CN103250871A - 一种大米蛋白的水解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大米蛋白的水解工艺，其特征在于：包括以下步骤：把10000kg水加入到反应釜中，加热到50-65℃，加入植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入大米蛋白，向反应体系中加碱，调节体系的pH9-10.0，反应5-25min后停止加碱；水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为90-100℃保持5-10min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后过滤，最后将滤液进行喷雾干燥。本发明的优点是：采用多种酶制剂协同水解、多种水解工艺联合处理的方法，充分结合大米蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、动物营养吸收等特点，生产工艺简单，周期短，不产生工业“三废”，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种大米蛋白的水解工艺。
背景技术
大米是世界上的主要粮食之一，全世界一半以上、我国三分之二以上的人口以大米为主食。因此，大米蛋白是人们膳食中重要的蛋白来源。我国稻谷种植面积很大，每年的稻谷产量有1800亿公斤左右。这些稻谷加工成的大米除了食用外，还作为味精发酵和淀粉糖生产的原料。在这些加工环节中产生了大量的副产品米糠和米渣。米糠含有丰富的营养物质，其中蛋白质的含量约12％，脱脂米糠中蛋白质的含量可高达18％。米渣中蛋白质的含量在40％以上，俗称大米蛋白粉和大米浓缩蛋白(RPC)，它们都是宝贵的蛋白质资源。
酶法改性是一种有前途的改性方法，对酶法改性的研究主要体现在酶制剂的选择、工艺条件的改变和功能性质的提高等方面。酶的种类对合成类蛋白反应有显著影响。目前合成类蛋白反应的反应用酶主要有胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，在大多数情况下，采用胃蛋白酶催化合成类蛋白反应的产率最高。其原因可能是胃蛋白酶的最适水解pH为2.0，而合成最佳pH通常在5.0、7.0，在合成的pH范围内，胃蛋白酶的水解作用比其他蛋白酶的小(慕永利和安广杰，2006)。
合成类蛋白反应的产率还受水解过程中蛋白酶种类的影响。当水解和合成过程中使用同一种酶时，合成类蛋白的产率相对较高，因为蛋白中易水解的键已经在水解过程中被切断，所以在合成过程中受水解作用的影响较小。如果水解和合成阶段选择不同的酶，则在合成阶段中可能水解作用的影响相对较大。
另外，合成类蛋白反应中可以直接添加蛋白酶也可以添加固定化的蛋白酶，不过有研究表明，两种形式添加的蛋白酶会导致类蛋白的理化性质有所不同，主要表现在氨基酸组成不同，从而导致其分子量、等电点不同(Pallavicini et a1.，1983)。
为了综合提高大米蛋白的溶解度、消化吸收率、乳化性、起泡性以及生物活性，本发明选用多种酶制剂协同水解，多种水解工艺联合处理的方法对大米蛋白进行改性，通过放大实验研究，工业化生产饲用大米水解蛋白，进一步开发大米蛋白的市场潜力，扩大其在食品工业范围内的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种大米蛋白的水解工艺。
本发明采用的技术方案是：
一种大米蛋白的水解工艺，包括以下步骤：
a、把10000kg水加入到反应釜中，加热到50-65℃，称取大米蛋白，大米蛋白和水重量比1: 15-2.5，先按大米蛋白重量0.05-0.1%比例加入植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入大米蛋白，向反应体系中加碱，调节体系的pH 9-10.0，反应5-25 min后停止加碱；
b、当调节体系的pH值在8.5-9.0时，向调节体系中按照大米蛋白重量0.05-0.3%比例加入碱性蛋白酶，在温度40-65℃，水解30-80 min；
c、当调节体系的pH值在7.5-8.0时，向调节体系中按照大米蛋白重量0.08-0.5%比例加入复合酶制剂，在温度25-60℃，水解1-6 h；
d、水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为90-100℃保持5-10 min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后过滤，最后将滤液在进风温度120-150℃，出风温度65-90℃，均质压力20-35 MPa条件下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80-120目之间。
优选的，所述的复合酶制剂由大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成，所述大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶以1: 0.9-2.1: 0.05-0.25的重量比复配而成。
优选的，所述的步骤a中调节体系pH值所用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或磷酸氢二钠，浓度为1-4 mol/L。
优选的，所述步骤d中过滤用80-100目的滤网除去未反应的大米蛋白颗粒。
本发明的优点是：采用多种酶制剂协同水解、多种水解工艺联合处理的方法，充分结合大米蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、动物营养吸收等特点，生产工艺简单，周期短，不产生工业“三废”，绿色环保。
作为无抗原的优质植物蛋白来源，该水溶性大米功能蛋白具有以下优点蛋白质消化率可达95%，可以替代动物蛋白，保护肠道绒毛，改善断乳后仔猪的消化能力，促进肠道上皮细胞的再生和减少腹泻，增强机体消化系统的免疫力，易吸收：本发明产品基本是分子量在1000-8000道尔顿的小肽，实验证明，小分子肽不需要消化，能以完整的形式直接被小肠吸收，吸收率可达到95%-100%，有特殊的风味（风味蛋白、氨基酸和少量脂类），对幼畜具有良好的诱食效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明产品的分子量分布图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种大米蛋白的水解工艺，包括以下步骤：
a、把10000kg水加入到反应釜中，加热到50℃，先加入0.5kg的植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入1000kg大米蛋白，向反应体系中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠，调节体系的pH 9.5，反应15min后停止加浓度为1mol/L的氢氧化钠；
b、当调节体系的pH值在8.5时，向调节体系中加入0.6kg的碱性蛋白酶，在温度50℃，水解60min；
c、当调节体系的pH值在8.0时，向调节体系中加入1.4kg的复合酶制剂，在温度60℃，水解3h；
d、水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为95℃保持5 min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后用100目的滤网过滤除去未反应的大米蛋白颗粒，最后将滤液在进风温度130℃，出风温度65℃，均质压力20MPa条件下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80-120目之间。
上述所说的复合酶制剂由大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成，大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶以1: 0.9-2.1: 0.05-0.25的重量比复配而成。
实施例2
一种大米蛋白的水解工艺，包括以下步骤：
a、把10000kg水加入到反应釜中，加热到60℃，先加入0.7kg的植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入1000kg大米蛋白，向反应体系中加入浓度为2mol/L的氢氧化钾，调节体系的pH 10，反应20min后停止加浓度为2mol/L的氢氧化钾；
b、当调节体系的pH值在9.0时，向调节体系中加入1.2kg的碱性蛋白酶，在温度55℃，水解30min；
c、当调节体系的pH值在8.0时，向调节体系中加入0.8kg的复合酶制剂，在温度60℃，水解4h；
d、水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为95℃保持5 min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后用100目的滤网过滤除去未反应的大米蛋白颗粒，最后将滤液在进风温度140℃，出风温度70℃，均质压力30MPa条件下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80-120目之间。
上述所说的复合酶制剂由大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成，大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶以1: 0.9-2.1: 0.05-0.25的重量比复配而成。
实施例3
一种大米蛋白的水解工艺，包括以下步骤：
a、把10000kg水加入到反应釜中，加热到55℃，先加入0.9kg的植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入1000kg大米蛋白，向反应体系中加入浓度为4mol/L的磷酸氢二钠，调节体系的pH 9，反应25min后停止加浓度为4mol/L的磷酸氢二钠；
b、当调节体系的pH值在8.5时，向调节体系中加入1.6kg的碱性蛋白酶，在温度50℃，水解60min；
c、当调节体系的pH值在7.5时，向调节体系中加入0.9kg的复合酶制剂，在温度60℃，水解3h；
d、水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为100℃保持5 min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后用100目的滤网过滤除去未反应的大米蛋白颗粒，最后将滤液在进风温度150℃，出风温度80℃，均质压力25MPa条件下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80-120目之间。
上述所说的复合酶制剂由大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成，大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶以1: 0.9-2.1: 0.05-0.25的重量比复配而成。
本发明的优点是：采用多种酶制剂协同水解、多种水解工艺联合处理的方法，充分结合大米蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、动物营养吸收等特点，生产工艺简单，周期短，不产生工业“三废”，绿色环保。
作为无抗原的优质植物蛋白来源，该水溶性大米功能蛋白具有以下优点蛋白质消化率可达95%，可以替代动物蛋白，保护肠道绒毛，改善断乳后仔猪的消化能力，促进肠道上皮细胞的再生和减少腹泻，增强机体消化系统的免疫力，易吸收：本发明产品基本是分子量在1000-8000道尔顿的小肽，实验证明，小分子肽不需要消化，能以完整的形式直接被小肠吸收，吸收率可达到95%-100%，有特殊的风味（风味蛋白、氨基酸和少量脂类），对幼畜具有良好的诱食效果。
表1 本发明产品肽分子量分布
| Retention Time | Mn | Mw | MP | Area | % Area | |
| 1 | 12.333 | 11517 | 11601 | 10282 | 7126 | 0.01 |
| 2 | 13.817 | 6223 | 6435 | 4975 | 137888 | 0.12 |
| 3 | 14.850 | 3702 | 3780 | 3000 | 333360 | 0.29 |
| 4 | 15.683 | 2354 | 2387 | 1995 | 636369 | 0.55 |
| 5 | 17.083 | 1266 | 1311 | 1005 | 4485996 | 3.91 |
| 6 | 18.460 | 649 | 674 | 512 | 19383421 | 16.90 |
| 7 | 19.608 | 287 | 308 | 292 | 54786216 | 47.75 |
| 8 | 21.829 | 92 | 107 | 99 | 34956496 | 30.47 |
产品具有较高的乳化能力和起泡能力，产品的乳化性和乳化稳定性结果列于表2，产品的起泡性和泡沫稳定性结果列于表3。
表2 本发明产品的乳化性和乳化稳定性
表3 本发明产品的起泡性和泡沫稳定性
Claims (4)
1.一种大米蛋白的水解工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、把10000kg水加入到反应釜中，加热到50-65℃，称取大米蛋白，大米蛋白和水重量比1: 15-2.5，先按大米蛋白重量0.05-0.1%比例加入植物蛋白水解酶，搅拌均匀后再向反应釜中加入大米蛋白，向反应体系中加碱，调节体系的pH 9-10.0，反应5-25 min后停止加碱；
b、当调节体系的pH值在8.5-9.0时，向调节体系中按照大米蛋白重量0.05-0.3%比例加入碱性蛋白酶，在温度40-65℃，水解30-80 min；
c、当调节体系的pH值在7.5-8.0时，向调节体系中按照大米蛋白重量0.08-0.5%比例加入复合酶制剂，在温度25-60℃，水解1-6 h；
d、水解后，对酶解液进行灭酶，灭酶条件为90-100℃保持5-10 min，灭酶后将酶解液冷却至常温，然后过滤，最后将滤液在进风温度120-150℃，出风温度65-90℃，均质压力20-35 MPa条件下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80-120目之间。
2.根据权利要求1所述的一种大米蛋白的水解工艺，其特征在于：所述的复合酶制剂由大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成，所述大豆多肽水解酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶以1: 0.9-2.1: 0.05-0.25的重量比复配而成。
3.根据权利要求1所述的一种大米蛋白的水解工艺，其特征在于：所述的步骤a中调节体系pH值所用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或磷酸氢二钠，浓度为1-4 mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种大米蛋白的水解工艺，其特征在于：所述步骤d中过滤用80-100目的滤网除去未反应的大米蛋白颗粒。
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