【背景技术】
大米蛋白在大米中的含量约7%,它主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白四种蛋白组成。大米蛋白是优质植物蛋白,具有很高的营养价值。它的氨基酸组成配比合理,与FAO/WHO推荐的蛋白质氨基酸最佳配比模式相近。另外,大米蛋白的生物价(BV)和蛋白质效用比(PER)在植物蛋白中几乎是最好的。此外,大米蛋白富含各类氨基酸,尤其是赖氨酸含量居谷物类食物第一位。因此,大米蛋白是人们膳食中重要的蛋白来源,其营养价值远远高于大豆、玉米、小麦等植物蛋白质,可以与鸡蛋、牛奶等优质动物蛋白相媲美。而且,大米蛋白是一种低抗原性蛋白,不会产生过敏反应,是唯一一种免于过敏试验的谷物蛋白,美国临床研究表明,在700个遗传性过敏症的病例中,不到1%的高度过敏性病人对大米过敏,儿科也很少报道对大米蛋白过敏。因此,大米蛋白可以在诸如婴儿食品、老年人食品中安全使用。但由于大米蛋白其主要组成是水不溶性蛋白,分子量较大,溶解性较差,进而影响其乳化性、起泡性等性能,限制了其在食品工业中的应用。
将大米蛋白水解成多肽,溶解性大大提高,而且除了具有大米蛋白的营养作用外,在消化吸收和保健功能方面有显著的功能。从消化过程来看,小肽在人体内消化吸收比蛋白质、游离氨基酸均要好,特别是消化功能受损时,蛋白质的吸收受到严重限制和影响,此时服用多肽来补充体内蛋白质,维持代谢平衡显得非常重要。在保健功能方面,将分子量段在100-1000之间的小分子活性多肽统称为“生物活性肽”,具有极强的活性和多样性,如高F寡肽、降血压肽、抗氧化肽等,当人体补充这些活性肽时,可调整人体免疫功能、改善微循环,促进体质提高,降低血脂、调整血压,促进睡眠,增强记忆,延缓衰老等,在食品保健方面,具有深远的意义。
但是天然存在的多肽很少,目前很多多肽的生产都是通过水解蛋白得到的。水解蛋白的方法主要是酸水解法、碱水解法和酶水解法,其中酸法和碱法都有收率低、成本高、工艺复杂、水解程度不易控制,对环境污染严重等缺点,而且在高碱或高酸的情况下,蛋白与糖和油脂等杂质发生反应,产生褐色物质,甚至有害物质,会影响最终多肽产品的品质。酶法水解蛋白反应较温和,无不良副反应发生,但酶作用的单一性使得通过一种酶很难达到理想的水解效果。
CN02153853.0公开了一种从米糟中提取大米蛋白的方法,将米糟由复合酶(淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶和蛋白酶)进行酶解用一步法得到大米蛋白,得到含量75%以上的大米蛋白。
CN200410006119.6公开了一种大米蛋白肽的制备方法及其用途,本发明利用味精生产中的废料和α-淀粉酶和中性蛋白酶双酶水解,生产出大米蛋白肽含量为80%的产品。
CN200610010960.1提出了一种复合酶法生产米淀粉和米蛋白多肽粉的方法,其中使用了碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶和风味蛋白酶四种蛋白酶,经过水解反应得到的上清液在处理后得到米蛋白多肽粉。该方法的米蛋白多肽粉产品得率85%,该米蛋白多肽粉含有80%蛋白,可溶性肽占蛋白总量50%以上,生物活性肽占蛋白总量20%以上。
CN200610086357.1公开了一种大米淀粉和大米蛋白的制备方法,以碎米、陈米、籼米、粳米或糯米为原料,经粉碎、超微粉碎、碱性蛋白酶酶解反应、离心分离,上清液加热灭酶,浓缩、喷雾干燥制得大米蛋白,其纯度65%。
CN200810163917.8公开了一种以米渣蛋白为原料生产米蛋白多肽粉的方法。本发明以淀粉糖厂的副产品米渣蛋白为原料,经过洗涤、二次蛋白酶水解、脱盐、干燥等一系列工序制得食品级的米蛋白多肽粉。所制得的米蛋白多肽粉中蛋白重量百分含量为≥77%,其中分子量在1000左右的小肽占蛋白总量的67%。米蛋白多肽粉不但保持了米蛋白本身低过敏性,高生物价等优势,而且由于其中含有了大量的小肽,在消化吸收和保健功能方面有显著的功能。
上述生产米蛋白多肽粉的现有技术,或者采用了多种酶或蛋白酶,或者仅采用了一种酶,都取得了比较好的结果,获得了实际应用。但是,本发明人研究发现,现有技术中的酶解反应及其效果还存在一些缺陷,还远未达到一种比较理想的结果,因此,还需要人们对这项技术进行研究与改进。
为了解决现有技术的不利之处,本发明人经过多次试验,研究完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种米蛋白多肽。
本发明的另一个目的是提供所述米蛋白多肽的制备方法。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种米蛋白多肽,其特征在于以所述米蛋白多肽总重量计,它的蛋白重量百分含量为80%以上,其中分子量100-1000Da的多肽为所述蛋白总量的90%以上,它的脂肪重量百分含量小于1%。
本发明还涉及所述米蛋白多肽的制备方法。该方法的步骤如下:
(1)调浆
按照水与米渣重量比1-4∶6-10,将蛋白重量百分含量70-90%和脂肪重量百分含量2-3%的米渣与水搅拌混合均匀得到一种料液,然后进行加热;
(2)脱脂
用Ca(OH)2水溶液将步骤(1)得到的料液的pH值调节到9.5-10.0,搅拌均匀,再浸泡脱脂20-40分钟;
(3)离心
步骤(2)得到的料液以2500-3500转/分速度进行离心分离10-20分钟,然后弃去液相,得到离心沉淀物;
(4)调质
往步骤(3)得到的离心沉淀物中加入水,使所述沉淀物浓度为16-17%;
(5)酶解反应
往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入以其蛋白质量计0.4-0.6%碱性蛋白酶,再在温度50-55℃下进行酶解反应1-1.5h,然后加入以其蛋白质量计0.4-0.6%木瓜蛋白酶,在温度50-55℃下进行酶解反应4-5h,从而得到酶解液;
(6)灭菌灭酶
步骤(5)得到的酶解液煮沸20-40分钟进行灭菌灭酶,然后快速冷却至室温;
(7)离心分离
经过步骤(6)灭菌灭酶处理后的酶解液以2500-3500转/分速度进行离心分离10-20分钟,取上清液;
(8)浓缩并干燥
步骤(7)得到的上清液进行浓缩,得到的浓缩物然后进行喷雾干燥,得到所述的米蛋白多肽。
根据本发明的一种优选实施方式,所述米渣粒度是100-200筛目。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤(1)中,所述料液加热温度是70-75℃。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤(2)中,所述料液在温度70-75℃下进行浸泡脱脂。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤(2)中,Ca(OH)2水溶液的浓度是饱和Ca(OH)2溶液。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述的碱性蛋白酶的酶活是20万IU/g;木瓜蛋白酶的酶活是20万IU/g。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤(8)中,步骤(7)得到的上清液在温度75℃与真空度0.09MPa的条件下进行浓缩,浓缩达到以浓缩物总重量计可溶性固形物含量为17-20%。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤(8)中,喷雾干燥的进风温度为165-180℃,出风温度为75-85℃。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种米蛋白多肽,以所述米蛋白多肽总重量计,它的蛋白重量百分含量为80%以上,其中分子量100-1000Da的多肽为所述蛋白总量的90%以上,它的脂肪重量百分含量小于1%。
本发明还涉及所述米蛋白多肽的复合酶法制备方法。
该方法的步骤如下:
(1)调浆
按照水与米渣重量比1-4∶6-10,将蛋白重量百分含量70-90%和脂肪重量百分含量2-3%的米渣与水搅拌混合均匀得到一种料液,然后进行加热。
在本发明中,所述的米渣应该理解是大米磨浆通过α-淀粉酶液化后过滤,除去液化液的残渣,采用除杂法分离纯化,使米渣中的蛋白重量百分含量≥70%。凡是以大米为生产原料的味精厂、饴糖厂、葡萄糖厂、药厂均有大量这种米渣。这种米渣常常被视为废渣作为饲料,未能得到充分利用。
为了尽可能地提取米渣中的米蛋白多肽并且方便制备,适宜的米渣粒度是100-200筛目。可采用目前市场上销售的本技术领域的技术人员常用的筛进行筛选。
(2)脱脂
用Ca(OH)2水溶液将步骤(1)得到的料液的pH值调节到9.5-10.0,搅拌均匀,再浸泡脱脂20-40分钟。
其中所述料液在温度70-75℃下进行浸泡脱脂。
Ca(OH)2的浓度是饱和Ca(OH)2溶液。当Ca(OH)2的浓度小于饱和Ca(OH)2溶液浓度时,会造成加水量太大,加重脱溶负担。。
由于料液的pH值将会影响蛋白酶解效果,因此适宜将步骤(1)得到的料液的pH值调节到9.5-10.0。如果料液的pH值小于9.5,则会造成碱性蛋白酶酶活下降;如果料液的pH值大于10.0,则会造成蛋白及脂肪等产生副反应,产生有害物质。
(3)离心
步骤(2)得到的料液以2500-3500转/分速度进行离心分离10-20分钟,然后弃去液相,得到离心沉淀物。
优选地,以3000转/分的速度进行离心。
本发明使用的离心机是目前市场上销售的人们普遍使用的离心机。例如是上海医用分析仪器厂生产的离心机。
(4)调质
往步骤(3)得到的离心沉淀物中加入水,使所述沉淀物浓度为16-17%。
(5)酶解反应
往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入以其蛋白质量计0.4-0.6%碱性蛋白酶,再在温度50-55℃下进行酶解反应1-1.5h,然后加入以其蛋白质量计0.4-0.6%木瓜蛋白酶,在温度50-55℃下进行酶解反应4-5h,从而得到酶解液。
碱性蛋白酶是经细菌原生质体诱变方法造育的2709枯草杆微生物通过深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶,属于一种丝氨酸脆外高碱性蛋白酶,它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸,具有较强的分解蛋白质的能力。它适宜于在40-55℃、pH9-11的碱性条件下使用,超出以上范围酶的活力下降。
酶活力定义为1克酶粉或1ml酶液于40℃与pH4.6的条件下,1小时分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖的酶量为1个酶活单位。
在本发明中使用的碱性蛋白酶的酶活是5万~150万IU/g,优选地是20万IU/g。其添加量是以料液的重量计0.4~0.6%。
本发明使用的碱性蛋白酶例如是诺维信公司生产的碱性蛋白酶。
在本发明中,往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入以其蛋白质量计0.4-0.6%碱性蛋白酶,当碱性蛋白酶的添加量低于这一范围时,会降低蛋白肽的提取率或延长反应时间;当碱性蛋白酶的添加量高于这一范围时,会提高生产成本。
加入所述碱性蛋白酶后,在温度50-55℃下进行酶解反应。酶解反应的温度条件至关重要,如果低于这一温度范围,会降低酶活力;如果高于这一温度范围,则会使酶变性,丧失酶活。
木瓜蛋白酶(Papain)简称木瓜酶,又称为木瓜酵素。是利用未成熟的番木瓜(Carica papaya)果实中的乳汁,采用现代生物工程技术提炼而成的纯天然生物酶制品。它是一种含疏基(-SH)肽链内切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性,有较广泛的特异性,对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力,同时,还具有合成功能,能把蛋白水解物合成为类蛋白质。最适合pH值5.7(一般3-9.5皆可),最适合温度55-60℃(一般10-85℃皆可)。
在本发明中使用的木瓜蛋白酶的酶活是5万~350万IU/g,优选地是20万IU/g。其添加量是以料液的重量计0.4-0.6%。
本发明使用的木瓜蛋白酶例如是诺维信公司生产的木瓜蛋白酶。
在本发明中,往所述沉淀物溶液中加入以其蛋白质量计0.4-0.6%木瓜蛋白酶,当木瓜蛋白酶的添加量低于这一范围时,会降低蛋白肽的提取率或延长反应时间;当木瓜蛋白酶的添加量高于这一范围时,会提高生产成本。
加入所述木瓜蛋白酶后,在温度50-55℃下进行酶解反应。酶解反应的温度条件至关重要,如果低于这一温度范围,会降低酶活力;如果高于这一温度范围,则会使酶变性,丧失酶活力。
(6)灭菌灭酶
步骤(5)得到的酶解液煮沸20-40分钟进行灭菌灭酶,然后快速冷却至室温。
(7)离心分离
以2500-3500转/分速度进行离心分离10-20分钟,取上清液。
优选地,以3000转/分的速度进行离心。
(8)浓缩并干燥
步骤(7)得到的上清液进行浓缩,得到的浓缩物然后进行喷雾干燥,得到所述的米蛋白多肽。
其中,步骤(7)得到的上清液在温度75℃与真空度0.09MPa的条件下进行浓缩,浓缩达到以浓缩物总重量计可溶性固形物含量为17-20%。
通过喷雾干燥机,控制其进口温度为165-180℃,出口温度为75-85℃。所述的喷雾干燥机例如是上海世远生物设备工程有限公司、常州市统一干燥设备有限公司、上海达程实验设备有限公司生产的喷雾干燥机。
在本发明中,蛋白质含量是采用GB 5009.5-2008方法测定的。
脂肪重量百分含量是采用GB/T14772-2008方法测定的。
多肽含量是采用GB 5009.5-2008和GB/T 5009.124-2003方法测定的。
采用常规的高效凝胶过滤色谱法分析法鉴定了本发明的米蛋白多肽,分析结果见附图2。
根据本发明方法制备得到的米蛋白多肽具有非常广泛的用途,可以用于食品、化妆品、药品、大米精加工与饲料行业。
[有益效果]
与现有技术相比,本发明方法具有如下优点:本发明通过双酶分步水解及酶反应参数的调节,控制蛋白质的水解程度,碱性蛋白酶水解蛋白的能力较强,在碱性条件下能够快速地从不溶性的大米蛋白中水解出水溶性的、具有一定链长的肽链,木瓜蛋白酶的水解作用条件较宽泛,可以在中性到偏酸性的条件下进一步水解肽链。
根据本发明方法可以得到蛋白重量百分含量80%以上、脂肪重量百分含量1%以下,分子量分布于100-1000Da的肽占蛋白总量90%以上的米蛋白多肽,这种多肽生物活性高,产品全溶于水。所得产品无过敏性,除了具有一般大米蛋白的营养作用外,在消化吸收和保健功能等方面有显著的功能。根据本发明方法制备的产品具有很好的发展前景,可广泛应用于食品和化妆品等行业,对实现大米精深加工和提高其附加值具有重要意义。
【具体实施方式】
实施例1:本发明复合酶法制备米蛋白多肽方法
该方法的步骤如下:
(1)调浆
使用150目筛事先对云南普洱永吉生物技术有限公司销售的米渣进行筛选,得到粒度150筛目筛目米渣。然后称量2kg蛋白重量百分含量90%和脂肪重量百分含量3%米渣,按照米渣与水重量比1∶7,将米渣与14kg水搅拌混合均匀得到一种料液,再在70℃温度下进行加热。
(2)脱脂
用饱和Ca(OH)2水溶液将步骤(1)得到的料液的pH值调节到9.5,搅拌均匀,再在温度75℃下浸泡脱脂30分钟。
(3)离心
使用湘潭离心机有限公司生产的离心机,将步骤(2)得到的料液以2500转/分速度进行离心分离20分钟,然后弃去液相,得到3.9kg离心沉淀物。
(4)调质
往步骤(3)得到的3.9kg离心沉淀物中加入水,使所述沉淀物浓度为17%。
(5)酶解反应
往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入10g以其蛋白质量计0.5%碱性蛋白酶,所述碱性蛋白酶是诺维信公司生产的碱性蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度50℃下进行酶解反应1.3h,然后加入12g以其蛋白质量计0.6%木瓜蛋白酶,所述木瓜蛋白酶是诺维信公司生产的木瓜蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度52℃下进行酶解反应4h,从而得到11.5l酶解液。
(6)灭菌灭酶
步骤(5)得到的11.5升酶解液煮沸30分钟进行灭菌灭酶,然后快速冷却至室温。
(7)离心分离
以3500转/分速度进行离心分离15分钟,得到11.3升上清液。
(8)浓缩并干燥
步骤(7)得到的11.3升上清液在温度75℃与真空度0.09MPa的条件下进行浓缩,达到以浓缩物总重量计可溶性固形物含量为17%。然后通过上海世远生物设备工程有限公司生产的喷雾干燥机,控制其进口温度为178℃,出口温度为85℃,将得到的浓缩物进行喷雾干燥,得到0.92kg米蛋白多肽粉。
所述米蛋白多肽的分子量分布图见附图2。。
采用本说明书中提到的分析方法对得到的米蛋白多肽粉进行分析,结果列在表1中。
由表1可见,在得到的米蛋白多肽粉中,分子量100-1000Da的米蛋白多肽是以所述米蛋白多肽粉总重量计96.55%。
表1本发明制备的米蛋白多肽的分子量分布
表中:
Area表示峰的面积;Start Time表示峰的起始时间;End Time表示峰的终止时间;Mn表示数均分子量;Mw表示重均分子量;MP表示质均分子量。
实施例2:本发明复合酶法制备米蛋白多肽的方法
(1)调浆
使用100目筛事先对云南普洱永吉生物技术有限公司销售的米渣进行筛选,得到粒度100筛目米渣。然后称量2kg蛋白重量百分含量80%和脂肪重量百分含量4%米渣,按照米渣与水重量比2∶9,将米渣与9kg水搅拌混合均匀得到一种料液,再在75℃温度下进行加热。
(2)脱脂
用饱和Ca(OH)2水溶液将步骤(1)得到的料液的pH值调节到9.7,搅拌均匀,再在温度73℃下浸泡脱脂20分钟。
(3)离心
使用湘潭离心机有限公司生产的离心机,将步骤(2)得到的料液以3000转/分速度进行离心分离10分钟,然后弃去液相,得到3.84kg离心沉淀物。
(4)调质
往步骤(3)得到的3.84kg离心沉淀物中加入水,使所述沉淀物浓度为16.5%。
(5)酶解反应
往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入12g以其蛋白质量计0.6%碱性蛋白酶,所述碱性蛋白酶是诺维信公司生产的碱性蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度52℃下进行酶解反应1h,然后加入10g以其蛋白质量计0.5%木瓜蛋白酶,所述木瓜蛋白酶是诺维信公司生产的木瓜蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度55℃下进行酶解反应4.5h,从而得到7.1升酶解液。
(6)灭菌灭酶
步骤(5)得到的7.1升酶解液煮沸20分钟进行灭菌灭酶,然后快速冷却至室温。
(7)离心分离
以3000转/分速度进行离心分离20分钟,得到7.0升上清液。
(8)浓缩并干燥
步骤(7)得到的7.0升上清液在温度75℃与真空度0.09MPa条件下进行浓缩,达到以浓缩物总重量计可溶性固形物含量为20%。然后通过上海世远生物设备工程有限公司生产的喷雾干燥机,控制其进口温度为165℃,出口温度为80℃,将得到的浓缩物进行喷雾干燥,得到0.87kg米蛋白多肽粉。采用常规的高效凝胶过滤色谱法分析方法对得到的米蛋白多肽粉进行分析,结果表明分布于分子量100-1000Da的米蛋白多肽占总量95.73%。
实施例3:本发明复合酶法制备米蛋白多肽的方法
该方法的步骤如下:
(1)调浆
使用200目筛事先对云南普洱永吉生物技术有限公司销售的米渣进行筛选,得到粒度200筛目米渣。然后称量2kg蛋白重量百分含量70%和脂肪重量百分含量2%米渣,按照米渣与水重量比3∶8,将米渣与5.3kg水搅拌混合均匀得到一种料液,再在73℃温度下进行加热。
(2)脱脂
用饱和Ca(OH)2水溶液将步骤(1)得到的料液的pH值调节到10.0,搅拌均匀,再在温度70℃下浸泡脱脂40分钟。
(3)离心
使用湘潭离心机有限公司生产的离心机,将步骤(2)得到的料液以3500转/分速度进行离心分离30分钟,然后弃去液相,得到3.83kg离心沉淀物。
(4)调质
往步骤(3)得到的3.83kg离心沉淀物中加入水,使所述沉淀物浓度为16%。
(5)酶解反应
往步骤(4)得到的所述沉淀物溶液中加入8g以其蛋白质量计0.4%碱性蛋白酶,所述碱性蛋白酶是诺维信公司生产的碱性蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度55℃下进行酶解反应1.5h,然后加入8g以其蛋白质量计0.4%木瓜蛋白酶,所述木瓜蛋白酶是诺维信公司生产的木瓜蛋白酶,其酶活是20万IU/g,在温度50℃下进行酶解反应5h,从而得到3.45升酶解液。
(6)灭菌灭酶
步骤(5)得到的3.45升酶解液煮沸40分钟进行灭菌灭酶,然后快速冷却至室温。
(7)离心分离
以2500转/分速度进行离心分离10分钟,得到3.43升上清液。
(8)浓缩并干燥
步骤(7)得到的3.43升上清液在温度75℃与真空度0.09MPa条件下进行浓缩,达到以浓缩物总重量计可溶性固形物含量为18%。然后通过上海世远生物设备工程有限公司生产的喷雾干燥机,控制其进口温度为180℃,出口温度为75℃,将得到的浓缩物进行喷雾干燥,得到0.75kg米蛋白多肽粉。采用常规的高效凝胶过滤色谱法分析方法对得到的米蛋白多肽粉进行分析,结果表明分布于分子量100-1000Da的米蛋白多肽占总量92.16%。