CN102911992B - 一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，包括以下步骤：将玉米蛋白粉配成重量浓度为7%～15%的溶液，调节溶液的pH和温度到最佳，用碱性蛋白酶和中性蛋白酶进行酶解获得玉米低聚肽水解液，接着再进行复合风味蛋白酶酶解、双氧水脱色、过氧化氢酶酶解和高温灭酶，最后调节至最佳pH和温度，按照一定的质量比加入微量元素进行螯合反应，从而获得玉米低聚肽螯合物。本发明的玉米低聚肽螯合物可以作为食品添加剂既能补充人体所必须的功能性小分子多肽，并且以有机螯合物的形式补充人体所需的各种微量元素；并且该方法技术成熟，获得的产品质量好、稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及生物酶工程技术领域，具体涉及一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法。
背景技术
随着生物技术进步和生命科学的发展，生物体内的活性多肽受到越来越多的关注，尤其是随着许多活性肽生理功能和结构的明朗化，更推动了科学界对活性多肽其功能性延伸性的研究，其中第三代营养添加剂多肽螯合物为目前研究的热点之一。肽是具有活性的小分子蛋白物质，大体可以分为三类，即内源肽、合成肽和酶解肽，肽的功能性及生理活性与其分子量大小及氨基酸链长短密切相关。根据现有国内外发表的文献资料，玉米蛋白的分子量非常大，80%的蛋白质分子量在十万道尔顿以上，而通过酶解制备的玉米低聚肽，其分子量在1000道尔顿以下。玉米低聚肽由于其分子量小，因此在营养及其生理活性方面功能性突出，利用其在人体内容易被吸收利用的特点，将玉米低聚肽和微量元素相螯合，其金属离子与多肽分子通过配位键结合后，生成稳定的螯合物，不仅稳定性好，缓解了矿物质之间的颉抗作用，而且在消化过程中减少了pH值、脂类、纤维、胃酸等物质的影响，有利于人体对金属离子的充分吸收和利用。
此外由于玉米蛋白的颜色呈黄色或者淡黄色，需要对其进行脱色处理，现有技术一般采用活性肽脱色或者离子交换树脂脱色，前者氮损耗率在30%左右，产率不高；后者需要对离子交换树脂经行洗脱和再生，工艺复杂，成本较高。
本发明旨在以食品级玉米蛋白粉为原料，先后通过多种酶酶解玉米蛋白及新型脱色工艺，制备出高纯度的玉米低聚肽原料，其90%以上的蛋白分子量在1000道尔顿以下。再通过螯合反应将该玉米低聚肽与微量元素进行螯合，制成玉米低聚肽螯合物，作为一种新的食品和保健品。
发明内容
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，按重量百分比，包括以下步骤：
（1）将重量为100份的玉米蛋白配置成重量浓度为7～15%的水溶液作为底物，调节PH值至8.5～9.5，温度至55～70℃，加入碱性蛋白酶酶解，酶解过程中不断加入NaOH溶液来维持PH值，酶解结束后用HCl溶液调节PH值至5～7，加入中性蛋白酶酶解，制得玉米低聚肽水解液；
（2）将所述玉米低聚肽水解液用复合风味蛋白酶酶解，控制条件为所述复合风味蛋白酶的含量为所述玉米蛋白重量的0.2%～0.8%，酶解反应温度为50℃～70℃，酶解反应时间为3～5小时；
（3）用食品级双氧水进行脱色处理，控制条件为所述双氧水含量为所述玉米蛋白重量的10%～30%，温度60℃～80℃，pH7～9，脱色时间1～3小时；
（4）用食品级过氧化氢酶进行酶解，控制条件为所述食品级过氧化氢酶含量为所述玉米蛋白重量的0.04%～0.06%，酶解温度为40℃～60℃，酶解时间为1～2小时；酶解结束后，加热至85℃～95℃，灭酶15-20分钟；
（5）加入微量元素进行螯合反应，控制所述螯合反应条件为所述微量元素含量为所述玉米蛋白重量的0.1%～0.3%，温度60℃～70℃，pH为8～9，反应时间为1～2小时；
（6）离心，喷雾冷冻干燥。
进一步，所述碱性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度为11%～15%，所述碱性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为62～68℃，PH8.5～9.5，酶解时间3～4小时；所述中性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度为11%～15%，所述中性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为40～50℃，PH 5～7，酶解时间0.5～1小时。
进一步，所述碱性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度7%～10%，所述碱性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为62～68℃，PH8.5～9.5，酶解时间3～4小时；所述中性蛋白酶酶解条件为所述底物重量浓度为7%～10％，所述中性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为40～50℃，PH 5～7，酶解时间0.5～1小时。
进一步，所述碱性蛋白酶的酶活力200000U/g，所述中性蛋白酶的酶活力200000U/g，所述风味蛋白酶的酶活力200000U/g，所述食品级过氧化氢酶酶活力800000U/g，所述NaOH溶液质量分数为1％，所述HCl溶液质量分数为1%。
本发明的复合风味蛋白酶酶解，使风味前体物水解，从而释放出风味物质，增强和改善食品的风味。此外风味酶还可以控制肽的苦味，并且提高大大提高了水解度，最高可达到80%。其原理为通过内切蛋白酶切断多肽内部的肽键，形成短链肽，其中一些含有疏水氨基酸，因而成为苦肽，使用外切酶每一次从多肽链的末端切断释放一个氨基酸，从而把苦肽彻底降解为氨基酸。
本发明的食品级双氧水，稳定性好、杂质少、纯度高、氧化能力强，可以对玉米低聚肽水解液进行脱色，且分解之后的产物为水和氧气，不会产生有毒的残留物。
本发明的食品级过氧化氢酶，将双氧水分解成水和氧气，成本低、产率极高，且对氮没有损耗，技术成熟并且产品质量可靠。
本发明将玉米蛋白粉通过控制碱性蛋白酶和中性蛋白酶的酶解条件，所获得的玉米低聚肽水解液中玉米低聚肽分子量在1000道尔顿以下的达到90%以上，并且与其他技术相比，本技术的酶使用量更少，降低了企业的成本。
本发明提供的玉米低聚肽螯合物的工艺，可以制备出更易被人体吸收的微量元素螯合物，利用人体对短肽的高吸收率，从而补充更多的微量元素和必须的氨基酸。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
实施例1：
1、将各材料准备好备用，取一干净容器；
2、投入玉米蛋白粉1kg，加入去离子水13kg，搅拌混合均匀；
3、用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH8.5，温度加热至55℃，恒温搅拌60min；
4、加入3g碱性蛋白酶酶解，用质量分数为1%的NaOH溶液保持调节料液pH8.5，将料液加热至62℃，酶解3小时；
5、用质量分数为1%的HCl溶液调节料液至pH5，将料液温度降至40℃，加入3g中性蛋白酶，酶解0.5小时，制得玉米低聚肽水解液；
6、加热水解液温度至50℃，加入2g复合风味蛋白酶，酶解3小时；
7、加热水解液温度至60℃，加入100g食品级双氧水，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH7，脱色1小时；
8、降温至40℃，加入0.4g食品级过氧化氢酶，酶解1小时；
9、迅速加热至90℃，灭酶15min；
10、冷却水解液温度至60℃，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH8，加入1g微量元素，维持搅拌，反应1小时；
11、用蝶式离心机离心，喷雾干燥成粉。
实施例2：
1、将各材料准备好备用，取一干净容器；。
2、投入玉米蛋白粉1kg，加入去离子水10kg，搅拌混合均匀；
3、用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9.0，温度加热至60℃，恒温搅拌60min；
4、加入4g碱性蛋白酶酶解，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9.0，将料液加热至65℃，酶解3小时；
5、用质量分数为1%的HCl溶液调节料液至pH6，将料液温度降至45℃，加入4g中性蛋白酶，酶解1小时，制得玉米低聚肽水解液；
6、加热水解液温度至60℃，加入4g复合风味蛋白酶，酶解4小时；
7、加入200g食品级双氧水，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH8，脱色2小时；
8、降温至50℃，加入0.5g食品级过氧化氢酶，酶解1小时；
9、迅速加热至90℃，灭酶20min；
10、冷却水解液温度至60℃，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH8.5，加入2g微量元素，维持搅拌，反应1小时；
11、用蝶式离心机离心，喷雾干燥成粉。
实施例3：
1、将各材料准备好备用，取一干净容器；
2、投入玉米蛋白粉1kg，加入去离子水6kg，搅拌混合均匀；
3、用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9.5，温度加热至65℃，恒温搅拌60min；
4、加入5g碱性蛋白酶酶解，将料液加热至68℃，酶解4小时；
5、用质量分数为1%的HCl溶液调节料液至pH7，将料液温度降至50℃，加入5g中性蛋白酶，酶解1小时，制得玉米低聚肽水解液；
6、加热水解液温度至65℃，加入6g复合风味蛋白酶，酶解5小时；
7、加入300g食品级双氧水，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9，脱色3小时；
8、降温至55℃，加入0.6g食品级过氧化氢酶，酶解1.5小时；
9、迅速加热至95℃，灭酶15min；
10、冷却水解液温度至65℃，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9，加入3g微量元素，维持搅拌，反应2小时；
11、用蝶式离心机离心，喷雾干燥成粉。
实施例4：
1、将各材料准备好备用，取一干净容器；
2、投入玉米蛋白粉1kg，加入去离子水8kg，搅拌混合均匀；
3、用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9.5，温度加热至70℃，恒温搅拌60min；
4、加入5g碱性蛋白酶酶解，将料液降温至65℃，酶解3.5小时；
5、用质量分数为1%的HCl溶液调节料液至pH6.5，将料液温度降至50℃，加入5g中性蛋白酶，酶解1小时，制得玉米低聚肽水解液；
6、加热水解液温度至70℃，加入8g复合风味蛋白酶，酶解5小时；
7、加热水解液温度至80℃，加入300g食品级双氧水，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9，脱色3小时；
8、降温至60℃，加入0.6g食品级过氧化氢酶，酶解2小时；
9、迅速加热至95℃，灭酶20min；
10、冷却水解液温度至70℃，加入2.5g微量元素，维持搅拌，反应2小时；
11、用蝶式离心机离心，喷雾干燥成粉。
实施例5：
1、将各材料准备好备用，取一干净容器；
2、投入玉米蛋白粉1kg，加入去离子水7kg，搅拌混合均匀；
3、用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9.2，温度加热至67℃，恒温搅拌60min；
4、加入4.5g碱性蛋白酶酶解，将料液降温至65℃，酶解3.5小时；
5、用质量分数为1%的HCl溶液调节料液至pH6.5，将料液温度降至50℃，加入4.5g中性蛋白酶，酶解0.7小时，制得玉米低聚肽水解液；
6、加热水解液温度至65℃，加入7g复合风味蛋白酶，酶解4.5小时；
7、加热水解液温度至75℃，加入250g食品级双氧水，用质量分数为1%的NaOH溶液调节料液至pH9，脱色2.3小时；
8、降温至55℃，加入5.5g食品级过氧化氢酶，酶解2小时；
9、迅速加热至92℃，灭酶20min；
10、冷却水解液温度至70℃，加入2.5微量元素，维持搅拌，反应2小时；
11、用蝶式离心机离心，喷雾干燥成粉。
以上各实施例的玉米低聚肽水解液中玉米低聚肽的分子量分布测试结果如下表1所示，测试方法参照JY/T024-1996,QB/T2879-2007。由表1可知，通过将玉米蛋白进行碱性蛋白酶和中性蛋白酶酶解，用于后续步骤的玉米低聚肽，分子量在1000道尔顿以下的都达到了90%以上。
表1玉米低聚肽的分子量分布
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (5)
1.一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，其特征在于，按重量百分比，包括以下步骤：
（1）将重量为100份的玉米蛋白配制成重量浓度为7～15%的水溶液作为底物，调节所述底物PH值至8.5～9.5，温度至55～70℃，加入碱性蛋白酶酶解，酶解过程中不断加入NaOH溶液来维持PH值，酶解结束后用HCl溶液调节PH值至5～7，加入中性蛋白酶酶解，制得玉米低聚肽水解液；
（2）将所述玉米低聚肽水解液用复合风味蛋白酶酶解，控制条件为所述复合风味蛋白酶的含量为所述玉米蛋白重量的0.2%～0.8%，酶解反应温度为50℃～70℃，酶解反应时间为3～5小时；
（3）用食品级双氧水进行脱色处理，控制条件为所述食品级双氧水含量为所述玉米蛋白重量的10%～30%，温度60℃～80℃，pH7～9，脱色时间1～3小时；
（4）用食品级过氧化氢酶进行酶解，控制条件为所述食品级过氧化氢酶含量为所述玉米蛋白重量的0.04%～0.06%，酶解温度为40℃～60℃，酶解时间为1～2小时，酶解结束后，加热至85℃～95℃，灭酶15-20分钟；
（5）加入微量元素进行螯合反应，控制条件为所述微量元素含量为所述玉米蛋白重量的0.1%～0.3%，温度60℃～70℃，pH为8～9，反应时间为1～2小时；
（6）离心，喷雾冷冻干燥。
2.根据权利要求1所述的一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度为11%～15%，所述碱性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为62～68℃，PH8.5～9.5，酶解时间3～4小时；所述中性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度为11%～15%，所述中性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为40～50℃，PH 5～7，酶解时间0.5～1小时。
3.根据权利要求1所述的一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶酶解条件为：所述底物重量浓度7%～10％，所述碱性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为62～68℃，PH8.5～9.5，酶解时间3～4小时；所述中性蛋白酶酶解条件为所述底物重量浓度为7%～10％，所述中性蛋白酶酶用量为所述玉米蛋白重量的0.3%～0.5%，温度为40～50℃，PH 5～7，酶解时间0.5～1小时。
4.根据权利要求1所述的一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶的酶活力200000U/g，所述中性蛋白酶的酶活力200000U/g，所述风味蛋白酶的酶活力200000U/g，所述食品级过氧化氢酶酶活力800000U/g。
5.根据权利要求1所述的一种酶解玉米蛋白制备玉米低聚肽螯合物的方法，其特征在于，所述NaOH溶液质量分数为1％，所述HCl溶液质量分数为1%。
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