CN104017847A - 一种芽孢杆菌发酵糖渣原料制备蛋白多肽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以工业糖渣为原料制备蛋白多肽的方法，该方法采用芽孢杆菌发酵技术，进行液态发酵；再经离心分离、浓缩、干燥和粉碎后得到低分子蛋白多肽。本发明克服了现有技术的不足，制备方法操作简单，选用芽孢杆菌进行液态发酵，有效降解糖渣原料中的纤维含量，充分降解蛋白组分，肽得率高，成本低，反应温和，有利于环境友好保护，使得糖渣类蛋白资源得到充分利用，提高其附加值，是一种适合工业化大规模生产多肽的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白多肽的制备方法，具体涉及一种采用芽孢杆菌发酵糖渣原料制备低分子量多肽的方法。
背景技术
现代营养研究表明，与蛋白相比，低分子量肽类被动物所摄入后，可更快被动物机体所吸收利用，并可在机体内发挥提高免疫、抗疲劳、降血压、促进钙质吸收、抗氧化和降血脂等多种生理功能。美国、日本等国家以活性肽为研究对象已开发出低抗原食品、婴儿食品、运动食品、促钙吸收食品、降压食品、醒酒食品等一系列产品，取得了良好的社会和经济效益。
糖渣是制糖工业过程中的副产物，由其来源不同，可分为淀粉渣、甜菜渣和甘蔗渣等。糖渣中一般含有30％以上的粗蛋白质，且其产量巨大(年产量超过500万吨)，被认为是一种潜在的蛋白资源。但是，由于糖渣的水分含量较高(一般大于30％)，极易霉烂发臭，存放过程又容易自燃，长期以来仅被当做廉价肥料而低价销售，造成该资源的极大浪费并直接威胁环境安全。因此，开发利用糖渣蛋白质资源已成为大势所趋，由于糖渣蛋白水解成多肽后，具有更佳的生物活性，因而加强对糖渣蛋白多肽化处理的研究，对高效利用糖渣资源将具有重大的社会和经济意义。
目前，由糖渣蛋白出发制备低分子量肽的研究较少，且主要为酶解法。如中国发明专利(CN103305576A)公开了一种“以玉米淀粉糖渣为原料制备玉米多肽的工艺”，主要包括将淀粉糖渣粉碎后提取黄色素，加水后加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶并调控pH稳定进行酶解反应，再经过分离、浓缩和干燥制成玉米多肽产品。但由于液体酶解法所使用的酶用量大，且多为进口酶(价格昂贵)，导致生产成本较高，减少了企业的经济效益。同时，糖渣原料中纤维素的含量较高，影响了蛋白酶的活性，因而水解程度较低，不利于工业化生产推广。因此，目前急需要一种新的生产工艺来实现糖渣来源蛋白肽的高效廉价生产。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、成本较低的蛋白多肽制备方法，使得低值糖渣资源得到充分利用。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种芽孢杆菌发酵法制备低分子糖渣蛋白肽的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、以市售糖渣为原料，加入水，补充添加糖蜜制备发酵培养液；
(2)向发酵培养液中接入芽孢杆菌种子液，进行液态发酵；
(3)所述发酵液经过离心、过滤、干燥、粉碎后获得糖渣蛋白肽产品。
优选的方式中，在所述步骤(1)中，糖渣原料包括甘蔗糖渣、淀粉糖渣和甜菜糖渣，糖渣粉加水后的重量体积比为10-60％，糖蜜终浓度的重量体积比为1-10％。
优选的方式中，在所述步骤(2)中，将芽孢杆菌接入液体发酵培养基后，使菌体浓度达到106-108个/mL，发酵温度25-40℃，发酵时间24-72小时。
优选的方式中，在所述步骤(2)中，芽孢杆菌种类为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或凝结芽孢杆菌的一种。优选的，所述的这些芽孢杆菌分别为保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号分别为：枯草芽孢杆菌，CGMCC1.4255；地衣芽胞杆菌,CGMCC1.10314；凝结芽孢杆菌,CGMCC1.2407的菌株。
优选的方式中，在所述步骤(3)中，发酵液经2000-6000转/分钟离心10-30分钟。
优选的方式中，在所述步骤(3)中，发酵液经过离心后，在60-70℃下进行干燥。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：
1)本发明制备方法操作简单，直接以市售糖渣为原料经过液态发酵生产蛋白肽产品，无需对原料进行蒸煮或酸碱处理，有效降低生产成本，适合工业化生产并有效避开了酸碱处理所带来的环境污染和安全隐患，同时也大大提高了糖渣类资源的利用效率；
2)利用芽孢杆菌在液态发酵过程中所产生的蛋白酶、纤维素酶等多种代谢产物，大大简化了糖渣蛋白的降解过程，节省了昂贵生物酶制剂的使用，有效降低了工业化生产成本；
3)本发明获得的蛋白肽产品具有发酵特有的香味，且含有大量活性物质，生物利用率高；经检测，所获得产品的蛋白含量为70％以上，低分子量肽含量(<3000Da)大于50％。
具体实施方式
下面具体结合实施例来进一步说明本发明的方法及其产品性能。但以下实施例仅是范例性的，本发明并不受这些实施例的限制。任何对本技术领域熟悉的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据发明的技术方案及构思加以替换或改变，都应涵盖于本发明的保护范围之内。
实施例1固态发酵糖渣原料制备蛋白多肽菌种的筛选
本发明对所使用的芽孢杆菌发酵剂进行了菌种筛选，筛选对象包括从中国普通微生物菌种保藏管理中心(地址：北京市朝阳区中国科学院微生物研究所)商业途径购买的枯草芽孢杆菌、地衣芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌，(保藏编号分别为：枯草芽孢杆菌，CGMCC1.4255；地衣芽胞杆菌,CGMCC1.10314；短小芽孢杆菌,CGMCC1.8112；蜡状芽孢杆菌,CGMCC1.10559；凝结芽孢杆菌,CGMCC1.2407)，具体筛选方法是:先制备发酵菌剂：采用常规培养手段活化芽孢杆菌，用发酵培养液(葡萄糖50g，酵母粉15g，蛋白胨20g，无菌水1000mL，pH为7.0)稀释成菌体浓度达到1×108个/mL；然后在液体发酵罐内按照固液质量比1:10的比例加入糖渣粉，发酵温度为30℃，发酵48小时后，通过比较不同菌种发酵后的蛋白水解度和微生物蛋白酶活力产量，确定枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的发酵效果较好(具体见表1)。
表1不同微生物菌种对发酵后蛋白多肽品质的影响
实施例2固态发酵糖渣原料菌体出发浓度的筛选
本发明对所使用的芽孢杆菌发酵剂的菌体终浓度进行了筛选，以枯草芽孢杆菌为例，具体筛选方法是枯草芽孢杆菌接一环进入活化培养基按常规培养方法进行培养后，将芽孢杆菌接入液体发酵培养基(市售甘蔗糖渣(购自义乌华泰饲料有限公司)100kg，加水400L，糖蜜2％)，使菌体浓度达到105、106、107、108和109个/mL，于30℃下通风发酵24小时。发酵液经过4000r/min离心10分钟后，取上清液于70℃下进行干燥，得到小麦活性肽粗提液；通过比较发酵后的蛋白水解度和微生物蛋白酶活力产量，得到不同初始菌种浓度对小麦活性肽的品质影响很大，其中出发浓度在106-108个/mL的浓度效果较高，肽得率和低分子量肽含量均较高(见下表2)。
表2不同芽孢杆菌菌体浓度对发酵后肽品质的影响
实施例3
一种液态发酵糖渣制备蛋白多肽的方法，其步骤如下：
1)称取市售甘蔗糖渣(购自义乌华泰饲料有限公司)100kg，加水400L，糖蜜2％，接入枯草芽孢杆菌种子液10L，使菌体浓度达到106个/mL，于30℃下通风发酵24小时。发酵液经过4000r/min离心10分钟后，取上清液于70℃下进行干燥，粉碎包装获得多肽产品10.5kg。经检测，所获得产品的蛋白含量为74.9％，低分子量肽含量(<3000Da)为52.5％。
实施例4
一种液态发酵糖渣制备蛋白多肽的方法，其步骤如下：
1)称取市售甜菜糖渣(购自义乌华泰饲料有限公司)150kg，加水500L，糖蜜5％，接入地衣芽孢杆菌种子液12L，使菌体浓度达到107个/mL，于35℃下通风发酵48小时。发酵液经过6000r/min离心20分钟后，取上清液于60℃下进行干燥，粉碎包装获得多肽产品14.1kg。经检测，所获得产品的蛋白含量为71.3％，低分子量肽含量(<3000Da)为53.6％。
实施例5
一种液态发酵糖渣制备蛋白多肽的方法，其步骤如下：
1)称取市售淀粉糖渣(购自义乌华泰饲料有限公司)150kg，加水300L，糖蜜10％，接入地衣芽孢杆菌种子液15L，使菌体浓度达到108个/mL，于37℃下通风发酵72小时。发酵液经过2000r/min离心30分钟后，取上清液于65℃下进行干燥，粉碎包装获得多肽产品18.3kg。经检测，所获得产品的蛋白含量为77.3％，低分子量肽含量(<3000Da)为50.2％。
Claims (6)
1.一种用芽孢杆菌发酵法制备低分子糖渣蛋白肽的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、以市售糖渣为原料，加入水，补充添加糖蜜制备发酵培养液；
（2）、向发酵培养液中接入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或凝结芽孢杆菌种子液，进行液态发酵；
（3）、所述发酵液经过离心、过滤、干燥、粉碎后获得糖渣蛋白肽产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，糖渣原料包括甘蔗糖渣、淀粉糖渣或甜菜糖渣，糖渣粉加水后的重量体积比为10-60%，糖蜜终浓度的重量体积比为1-10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将所述的芽孢杆菌接入液体发酵培养基后，使菌体浓度达到106-108个/mL，发酵温度25-40℃，发酵时间24-72小时。
4.根据权利要求1所述芽孢杆菌发酵法制备低分子糖渣蛋白肽的方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，芽孢杆菌种类为枯草芽孢杆菌；所述的枯草芽孢杆菌为保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号CGMCC 1.4255的菌株。
5.根据权利要求1所述芽孢杆菌发酵法制备低分子糖渣蛋白肽的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的离心为让发酵液经2000-6000转/分钟离心10-30分钟。
6.根据权利要求1所述芽孢杆菌发酵法制备低分子糖渣蛋白肽的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的干燥步骤为：发酵液经过离心后，在60-70℃下进行干燥。
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