CN102174626A - 一种玉米肽的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明本发明涉及一种植物蛋白质组合物的制备方法，尤其涉及一种玉米肽的制备方法。其制备过程是首先将玉米蛋白粉加入乙醇在醇相中进行酶解，然后蒸发部分乙醇并添加等量的水，加入复合酶在水相中继续酶解，接着对水解液进行离心，超滤分级、阴阳离子交换脱盐，最后对其进行浓缩、干燥得到玉米肽干粉。本发明制备的玉米肽分子量主要集中在600～3000之间，具有很好的醒酒功能。

Description

一种玉米肽的制备方法
技术领域
本发明涉及一种植物蛋白质组合物的制备方法，尤其涉及一种玉米肽的制备方法。
背景技术
肽是由氨基酸通过肽键连接而成的化合物，它是机体组织细胞的基本组成成分。最简单的肽是由两个氨基酸组成的二肽，其中含有1个肽键；含有3个、4个、5个等氨基酸的肽分别称为三肽、四肽、五肽等。由2个到10个氨基酸通过肽键形成的直键肽称为寡肽或小肽；由肽键结合起来的多于10个氨基酸的聚合体则称为多肽。科学家已在人体中发现了100多种生物活性肽，这些肽具有传递生理信息，调节生理功能的作用，对于人体的神经、消化、生殖、生长、运动、代谢、循环等系统的正常生理活动的维持非常重要，所有疾病的发生、发展、治疗、康复都与多肽有关系。
随着科学技术的不断发展，玉米蛋白作为饲料远远不能满足淀粉工业对副产品玉米蛋白粉处理的要求。在世界蛋白质资源严重缺乏的情况下，深入开发玉米蛋白粉的高附加值产品，以提高企业的经济效益，提高玉米资源的综合利用率，具有重要的现实意义。玉米肽是玉米蛋白经酶解后的产物，是小分子肽类混合物。玉米肽改善了玉米蛋白粉和玉米醇溶蛋白的水不溶性，具有溶解性好、酸性条件下不易凝聚、等电点不易沉淀、乳化性和起泡性强以及稳定性好等特点，易于作为功能因子添加到各种食品中。玉米肽还具有的许多生理活性，如可以利用其易消化吸收性、促进微生物发酵、抗氧化活性作为生产酸奶、酱油等食品的添加剂；可以利用其抗疲劳、促进乙醇代谢等活性，开发成运动饮料、醒酒产品等。
玉米蛋白粉(CGM，俗称玉米渣，又称玉米黄粉)，大约含有60％的蛋白质，其中玉米醇溶蛋白约占68％。由于玉米蛋白粉中含有高比例的谷氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸等疏水性氨基酸，很少含有赖氨酸等碱性氨基酸，这种独特的氨基酸组成使玉米蛋白水溶性差，但是能溶于70％～95％的乙醇。
目前，国内生产玉米肽的主要方法是以玉米蛋白粉为原料，采用单一蛋白酶在水相中进行酶解。该方法的主要不足在于玉米蛋白中的醇溶蛋白组分不能溶解于水中，蛋白酶不能对醇溶蛋白进行酶解，大部分的玉米蛋白没有酶解，浪费了宝贵的蛋白资源。另外，由于在酶解过程中要维持蛋白酶在最适的pH条件，需不断加入酸性或碱性试剂来调节pH值，而传统工艺中没有脱盐处理，使水解液总存在大量盐分，影响了玉米肽的质量，因此，需要对水解液进行脱盐处理。玉米蛋白水解液中，还有一部分的玉米蛋白大分子物质没有酶解，或者由于酶解不充分，有较大的多肽分子存在，因此，为了保证玉米肽分子量在一定范围内，需要对玉米肽粗品进行分级。因此，该方法不是有效生产玉米肽的方法。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种玉米肽的制备方法。
本发明的玉米肽的制备方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉按固液比1∶20至1∶60加入至65％～90％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至35～55℃，用NaOH溶液调节pH至8.0～11.0，按E/S比(酶用量：玉米醇溶蛋白)为6％～12％添加碱性蛋白酶，按此条件下在醇相中水解2～5h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0～11.0；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出部分乙醇溶液，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45～65℃，用NaOH溶液调节pH至8.0～11.0，按E/S比(酶用量：玉米醇溶蛋白)为2％～10％添加复合酶(碱性蛋白酶∶中性蛋白酶＝1∶1)，按此条件下在醇相中水解10～60min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0～11.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至5.0～3.0，3000～5000rpm，离心15～30min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以5～10倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量20％～30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
上述步骤(A)中加入乙醇的目的是为了使玉米蛋白更充分的溶解于溶剂中，因为玉米蛋白中68％左右的蛋白是醇溶性的，在乙醇条件下能够被溶解，蛋白在溶解的条件下容易被酶解，提高蛋白的水解度；酶解的目的是将大分子玉米蛋白酶解为小分子蛋白质和肽。
上述步骤(B)中添加水的目的是为了将玉米蛋白中的水溶性蛋白充分溶解在水中，蛋白在溶解的条件下容易被酶解，提高蛋白的水解度；同时添加碱性蛋白酶和中性蛋白酶的目的是为了提高提高蛋白的水解度，原因为碱性蛋白酶属于丝氨酸蛋白酶，是内切酶，它的水解部位是芳香族或疏水性氨基酸的羧基，而中性蛋白酶属于金属蛋白酶，它的水解部位是亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等疏水大分子氨基酸的氨基。因此，这两种酶复合水解比单一酶水解效果好，水解度高。
通过(A)、(B)处理后，水解度可达到30％左右，而普通的单相单一酶酶解法，水解度只要18％左右。
上述步骤(C)中调酸的目的是为了使酶失活，停止酶解反应；离心的目的是为了固液分离，收集酶解液。
上述步骤(D)中超滤的目的是为了截取需要分子量的产品；二次酶解的目的是为了将分子量3000Da以上的大分子蛋白水解成小分子，提高原料利用率。
上述步骤(E)中脱盐的目的是为了去除酶解液中因酶解过程中不断调节pH而带入的盐离子，没有脱盐的产品盐分含量8％左右，采用此脱盐工艺的产品盐分为2％左右；
上述步骤(H)中动物实验的目的是为了证明本方法制备的玉米肽具有醒酒功能。
多肽的分子量并不是越小越好，不同肽链长度的多肽具有不同的生理功能，本发明制备的玉米肽分子量主要集中在600～3000之间，在此分子量之间的玉米肽具备较好的醒酒活性。
用小白鼠进行的翻正反射实验表明，以1.0g/kg体重食用本发明的玉米肽后，睡眠耐受时间从382s延长到469s，睡眠维持时间增加由135min缩短到112min。
醒酒活性实验：
取小白鼠20只，随机分为2组，每组10只。空白对照组，给生理盐水；按1.0g/kg小白鼠体重给食玉米肽，按0.2ml/10g小白鼠体重灌胃30min后，按照(0.2ml/10g小白鼠体重)给食乙醇。计算小鼠耐受时间，即从给乙醇至翻正反射消失的时间，及维持时间，即从翻正反射到恢复的时间。空白组的平均睡眠耐受时间为382s，服食玉米肽组的平均睡眠耐受时间为469s，空白组的平均睡眠维持时间为135min，服食玉米肽组的平均睡眠维持时间为112min。
除了所提取的玉米肽有较好的醒酒效果，本发明的工艺步骤还有如下优点：
(1)采用醇相和水相双相酶解法，使玉米蛋白充分溶解于溶液中，提高酶解时的水解度。
(2)采用碱性蛋白酶和中性蛋白酶复合酶法，提高酶解时的水解度。
(3)本方法中的双相复合酶水解法可将单相单一酶水解法的水解度从18％提高至30％左右。
(3)利用阴阳交换树脂对玉米肽粗品进行脱盐，没有脱盐的产品盐分含量8％左右，采用次方法中的脱盐工艺的产品盐分为2％左右；
(4)采用超滤法对玉米肽进行分级处理，保证100％的玉米肽分子量在3000Da以下，并对于分子量3000Da以上的玉米肽进行二次酶解，提高原料的利用率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图为本发明的制作流程图。
具体实施方式
本发明中所述的E/S比是指酶的用量与玉米蛋白的质量比；本发明中所述的复合酶由碱性蛋白酶与中性蛋白酶按照相等的质量混合而成。
实施例1
一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉50g，加入至2L浓度为90％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至55℃，用NaOH溶液调节pH至10.0，添加碱性蛋白酶5g，按此条件下在醇相中水解2h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在10.0；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出1L乙醇溶液，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至10.0，添加复合酶2g，按此条件下在醇相中水解20min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在10.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至3.0，在离心机转速3000r/m的条件下离心20～30min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以5倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
按照上述步骤制备的玉米肽称重为19.8g，经检测总氮含量(以干基计)95.5％，肽含量(以干基计)≥91.3％，所得的相对分子质量均在3000Da以下，水分含量5.9％，灰分含量(以干基计)≤1.1％，粗脂肪含量(以干基计)≤0.9％。
实施例2
一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉100g，加入至2L浓度为80％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至9.0，添加碱性蛋白酶9g，按此条件下在醇相中水解3h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在9.0；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出乙醇溶液1000mL，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至8.0，添加复合酶5g，按此条件下在醇相中水解30min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至4.5，3000rpm，离心15min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以10倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
按照上述步骤制备的玉米肽称重为50.8g，经检测总氮含量(以干基计)92.1％，肽含量(以干基计)≥85.7％，所得的相对分子质量均在3000Da以下，水分含量5.7％，灰分含量(以干基计)≤1.2％，粗脂肪含量(以干基计)≤0.8％。
实施例3
一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉500g，加入至15L浓度为85％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至50℃，用NaOH溶液调节pH至8.5，添加碱性蛋白酶50g，按此条件下在醇相中水解3h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.5；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出乙醇溶液10L，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至50℃，用NaOH溶液调节pH至8.5，添加复合酶15g，按此条件下在醇相中水解40min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.5；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至4.0，3000rpm，离心15min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以5倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
按照上述步骤制备的玉米肽称重为273.9g，经检测总氮含量(以干基计)90.5％，肽含量(以干基计)≥84.2％，所得的相对分子质量均在3000Da以下，水分含量6.7％，灰分含量(以干基计)≤1.3％，粗脂肪含量(以干基计)≤1.0％。
实施例4
一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉250g，加入至10L浓度为75％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至9.5，添加碱性蛋白酶20g，按此条件下在醇相中水解4h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在9.5；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出乙醇溶液4L，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至9.0，添加复合酶20g，按此条件下在醇相中水解30min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在9.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至4.5，3000rpm，离心15min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以10倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
按照上述步骤制备的玉米肽称重为141.2g，经检测总氮含量(以干基计)85.0％，肽含量(以干基计)≥80.4％，所得的相对分子质量均在3000Da以下，水分含量7.7％，灰分含量(以干基计)≤1.6％，粗脂肪含量(以干基计)≤1.2％。
实施例5
一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉1000g，加入至20L浓度为90％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至9.0，添加碱性蛋白酶100g，按此条件下在醇相中水解4h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在9.0；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出乙醇溶液5L，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45℃，用NaOH溶液调节pH至8.0，添加复合酶20g，按此条件下在醇相中水解30min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至4.5，3000rpm，离心15min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以10倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
按照上述步骤制备的玉米肽称重为580.4g，经检测总氮含量(以干基计)85.1％，肽含量(以干基计)≥80.7％，所得的相对分子质量均在3000Da以下，水分含量8.7％，灰分含量(以干基计)≤1.5％，粗脂肪含量(以干基计)≤1.2％。

Claims (1)

1.一种玉米肽的制备方法，该方法包括如下步骤：
(A)取玉米蛋白粉按固液比1∶20至1∶60加入至65％～90％的乙醇溶液，搅拌，加热溶液至35～55℃，用NaOH溶液调节pH至8.0～11.0，按E/S比为6％～12％添加碱性蛋白酶，按此条件下在醇相中水解2～5h，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0～11.0；
(B)步骤(A)结束后，蒸发出部分乙醇溶液，加水补齐至原水解液的体积，搅拌均匀，加热溶液至45～65℃，用NaOH溶液调节pH至8.0～11.0，按E/S比为2％～10％添加复合酶，按此条件下在醇相中水解10～60min，酶解过程中用NaOH溶液保持pH值在8.0～11.0；
(C)步骤(B)结束后，用HCl溶液调节pH至5.0～3.0，3000～5000rpm，离心15～30min，得上清液，为玉米肽粗制液；
(D)将步骤(C)中的玉米肽粗制液注入储槽中，溶液经微滤后通过分子量截留量为3000Da超滤膜，溶液中的小分子物质经中空纤维膜的内壁渗透出来成为超滤液，收集超滤液，为玉米肽超滤液；溶液中的蛋白等大分子物质得以保留并得到浓缩，将浓缩液回收至步骤(B)进行二次酶解；
(E)交换树脂于去离子水中浸泡处理24小时后装柱，然后分别用7.5％盐酸和10％NaOH对其进行浸泡，转化为H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂，再用去离子水清洗至pH为7.0待用；
将步骤(D)中所得的玉米肽超滤液，以5～10倍柱体积/h的流速通过H+型阳离子交换树脂来脱除阳离子，待流出液pH＝4.0左右时停止加样，之后将此流出液以同样流速通过OH-型阴离子交换树脂来脱除阴离子，至流出液呈pH为7.0时停止加样，收集为玉米肽精制液；
(F)由步骤(E)中得到的玉米肽精制液，减压浓缩至固型物含量20％～30％；
(G)玉米肽液浓缩后，经喷雾干燥或冷冻干燥制成干粉。
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