CN103960699A - 一种含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂，所述的含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂是将钙铁锌金属元素结合到由南极磷虾粉脱脂、蛋白酶降解以及CaCl2脱氟制成的磷虾肽粉上。本发明采用的原料丰富易得，蛋白质含量高；制备方法具有工艺步骤简单、设备投资少、无环境污染、产品得率高等优点，适于工业化生产；所制备的磷虾肽-钙铁锌补充剂具有如下特征：蛋白质含量高于90％，产品纯度高；氟含量低于10ppm，产品安全性高；分子量主要分布在2000-200Da，水溶性好；必需氨基酸含量高，钙铁锌组成合理，可同时补充三种营养素和必需氨基酸。
Description
技术领域
本发明属于功能食品技术领域，具体涉及一种含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂，及其制备方法和的应用。
背景技术
钙、铁、锌缺乏症是一类由于钙铁锌三种矿质元素缺乏而引发的一系列相关疾病，已成为一个世界范围内越发严重的社会健康问题，尤其是对于老年人、儿童和妊娠期妇女等特殊人群。锌缺乏主要表现为生长发育迟缓、免疫系统功能受抑制、围产期婴儿大脑损伤、厌食、皮肤感染及生殖能力减退等病症。铁缺乏主要表现为吞噬细胞的杀菌能力减弱和机体免疫力降低等病症。钙缺乏主要表现为骨质疏松、高血压、结肠癌、肥胖和肾结石等病症。据2004年中国居民营养与健康现状调查统计，居民贫血患病率平均为15.2％，2岁以内婴儿、60岁以上老人和育龄妇女贫血患病率分别为24.2％、21.5％和20.6％；居民钙摄入量仅为推荐摄入量的41％；5岁以下儿童生长迟缓率和低体重率分别为17.3％和9.3％。
目前市场上的相关强化剂产品主要为无机金属盐和有机酸-金属盐。其中，无机金属盐和有机酸-金属盐中的钙、铁、锌吸收率不足40％。而医学专家研究表明，钙铁锌三种元素在机体内的吸收可以相互协调，相互促进吸收。三种元素的科学组合可以有效地改善机体钙铁锌的缺乏，满足身体对钙铁锌的需求。临床研究表明，同时缺乏三种元素的情况下，单独补充其中一种不能达到改善效果。钙铁锌复合制剂则可以达到增加儿童食欲、改善佝偻病、增加血红蛋白值和促进儿童智力及身体健康生长发育的效果。因此，寻找安全有效可以同时补充钙铁锌的营养强化剂是目前的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂，及其制备方法及其应用，从而弥补现有技术的不足。
本发明的含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂，是用如下的方法制备的：
1)将南极磷虾粉经乙醇处理后，干燥粉碎得到脱脂磷虾粉；
2)向脱脂磷虾粉中加入蒸馏水，料液质量比为1:8～12，调节溶液pH值为7.0～8.0，再向溶液中加入蛋白酶进行水解，水解结束后加热终止酶解反应，离心取上清液A；
3)将上清液A的pH值调整为8.5～9.5，向上清液A中加入CaCl2脱氟，混匀后静置，离心取上清液B，将上清液B调节pH值至7.0～7.5，上清液B过纳滤膜脱盐，经喷雾干燥得磷虾肽粉；
4)向磷虾肽粉中加入蒸馏水配成磷虾肽溶液，将溶液pH值调整为4～6，向磷虾肽溶液中加入亚铁盐和抗坏血酸，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液C得到磷虾肽-亚铁复合物水溶液；
5)将上清液C的pH值调整为6～8，向上清液C中加入锌盐，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液D得到磷虾肽-亚铁-锌复合物水溶液；
6)向上清液D中加入钙盐，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液E得到磷虾肽-亚铁-锌-钙复合物水溶液；
7)将上清液E过纳滤膜脱盐，经冷冻干燥后，即得南极磷虾肽-钙铁锌补充剂。
其中步骤(2)中所述蛋白酶为食品级木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶或碱性蛋白酶中的一种或几种，其中以碱性蛋白酶效果最佳，水解温度为50℃，溶液pH值为8.0，水解时间为2-6h；
步骤(3)中所述CaCl2的添加量为1-2％(w/v)，纳滤膜截留分子量为100Da；
步骤(3)中所述喷雾干燥条件为：溶液中固形物含量为8-15％，进风温度为130-140℃，出风温度为80-100℃；
步骤(4)中所述磷虾肽溶液的浓度为1-20％，亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁或硫酸亚铁铵中的一种，亚铁盐浓度为0.05-0.2mmol/每g磷虾肽，抗坏血酸浓度为0.05-0.5％(w/v)；
步骤(5)中所述锌盐为氯化锌、硫酸锌或乙酸锌中的一种，锌盐浓度为0.1-0.5mmol/g-磷虾肽；
步骤(6)中所述钙盐为氯化钙或乙酸钙中的一种，钙盐浓度为3-10mmol/g-磷虾肽；
步骤(7)中所述纳滤膜截留分子量为100Da。
本发明首次建立了以南极磷虾为原料，制备磷虾肽-钙铁锌补充剂的工艺流程，采用的原料丰富易得，蛋白质含量高；制备方法具有工艺步骤简单、设备投资少、无环境污染、产品得率高等优点，适于工业化生产；所制备的磷虾肽-钙铁锌补充剂具有如下特征：蛋白质含量高于90％，产品纯度高；氟含量低于10ppm，产品安全性高；分子量主要分布在2000-200Da，水溶性好，易于人体吸收；必需氨基酸含量高，钙铁锌含量合理，既同时补充了钙、铁、锌三种营养元素，又补充了必需氨基酸，是一种优良的补充剂。
附图说明
图1：本发明制备的磷虾肽的分子量分布图，其中分子量为6512Da、1355Da和429Da的曲线分别为相应分子量标准品的色谱图。
图2：本发明的磷虾肽及其金属复合物的红外光谱图；其中，(a)为南极磷虾肽的红外光谱图；(b)为南极磷虾肽-铁复合物的红外光谱图；(c)为南极磷虾肽-铁-锌复合物的红外光谱图；(d)为南极磷虾肽-铁-锌-钙复合物的红外光谱图。
具体实施方式
磷虾是一类海洋无脊椎动物，广泛分布于世界各海洋。据统计，南极磷虾的蕴藏量为6.5-10亿吨，是人类巨大的蛋白资源宝库。磷虾干重中蛋白质含量约65-75％，其氨基酸组成合理、必需氨基酸含量高，是进行蛋白质高值化利用的重要原料。目前，南极磷虾的应用开发主要集中在虾油、虾青素和甲壳素方面，其蛋白质主要用于渔业饵料。采用蛋白酶水解南极磷虾，制备低分子量磷虾肽，以磷虾肽为底物制备磷虾肽-铁-锌-钙复合补充剂，是对磷虾蛋白高值化利用的有效途径之一。
下面结合具体实施例对本发明的含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂及其制备方法进行详细的描述。
实施例1
1)取南极磷虾粉10kg，向磷虾粉中加入95％乙醇100L，在反应釜中搅拌6h，离心取沉淀，真空干燥得脱脂磷虾粉；
2)取脱脂虾粉5kg，向脱脂虾粉中加入蒸馏水60L，升温至50℃，向溶液中加入2M HCl调节溶液pH值至7.5，向溶液中加入中性蛋白酶75g，恒温水解6h，加热至100℃终止酶反应，离心取上清液A；
3)调节上清液A的pH值至9.0，向上清液A中加入无水CaCl2900g，混匀后，20℃静置30min，离心取上清液B，向上清液B中加入2M HCl调节上清液B的pH值至7.2，上清液B过纳滤膜脱盐，经喷雾干燥得磷虾肽粉，所得磷虾肽粉的分子量分布主要为2000-200Da(见附图1)。磷虾肽粉中，必需氨基酸含量较磷虾粉和脱脂磷虾粉均有显著提高(表1)，其必需氨基酸含量符合FAO/WHO(1985)对于成人所需蛋白质中必需氨基酸含量的规定，基本符合FAO/WHO(1985)对于婴儿所需蛋白质中必需氨基酸含量的规定(其中缬氨酸、组氨酸、亮氨酸和含硫氨基酸含量略低于规定)。
表1：本发明制备的磷虾肽、南极磷虾粉和脱脂南极磷虾粉的氨基酸组成分析结果。
4)取磷虾肽粉末2kg，向磷虾肽粉中加入蒸馏水20L，配成磷虾肽溶液，向溶液中加入2M HCl，调节溶液pH值至5.0，加入68.63g FeCl2·4H2O和20g抗坏血酸，在25℃条件下保温2h，离心取上清液C，上清液C即为磷虾肽-亚铁复合物水溶液。磷虾肽与亚铁离子复合后，其红外光谱谱带的峰位发生了显著的变化(见附图2a和2b)，其中，位于1455cm-1处的振动峰消失；位于1587cm-1和1663cm-1处的振动峰峰位分别向低波数处移动，即1578cm-1和1659cm-1，说明亚铁离子与磷虾肽发生相互作用，生成了新的复合物，即磷虾肽-亚铁复合物。
5)向上清液C中加入2M NaOH，调节上清液C的pH值至7.5，向上清液C中加入54.52g ZnCl2，在25℃条件下保温2h，离心取上清液D，上清液D即为磷虾肽-亚铁-锌复合物水溶液。磷虾肽-亚铁复合物与锌离子复合后，部分红外光谱谱带的峰位继续向低波数方向移动(见附图2b和2c)，其中，位于1406cm-1、1630cm-1和1659cm-1处的振动峰峰位分别移动至1405cm-1、1629cm-1和1655cm-1处；位于1578cm-1处的振动峰峰位向高波数方向移动至1590cm-1，说明磷虾肽分子中侧链振动加强，分子内部与侧链相关的氢键作用减弱；1340cm-1处出现显著的红外振动峰，说明锌离子与磷虾肽-亚铁复合物发生相互作用，生成了新的复合物，即磷虾肽-亚铁-锌复合物。
6)向上清液D中加入2.60kg CaCl2，在25条件下保温2h，离心取上清液E，上清液E即为磷虾肽-亚铁-锌-钙复合物水溶液。磷虾肽-亚铁-锌复合物与钙离子复合后，部分红外光谱谱带的峰位向高波数方向移动(见附图2c和2d)，其中，位于1655cm-1、1405cm-1和1340cm-1处的振动峰峰位分别移至1661cm-1、1414cm-1和1343cm-1处；位于1590cm-1处的振动峰峰位向低波数方向移至1570cm-1处，说明钙离子与磷虾肽-亚铁-锌复合物发生相互作用，生成了新的复合物，即磷虾肽-亚铁-锌-钙复合物。
7)上清液E过纳滤膜脱盐，经冷冻干燥后，即得南极磷虾肽-钙铁锌补充剂。
本发明制备南极磷虾肽-钙铁锌补充剂中，铁含量为2.40mg-Fe/g-产品，锌含量为8.28mg-Zn/g-产品，钙含量为145.38mg-Ca/g-产品。依据中国居民膳食指南对营养素每日推荐摄入量的规定：婴幼儿，每日钙推荐摄入量为600-800mg/g，每日锌推荐摄入量为9-12mg/g，每日铁推荐摄入量为10-12mg/g；成人每日钙推荐摄入量为800mg/g，每日锌推荐摄入量为11.5-15mg/g，每日铁推荐摄入量为15-20mg/g。本发明制备的补充剂可以合理补充三种营养素，改善人体健康。
实施例2
(1)取南极磷虾粉10kg，向磷虾粉中加入95％乙醇80L，在反应釜中搅拌7h，离心取沉淀，真空干燥得脱脂磷虾粉；
(2)取脱脂虾粉5kg，向脱脂虾粉中加入蒸馏水50L，向溶液中加入2MHCl，调节溶液pH值至8.0，升温至50℃，加入碱性蛋白酶100g，恒温水解4h，加热至100℃终止酶反应，离心取上清液A；
(3)调节上清液A的pH值至8.5，向上清液A中加入无水CaCl2600g，混匀后，20℃静置30min，离心取上清液B，向上清液B中加入2M HCl，调节上清液B的pH值至7.0-7.5，上清液B过纳滤膜脱盐，经喷雾干燥得磷虾肽粉末，所得磷虾肽粉的分子量分布主要为2000-200Da。
(4)取磷虾肽2kg，向磷虾肽中加入蒸馏水30L，配成磷虾肽溶液，向溶液中加入2M HCl，调节溶液pH值至4.5，加入79.50g FeCl2·4H2O和25g抗坏血酸，在37℃条件下保温2h，离心取上清液C，上清液C即为磷虾肽-亚铁复合物水溶液；
(5)向上清液C中加入2M NaOH，调节上清液C的pH值至7.0，向溶液中加入40.89g ZnCl2，在37℃条件下保温2h，离心取上清液D，上清液D即为磷虾肽-亚铁-锌复合物水溶液；
(6)向上清液D中加入2kg CaCl2，在37℃条件下保温2h，离心取上清E，上清液E即为磷虾肽-亚铁-锌-钙复合物水溶液；
(7)上清液E过纳滤膜脱盐，经冷冻干燥后，即得南极磷虾肽-钙铁锌补充剂。
经检测，南极磷虾肽-钙铁锌补充剂中，铁含量为2.78mg-Fe/g-产品，锌含量为8.35mg-Zn/g-产品，钙含量为137.64mg-Ca/g-产品。
本发明所制备的南极磷虾肽-钙铁锌补充剂具有如下特征：蛋白质含量高于90％，产品纯度高；氟含量低于10ppm，产品安全性高；分子量主要分布在2000-200Da，水溶性好，易于人体吸收；必需氨基酸含量高，钙铁锌含量合理，既同时补充了钙、铁、锌三种营养元素，又补充了必需氨基酸，是一种优良的补充剂。
Claims (10)
1.一种含有钙铁锌的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的补充剂是用如下的方法制备的：
1)将南极磷虾粉经乙醇处理后，干燥粉碎得到脱脂磷虾粉；
2)向脱脂磷虾粉中加入蒸馏水，料液质量比为1:8～12，调节溶液pH值为7.0～8.0，再向溶液中加入蛋白酶进行水解，水解温度为50℃，溶液pH值为8.0，水解时间为2-6h；水解结束后加热终止酶解反应，离心取上清液A；
3)将上清液A的pH值调整为8.5～9.5，向上清液A中加入CaCl2脱氟，混匀后静置，离心取上清液B，将上清液B调节pH值至7.0～7.5，上清液B过纳滤膜脱盐，经喷雾干燥得磷虾肽粉；
4)向磷虾肽粉中加入蒸馏水配成磷虾肽溶液，将溶液pH值调整为4～6，向磷虾肽溶液中加入亚铁盐和抗坏血酸，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液C得到磷虾肽-亚铁复合物水溶液；
5)将上清液C的pH值调节为6～8，向上清液C中加入锌盐，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液D得到磷虾肽-亚铁-锌复合物水溶液；
6)向上清液D中加入钙盐，在25-45℃条件下保温反应，反应结束后离心取上清液E得到磷虾肽-亚铁-锌-钙复合物水溶液；
7)将上清液E过纳滤膜脱盐，经冷冻干燥后，即得南极磷虾肽-钙铁锌补充剂。
2.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤2)中的蛋白酶为食品级木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶或碱性蛋白酶中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤2)中的蛋白酶为碱性蛋白酶。
4.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤3)中CaCl2的添加量为1-2％。
5.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤3)中喷雾干燥条件如下：溶液中固形物含量为8-15％，进风温度为130-140℃，出风温度为80-100℃。
6.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤4)中磷虾肽溶液的浓度为1-20％。
7.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤4)中的亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁或硫酸亚铁铵中的任一种或几种，且亚铁盐与磷虾肽的比例关系为每g磷虾肽对应0.05-0.2mmol亚铁盐。
8.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述的步骤4)中抗坏血酸浓度为0.05-0.5％。
9.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述步骤5)中的锌盐为氯化锌、硫酸锌或乙酸锌中的任一种或几种，且锌盐与磷虾肽的比例关系为每g磷虾肽对应0.1-0.5mmol锌盐。
10.如权利要求1所述的南极磷虾肽补充剂，其特征在于，所述步骤6)中的钙盐为氯化钙或乙酸钙中的任一种或两种，且钙盐与磷虾肽的比例关系为每g磷虾肽对应3-10mmol钙盐。
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