生产玉米麸质水解物的方法，所述方法包括：(a)通过去除碳水化合物、水溶性糖、无机材料和纤维材料来分离玉米麸质蛋白；(b)通过进行酸水解、酶水解或自然发酵来制备玉米麸质蛋白裂解液；和(c)通过分离、浓缩、沉淀、脱盐和过滤所产生的玉米麸质蛋白裂解液来提高所述水解物中含有的支链氨基酸(BCAA)的含量。通过与常规方法相比改良了的预处理和浓缩过程，根据本发明制备的所述水解物富含氨基酸和低分子量肽。尤其是，含有大量游离氨基酸和支链氨基酸(BCAA)。

Description

用于生产玉米麸质水解物的方法和使用该方法生产的玉米麸质水解物
技术领域
本发明涉及一种生产玉米麸质水解物的方法，所述方法包括：(a)通过去除碳水化合物、水溶性糖、无机材料和纤维材料来分离玉米麸质蛋白；(b)通过进行酸水解、酶水解或自然发酵来制备玉米麸质蛋白裂解液；和(c)通过分离、浓缩、沉淀、脱盐和过滤所述所产生的玉米麸质蛋白裂解液来提高所述水解物中含有的支链氨基酸(BCAA)的含量。
背景技术
玉米含有约20％w/v的蛋白质，玉米中20-30％w/v的支链氨基酸(branch chain amino acid，BCAA)基于蛋白质。玉米麸质是在从玉米中分离糖分以及制备玉米淀粉和玉米糊精的过程中得到的产物。在玉米麸质中，基于所含的约60％w/v的蛋白质，支链氨基酸的含量是20-30重量百分比。
然而，由于在从包括玉米麸质在内的含有植物蛋白的原料中生产水解物的过程中，所述氨基酸的等电点的变化以及由理化因素引起的氨基酸的沉淀和分解，最终的玉米麸质水解物中支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)的含量甚至更低。进一步地，如果水溶液中洗脱的游离氨基酸的含量因所述原料中所含蛋白质的低可用性而变低，所述最终的玉米麸质水解物中支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)的含量甚至变得更低。
除了水解中支链氨基酸含量低的问题，下述处理所述水溶的水解溶液的过程中游离氨基酸的流失可能是个问题。尤其地，通常用于蛋白质水解物脱色和脱臭的活性炭可导致高分子量多肽和蛋白质的吸附，从而导致总氨(TN)、氨基氮(amino nitrogen，AN)和含有支链氨基酸的游离氨基酸的含量降低。
如上所述，在从制备玉米麸质水解物到水解和处理所述水解物的过程中，存在各种导致游离氨基酸含量降低的因素。因此，所述水解物的所述支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)含量低于所述原料的支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)含量。因此，为了增加最终产物中游离氨基酸含量和支链氨基酸含量，需要改良玉米麸质支链氨基酸含量的预处理和浓缩过程。
发明的披露
技术问题
因此，鉴于上述问题作出本发明，且本发明的目的之一是解决所述技术问题。
具体地，本发明的一个目的在于提供一种生产玉米麸质水解物的改良方法，与根据现有方法制备的玉米麸质水解物中所含的支链氨基酸(BCAA)和游离氨基酸的含量相比，所述改良方法能够提高所述玉米麸质水解物中所含的支链氨基酸(BCAA)和游离氨基酸的含量。
进一步地，本发明的另一目的在于提供一种与根据现有方法制备的玉米麸质水解物相比富含氨基酸和低分子量多肽(low-molecular-weight peptides)，尤其是含有更多游离氨基酸和支链氨基酸的玉米麸质水解物。
技术方案
本发明致力于达到上述目的。一方面，本发明提供一种生产玉米麸质水解物的方法，所述方法包括：(a)通过去除碳水化合物、水溶性糖、无机材料和纤维材料来分离玉米麸质蛋白；(b)通过进行酸水解、酶水解或自然发酵来制备玉米麸质蛋白裂解液；和(c)通过分离、浓缩、沉淀、脱盐和过滤所述所产生的玉米麸质蛋白裂解液来提高所述水解物中含有的支链氨基酸(BCAA)的含量。
一方面，本发明提供一种由所述方法制备的含有大量游离氨基酸和支链氨基酸的玉米麸质水解物。
一方面，本发明提供一种含有作为活性成分的所述玉米麸质水解物的功能性食品组合物。
一方面，本发明提供一种含有作为活性成分的所述玉米麸质水解物的美容食品组合物。
一方面，本发明提供一种含有作为活性成分的所述玉米麸质水解物的化妆品组合物。
一方面，本发明提供一种含有作为活性成分的所述玉米麸质水解物的药物组合物。
最佳实施方式
在下文中，将详细提到本发明的各种具体实施方式。
本发明中使用的麸质是一种存在于某些谷物，特别是大麦、小麦和玉米中的不溶性蛋白质。所述麸质可作为某些蛋白质的混合物存在。尤其地，玉米麸质可通过处理湿玉米或干玉米获得。由于玉米麸质富含蛋白质并易于消化，其广泛用于食品并作为食品添加剂。而且，其因富含蛋氨酸而可用作限制性氨基酸的来源。
在所述步骤(a)中，通过去除碳水化合物、水溶性糖、无机材料和纤维材料以及分离玉米麸质蛋白来预处理玉米麸质。通过所述步骤(a)可分离出高纯度的玉米麸质蛋白。
或者，所述方法在所述步骤(a)之前进一步包括热处理或蒸制所述玉米麸质的步骤。
在一优选的具体实施方式中，所述热处理或蒸制过程可通过在110-150℃均匀地将玉米麸质热处理和蒸制5到10分钟，优选地使用蒸汽和蒸汽装置在125-135℃均匀地将玉米麸质热处理和蒸制6.5到8.5分钟来进行，以便使蛋白质变性。
在此过程中，可使蛋白质分子完全变性。由于已将蛋白质分子的形态结构分解，埋藏在蛋白质内的氨基酸侧链暴露出来，并且所述氨基酸侧链可更好地接触酶。
水溶性糖和无机材料的去除可通过在所述步骤(a)中使用8到10倍体积的水清洗蒸制过的玉米麸质进行。为了确保充分去除，优选地把水加热到50℃或以上并以每分钟100转(100rpm)或以上的速度摇动。去除效率可因清洗次数的增加而提高。然而，为了避免清洗期间水溶性蛋白质的流失，所述清洗可优选地进行2到3次。
所述纤维材料可在所述步骤(a)中使用酶分解。尤其地，所述分解可通过向已用水充分浸湿并蒸制的所述玉米麸质中添加4-5倍体积的水并接着添加纤维水解酶来进行。
优选地，可基于蛋白质的重量添加0.5-1.0重量百分比的酶。并且，所述酶分解可在40-60℃，pH值为4.0-6.0时进行，持续1-2小时。
所述纤维水解酶可以是任何能够分解黏附在植物细胞壁上的果胶材料的复合酶，没有特别限制。例如，可使用纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶以及它们的组合物的至少一种。这些复合酶在去除玉米麸质中含有的纤维材料方面尤其有效。
在使用所述纤维水解酶进行分解之后，可使用倾析器进一步从所述玉米麸质中分离玉米麸质蛋白。在使用所述倾析器进行离心分离之后，可通过向以离心力分出之物中添加2倍或2倍以上体积的水进行再离心来提纯蛋白质。随着所使用的水量的增加，可提高蛋白质的纯度。
在所述步骤(b)中，通过进行酸水解、酶水解或自然发酵来水解玉米麸质蛋白以制备玉米麸质蛋白裂解液。
酸水解是一种通过添加酸和热处理来水解玉米麸质蛋白的方法。在一优选的具体实施方式中，所述酸水解可通过把35％盐酸与玉米麸质蛋白混合，基于盐酸添加1/3体积的水，并使用蒸汽把温度保持在105℃达30个小时以上来进行。停止供给蒸汽并静置15个小时以上之后，可使用冷却水来把温度降低到35℃。
或者，所述步骤(b)在所述酸水解之后可包括碱化，所述碱化可使用50％氢氧化钠在80℃进行，碱化到pH 9-11，优选地碱化到pH 10。并且，在使用冷却水冷却之后，可使用35％盐酸反向中和到pH 4-6。
使用强酸的常规酸水解与这样一个问题有关：在此过程中产生有害的氯醇化合物(chlorohydrin compounds)，例如3-MCPD(3-氯-1，2-丙二醇)和2，3-二氯丙醇(2，3-二氯-1-丙醇)。然而，在此过程中，与常规技术的15-20ppm相比，3-MCPD的含量可降至0.05ppm。
酶水解是一种通过使用酶来水解玉米麸质蛋白的方法，该方法的优点在于它比酸水解方法安全且水解过程可在短时间内完成，并且所述步骤(b)包括通过使用由胞内酶(endoenzyme)和胞外酶(exoenzyme)构成的群组中的一种酶来水解玉米麸质蛋白。
所述胞内酶通过作用于肽(peptides)的内部来水解玉米麸质蛋白，且如果所述胞内酶对水解玉米麸质蛋白足够有用则所述胞内酶不受限制。例如，胞内酶是由碱性蛋白酶、复合蛋白酶和中性蛋白酶构成的群组中的一种。
胞外酶通过作用于肽的端部来水解玉米麸质蛋白，并且如果所述胞外酶对水解所述玉米麸质蛋白足够有用，则所述胞外酶不受限制，例如胞外酶是风味蛋白酶。
在一优选的具体实施方式中，酶水解可通过使用胞内酶或者同时使用胞内酶和胞外酶来进行。胞内酶随机攻击蛋白质和肽，从而产生大量低分子量肽而只有少量游离氨基酸。相反地，胞外酶攻击蛋白质或肽的末端并可因此产生大量游离氨基酸。
在一优选的具体实施方式中，酶水解可通过用水把所述玉米麸质蛋白稀释到20％，在90℃或以上消毒30-60分钟，并在40-50℃、pH 5-8的条件下使用胞内酶处理来进行。在另一优选的具体实施方式中，酶水解可使用胞内酶和胞外酶的组合进行。
酶水解可进行48-96小时。如果所使用的酶的浓度较低，最好进行较长时间的酶水解，以便提高酶的有效性。
然而，微生物污染或许是蛋白质的酶水解中的一个严重问题。为了避免这一问题，可选择抗盐酶且可在约5-10％的盐浓度进行所述酶水解。
自然发酵是一种利用微生物水解玉米麸质蛋白的方法。在一优选的具体实施方式中，自然发酵可通过使用米曲霉(Aspergillus oryzae)接种所述玉米麸质蛋白并培养以得到种曲培养物(koji culture)进行。在使用所述种曲培养物制备20％的水溶液之后，可添加少量商业级酶(commercial-grade enzyme)。在此过程中，可得到与仅使用商业级酶从所述酶水解中得到的蛋白质利用率和氨基酸洗脱率相比更高的蛋白质利用率和氨基酸洗脱率。
在一优选的具体实施方式中，所述自然发酵可通过使用米曲霉接种，在30℃培养2天并基于水解物的总蛋白质添加胞内酶和胞外酶的各1.0重量百分比来进行。
具体地，所述自然发酵可通过添加50℃的温水以便所述培养物中原料的浓度变为20％(w/w)且盐浓度变为5％(w/w)，使温度保持在45℃，基于原料的总蛋白质添加内切蛋白酶(endo-protease)和外切蛋白酶(exo-protease)的各1.0％(w/w)，并在45℃进行72小时的反应来进行。
优选地，含有玉米麸质的所述液体的pH值可在6-8的范围。虽然玉米麸质的初始pH值是3-5，但是微生物在此pH值范围内不能很好地繁殖。因此，把pH值控制在6-8，以便微生物能够很好地繁殖。所述pH值控制可使用一常用碱性物质进行。优选地，可使用氢氧化钠。
进一步地，玉米麸质的含水量最好不超过45％。当含水量超过45％时，由所述微生物产生的所述蛋白酶的滴定度可能会降低。
在所述步骤(c)中，通过分离、浓缩、沉淀、脱盐和过滤所述产生的玉米麸质蛋白裂解液来提高所述水解物中含有的支链氨基酸(BCAA)的含量。
所述步骤(c)的所述分离过程可包括通过使用倾析器或压滤机从所述玉米麸质蛋白裂解液中除去固体成分。
或者，在通过使用倾析器和压滤机除去所述固体成分之后，可通过添加硅藻土去除玉米麸质蛋白中的不溶性成分。
此外，支链氨基酸(BCAA)含量的提高可通过浓缩、添加沉淀核(precipitation nucleus核)和控制所述液体蛋白裂解液的pH值完成。
在浓缩过程中，可基于所述玉米麸质蛋白裂解液的体积将所述玉米麸质蛋白裂解液浓缩为大于或等于50％(v/v)。可将沉淀核添加到所述液体的玉米麸质蛋白裂解液中来引起有效沉淀。所述沉淀核可以是使所需氨基酸沉淀的标准材料，且优选地基于体积按0.1-0.2％的量添加以获得预期的效果。可将所述液体的玉米麸质蛋白裂解液的pH值调整为pH5-7。
浓缩之后，进行一沉淀过程。所述沉淀过程可包括使所述玉米麸质水解物保持低温，优选地在30-40℃，持续1-75小时，优选地持续15-48小时和把所述沉淀物从所述液体的麸质蛋白裂解液中分离出来。
正如可在实施例部分确认的那样，在静置之后使用倾析器或压滤机把固体成分从所述液体中分离出来，与不实施静置过程时相比所述固体成分中支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)的含量可增加多达40％-60％。
可将液体的麸质蛋白裂解液进行脱盐以分离所需氨基酸，且所述脱盐可通过电渗析进行。
电渗析是使用带阳电荷和阴电荷的离子交换膜选择性地传送阴离子或阳离子，从而分离水溶液中所含的离子的过程。在此过程中，需要把pH值调整为接近于所述目标氨基酸的所述等电点以便使所述氨基酸无极性。在电渗析期间，电中性的氨基酸不能穿过所述离子交换膜，并在所述稀释罐中浓缩。反之，带电荷的盐和低分子量离子材料穿过所述离子交换膜并从所述稀释罐移动到所述浓缩罐。所述目标氨基酸就这样在所述稀释罐中浓缩。
已分离的滤液的pH值可调整为pH 1-10，优选地调整为pH 2-8，因为此过程的目的是浓缩支链氨基酸。在此过程中，将所述滤液的pH值调整为接近于包括在所述支链氨基酸中的所述氨基酸的等电点，所述等电点在3-7的范围内。因此，所述氨基酸变为电中性从而在水中的溶解度变为最小。
需要把盐尽可能多地除去以便提高所述支链氨基酸的含量。为此目的，当电导率达到低于1.0S/m，优选地低于0.7S/m时可结束所述电渗析。
在所述步骤(c)中，可将从所述稀释罐收集的所述浓缩的溶液与在浓缩和沉淀过程中沉淀并从所述蛋白裂解液中分离出来的所述固体成分混合在一起，并接着进行所述第二电渗析过程。
进一步地，如果从所述稀释罐中收集的所述浓缩的溶液中可得到除支链氨基酸外的另一氨基酸的沉淀物，则可在过滤和去除所述蛋白裂解液的沉淀物之后使所述蛋白裂解液进行所述第二电渗析过程。
这时，可将所述pH值调整为低于所述支链氨基酸的pKa值，不接近于所述等电点，以便使支链氨基酸带阳电荷。然后，通过所述电渗析，所述带阳电荷的支链氨基酸可穿过所述阳离子交换膜从所述稀释罐到达所述浓缩罐并在所述浓缩罐中浓缩。当所述电导率达到低于0.7S/m，优选地低于0.5S/m时，可完成所述电渗析。
由于包括在所述支链氨基酸中的所述氨基酸的pKa值在2-4的范围，所述pH值可调整为小于或等于3，优选地调整为1-3，以便使所述支链氨基酸带阳电荷。然后，电渗析时，所述带阳电荷的支链氨基酸可从所述稀释罐通过所述阳离子交换膜到达所述浓缩罐并在所述浓缩罐中浓缩，而不带电荷的杂质不能通过所述离子交换膜而留在稀释罐内。
所述所产生的溶液不含不溶性固体并且只有所述目标氨基酸带电荷。因此，可进行超滤(ultrafiltration，UF)。
即，可通过所述目标氨基酸和带阳电荷或阴电荷的超滤膜之间的静电推斥来使所述支链氨基酸更加浓缩。由于在前处理中所述支链氨基酸带阳电荷，可使用带阳电荷的超滤膜浓缩所述支链氨基酸。
超滤所使用的膜可由聚砜、聚苯乙烯磺酸钠(polystyrene sulfonate)或多糖(polysaccharide)制成，且所述膜的截留分子量(MWCO)可不大于1,000(道尔顿)以便尽可能地提高所述支链氨基酸和所述膜之间的静电推斥以及所述膜的截留性能。
本发明进一步提供一种含有大量游离氨基酸和支链氨基酸(BCAA)的玉米麸质水解物，所述玉米麸质水解物根据前述制备方法制备。
所述支链氨基酸可以是由亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸构成的群组中的至少一个。基于支链氨基酸的重量各亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的含量是0-99％(w/w)。支链氨基酸可包括由亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸构成的群组中的一种或两种或三种氨基酸。
在所述水解物中，总氨基酸的游离氨基酸的比例可以是60-99％(w/w)，优选地是70-97％(w/w)。并且，所述游离氨基酸的支链氨基酸比例可以是10-50％(w/w)，优选地是30-70％(w/w)。因此，与常规水解物(约12.8％(w/w))相比得到了更高的游离氨基酸含量和明显更高的支链氨基酸含量。
由于支链氨基酸(如，亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)的高含量，根据本发明的所述玉米麸质水解物可用于食品或药品以提供所述支链氨基酸的功能性。
因此，本发明提供含有作为活性成分的所述玉米麸质水解物的一种功能性食品组合物、一种美容食品、一种化妆品组合物和一种药物组合物。
所述功能性食品组合物或美容食品组合物可含有具有支链氨基酸，例如，玉米蛋白的玉米麸质水解物。所述功能性食品组合物或美容食品组合物可用作茶例如玉米须茶(oksusu cha)(玉米茶)；汤；功能性饮料和药片；减肥食品、替代食品或天然食品的添加剂；婴儿食品、断奶食品或奶粉的添加剂；发酵奶、乳酸菌饮料或牛奶的添加剂；各种饮料的添加剂；或用于各种食物，例如冰淇淋、口香糖、焦糖、糖果、雪糕点心或甜食；软饮料和酒精饮料等饮料；维生素和矿物质等保健功能性食品；等等。
所述化妆品组合物可配制成柔润化妆水、营养化妆水、营养液、按摩霜、滋养霜、剥撕式面膜(pack)、啫喱、身体乳、身体护理油或美体精华，但不限于上述。本领域的技术人员可毫不困难地选择和混合除基本成分外的其他成分。
而且，所述药物组合物可用于包括老年痴呆症在内的治疗，脑疲劳的恢复，脑功能的增强，记忆的恢复以及脑功能的改善；包括肝硬化和肝癌在内的肝病的治疗，宿醉的减轻，肝细胞生长的促进，以及肝功能的恢复；控制食欲，减轻体重，减少人体脂肪或其它抗肥胖目的；2型糖尿病的治疗，包括胰岛素控制和血糖控制；或者包括血管紧张素转换酶(ACE)抑制在内的高血压的防治。
当根据本发明的所述水解物用于药品时，其可用作活性成分并可添加一常用无机或有机载体以制备一种固体、半固体或液体形式的口服或注射制剂。
所述口服制剂的例子可包括药片、丸剂、颗粒、软/硬胶囊、药粉、细颗粒、飞散性散剂、乳剂、糖浆、药丸等等。并且，所述注射制剂可包括注射剂、滴剂、软膏、涂剂、喷雾、悬浮液、乳剂、栓剂等等。
可使用一种常用方法以便将本发明的活性成分制备成这样的制剂，并且可根据需要使用粘合剂例如阿拉伯树胶、玉米淀粉、微晶纤维素或明胶，载体例如磷酸二钙(dicalcium phosphate)、乳糖或糊精，分解剂例如海藻酸、玉米淀粉、土豆淀粉或糊精，润滑剂例如硬脂酸镁，甜味剂例如蔗糖、甜菊苷、甘草或糖精，调味香料例如薄荷、水杨酸甲酯或水果香料，表面活性剂，色素，防腐剂，稳定剂，缓冲剂，悬浮剂，或其它各种常用辅助剂。
所述活性成分可以脂质体、微粒、微胶囊、纳米胶囊等等的形式出现。在胶囊制剂的情况下，可包括液体或固体载体例如聚乙二醇、环糊精、糖醇或脂肪油。
本发明的所述水解物的药剂配方可通过例如，口服、注射、直肠给药、局部、经皮给药、静脉注射、肌肉注射、内腹腔、皮下等等方式施用。
并且，所述活性成分的剂量可取决于治疗对象的年龄、性别和体重，特定疾病或病理状态，疾病或病理状态的严重程度，用药途径以及医生的决定。本领域的技术人员可根据这些因素决定剂量。常用药量可在从约0.001毫克/公斤/天到约2000毫克/公斤/天的范围内。
发明的实施方式
下述各实施例更加详细地描述本发明，但它们并非旨在限制本发明的范围。
实施例1
使用125-135℃的蒸汽将玉米麸质均匀热处理和蒸制6.5-8.5分钟以使蛋白质变性。在添加8-10倍体积的水，在50℃以每分钟100转(100rpm)的速度摇动，并清洗2-3次之后，制备成20-30％玉米麸质溶液(组合物I)。
在把所述溶液的温度和pH值调整为40-60℃和pH4.0-6.0之后，基于所述固形物添加0.5-1.0％的纤维水解酶，并且进行1-2小时的酶水解。所述反应完成之后，通过离心2-3次得到固形物(组合物II)。
将同体积的玉米麸质蛋白和35％盐酸混合。然后添加1/3体积的水并在105℃使用蒸汽进行超过30小时的酸水解。在静置和冷却之后，在80℃使用50％的烧碱(caustic soda)碱化到pH10。然后，使用35％盐酸将所述所产生的溶液反向中和到pH4.9(组合物III)。
在使用倾析器和压滤机将固体去除并将pH值调整为5.9-6.1之后，所述组合物浓缩为50％(v/v)。在低温静置20-24小时之后，使用倾析器或压滤机将所述固体从液体中分离出来(组合物IV)。
在把所述液体的pH值调整为pH5.9-6.1之后，进行脱盐(电渗析)直到所述电导率达到0.7S/m(组合物V)。
将所述脱盐溶液与组合物IV的固体成分混合并通过把液体的pH值调整为pH2.2进行第二次脱盐(电渗析)(组合物VI)。
用超滤膜超滤之后将从所述第二次脱盐(电渗析)得到的液体制备成粉末(组合物VII)。
[表1]预处理过的玉米麸质的蛋白质含量
通过使用离心从玉米中除去玉米淀粉而获得的玉米麸质含有约60％(w/w)的蛋白质。剩余物的主要成分是不溶性成分例如纤维素、半纤维素和木质素。它们约占20-25％(w/w)。当在加水之后将玉米麸质在高温进行热处理时，蛋白质的疏水基由于蛋白质的变性而暴露于水环境。因此，分子结构被分解，且除蛋白质之外的其它物质被释放到所述水溶液中。参照表1，在水解和热处理之后所述蛋白质含量提高了约5％(w/w)，达到68.18％(w/w)。进一步地，由于所述纤维水解酶分解了玉米麸质中所含的所述纤维素，所述蛋白质含量提高了约3-4％(w/w)，达到70.92％(w/w)。在通过使用蒸汽和纤维水解酶处理玉米麸质而制备的所述最终组合物(组合物VII)中，所述蛋白质含量增加了约7-8％(w/w)，达到70.12％(w/w)。
[表2]各组合物的游离氨基酸含量
Figure BPA00001257099500121
在玉米麸质的所述酸水解物(组合物III)中所述游离氨基酸的支链氨基酸比例(支链氨基酸/游离氨基酸)是14.4％(w/w)。通过将所述组合物的pH值调整为接近于支链氨基酸的所述等电点并静止之后而得到的沉淀物的支链氨基酸/游离氨基酸(BCAA/FAA)的值是47.74％(w/w)。在与所述沉淀物混合的上清液的脱盐过程中，所述游离氨基酸的支链氨基酸比例(支链氨基酸/游离氨基酸)与组合物III相比，提高了约39.47％，且在将pH值调整为低于或等于2.2的所述第二脱盐过程中，所述游离氨基酸的支链氨基酸比例(支链氨基酸/游离氨基酸)提高了约76.38％。所述最终产物的支链氨基酸/游离氨基酸(重量％，w/w)是36.80％(w/w)，这意味着其提高了大约两倍。游离氨基酸含量是69.80％(w/w)，这意味着97％的所述总氨基酸(表3：71.95％，w/w)被分解成了游离氨基酸。
[表3]
Figure BPA00001257099500131
比较例1
以与实施例1中的方式相同的方式通过酸水解来分解玉米麸质。在使用倾析器和压滤机除去固体之后，进行脱盐(电渗析)直到所述电导率达到0.7S/m。在用超滤膜超滤之后将所述脱盐溶液制备成粉末。
[表4]未经预处理而制备的玉米麸质水解物的蛋白质含量
    总氮含量(TN)，w/w％     总蛋白含量，w/w％
    玉米麸质     10.18     63.66
    组合物VII-1     8.98     56.12
如表4所示，根据常规方法制备的所述水解物具有比原料的蛋白质含量低的蛋白质含量(56.12％，w/w)。这是因为蛋白质是热和化学性质不稳定的。在所述处理中热应激和pH值的改变导致蛋白质的沉淀并引起所述最终产物中蛋白质含量的降低。
[表5]比较例1中制备的各组合物的游离氨基酸含量
Figure BPA00001257099500141
如表4，由于进行了脱盐和超滤，所述水解物的支链氨基酸含量降低了。最终粉状产物的支链氨基酸/游离氨基酸是约12.8％(w/w)。
实施例2
如实施例1，将玉米麸质清洗(组合物A)，并使用纤维水解酶分解(组合物B)。将所产生的固体制备成20％溶液，在90℃或以上消毒30-60分钟，并使用胞内酶或者胞内酶和胞外酶的组合在40-50℃，pH 5-8和盐浓度5-10％进行48-96小时的酶水解(组合物C)。在过滤和浓缩之后，将所述沉淀物分离(组合物D)。然后，在所述第一次脱盐(组合物E)、所述第二次脱盐(组合物F)和超滤之后，将所述组合物制备成粉末(组合物G)。
[表6]实施例2中制备的各组合物的游离氨基酸含量
Figure BPA00001257099500151
酶水解的支链氨基酸/游离氨基酸含量(实施例2)比酸水解的支链氨基酸/游离氨基酸含量(实施例1)高10％(w/w)(比较组合物III和组合物C)。在pH 6.0时浓缩之后，得到含有高浓度酪氨酸的沉淀物(组合物D的固体成分)。通过去除所述沉淀物并接着进行两次脱盐和超滤之后而得到的所述最终产物(组合物G)，含有约40％(w/w)的支链氨基酸/游离氨基酸，与所述酶水解(组合物C)的支链氨基酸/游离氨基酸相比提高了约64.7％。游离氨基酸含量是46.62％(w/w)，这意味着所述总氨基酸的70％(表7：67％，w/w)被分解成了游离氨基酸单元。
[表7]
Figure BPA00001257099500161
比较例2
以与实施例2中的方式相同的方式通过酸水解来分解玉米麸质。在使用倾析器和压滤机除去固体之后，进行脱盐(电渗析)直到所述电导率达到0.7S/m。在用超滤膜超滤之后将所述脱盐溶液制备成粉末。
[表8]比较例2中制备的各组合物的游离氨基酸含量
与所述酶水解相比，所述最终产物的支链氨基酸含量增加了约5％(w/w)，达到约30％(w/w)，因为固形物在脱盐期间浓缩了。
实施例3
在实施例1中淀粉和纤维材料水解之后得到的所述固形物的含水量调整为20-40％。在使用米曲霉接种之后，在30℃进行2-3天的培养。然后，在把浓度调整为20％之后，通过添加胞内酶和胞外酶在5％盐浓度和45℃的条件下进行72小时的酶水解(组合物c)。在过滤、沉淀物的去除(组合物d)、脱盐(组合物e)、第二次脱盐(组合物f)和超滤之后，制备成一种粉末(组合物g)。
[表9]实施例3中制备的各组合物的游离氨基酸含量
Figure BPA00001257099500181
如实施例2，在pH 6.0，得到含有高浓度酪氨酸的沉淀物。所述沉淀物的酪氨酸含量是50重量％(w/w)或更高(组合物d的沉淀物)。通过去除此沉淀物接着进行两次脱盐和超滤之后而得到的所述最终产物(组合物g)，含有40％(w/w)的支链氨基酸/游离氨基酸，与所述酶水解(组合物c)的支链氨基酸/游离氨基酸相比，提高了约76.78％。游离氨基酸含量是61.52％(w/w)，这意味着89％的总氨基酸(表10：75％，w/w)被分解成了游离氨基酸单元。
[表10]
Figure BPA00001257099500191
比较例3
通过自然发酵分解实施例3的所述玉米麸质。在使用倾析器和压滤机除去固体之后，进行脱盐(电渗析)直到所述电导率达到0.7S/m。在用超滤膜超滤之后将所述脱盐溶液制备成粉末。
[表11]比较例3中制备的各组合物的游离氨基酸含量
Figure BPA00001257099500201
与比较例2，与所述酶水解相比，所述最终产物的支链氨基酸含量提高了约3％(w/w)，达到约25％(w/w)，因为固形物在脱盐期间浓缩了。
虽然已出于说明的目的披露了本发明的所述各优选实施方式，本领域的技术人员应能理解，在不背离如附图中公开的发明的范围和精神的前提下，各种修改、增添和等价替换都是可能的。

Claims (31)

1.一种生产玉米麸质水解物的方法，包括：
(a)通过去除碳水化合物、水溶性糖、无机材料和纤维材料来分离玉米麸质蛋白；
(b)通过进行酸水解、酶水解或自然发酵来制备玉米麸质蛋白裂解液；和
(c)通过分离、浓缩、沉淀、脱盐和过滤所述所产生的玉米麸质蛋白裂解液来提高所述水解物中含有的支链氨基酸(BCAA)的含量。
2.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其在所述步骤(a)之前进一步包括热处理或蒸制所述玉米麸质的步骤。
3.根据权利要求2所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中在110-150℃将所述玉米麸质热处理或蒸制5-10分钟。
4.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中通过添加酶来分解所述纤维材料。
5.根据权利要求4所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述酶是由纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶构成的群组中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(b)包括，在所述酸水解之后，碱化到pH 9-11并接着通过酸化到pH 4-6进行反向中和。
7.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(b)包括通过使用选自由胞内酶和胞外酶构成的群组中的一种酶来水解所述玉米麸质蛋白。
8.根据权利要求7所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述胞内酶是由碱性蛋白酶、复合蛋白酶和中性蛋白酶构成的群组中的一种。
9.根据权利要求7所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述胞外酶是风味蛋白酶。
10.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(b)包括通过使用米曲霉接种所述玉米麸质蛋白并添加选自由胞内酶和胞外酶构成的群组中的一种酶来水解所述玉米麸质蛋白。
11.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述分离过程包括使用倾析器或压滤机来从所述玉米麸质蛋白裂解液除去固体成分。
12.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述浓缩过程包括添加沉淀核，把液体的玉米麸质蛋白裂解液的pH值调整为5-7，并把沉淀物从所述液体的麸质蛋白裂解液中分离出来。
13.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述沉淀过程包括在30-40℃静置所述玉米麸质蛋白裂解液1-75小时，并把沉淀物从所述液体的麸质蛋白裂解液中分离出来。
14.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述脱盐过程包括通过把所述液体的麸质蛋白裂解液调整为pH1-10来电渗析。
15.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述脱盐过程包括通过把所述液体的麸质蛋白裂解液调整为pH2-8来电渗析。
16.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述脱盐过程包括通过将所述浓缩的液体的麸质蛋白裂解液与所述浓缩过程和所述沉淀过程中产生的所述沉淀物混合来进行的第二脱盐过程。
17.根据权利要求16所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)进一步包括去除含有除支链氨基酸外的氨基酸的沉淀物。
18.根据权利要求16所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中在所述第二脱盐过程中将pH控制在小于或等于3。
19.根据权利要求1所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中所述步骤(c)的所述过滤过程包括通过超滤(UF)来渗透通过分离、浓缩、沉淀和脱盐过程所产生的玉米麸质蛋白裂解液。
20.根据权利要求19所述的生产玉米麸质水解物的方法，其中用于超滤的膜用由、聚苯乙烯磺酸钠和多糖构成的群组中的一种制成。
21.一种含有大量游离氨基酸和支链氨基酸(BCAA)的玉米麸质水解物，所述玉米麸质水解物通过权利要求1至20中的任一权利要求所述的所述方法制备。
22.根据权利要求21所述的玉米麸质水解物，基于所述水解物中含有的总氨基酸，所述玉米麸质水解物含有60-99％(w/w)的游离氨基酸。
23.根据权利要求21所述的玉米麸质水解物，其中基于游离氨基酸的重量含有10-99％(w/w)的所述支链氨基酸。
24.根据权利要求21所述的玉米麸质水解物，其中基于游离氨基酸的重量含有30-70％(w/w)的所述支链氨基酸。
25.根据权利要求21所述的玉米麸质水解物，其中所述支链氨基酸是由亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸构成的群组中的至少一种。
26.根据权利要求25所述的玉米麸质水解物，其中基于支链氨基酸的重量各亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的含量是0-99％(w/w)。
27.根据权利要求25所述的玉米麸质水解物，其中基于支链氨基酸的重量各亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的含量是1-80％(w/w)。
28.一种功能性食品组合物，所述功能性食品组合物含有根据权利要求21所述的作为活性成分的玉米麸质水解物。
29.一种美容食品组合物，所述美容食品组合物含有根据权利要求21所述的作为活性成分的玉米麸质水解物。
30.一种化妆品组合物，所述化妆品组合物含有根据权利要求21所述的作为活性成分的玉米麸质水解物。
31.一种药物组合物，所述药物组合物含有根据权利要求21所述的作为活性成分的玉米麸质水解物。
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