CN103005142B - α-乳白蛋白水解物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种α-乳白蛋白水解物及其制备方法与应用。其中酶法水解α-乳白蛋白以制备α-乳白蛋白水解物的方法包括步骤：配制α-乳白蛋白水溶液；向α-乳白蛋白水溶液中加入风味蛋白酶进行水解至水解度达到5～10％，终止水解。按照本发明的方法制备得到的α-乳白蛋白水解物，具有较高含量的赖氨酸、精氨酸、色氨酸以及亮氨酸，将其用于制备功能性蛋白粉，能够提高功能性蛋白粉中支链氨基酸、水解肽及色氨酸的含量，利于健美、健身人群和运动员对蛋白质的快速消化吸收，满足短期内补充大量蛋白质的营养需要，减少在消化过程中造成的肾功能负担，同时，大量色氨酸的存在有助于此特殊人群在运动后改善睡眠、调节饮食、控制压力。

Description

α-乳白蛋白水解物及其制备方法与应用

技术领域

本发明是关于一种α-乳白蛋白水解物及其制备方法与应用，具体地说是一种以酶法水解α-乳白蛋白得到的水解物及其制备方法、以及所得到的水解物在制备功能性食品中的应用，所述的食品例如蛋白粉等。

背景技术

α-乳白蛋白是一种天然α-乳白蛋白，α-乳白蛋白是唯一能结合钙的α-乳白蛋白，具有调节产乳、细胞溶解活性、诱导细胞生长和抑制细胞凋亡等多种功能。α-乳白蛋白是哺乳动物乳中最重要的蛋白质组分，它富含色氨酸。色氨酸是神经发育的重要因子，是调节睡眠、食欲和情绪的重要营养素，因此α-La有助于缓解压力，改善工作表现，并改善睡眠，改善抽象的视觉记忆。

母乳中α-乳白蛋白占蛋白总量的60％以上，是人乳蛋白的主要存在形式，而牛奶中α-乳白蛋白占总α-乳白蛋白总量的19％，它是必需氨基酸和支链氨基酸的极好来源，其中必需氨基酸占63.2％。最近的研究发现，从牛奶分离出来的α-乳白蛋白在氨基酸比例和结构方面，以及在功能特性上与人乳都非常相似，因此非常适合于人体的消化吸收。

一些健美、健身人群和一些运动员在高强度运动前后会服用功能性蛋白粉以增加人体肌肉的比例及增强肌肉的力量，同时，也能快速补充人体所需能量。目前，国内对功能性蛋白粉的研究较少，现有产品也只是简单的将浓缩α-乳白蛋白或者分离α-乳白蛋白等蛋白质用于蛋白粉提供给健美、健身人群和运动员，并没有经过科学的配制。

发明内容

本发明主要是基于现有技术中α-乳白蛋白在功能性食品特别是蛋白粉中的添加状况，采用酶水解技术对α-乳白蛋白进行处理，提供一种α-乳白蛋白水解物，对其中氨基酸组成进行改善，以利于更好地添加到功能性食品特别是蛋白粉中，使其组分配比更为科学，提供给健美、健身人群和运动员所需营养和快速补充能量。

从而，本发明的一个目的在于提供一种酶法水解α-乳白蛋白以制备α-乳白蛋白水解物的方法。

本发明的另一目的在于提供一种按照所述方法制备得到的α-乳白蛋白水解物。

本发明的另一目的在于提供所述α-乳白蛋白水解物的应用，具体是其在制备食品特别是功能性食品例如功能性蛋白粉中的应用。

本发明的另一目的在于提供含有所述α-乳白蛋白水解物的功能性食品及其制备方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种酶法水解α-乳白蛋白以制备α-乳白蛋白水解物的方法，该方法包括步骤：

(1)配制α-乳白蛋白水溶液；

(2)向α-乳白蛋白水溶液中加入风味蛋白酶进行水解至水解度达到5～10％，终止水解。

本发明的α-乳白蛋白水解物主要是为添加到运动能量补充食品中而研发。运动能量补充产品主要补充的是蛋白质，以快速恢复能量，增加肌肉力量，通常情况下，这类产品不含有糖类物质，而蛋白水解后的产品还有苦味，因此运动型产品一般口感不好。本发明在研究过程中也发现，如果α-乳白蛋白的酶法水解条件不合适，所得水解产物苦味很大，不利于应用于后续功能性食品的生产。发明人经过反复的摸索实验后发现，按照本发明的水解方法，选用风味蛋白酶进行水解，并控制水解度在5～10％，能够有效地降低水解产物产生的苦味，且所得水解物中有较高含量的赖氨酸、精氨酸、色氨酸以及亮氨酸(现有技术研究表明，高含量的赖氨酸与精氨酸有助于促进合成代谢，刺激肌肉生长；高含量的色氨酸有助于缓解疲劳，增加嗜睡感；高含量亮氨酸及其代谢产物可抑制蛋白质水解酶的活性，减少肌肉蛋白的分解)，适于制备运动型食品。

本发明中，配制α-乳白蛋白水溶液时所用的α-乳白蛋白原料可以使用现有技术中任何可以商购得到的α-乳白蛋白制品，其质量应符合相关标准要求。譬如可以选择戴维斯柯(DAVISCO)公司的α-乳白蛋白商用产品。本发明优选要求所用α-乳白蛋白的纯度大于90％。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，优选控制步骤(1)配制的α-乳白蛋白水溶液中α-乳白蛋白重量浓度为20～100mg/ml。

根据本发明的具体实施方案，本发明中，所用风味蛋白酶可商购获得，其应符合相关行业标准要求。例如，可选用诺维信(中国)有限公司的风味蛋白酶

通常在确定所用酶制剂后，适合酶水解的pH值范围及温度即可获知。本发明的方法优选根据需要还包括：在向α-乳白蛋白水溶液中加入蛋白酶进行水解前，将α-乳白蛋白水溶液的pH值调节至5.0～8.0的过程。调节pH值的调节剂可以采用所属领域中常用的调节剂，如NaOH溶液、HCl溶液等。具体的酶制剂的用量及水解温度、水解时间可以根据本发明中对水解度的要求进行适当确定及调整。在本发明的优选方案中，以α-乳白蛋白水溶液中α-乳白蛋白的量为基准，控制风味蛋白酶用量为α-乳白蛋白重量的0.5％～3％(除特别标注和说明外，本发明中所述含量与比例均为重量含量与比例)。更具体地，可控制加入加入风味蛋白酶的水解温度为35℃～60℃，水解时间为0.5～3小时。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，控制水解度达到5％～10％优选7％左右时灭活终止水解。本发明中，所述水解度的测定按照所属领域的常规操作进行。灭活终止水解的方式也可采用所属领域的常规操作，本发明中优选是在水解度达到要求后将水解溶液在90℃～100℃维持3～5min以灭活酶而终止水解。

根据本发明的具体实施方案，灭活酶后的水解液即可作为α-乳白蛋白水解物用于配制一些功能性食品。实际生产中，为运输及储存方便，还可将终止水解后的溶液进一步浓缩干燥以制备浓缩液形式或干粉形式的α-乳白蛋白水解物。具体的浓缩、干燥过程可以参考现有技术中任何可行的浓缩、干燥操作，例如反渗透膜浓缩、真空浓缩干燥等。本发明优选所述浓缩过程是将灭活后的溶液浓缩到固形物含量40％～50％，得到浓缩液；浓缩液可进一步经冷冻干燥得到干粉形式的α-乳白蛋白水解物。

通过采用本发明的方法，所得到的α-乳白蛋白水解物中氨基酸组成得到了改善，其中有较高含量的赖氨酸、精氨酸、色氨酸以及亮氨酸，适于制备运动型食品，例如功能性蛋白、运动型饮料等，能提供给健美、健身人群和运动员等所需营养和快速补充能量；本发明水解产物还可以用在婴幼儿配方食品中，有利于婴幼儿食用后增加嗜睡感；还可以用在术后病人的辅食中，可以快速补充能力，并增加嗜睡感，有利于术后病人快速康复。

另一方面，本发明还提供了一种α-乳白蛋白水解物制品，其是按照本发明所述的方法制备得到的。具体地，该α-乳白蛋白水解物可以是水解灭活后的原溶液形式，也可以是进一步浓缩后的浓缩液，或者是更进一步干燥后的粉末形式。

另一方面，本发明还提供了按照本发明的方法制备得到的α-乳白蛋白水解物在制备食品中的应用。本发明的α-乳白蛋白水解物可以作为功能性配料添加到任何有需要的食品中，特别是运动型食品、婴幼儿配方食品、术后病人的营养辅食等，例如蛋白粉等中，由于本发明的α-乳白蛋白水解物具有较高含量的赖氨酸、精氨酸、色氨酸以及亮氨酸，添加到蛋白粉中能够改善蛋白粉的氨基酸组成配比，提供给健美、健身人群和运动员等所需营养和快速补充能量，有利于婴幼儿食用后增加嗜睡感，有利于术后病人快速康复。本发明的α-乳白蛋白水解物在食品中的添加量可以根据需要或参照现有技术的记载或教导进行。

另一方面，本发明还提供了一种食品，该食品的配料中包括按照本发明所述的方法制备得到的α-乳白蛋白水解物。例如，所述食品可以为蛋白粉，或运动型饮料等。

在本发明的一具体实施方案中，本发明提供了一种蛋白粉，该蛋白粉的配料中包括按照本发明所述的方法制备得到的α-乳白蛋白水解物。优选地，以蛋白粉的总重量为基准，配料中α-乳白蛋白水解物的用量为：以α-乳白蛋白水解物中的干物质含量计，占蛋白粉总重量的30％～65％。

根据本发明的更具体实施方案，所述蛋白粉的配料中还可进一步包括分离乳清蛋白、中链脂肪酸甘油酯、膳食纤维、维生素和矿物质中的一种或多种的组合。所述的分离乳清蛋白、中链脂肪酸甘油酯、膳食纤维、维生素和矿物质均可采用所属领域的现有产品。通常，分离乳清蛋白是利用膜虑技术除去甜乳清液中的乳糖、灰分后得到的，其中α-乳白蛋白与β-乳球蛋白比例控制在1.5～2.0∶1。中链脂肪酸甘油酯又称MCT，是含有6-12个碳原子组成碳链的脂肪酸，典型的MCT是指饱和辛酸甘油三酯、或饱和葵酸甘油三酯、或饱和辛酸-葵酸混合的甘油三酯。食品领域中所用的膳食纤维主要有菊粉、聚葡萄糖、低聚果糖、低聚半乳糖等，本发明中优选采用菊粉。具体的分离乳清蛋白、中链脂肪酸甘油酯、膳食纤维、维生素和矿物质的种类选择及用量可以参照现有技术。本发明中优选所得蛋白粉的质量标准为：以蛋白粉的总重量为基准，该蛋白粉中，总蛋白含量为60％～90％，脂肪含量10％～15％，膳食纤维含量为3％～6％，灰分含量1％～3.5％，水分含量3％以下；其中α-乳白蛋白含量为总蛋白含量的30％～65％，β-乳球蛋白含量为总蛋白含量的20％～40％。蛋白粉的具体制备过程也可参照现有技术的功能性蛋白粉进行操作。在本发明的一优选实施方案中，是将分离乳清蛋白、中链脂肪酸、膳食纤维、维生素和矿物质加入去离子水中，混合均匀配制溶液，优选，所配溶液浓度为220mg/ml～270mg/ml，将配制溶液均质(温度55℃，一级均质压力30Mpa，二级均质压力10Mpa)后，巴氏杀菌(85℃，15s)，浓缩(压力-0.06Mpa，温度65℃，浓缩后浓度为45％)处理，喷雾干燥得半成品，最后将干粉形式的本发明的α-乳白蛋白水解物与半成品进行干混即可得到功能性蛋白粉。

本发明中，各数据的测量均是按照所属领域的常规方法。

综上所述，本发明采用酶水解α-乳白蛋白技术制备得到了一种α-乳白蛋白水解物，其中具有较高含量的赖氨酸、精氨酸、色氨酸以及亮氨酸，将其用于制备功能性蛋白粉，能够提高功能性蛋白粉中支链氨基酸、水解肽及色氨酸的含量，利于健美、健身人群和运动员对蛋白质的快速消化吸收，既满足了这些人群短期内补充大量蛋白质的营养需要，又减少了在消化过程中造成的肾功能负担，同时，由于大量色氨酸的存在有助于此特殊人群在运动后改善睡眠、调节饮食、控制压力。本发明水解产物还可以用在婴幼儿配方食品中，有利于婴幼儿食用后增加嗜睡感；还可以用在术后病人的辅食中，可以快速补充能力，并增加嗜睡感，有利于术后病人快速康复。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

下面各实施例中，所用风味蛋白酶为购自诺维信(中国)有限公司的

，其是由米曲霉发酵并经过微滤、超滤真空冷冻干燥等工艺制备而成。

实施例1

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为50mg/ml的溶液，用1M NaOH将溶液调节为7.0，在温度为40℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的1％的风味蛋白酶水解约1.5h至水解度达到7％，在100℃的条件下灭酶5min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得本实施例的α-乳白蛋白水解粉。

将43kg分离乳清蛋白、4kg的膳食纤维、9kg的中链脂肪酸、2kg的维生素和矿物质在去离子水中混合，配制成240mg/ml的溶液，将配制溶液均质(温度55℃，一级均质压力30Mpa，二级均质压力10Mpa)后，经过高温短时巴氏杀菌(85℃，15s)，再经过浓缩(压力-0.06Mpa，温度65℃，浓缩后浓度为45％)处理，喷雾干燥即可获得半成品蛋白粉，最后将37kg的α-乳白蛋白水解冻干粉与半成品进行干混，即可获得本实施例的成品功能性蛋白粉。该蛋白粉具有良好的口感风味，易于被消费者接受。

本实施例所获得的水解产物部分氨基酸含量见表1：

表1、部分组成氨基酸含量分析(mg/100g)

实施例2

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为20mg/ml的溶液，用1M NaOH将溶液调节为8.0，在温度为35℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的3％的风味蛋白酶水解约3.0h至水解度达到7％，在90℃的条件下灭酶3min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得本实施例的α-乳白蛋白水解粉。该水解粉风味良好，无不可接受的苦味。

本实施例所获得的水解产物部分氨基酸含量见表2：

表2、部分组成氨基酸含量分析(mg/100g)

实施例3

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为100mg/ml的溶液，用1M HCl将溶液调节为5.0，在温度为60℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的0.5％的风味蛋白酶水解约0.5h至水解度达到7％，在95℃的条件下灭酶4min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得本实施例的α-乳白蛋白水解粉。该水解粉风味良好，无不可接受的苦味。

本实施例所获得的水解产物部分氨基酸含量见表3：

表3、部分组成氨基酸含量分析(mg/100g)

实施例3所获得的水解产物分子量分布如下表4：

表4、分子量分布

实施例4

本发明实施例1的功能性蛋白粉，具有下表5所列营养成分组成和α-乳白蛋白与β-乳球蛋白比例。

表5、营养成分表

营养素(单位/100g)	含量
		能量(kJ)	1706.6
蛋白质(g)	80.0
		-α-乳白蛋白(g)	49.3
-β-乳球蛋白(g)	30.7
		α/β	1.61
碳水化合物(g)	4.0
		脂肪(g)	9.0
维生素A(μgRE)	600
		维生素D(μg)	4.0
维生素E(mg α-TE)	5.0
		维生素C(mg)	70
维生素B1(mg)	1.2
		维生素B2(mg)	1.0
钙(mg)	680

铁(mg)	15.0
		锌(mg)	9.0
钾(mg)	1500
		钠(mg)	1200

实施例5

将本发明实施例1的蛋白粉与市售竞品(某品牌的运动型蛋白粉)氨基酸含量进行比较，结果见表6。

表6、氨基酸组分分析(mg/100g)

通过表6可以发现，本发明蛋白粉赖氨酸和精氨酸含量比竞品蛋白粉高，高含量的赖氨酸与精氨酸有助于促进合成代谢，刺激肌肉生长。同时，色氨酸含量高于竞品，高含量的色氨酸有助于缓解疲劳，增加嗜睡感。本发明产品亮氨酸含量高于竞品，高含量亮氨酸及其代谢产物可抑制蛋白质水解酶的活性，减少肌肉蛋白的分解。

对比例1

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为20mg/ml的溶液，用1M NaOH将溶液调节为8.0，在温度为35℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的3％的碱性蛋白酶或胰蛋白酶水解约3.0h至水解度达到7％，在90℃的条件下灭酶3min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得α-乳白蛋白水解粉，该水解产物口味很苦。

对比例2

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为20mg/ml的溶液，用1M NaOH将溶液调节为8.0，在温度为35℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的3％的风味蛋白酶水解约3.0h至水解度达到7％，在90℃的条件下灭酶15min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得α-乳白蛋白水解粉，利用该水解产物制得的蛋白粉中色氨酸含量仅为875mg/100g。

对比例3

在酶反应器中，用纯水将α-乳白蛋白配制成α-乳白蛋白浓度为20mg/ml的溶液，用1M NaOH将溶液调节为8.0，在温度为35℃的条件下，向溶液中加入占溶液中α-乳白蛋白的量的3％的风味蛋白酶水解约4.0h至水解度达到12％，在90℃的条件下灭酶3min终止水解，即得到α-乳白蛋白水解溶液。将该溶液浓缩至浓度为45％后，冻干，获得本实施例的α-乳白蛋白水解粉，该水解产物口味较苦。

Claims (11)

1.一种酶法水解α-乳白蛋白以制备α-乳白蛋白水解物的方法，该方法包括步骤：

（1）配制α-乳白蛋白水溶液；

（2）向α-乳白蛋白水溶液中加入风味蛋白酶进行水解至水解度达到5～10%，将水解溶液在90℃～100℃维持3～5min以灭活酶，终止水解；

其中，以α-乳白蛋白水溶液中α-乳白蛋白的量为基准，控制步骤（2）中风味蛋白酶用量为α-乳白蛋白重量的0.5%～3%，水解温度为35℃～60℃，水解时间为0.5小时～3小时。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制步骤（1）配制的α-乳白蛋白水溶液中α-乳白蛋白浓度为20～100mg/ml。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：将终止水解后的溶液进一步浓缩干燥以制备浓缩液形式或干粉形式的α-乳白蛋白水解物。

4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：在向α-乳白蛋白水溶液中加入蛋白酶进行水解前，将α-乳白蛋白水溶液的pH值调节至5.0～8.0的过程。

5.一种α-乳白蛋白水解物，其是按照权利要求1～4任意一项所述方法制备得到的。

6.按照权利要求1～4任意一项所述方法制备得到的α-乳白蛋白水解物在制备食品中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的食品为功能性蛋白粉。

8.一种蛋白粉，该蛋白粉的配料中包括按照权利要求1～4任意一项所述方法制备得到的α-乳白蛋白水解物。

9.根据权利要求8所述的蛋白粉，其特征在于，以蛋白粉的总重量为基准，配料中α-乳白蛋白水解物中的干物质含量占蛋白粉总重量的30%～65%。

10.根据权利要求8所述的蛋白粉，该蛋白粉的配料中还包括分离乳清蛋白、中链脂肪酸甘油酯、膳食纤维、维生素和矿物质中的一种或多种的组合。

11.根据权利要求10所述的蛋白粉，其特征在于，以蛋白粉的总重量为基准，该蛋白粉中，总蛋白含量为60%～90%，脂肪含量10%～15%，膳食纤维含量为3%～6%，灰分含量1%～3.5%，水分含量3%以下；其中α-乳白蛋白含量为总蛋白含量的30%～65%，β-乳球蛋白含量为总蛋白含量的20%～40%。