CN103540637A - 高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解,得到第一次大米蛋白,将第一次大米蛋白高压处理,将第二次大米蛋白进行第二次酶解,得到大米蛋白的酶解物,离心,喷雾干燥,得到大米蛋白肽。本发明所采用的原料包括淀粉糖生产和发酵工业副产物,来源广泛,价格较低。制备高纯度大米蛋白肽的过程中先经过淀粉酶除杂和高压预处理,有利于后续的酶解,因而最终制得的大米蛋白肽含量高于75%,分子量在400~2000Da小肽含量高于65%,其使用在食品中有利于儿童的生长发育,提高人体的免疫机能、减少体内的过氧化物,延缓衰老,使用在动物饲料中,可以提高动物的生产性能和抗应激能力,减少发病死亡和污物排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,属于食品工艺学领域。
背景技术
大米蛋白是公认的优质植物蛋白,其蛋氨酸和精氨酸含量高、过敏性低,还具有抗糖尿病、抗胆固醇和抗癌变等保健功能,非常适合作为婴幼儿和特殊人群的营养食品。大米蛋白经酶解所得到的大米蛋白肽具有多种生物活性,如抗氧化、降血压、提高免疫机能、加快蛋白质在体内的吸收沉积,促进生长发育、减少污物排出等,可以广泛应用到食品、化妆品和饲料产品中。
我国的大米产量占世界的三分之一。但大米中的蛋白质只有8%左右,直接从大米中提取大米蛋白在经济上有一定的局限性。我国大量的的早籼米、碎米和粮库周转米被广泛用于淀粉糖的生产和发酵工业,产生大量的副产品 —俗称大米渣,其蛋白质含量一般在45%以上。但由于上述加工过程中经历了高温(95℃以上)处理,大米蛋白发生了严重的热变性,几乎不溶于水。常压条件下酶解大米蛋白其酶解率低于50%。
发明内容
本发明要解决的技术问题是常压条件下酶解大米蛋白其酶解率低,提供一种高压条件下处理大米蛋白后再进行酶解的方法,提高了大米蛋白酶解生产小肽的得率和小肽的有益组分,分子量400-1200Da的小肽比例有所上升。
本发明的技术方案是:一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解,得到第一次大米蛋白,将第一次大米蛋白高压处理,所述第一次大米蛋白高压处理步骤为:将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10-15%的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为8.0~9.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为35 ~ 40℃,压力为100~300Mpa的条件下处理10 ~ 30分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内,得到第二次大米蛋白,将第二次大米蛋白进行第二次酶解,得到大米蛋白的酶解物,离心,喷雾干燥,得到大米蛋白肽。
所述第一次酶解步骤为将浸泡在水中的大米渣加热到65~70℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1000~1500 U/kg,搅拌状态下保温1.0~1.5 h,在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10~12%,搅拌后加热到45~50℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为500~800 U/kg,搅拌条件下保温2.5~3h后,在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2~2.5,加入45℃~50℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白。
所述将第二次大米蛋白进行第二次酶解步骤为:将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到50~55℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000 ~1500 U/g,在50~55℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0~8.5;反应结束后,将温度降到45~50℃,用盐酸调整pH为6.5~7.0,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2000~2500 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持8~10分钟,得到大米蛋白的酶解物。
所述大米蛋白的酶解物在2000~2500转/分的条件下离心10~15分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
本发明具有如下积极有益的效果:本发明所采用的原料包括淀粉糖生产和发酵工业副产物,来源广泛,价格较低。制备高纯度大米蛋白肽的过程中先经过淀粉酶除杂和高压预处理,有利于后续的酶解,因而最终制得的大米蛋白肽含量高于75%,分子量在400~2000Da小肽含量高于65%,其使用在食品中有利于儿童的生长发育,提高人体的免疫机能、减少体内的过氧化物,延缓衰老,使用在动物饲料中,可以提高动物的生产性能和抗应激能力,减少发病死亡和污物排放。
附图说明
图1为实施例1大米蛋白肽分子量测定结果;
图2为实施例2大米蛋白肽分子量测定结果;
图3为实施例3大米蛋白肽分子量测定结果。
具体实施方式
实施例1
一种高压处理和酶解制备大米蛋白肽的方法,步骤如下:
(1)原料粉碎:取1Kg大米渣,粉碎过80目筛;
(2)淀粉酶除杂:将粉碎好的大米渣按照8~10%(W/V)比例分散到水中,加热到65℃后,加入耐高温α-淀粉酶(1500 U/kg蛋白),搅拌状态下保温1.5h后, 4000转/分钟离心20分钟;沉淀物再按12%(原料和水比例)悬浮后加热到45℃,加入β淀粉酶,加酶量为(500U/kg),搅拌条件下保温2.5h后,4000转/分钟离心20分钟;沉淀物洗涤:再按1:2(原料和水比例)加入45℃热水洗涤一次,沉淀物即为大米蛋白;上清液回收:两次离心和洗涤后的上清液均回收,用于下一批次大米渣的浸泡,减少废水的排放;
(3)将大米蛋白用水配制成10(W/V)的悬浮液,用2mol/L的氢氧化钠溶液调整pH8.0~9.0后,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,介质温度35~40℃,压力100Mpa,处理时间20分钟,升压、降压均在1分钟内完成;
(4)大米蛋白的酶解:将上述高压处理过的蛋白质溶液转入酶反应器中,加热到50℃后,按照(1000U/g )比例加入碱性蛋白酶,此温度下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应前45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH8.0。反应结束后,将温度降到45℃,用HCL调整pH6.5,添加复合蛋白酶(2000U/g ),继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持8钟终止酶反应;
(5)酶解物的分离和干燥:将上述酶解物于2000转/分钟离心10分钟后,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。经凯氏定氮法测定,大米蛋白肽的含量75.2%,经凝胶过滤色谱法(TSK gel G2000 SWXL色谱柱,7.8×300 mm))分析,分子量在400~2000Da小肽含量大于65.3%。
用小鼠做试验(6~8周龄BALB雄性小鼠,体重约20~22g,试验3周),每千克体重每日在常规饲料中额外给予实施例1制得的大米蛋白肽5克,结果小鼠血液中SOD的活力提高35.91%,乳酸脱氢酶含量降低25.7%,表明大米蛋白肽具有抗氧化作用,还有利于保护组织免受损伤。
实施例2
一种借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法,步骤如下:
(1)原料粉碎:取1Kg大米渣,粉碎过80目筛;
(2)淀粉酶除杂:将粉碎好的大米渣按照10%(W/V)比例分散到水中,加热到70℃后,搅拌状态下加入耐高温α-淀粉酶(1500 U/kg蛋白),保温1.5h后,4000转/分钟离心20分钟;沉淀物再按12%(原料和水比例)悬浮后加热到45℃,加入β淀粉酶,加酶量为(500 U/kg),搅拌条件下保温2.5h后,4000转/分钟离心20分钟;沉淀物洗涤:再按1:2(原料和水比例)加入45℃热水洗涤一次,沉淀物即为大米蛋白,上清液回收:两次离心和洗涤后的上清液回收,用于下一批次大米渣的浸泡,减少废水的排放;
(3)将大米蛋白用水配制成10(W/V)的悬浮液,用2mol/L的氢氧化钠溶液调整pH8.5后,装入高压处理样品专用的两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压容器内腔的加压介质中,介质温度40℃,压力200Mpa,处理时间20分钟,升压、降压均在1分钟内完成;
(4)大米蛋白的酶解:将上述高压处理过的蛋白质溶液转入酶反应器中,加热到50~55℃后,按照1500 U/g 比例加入碱性蛋白酶,此温度下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应前45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH8.5,反应结束后,将温度降到50℃,用HCL调整pH7.0添加复合蛋白酶(2500 U/g ),继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持10分钟终止酶反应;
(5)酶解物的分离和干燥:将上述酶解物于2500转/分钟离心15分钟后,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。经凯氏定氮法测定,大米蛋白肽的含量78.3%,经凝胶过滤色谱法(TSK gel G2000 SWXL色谱柱,7.8×300 mm))分析,分子量在400~2000Da小肽含量大于69.5%。
将实施例2制得的大米蛋白肽按2%(重量百分比)加入肉鸡料中(选择1日龄健康AA肉鸡200只,试验周期40天),结果使肉鸡的日增重提高7.04%,蛋白质沉积率提高13.45%,肉鸡体内的IGF提高28.6%,GH提高23.44%,粪便中氮含量降低25.31%,腹泻率降低29.82%,舍内氨气浓度降低21.6%,硫化氢浓度降低18.9%。
实施例3
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎,过80目筛,将大米渣分散在水中,大米渣在水中的质量浓度为8 %,浸泡1-2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到65℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1000 U/kg,搅拌状态下保温1.0 h,在3500转/分钟的条件下离心20分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10%,搅拌后加热到45℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为500 U/kg,搅拌条件下保温2.5 h后,在3500转/分钟的条件下离心20分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2,加入45℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白;
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10%的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为8.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为35℃,压力为100Mpa的条件下处理10分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内,得到第二次大米蛋白;
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到50℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000 U/g,在50~55℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0;反应结束后,将温度降到45℃,用盐酸调整pH为6.5,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2000 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持8分钟,得到大米蛋白的酶解物;
(5)将大米蛋白的酶解物在2000转/分的条件下离心10分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
实施例4
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎,过100目筛,将大米渣分散在水中,大米渣在水中的质量浓度为10 %,浸泡2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到70℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1500 U/kg,搅拌状态下保温1.5 h,在4000转/分钟的条件下离心25分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为12%,搅拌后加热到50℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为800 U/kg,搅拌条件下保温3 h后,在4000转/分钟的条件下离心25分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1: 2.5,加入50℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白;
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为15%的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为9.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为35 ~ 40℃,压力为100~300Mpa的条件下处理30分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内,得到第二次大米蛋白;
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到55℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1500 U/g,在55℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.5;反应结束后,将温度降到50℃,用盐酸调整pH为7.0,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2500 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持10分钟,得到大米蛋白的酶解物;
(5)将大米蛋白的酶解物在2500转/分的条件下离心15分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
实施例5
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎,过120目筛,将大米渣分散在水中,大米渣在水中的质量浓度为10 %,浸泡1-2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到70℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1200 U/kg,搅拌状态下保温1.5 h,在4000转/分钟的条件下离心20分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10%,搅拌后加热到45~50℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为600 U/kg,搅拌条件下保温3h后,在4000转/分钟的条件下离心25分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2,加入45℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白;
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为12 %的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为8.0~9.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为40℃,压力为200Mpa的条件下处理10 ~ 30分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内,得到第二次大米蛋白;
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到55℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1200 U/g,在50~55℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0;反应结束后,将温度降到50℃,用盐酸调整pH为7.0,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2200 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持10分钟,得到大米蛋白的酶解物;
(5)将大米蛋白的酶解物在2200转/分的条件下离心12分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
实施例6
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎,过80目筛,将大米渣分散在水中,大米渣在水中的质量浓度为10 %,浸泡2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到70℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1500 U/kg,搅拌状态下保温1.5 h,在3500转/分钟的条件下离心25分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为12%,搅拌后加热到50℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为800 U/kg,搅拌条件下保温3h后,在4000转/分钟的条件下离心25分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2,加入45℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白;
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为15%的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为9.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为40℃,压力为150Mpa的条件下处理30分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内,得到第二次大米蛋白;
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到55℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1100 U/g,在50℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.5;反应结束后,将温度降到50℃,用盐酸调整pH为7.0,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2300 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持10分钟,得到大米蛋白的酶解物;
(5)将大米蛋白的酶解物在2200转/分的条件下离心12分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
Claims (4)
1. 一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法,包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解,得到第一次大米蛋白,其特征在于:将第一次大米蛋白高压处理,得到第二次大米蛋白,将第二次大米蛋白进行第二次酶解,得到大米蛋白的酶解物,离心,喷雾干燥,得到大米蛋白肽,所述第一次大米蛋白高压处理步骤为:将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10-15%的大米蛋白悬浮液,用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为8.0~9.0,装入两层聚乙烯塑料袋,真空密封后置于高压装置内腔的油介质中,升压,在介质温度为35 ~ 40℃,压力为100~300Mpa的条件下处理10 ~ 30分钟,再降压,升压、降压的时间为1分钟内。
2. 根据权利要求1所述的借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法,其特征在于:所述第一次酶解步骤为将浸泡在水中的大米渣加热到65~70℃,加入耐高温α-淀粉酶,耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1000~1500 U/kg,搅拌状态下保温1.0~1.5 h,在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟,得到第一次大米渣沉淀物;在第一次大米渣沉淀物中加入水,第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10~12%,搅拌后加热到45~50℃,加入β淀粉酶,β淀粉酶与大米渣的比例为500~800 U/kg,搅拌条件下保温2.5~3h后,在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟,得到第二次大米渣沉淀物;在第二次大米渣沉淀物中加入水,第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2~2.5,加入45℃~50℃的水洗涤,得到第一次大米蛋白。
3. 根据权利要求1所述的借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法,其特征在于:所述将第二次大米蛋白进行第二次酶解步骤为:将第二次大米蛋白转入酶反应器中,加热到50~55℃,加入碱性蛋白酶,碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000 ~1500 U/g,在50~55℃的条件下搅拌反应1.2小时,用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内,通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0~8.5;反应结束后,将温度降到45~50℃,用盐酸调整pH为6.5~7.0,添加复合蛋白酶,复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2000~2500 U/g,继续搅拌反应1.5小时,再加热至70℃,保持8~10分钟,得到大米蛋白的酶解物。
4. 根据权利要求1所述的高压处理和酶解制备大米蛋白肽的方法,其特征在于:所述大米蛋白的酶解物在2000~2500转/分的条件下离心10~15分钟,上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
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