CN103271221B - 一种小麦水解蛋白的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：酶解液的制备：将1000质量份的谷朊粉分三次加入，谷朊粉和水重量比1:5-3，水解后，将酶解液升温至75-100℃，维持3-10分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至30-35℃；发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液进行喷雾干燥。本发明的优点：采用多酶解与微生物发酵相结合的方法，充分结合小麦面筋蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、微生物的生物转化、动物营养吸收等特点，开发出了一种新型的小麦水解蛋白产品，使产品的味道、口感大幅提升，能够大幅度降低酶制剂的利用，降低生产成本，生产工艺简单，新颖，周期短，不产生工业三废，绿色环保。

Description

一种小麦水解蛋白的生产方法

技术领域

本发明涉及一种小麦水解蛋白的生产方法，具体涉及一种小麦水解蛋白工业化生产的工艺，是一种饲用蛋白质添加剂的加工方法，属于小麦深加工的综合开发应用领域。 

背景技术

谷朊粉又称小麦面筋蛋白，是工业上生产小麦淀粉过程中的副产品，主要通过水洗分离、烘干工艺制成的一种粉末状产品，是一种价廉物美、纯天然的植物蛋白质，其蛋白质含量高达72%~85%，含有人体必须的15种氨基酸，其中谷氨酰胺含量高达30%，脯氨酸含量约为15%，营养丰富，具有重要的生理活性功能，但由于小麦蛋白溶解性很差，在作为饲料蛋白源被利用的时候，其生物价和功效比值很低，因此，对小麦蛋白进行改性和提高溶解度成为国内外开发小麦蛋白深加工产品的首选方向。 

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。但是由于酶解过程易产生副产物，酶解过程难以控制，导致水解不彻底、水解产物口感较差，目标产品难以分离。同时酶制剂价格较高，导致酶的费用约占总成本的20%，加工成本较高，使得小麦水解蛋白的价格高，在市场上难以与其他同类产品竞争，市场推广较难。因此，开发出低廉高效的小麦水解蛋白生产工艺显得十分迫切。本发明的创新之处在于开发出酶解与微生物发酵相结合的技术路线，通过先初步酶解，然后利用微生物发酵进行转化，一方面可以解决酶解过程中副产物过度积累等问题，另一方面可以减少酶制剂的用量，节约成本，提高产品的市场竞争力，而且经过微生物的发酵可将酶解过程产生的副产物进行转化，使小麦可溶蛋白的水解性、口感、气味及色泽明显优于单一的酶解法生产的产品。 

因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案来满足需求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种以小麦蛋白为原料，采用多酶解与微生物发酵相结合的方法生产小麦水解蛋白的生产方法。 

本发明采用的技术方案是： 

一种小麦水解蛋白的生产方法，包括以下步骤：

a、酶解液的制备：把3000质量份的水加入到反应釜中，加热到50-65℃，将1000质量份的谷朊粉分三次加入，并不断搅拌，搅拌时间为2-8分钟，谷朊粉和水重量比1: 5-3，按8-20 U/g谷朊粉的比例向反应釜中加入复合蛋白酶，加碱进行调节pH值，pH值的范围为 7.0-7.5，反应20-60分钟后，按照2-5U/g谷朊粉的量加入中温淀粉酶，并不断搅拌，反应10-20分钟后，按照30-50U/g谷朊粉的量加入糖化酶，并不断搅拌，反应5-15分钟，水解后，将酶解液升温至75-100℃，维持3-10分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至30-35℃；

b、种子的制备：取质量百分比为1.5-2.5%的葡萄糖、质量百分比为0.2-0.8%的酵母膏、质量百分比为0.6-1.2%的蛋白胨以及质量百分比为1.5-2.5%的琼脂制成斜面培养基，选取菌种置于斜面培养基中，温度控制在30-35℃之间，培养12-36小时，培养出斜面菌种，将糖度为10-12Brix的麦芽汁培养基作为种子培养基，并取1000ml装于5000ml的三角瓶中，取1-3环的斜面菌种于三角瓶中，在温度为30-35℃，摇床频率50-120r/min，培养时间12-16h；

c、将种子液按照质量百分比0.5-1.5%接种至步骤a中的酶解液中，在温度为30-45℃，搅拌速度为200-400r/min的条件下发酵12-48小时，发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液进行喷雾干燥。

优选的，所述步骤a中的搅拌转速为100-400r/min。 

优选的，所述步骤a中的复合蛋白酶为碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02，所述碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02以1: 1.2-2.5: 0.02-0.2: 0.01-0.02的重量比复配而成。 

优选的，所述步骤c中喷雾干燥，采用进风温度110-150℃，出风温度60-95℃，均质压力20-30 MPa，成品粒度控制在80-120目。 

优选的，所述的谷朊粉：蛋白含量≥ 76%，灰分≤ 0.8%，水分含量≤ 10%。 

优选的，所述的菌种为乳酸菌、面包酵母、产朊假丝酵母中的至少一种。 

本发明的优点是：采用多酶解与微生物发酵相结合的方法，充分结合小麦面筋蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、微生物的生物转化、动物营养吸收等特点，开发出了一种新型的小麦水解蛋白产品，通过微生物的发酵，不仅能够将酶解过程产生的副产物进行代谢利用，使产品的味道、口感大幅提升，能够大幅度降低酶制剂的利用，降低生产成本，生产工艺简单，新颖，周期短，不产生工业三废，绿色环保，对小麦面筋蛋白进行改性，水解程度适宜，游离氨基酸含量低，反应条件温和，营养损失低，水解产品口感柔和，无苦味和不良风味，水解产品具有较高的溶解度和消化率，适用于在仔猪、犊牛、羊及宠物等幼小动物的饲料中添加，大量实验结果表明饲用水溶性小麦水解蛋白可以明显提高幼崽消化吸收率、减少腹泻、预防疾病并且使得牲畜肉质鲜美。 

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 

本发明的一种小麦水解蛋白的生产方法，包括以下步骤：

a、酶解液的制备：把3000g的水加入到反应釜中，加热到50℃，将400g的谷朊粉，按8 U/g谷朊粉的比例向反应釜中加入复合蛋白酶，以100r/min转速搅拌，搅拌时间为2分钟，再加入300g谷朊粉，以250r/min转速搅拌，搅拌时间为6分钟，再加入300g谷朊粉，以400r/min转速搅拌，加碱进行调节pH值，pH值的范围为 7.0-7.5，反应20分钟后，按照2U/g谷朊粉的量加入中温淀粉酶，以300r/min转速搅拌，反应10分钟后，按照30U/g谷朊粉的量加入糖化酶，搅拌转速为200r/min，反应5分钟，水解后，将酶解液升温至75℃，维持3分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至30℃；

b、种子的制备：取质量百分比为1.5%的葡萄糖、质量百分比为0.2%的酵母膏、质量百分比为0.6%的蛋白胨以及质量百分比为1.5%的琼脂制成斜面培养基，选取乳酸菌、面包酵母、产朊假丝酵母置于斜面培养基中，温度控制在30℃之间，培养12小时，培养出斜面菌种，将糖度为10Brix的麦芽汁培养基作为种子培养基，并取1000ml装于5000ml的三角瓶中，取1环的斜面菌种于三角瓶中，在温度为30℃，摇床频率50r/min，培养时间12h；

c、将种子液按照质量百分比0.5%接种至步骤a中的酶解液中，在温度为30℃，搅拌速度为200r/min的条件下发酵12小时，发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液在进风温度110℃，出风温度60℃，均质压力20MPa下进行喷雾干燥，成品粒度控制在80目。

上述所说的谷朊粉：蛋白含量≥ 76%，灰分≤ 0.8%，水分含量≤ 10%。 

上述所说的复合蛋白酶由碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02组成，碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02以1: 1.2-2.5: 0.02-0.2: 0.01-0.02的重量比复配而成。 

实施例2 

本发明的一种小麦水解蛋白的生产方法，包括以下步骤：

a、酶解液的制备：把3000g的水加入到反应釜中，加热到50-65℃，将300g的谷朊粉，按15 U/g谷朊粉的比例向反应釜中加入复合蛋白酶，以400r/min转速搅拌，搅拌时间为5分钟，再加入400g谷朊粉，以250r/min转速搅拌，搅拌时间为2分钟，再加入300g谷朊粉，以100r/min转速搅拌，加碱进行调节pH值，pH值的范围为 7.0-7.5，反应40分钟后，按照3U/g谷朊粉的量加入中温淀粉酶，以300r/min转速搅拌，反应15分钟后，按照40U/g谷朊粉的量加入糖化酶，并不断搅拌，搅拌转速为200r/min，反应10分钟，水解后，将酶解液升温至85℃，维持6分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至32℃；

b、种子的制备：取质量百分比为2%的葡萄糖、质量百分比为0.5%的酵母膏、质量百分比为0.8%的蛋白胨以及质量百分比为2%的琼脂制成斜面培养基，选取乳酸菌、面包酵母置于斜面培养基中，温度控制在32℃之间，培养25小时，培养出斜面菌种，将糖度为11Brix的麦芽汁培养基作为种子培养基，并取1000ml装于5000ml的三角瓶中，取2环的斜面菌种于三角瓶中，在温度为32℃，摇床频率80r/min，培养时间14h；

c、将种子液按照质量百分比1%接种至步骤a中的酶解液中，在温度为38℃，搅拌速度为300r/min的条件下发酵24小时，发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液在进风温度130℃，出风温度85℃，均质压力25 MPa下进行喷雾干燥，成品粒度控制在100目。

上述所说的谷朊粉：蛋白含量≥ 76%，灰分≤ 0.8%，水分含量≤ 10%。 

上述所说的复合蛋白酶由碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02组成，碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02以1: 1.2-2.5: 0.02-0.2: 0.01-0.02的重量比复配而成。 

实施例3 

本发明的一种小麦水解蛋白的生产方法，包括以下步骤：

a、酶解液的制备：把3000g的水加入到反应釜中，加热到65℃，将300g的谷朊粉，按20 U/g谷朊粉的比例向反应釜中加入复合蛋白酶，以400r/min转速搅拌，搅拌时间为8分钟，再加入300g谷朊粉，以300r/min转速搅拌，搅拌时间为6分钟，再加入400g谷朊粉，以100r/min转速搅拌，加碱进行调节pH值，pH值的范围为 7.0-7.5，反应60分钟后，按照5U/g谷朊粉的量加入中温淀粉酶，以400r/min转速搅拌，反应20分钟后，按照50U/g谷朊粉的量加入糖化酶，并不断搅拌，搅拌转速为400r/min，反应15分钟，水解后，将酶解液升温至100℃，维持10分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至35℃；

b、种子的制备：取质量百分比为2.5%的葡萄糖、质量百分比为0.8%的酵母膏、质量百分比为1.2%的蛋白胨以及质量百分比为2.5%的琼脂制成斜面培养基，选取面包酵母、产朊假丝酵母置于斜面培养基中，温度控制在35℃之间，培养36小时，培养出斜面菌种，将糖度为12Brix的麦芽汁培养基作为种子培养基，并取1000ml装于5000ml的三角瓶中，取3环的斜面菌种于三角瓶中，在温度为35℃，摇床频率120r/min，培养时间16h；

c、将种子液按照质量百分比1.5%接种至步骤a中的酶解液中，在温度为45℃，搅拌速度为400r/min的条件下发酵48小时，发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液在进风温度150℃，出风温度95℃，均质压力30 MPa下进行喷雾干燥，成品粒度控制在120目。

上述所说的谷朊粉：蛋白含量≥ 76%，灰分≤ 0.8%，水分含量≤ 10%。 

上述所说的复合蛋白酶由碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02组成，碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02以1: 1.2-2.5: 0.02-0.2: 0.01-0.02的重量比复配而成。 

本发明的优点是：采用多酶解与微生物发酵相结合的方法，充分结合小麦面筋蛋白的蛋白结构、蛋白酶的酶切位点、微生物的生物转化、动物营养吸收等特点，开发出了一种新型的小麦水解蛋白产品，通过微生物的发酵，不仅能够将酶解过程产生的副产物进行代谢利用，使产品的味道、口感大幅提升，能够大幅度降低酶制剂的利用，降低生产成本，生产工艺简单，新颖，周期短，不产生工业三废，绿色环保，对小麦面筋蛋白进行改性，水解程度适宜，游离氨基酸含量低，反应条件温和，营养损失低，水解产品口感柔和，无苦味和不良风味，水解产品具有较高的溶解度和消化率，适用于在仔猪、犊牛、羊及宠物等幼小动物的饲料中添加，大量实验结果表明饲用水溶性小麦水解蛋白可以明显提高幼崽消化吸收率、减少腹泻、预防疾病并且使得牲畜肉质鲜美。 

本发明产品为小麦水解蛋白，是通过酶解、微生物发酵、过滤、喷雾干燥制成的一种灰白或米黄色粉末状水解蛋白，以功能性多肽( ≥ 60%)，活性小肽(≥ 20%)以及小分子蛋白（≤ 20%）组成（见表1），产品口感柔，水解程度适宜，游离氨基酸含量低，反应条件温和，营养损失低，水解产品具有较高的溶解度和消化率。 

表1 本发明产品肽分子量分布 

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；

表2 本发明产品的乳化性和乳化稳定性

该小麦水解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：本发明产品是分子量在500-5000道尔顿的小肽达到45%，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%；优于采用了微生物发酵技术，避免了口味物质的产生，产品的味道较好、气味醇正，适口性好，见表3。

表3 本发明产品成分分析 

成份	蛋白质	干物质	肽含量	脂肪	粗纤维	总糖	水分	灰分
									含量（%）	82	92	75	4.0	0.3	5.9	5.3	0.8

Claims (5)

1.一种小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、酶解液的制备：把3000质量份的水加入到反应釜中，加热到50-65℃，将1000质量份的谷朊粉分三次加入，并不断搅拌，搅拌时间为2-8分钟，谷朊粉和水重量比1: 5-3，按8-20 U/g谷朊粉的比例向反应釜中加入复合蛋白酶，加碱进行调节pH值，pH值的范围为 7.0-7.5，反应20-60分钟后，按照2-5U/g谷朊粉的量加入中温淀粉酶，并不断搅拌，反应10-20分钟后，按照30-50U/g谷朊粉的量加入糖化酶，并不断搅拌，反应5-15分钟，水解后，将酶解液升温至75-100℃，维持3-10分钟，对酶解液进行灭酶，灭酶后将酶解液冷却至30-35℃；

b、种子的制备：取质量百分比为1.5-2.5%的葡萄糖、质量百分比为0.2-0.8%的酵母膏、质量百分比为0.6-1.2%的蛋白胨以及质量百分比为1.5-2.5%的琼脂制成斜面培养基，选取菌种置于斜面培养基中，温度控制在30-35℃之间，培养12-36小时，培养出斜面菌种，将糖度为10-12Brix的麦芽汁培养基作为种子培养基，并取1000ml装于5000ml的三角瓶中，取1-3环的斜面菌种于三角瓶中，在温度为30-35℃，摇床频率50-120r/min，培养时间12-16h，所述的菌种为乳酸菌、面包酵母、产朊假丝酵母中的至少一种；

c、将种子液按照质量百分比0.5-1.5%接种至步骤a中的酶解液中，在温度为30-45℃，搅拌速度为200-400r/min的条件下发酵12-48小时，发酵结束后发酵液经过过滤，最后将滤液进行喷雾干燥。

2.根据权利要求1所述的一种小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：所述步骤a中的搅拌转速为100-400r/min。

3.根据权利要求1所述的一种小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：所述步骤a中的复合蛋白酶由碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02组成，所述碱性蛋白酶、大豆多肽水解酶、胰蛋白酶和酶稳定剂SG02以1: 1.2-2.5: 0.02-0.2: 0.01-0.02的重量比复配而成。

4.根据权利要求1所述的小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：所述步骤c中喷雾干燥，采用进风温度110-150℃，出风温度60-95℃，均质压力20-30 MPa，成品粒度控制在80-120目。

5.根据权利要求1所述的一种小麦水解蛋白的生产方法，其特征在于：所述的谷朊粉：蛋白含量≥ 76%，灰分≤ 0.8%，水分含量≤ 10%。