CN102747119B - 一种制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，将脱脂扁杏仁粉超微粉碎后，分散于去离子水中，调pH值，加入纤维素酶，酶解反应；调pH值，加入果胶酶，酶解反应，灭酶，微滤膜过滤，得截留物和滤液，截留物备用，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁低聚糖；将截留物分散于去离子水中，调pH值，加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应，调pH值，加入中性蛋白酶，酶解反应，灭酶，微滤膜过滤，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁水解蛋白粉。其优点是：工艺简单，能耗低，生产成本低，制得的扁杏仁水解蛋白粉中蛋白含量高，水溶性好，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法。
背景技术
低聚糖具有极好的双歧杆菌增殖性，可促进消化道内有益菌的繁殖，抑制有害菌生长，改善微生物菌群平衡，阻断病原菌与宿主细胞受体的结合，刺激免疫系统，提高免疫力。扁杏仁蛋白质中含有人体所需的各种氨基酸，且氨基酸组成比例平衡，是一种良好的植物性蛋白质。
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CN101724676A公开了一种“以杏仁蛋白为原料制备杏仁多肽的方法”，该方法是运用二氧化碳超临界萃取装置对杏仁蛋白进行脱脂处理，然后运用生物酶解技术制得杏仁多肽。其缺点是：由于采用超临界方法的成本较高，工业上较难推广。
CN1295978C公开了 “一种制取杏仁油及杏仁蛋白粉的方法”，该方法是将蛋白粉等原料同乳化剂均质作用形成乳化物后，经喷雾干燥，得到一种外层由包缚材料包裹，内层为油脂的粉末产品，赋予产品优良的溶解分散性、乳化性和稳定性，使产品具有较长的保质储存期。其缺点是：在榨油前需将杏仁进行脱皮，还需采用冷榨方法，并且用纯物理进行油脂的精炼，工艺复杂。
目前，以扁杏仁为原料制备提取低聚糖，尚未有相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗低、生产成本低、可工业化生产的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法。
本发明的技术解决方案是：
一种制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其具体步骤为：
1）粉碎
将脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
2）酶解制备扁杏仁低聚糖
将粉碎的扁杏仁粉按照料液比为30g/L～100g/L分散于去离子水中，用无机酸调pH值至3.0～5.0，在35℃～55℃下，加入纤维素酶，酶解反应1h～8h，所述纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g；然后用无机酸调pH值至3.5～5.5，在40℃～65℃下，加入果胶酶，酶解反应2h～8h，所述果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为200U/g～800U/g，在85℃～95℃下灭酶20min～30min，微滤膜过滤，得截留物和滤液，截留物备用，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁低聚糖；
3)酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将截留物按照料液比为30g/L～100g/L分散于去离子水中，用无机碱调pH值至8.0～11，在55℃～70℃下，加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应3h～8h，所述碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g，风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g，用无机碱调pH值至6.5～7.5，在45℃～55℃下，加入中性蛋白酶，酶解反应3h～6h，所述中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g～8000U/g，在85℃～95℃下灭酶20min～30min，微滤膜过滤，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁水解蛋白粉。
所述无机酸为盐酸、硝酸或者硫酸。
所述纤维素酶的酶解反应温度为40℃～50℃，时间为3h～6h，酶活性最强，酶解效果好。
所述果胶酶的酶解反应温度为50℃～60℃，时间为3h～6h，酶活性最强，酶解效果好。
所述超滤浓缩是利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的25%～30%，膜分离参数：错流速度为3cm/s～4cm/s，操作表压为0.04MPa～0.06MPa，温度为25℃～30℃。
所述雾化器为离心式或挤压式的喷雾干燥器。
喷雾干燥时，进气压力为0.2 MPa～0.3 MPa，雾化频率为50Hz～60Hz，撞针间隔时间为4s～6s，进风温度为170℃～210℃，进料速度为200mL/h～300mL/h。
所述无机碱为NaOH溶液或KOH溶液。
所述碱性蛋白酶和风味蛋白酶的酶解反应温度为60℃～65℃，时间为4h～6h，酶活性最强，酶解效果好。
所述中性蛋白酶的酶解反应温度为48℃～52℃，时间为4h～5h，酶活性最强，酶解效果好。
本发明的有益效果是：
1、脱脂扁杏仁粉经超微粉碎，扁杏仁组织结构进一步被破坏，随着颗粒的超微化，粒径变小，比表面积增大，酶与底物有效接触面积增大，有利于纤维素酶、果胶酶反应除去束缚蛋白质分子的多糖，提高酶的作用效率。
2、扁杏仁低聚糖及水解蛋白溶液的浓缩均采用膜分离技术，避免高温浓缩过程，能耗低，能有效保持产品功能性质。
3、在扁杏仁低聚糖及水解蛋白的干燥方式上均采用喷雾干燥，干燥效果好，并提高了产品的溶解性。
4、工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。
5、扁杏仁水解蛋白粉中蛋白含量高达79.7%～84.5%，水溶性好，冲调后1min内溶解，溶解度大于97%，沉淀指数小于0.2，在pH在3～9范围内NSI值均超过90%。
附图说明
图1是本发明（对应实施例1）扁杏仁低聚糖相对分子量分布图；
图2是本发明（对应实施例1）扁杏仁低聚糖单糖组成的离子色谱图；
图中： 1-岩藻糖，2-鼠李糖，3-阿拉伯糖，4-氨基半乳糖，5-半乳糖，6-葡萄糖，7-木糖，8-半乳糖醛酸，9-葡萄糖醛酸。
具体实施方式
实施例1
1）粉碎
将30g脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
2）酶解制备扁杏仁低聚糖
将30g粉碎的扁杏仁粉分散于1L去离子水中，用盐酸调pH至3.0，在35℃下，按照纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g加入纤维素酶，酶解反应1h；然后用盐酸调pH至3.5，在40℃下，按照果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为200U/g加入果胶酶，酶解反应2h，在85℃下灭酶20min，微滤膜过滤，得35.6g截留物和滤液，截留物备用，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的25%，膜分离参数：错流速度为3cm/s，操作表压为0.04MPa，温度为25℃，采用离心式喷雾干燥器喷雾干燥，其中，进气压力为0.2 MPa，雾化频率为50Hz，撞针间隔时间为4s，进风温度为170℃，进料速度为200mL/h，获得扁杏仁低聚糖3.8g；其相对分子量分布图如图1所示，单糖组成的离子色谱如图2所示；单糖摩尔百分率如表1所示：
表1
| 单糖名称 | 鼠李糖 | 阿拉伯糖 | 半乳糖 | 木糖 | 半乳糖醛酸 | 葡萄糖醛酸 |
| 摩尔百分比（%） | 2.17 | 2.48 | 46.30 | 2.74 | 25.06 | 16.66 |
由图1可以看出，扁杏仁低聚糖分子量主要分布在26960Da，2405Da和261Da左右。因多糖分子量一般分布在数万Da，所以由分子量分布图说明，经过酶解，杏仁多糖被降解为小分子量的低聚糖，通过离子色谱分析可以得出杏仁低聚糖主要由半乳糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸组成。
3)酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将35.6g截留物分散于1.18L去离子水中，用NaOH溶液调整pH至8.0，在55℃下，按照碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g、风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应3h，用NaOH溶液调pH至6.5，在45℃下，按照中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g加入中性蛋白酶，酶解反应3h，在85℃下灭酶20min，微滤膜过滤，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的25%，膜分离参数：错流速度为3cm/s，操作表压为0.04MPa，温度为25℃，采用离心式喷雾干燥器喷雾干燥，其中，进气压力为0.2 MPa，雾化频率为50Hz，撞针间隔时间为4s，进风温度为170℃，进料速度为200mL/h，获得扁杏仁水解蛋白粉10.5g，其组成成分如表2所示，氨基酸组成如表3所示，分子质量分布如表4所示；扁杏水解蛋白粉冲调后55s溶解，溶解度为97.5%，沉淀指数为0.1，在pH为3～9范围内NSI值为91.5%。
表2 扁杏水解蛋白粉的组成成分
| 组分 | 蛋白 | 脂肪 | 总糖 | 灰分 | 水分 |
| 含量（g/100g） | 84.5 | 1.9 | 3.7 | 3.9 | 6 |
表3 扁杏水解蛋白粉的氨基酸组成
| 氨基酸名称 | 含量（g/100蛋白质） |
| Asp | 11.25 |
| Glu | 28.23 |
| Ser | 4.25 |
| His | 2.14 |
| Gly | 4.68 |
| Thr | 3.02 |
| Ala | 9.02 |
| Arg | 4.44 |
| Tyr | 2.65 |
| Cys | 0.55 |
| Val | 4.85 |
| Met | 0.22 |
| Phe | 5.5 |
| Ile | 3.58 |
| Leu | 6.84 |
| Lys | 2.87 |
| Pro | 5.91 |
表4 扁杏仁水解蛋白粉的分子质量分布
| 平均相对分子质量 | 15365 | 7021 | 4025 | 1721 | 636 | 202 | 55 |
| 比例（%） | 2.36 | 4.25 | 2.02 | 64.32 | 10.42 | 5.60 | 11.01 |
天然扁杏蛋白分子量大概在4万～10万左右，由表3可知，扁杏仁水解蛋白粉所含均为小分子蛋白或肽类，容易吸收。
实施例2
1）粉碎
将100g脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
2）酶解制备扁杏仁低聚糖
将100g粉碎的扁杏仁粉分散于1L去离子水中，用盐酸调pH至5.0，在55℃下，按照纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g加入纤维素酶，酶解反应8h；然后用盐酸调pH至5.5，在65℃下，按照果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为800U/g加入果胶酶，酶解反应8h，在95℃下灭酶30min，微滤膜过滤，得130.8g截留物和滤液，截留物备用，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的30%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.06MPa，温度为30℃，采用离心式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为60Hz，撞针间隔时间为6s，进风温度为210℃，进料速度为300mL/h，获得扁杏仁低聚糖9.6g；
3)酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将130.8g截留物分散于1.31L去离子水中，用NaOH溶液调整pH至11.0，在70℃下，按照碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g、风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应6h，用NaOH溶液调pH至7.5，在55℃下，按照中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为8000U/g加入中性蛋白酶，酶解反应6h，在95℃下灭酶30min，微滤膜过滤，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的30%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.06MPa，温度为30℃，采用离心式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为60Hz，撞针间隔时间为6s，进风温度为210℃，进料速度为300mL/h，获得扁杏仁水解蛋白粉33.8g，其组成成分如表5所示；扁杏水解蛋白粉冲调后50s溶解，溶解度为97.5%，沉淀指数为0.1，在pH为3～9范围内NSI值为91.2%。
表5扁杏水解蛋白粉的组成成分
| 组分 | 蛋白 | 脂肪 | 总糖 | 灰分 | 水分 |
| 含量（g/100g） | 79.7 | 2.3 | 4.5 | 5.1 | 8.4 |
实施例3
1）粉碎
将50g脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
2）酶解制备扁杏仁低聚糖
将50g粉碎的扁杏仁粉分散于1L去离子水中，用盐酸调pH至4.0，在40℃下，按照纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为300U/g加入纤维素酶，酶解反应3h；然后用盐酸调pH至4，在50℃下，按照果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为400U/g加入果胶酶，酶解反应3h，在90℃下灭酶25min，微滤膜过滤，得62.9g截留物和滤液，截留物备用，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的27%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.05MPa，温度为28℃，采用挤压式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为55Hz，撞针间隔时间为5s，进风温度为180℃，进料速度为240mL/h，获得扁杏仁低聚糖5.2g；
3)酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将62.9g截留物分散于1.2L去离子水中，用NaOH溶液调整pH至9，在60℃下，按照碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为300U/g、风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为300U/g加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应4h，用NaOH溶液调pH至7.5，在48℃下，按照中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为3000U/g加入中性蛋白酶，酶解反应4h，在90℃下灭酶25min，微滤膜过滤，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的27%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.05MPa，温度为28℃，采用挤压式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为55Hz，撞针间隔时间为5s，进风温度为180℃，进料速度为240mL/h，获得扁杏仁水解蛋白粉18.2g，其组成成分如表6所示，蛋白粉冲调后50s溶解，溶解度为97.8%，沉淀指数为0.1，在pH为3～9范围内NSI值为92.8%。
表6扁杏水解蛋白粉的组成成分
| 组分 | 蛋白 | 脂肪 | 总糖 | 灰分 | 水分 |
| 含量（g/100g） | 82.4 | 2.1 | 4.1 | 4.5 | 6.9 |
实施例4
1）粉碎
将70g脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
2）酶解制备扁杏仁低聚糖
将70g粉碎的扁杏仁粉分散于1L去离子水中，用盐酸调pH至4.0，在50℃下，按照纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为600U/g加入纤维素酶，酶解反应6h；然后用盐酸调pH至4.5，在60℃下，按照果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为600U/g加入果胶酶，酶解反应6h，在90℃下灭酶25min，微滤膜过滤，得93.6g截留物和滤液，截留物备用，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的27%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.05MPa，温度为28℃，采用挤压式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为55Hz，撞针间隔时间为5s，进风温度为180℃，进料速度为240mL/h，获得扁杏仁低聚糖7.3g；
3)酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将93.6g截留物分散于1.4L去离子水中，用NaOH溶液调整pH至10，在65℃下，按照碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为600U/g、风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为600U/g加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应6h，用NaOH溶液调pH至7，在52℃下，按照中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为6000U/g加入中性蛋白酶，酶解反应5h，在90℃下灭酶25min，微滤膜过滤，利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的27%，膜分离参数：错流速度为4cm/s，操作表压为0.05MPa，温度为28℃，采用挤压式喷雾干燥器，其中，进气压力为0.3MPa，雾化频率为55Hz，撞针间隔时间为5s，进风温度为180℃，进料速度为240mL/h，获得扁杏仁水解蛋白粉22.5g，其组成成分如表7所示，蛋白粉冲调后45s溶解，溶解度为98.2%，沉淀指数为0.1，在pH为3～9范围内NSI值为92.3%。
表7扁杏水解蛋白粉的组成成分
| 组分 | 蛋白 | 脂肪 | 总糖 | 灰分 | 水分 |
| 含量（g/100g） | 81.7 | 2.2 | 4.3 | 4.8 | 7.0 |
实施例5
用盐酸代替硫酸，NaOH溶液代替KOH溶液，其他同实施例1～实施例4。
实施例6
用盐酸代替硝酸，NaOH溶液代替KOH溶液，其他同实施例1～实施例4。
Claims (10)
1.一种制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：
1.1粉碎
将脱脂扁杏仁粉超微粉碎至过200目筛；
1.2酶解制备扁杏仁低聚糖
将粉碎的扁杏仁粉按照料液比为30g/L～100g/L分散于去离子水中，用无机酸调pH值至3.0～5.0，在35℃～55℃下，加入纤维素酶，酶解反应1h～8h，所述纤维素酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g；然后用无机酸调pH值至3.5～5.5，在40℃～65℃下，加入果胶酶，酶解反应2h～8h，所述果胶酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为200U/g～800 U/g，在85℃～95℃下灭酶20min～30min，微滤膜过滤，得截留物和滤液，截留物备用，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁低聚糖；
1.3酶解制备扁杏仁水解蛋白粉
将截留物按照料液比为30g/L～100g/L分散于去离子水中，用无机碱调pH值至8.0～11，在55℃～70℃下，加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶，酶解反应3h～8h，所述碱性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g，风味蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为100U/g～1000U/g，用无机碱调pH值至6.5～7.5，在45℃～55℃下，加入中性蛋白酶，酶解反应3h～6h，所述中性蛋白酶的酶活力与扁杏仁粉的质量比为1000U/g～8000U/g，在85℃～95℃下灭酶20min～30min，微滤膜过滤，滤液超滤浓缩，采用雾化器喷雾干燥，获得扁杏仁水解蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述无机酸为盐酸、硝酸或者硫酸。
3.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述纤维素酶的酶解反应温度为40℃～50℃，时间为3h～6h。
4.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述果胶酶的酶解反应温度为50℃～60℃，时间为3h～6h。
5.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述超滤浓缩是利用聚砜超滤膜浓缩滤液至原体积的25%～30%，其中，膜分离参数，错流速度为3cm/s～4cm/s，操作表压为0.04MPa～0.06MPa，温度为25℃～30℃。
6.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述雾化器为离心式或挤压式的喷雾干燥器。
7.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：喷雾干燥时，进气压力为0.2 MPa～0.3 MPa，雾化频率为50Hz～60Hz，撞针间隔时间为4s～6s，进风温度为170℃～210℃，进料速度为200mL/h～300mL/h。
8.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述无机碱为NaOH溶液或KOH溶液。
9.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述碱性蛋白酶和风味蛋白酶的酶解反应温度为60℃～65℃，时间为4h～6h。
10.根据权利要求1所述的制备扁杏仁低聚糖及速溶水解蛋白粉的方法，其特征是：所述中性蛋白酶的酶解反应温度为48℃～52℃，时间为4h～5h。
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