CN104232719B - 一种钙螯合肽的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种钙螯合肽及其制备方法，首先用磷酸化剂对胶原蛋白溶液在70～85℃进行磷酸化，然后对磷酸化的胶原蛋白进行纯化与脱盐，最后在制得的脱盐磷酸化胶原蛋白溶液中加入Alcalase与胰蛋白酶复合酶系进行酶解制成钙螯合肽。本方法制备的磷酸化胶原蛋白肽的水解度为14～20％，肽链长度范围为5～10个氨基,含磷量为91～138μg磷/g胶原蛋白；其与钙离子螯合性好。与传统胶原蛋白相比具有更好的生理活性，能促进人体对钙离子的吸收和利用，并且磷酸化工艺适合工业化生产。

Description

一种钙螯合肽的制备方法

技术领域

本发明属于功能多肽制备技术领域，具体涉及一种能与钙离子螯合的磷酸化胶原肽的制备方法。

背景技术

由于我国的饮食结构中植物性食品所占的比例较高，对乳制品的摄入相对较少，经常产生缺钙现象，尤其是一些儿童、老人中这种现象更明显。研究表明缺钙现象一方面是由于钙的摄入量不足造成的，另一方面是由于摄入体内的钙得不到有效的吸收。很多研究已经证实小肠对钙的吸收受多种因素的影响，如饮食摄入钙的量及其存在状态、饮食中其他成分的影响、机体本身的吸收机能和环境因素等。机体对钙的表观吸收率会由于钙的不同摄入水平而存在很大差别，如在钙摄入量低的情况下，吸收率会明显升高；同样，当食物中钙的摄入量过多时，主动转运将会达到饱和，被动转运途径将会占主要地位，钙的表观吸收率也会降低。消化道中的酸碱环境和其他食物成分也会改变钙的存在状态，影响钙的吸收率。在酸性条件下，钙离子的溶解度相对较高，但是当到达小肠的远端时，肠道内将会变成碱性条件，钙离子就会跟阴离子(如摄食谷物中的植酸或蔬菜中的草酸)形成不溶性的钙盐沉淀下来，不能被机体有效吸收。

螯合形式的钙是钙元素嵌合在氨基酸或多肽中间，不受食物中植物酸、草酸和肠道中碱性环境的影响，避免了钙离子形成沉淀，提高了钙离子的溶解度和稳定性，从而可以直接通过肠道粘膜吸收，提高其吸收利用率。螯合钙生物利用率高、吸收快，对其它营养成分的吸收无影响，并且可以提升食品本身营养价值。国内外学者已经从不同来源的活性蛋白酶解液中分离得到了具有金属离子螯合活性的多肽，主要有胶原低聚肽、酪蛋白磷酸肽、卵黄高磷蛋白磷酸肽等，不过大多数金属离子螯合肽都是通过色谱分离与亲和层析的方法制备的，操作步骤繁琐、目标肽得率低、成本高，亟需要一种新型的金属离子螯合肽的制备技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙螯合肽的制备方法，从而弥补现有技术的不足。

本发明的钙螯合肽的制备方法，包括有如下的步骤：

1)磷酸化胶原的制备，首先用磷酸化剂对胶原蛋白溶液在70～85℃进行磷酸化，磷酸化时间为1～4h；在磷酸化过程中利用高压脉冲电场进行处理，条件为400～600个脉冲，脉冲时间50～200μs，频率50～250Hz；

其中胶原蛋白浓度为0.5～5％(w/v)，pH为6～9；且磷酸化剂用量为胶原蛋白质量的1/4～1/2；

其中磷酸化剂为三聚磷酸钠和/或三偏磷酸钠；

作为实施例的优选，磷酸化剂为三聚磷酸钠，或三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物，其中三聚磷酸钠含量为85～99％，三偏磷酸钠为1～15％；

2)纯化与脱盐：将磷酸化处理后的胶原蛋白溶液利用饱和硫酸铵溶液进行盐析，加入饱和硫酸铵溶液直至硫酸铵终浓度为35％，静置30～60min后离心，沉淀物用饱和度为75％的硫酸铵洗涤，离心得到沉淀；将沉淀用水溶解后，利用膜截留分子量为1000～3000道尔顿的聚砜超滤膜进行脱盐，得到脱盐的磷酸化胶原蛋白溶液；

3)酶解：在制得的脱盐磷酸化胶原蛋白溶液中加入Alcalase与胰蛋白酶复合酶系进行酶解，酶解反应温度50～60℃，调节脱盐磷酸化胶原蛋白溶液的pH为8～9，搅拌速度50～300rpm，反应时间0.5～5h，酶解结束后干燥溶液得到磷酸化胶原蛋白肽。

其中复合酶系添加在胶原蛋白溶液中的浓度为0.2～2g/L；

作为优选，复合酶系中Alcalase与胰蛋白酶的质量比为1:4；

本发明的磷酸化胶原蛋白肽用于螯合钙离子；特别是在食品、药品领域。

本发明还提供一种钙离子螯合产物，是用本发明制备的磷酸化胶原蛋白肽螯合钙离子制备的；

其一种具体制备步骤如下：在磷酸化胶原蛋白肽溶液中加入钙离子，磷酸化胶原蛋白与钙离子质量比为3～1:1，反应条件为：温度50～70℃，pH为4～8，反应时间1～3h；得到与钙离子结合的磷酸化胶原蛋白肽。

本方法制备的磷酸化胶原蛋白肽的水解度为14～20％，肽链长度范围为5～10个氨基,含磷量为91～138μg磷/g胶原蛋白；其与钙离子螯合性好。与传统胶原蛋白相比具有更好的生理活性，能促进人体对钙离子的吸收和利用，并且磷酸化工艺适合工业化生产。

具体实施方式

本发明使用胶原蛋白分子量范围为10～70KDa，其中丝氨酸含量为5.0～8.0％。本发明方法使胶原蛋白磷酸化效率高，得到的胶原蛋白磷酸肽与钙离子在碱性条件下的结合能力强，且成本低廉，操作简便，适合工业化生产，产品可以用作食品添加剂、营养强化剂等产品，应用于补钙营养型食品的生产中。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

鳕鱼皮胶原蛋白制备方法如下：用0.05mol/L盐酸溶液(料液比为1/6)浸泡鳕鱼皮40min，洗至中性，75℃热水(料液比1/2)浸提4h，过滤去除鱼皮，所得溶液离心去除杂质，取上清液冷冻干燥后即为鳕鱼皮胶原。

取鳕鱼皮提取的胶原蛋白，加水至蛋白浓度为2％，加入三聚磷酸钠的量为胶原蛋白的1/3，调节pH为8，反应温度为80℃，由于未利用高压脉冲电场处理进行辅助处理因此反应时间延长，反应需2.5h，反应完后向反应釜夹层通入冷却水，降温至8℃以下，泵入沉淀罐；在搅拌下向沉淀罐中泵入饱和硫酸铵溶液，直至盐析液中硫酸铵浓度达到35％时止，静置40min后离心，10000r/min离心10min，弃上清液，沉淀物再次用饱和度为75％的硫酸铵溶液充分洗涤数次，离心取沉淀，将沉淀溶解，用2000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，得到脱盐的磷酸化胶原蛋白。得到的磷酸化胶原蛋白含磷量为108μg磷/g胶原蛋白。

将磷酸化胶原蛋白液置于酶解罐中，用蒸馏水稀释至蛋白质浓度为150g/L，加入复合酶系(Alcalase与胰蛋白酶的质量比为1:4)，浓度为1.5g/L，反应温度为55℃，pH为8.5，搅拌速度为180rpm，反应2.5h后，将料液降温到30℃以下，用1000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，收集透过液至离心液收集罐，浓缩液加纯水到浓度为150g/L泵回到酶解罐中，升温到55℃，调节pH为8.5，继续酶解2h，将料液降温到30℃以下，超滤收集透过液至离心液收集罐，获得磷酸化胶原蛋白肽溶液，冷冻干燥即为磷酸化胶原蛋白肽。所得磷酸化胶原蛋白肽的水解度为19％。

称取磷酸化胶原蛋白肽于反应罐中，加水配成5％的溶液，调节pH为6，加入无水氯化钙，磷酸化胶原蛋白肽与钙离子质量比为2:1，反应温度为60℃，搅拌速率为100rpm，反应1.5h，取出后加入6倍体积冰乙醇，温度为5℃，至终浓度为86％，低温下沉淀1h，抽滤洗涤沉淀3次，得到与钙离子螯合的磷酸化胶原蛋白肽。

其中磷酸化胶原蛋白肽与钙离子螯合率为：4.25mg钙/100mg样品；而未进行磷酸化的胶原蛋白肽与钙离子的螯合率为：2.03mg钙/100mg样品。相比于酪蛋白磷酸肽(CPP)，本发明制备的磷酸化胶原蛋白肽与钙离子螯合率也有明显提升(CPP与钙离子的螯合率为3.67mg钙/100mg样品)。

实施例2

取胶原蛋白，加水至蛋白浓度为3％，加入三聚磷酸钠的量为胶原蛋白的1/3，调节pH为8，反应温度为80℃，利用高压脉冲电场处理进行辅助处理，500个脉冲，脉冲时间150μs，频率100Hz，反应1.5h，向反应釜夹层通入冷却水，降温至8℃以下，泵入沉淀罐；在搅拌下向沉淀罐中泵入饱和硫酸铵溶液，直至盐析液中硫酸铵浓度达到35％时止，静置30min后离心，10000r/min离心10min，弃上清液，沉淀物再次用饱和度为75％的硫酸铵溶液充分洗涤数次，离心取沉淀，将沉淀溶解，用2000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，得到脱盐的磷酸化胶原蛋白。得到的磷酸化胶原蛋白含磷量为124μg磷/g胶原蛋白。

将磷酸化胶原蛋白液置于酶解罐中，用蒸馏水稀释至蛋白质浓度为180g/L，加入复合酶系(Alcalase与胰蛋白酶的质量比为1:4)，浓度为1.8g/L，反应温度为55℃，pH为8.5，搅拌速度为200rpm，反应2.5h后，将料液降温到30℃以下，用1000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，收集透过液至离心液收集罐，浓缩液加纯水到浓度为150g/L泵回到酶解罐中，升温到55℃，调节pH为8.5，继续酶解2h，将料液降温到30℃以下，超滤收集透过液至离心液收集罐，获得磷酸化胶原蛋白肽溶液，冷冻干燥即为磷酸化胶原蛋白肽。所得磷酸化胶原蛋白肽的水解度为16％。

称取磷酸化胶原蛋白肽于反应罐中，加水配成5％的溶液，调节pH为5.4，加入无水氯化钙，磷酸化胶原蛋白肽与钙离子质量比为3:1，反应温度为60℃，搅拌速率为100rpm，反应1.5h，取出后加入7倍体积冰乙醇，温度为5℃，至终浓度为88％，低温下沉淀1h，抽滤洗涤沉淀3次，得到与钙离子螯合的磷酸化胶原蛋白肽。

其中磷酸化胶原蛋白肽与钙离子螯合率为：4.37mg钙/100mg样品；而未进行磷酸化的胶原蛋白肽与钙离子的螯合率为：2.11mg钙/100mg样品。

实施例3

称取1kg胶原蛋白置于反应釜中，用蒸馏水稀释至蛋白质浓度为3％，加入三聚磷酸钠的量为胶原蛋白的1/3，调节pH为8.5，反应温度为80℃，由于未利用高压脉冲电场处理进行辅助处理因此反应时间延长，反应需3h，反应完后向反应釜夹层通入冷却水，降温至8℃以下，泵入沉淀罐；在搅拌下向沉淀罐中泵入饱和硫酸铵溶液，直至盐析液中硫酸铵浓度达到35％时止，静置50min后冷冻离心，10000r/min离心10min，弃上清液，沉淀物再次用饱和度为75％的硫酸铵溶液充分洗涤数次，离心，将沉淀溶解，用2000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，得到脱盐的磷酸化胶原蛋白。得到的磷酸化胶原蛋白含磷量为103μg磷/g胶原蛋白。

加水调节脱盐后的磷酸化胶原蛋白溶液浓度为150g/L，加入复合酶系(Alcalase与胰蛋白酶的质量比为1:4)，浓度为1.2g/L，反应温度为50℃，pH为8.5，搅拌速度为150rpm，反应3h后，将料液降温到30℃以下，用1000道尔顿的中空纤维超滤膜超滤，收集透过液至离心液收集罐，浓缩液加纯水到浓度为150g/L泵回到酶解罐中，升温到50℃，调节pH为8.5，继续酶解2h，将料液降温到30℃以下，超滤收集透过液至离心液收集罐，获得磷酸化胶原蛋白肽溶液；将磷酸化胶原蛋白液进行冷冻干燥，获得磷酸化胶原蛋白肽冻干粉。所得磷酸化胶原蛋白肽的水解度为17％。

称取磷酸化胶原蛋白肽于反应罐中，加水配成5％的溶液，调节pH为5.4，加入无水氯化钙，磷酸化胶原蛋白肽与钙离子质量比为3:1，反应温度为60℃，搅拌速率为100rpm，反应1.5h，取出后加入6倍体积冰乙醇，温度为8℃，至终浓度为86％，低温下沉淀1h，抽滤洗涤沉淀3次，得到与钙离子螯合的磷酸化胶原蛋白肽。检测结果表明本实施例制备的磷酸化胶原蛋白肽与钙离子螯合率为4.19mg钙/100mg样品；而未进行磷酸化的胶原蛋白肽与钙离子的螯合率为2.05mg钙/100mg样品。

Claims (10)

1.一种制备钙螯合肽的方法，其特征在于，所述的方法包括有如下的步骤：

1)磷酸化胶原的制备，首先用磷酸化剂对胶原蛋白溶液在70～85℃进行磷酸化，磷酸化时间为1～4h；在磷酸化过程中利用高压脉冲电场进行处理，条件为400～600个脉冲，脉冲时间50～200μs，频率50～250Hz；

2)纯化与脱盐：将磷酸化处理后的胶原蛋白溶液利用饱和硫酸铵溶液进行盐析，加入饱和硫酸铵溶液直至硫酸铵终浓度为35％，静置30～60min后离心，沉淀物用饱和度为75％的硫酸铵洗涤，离心得到沉淀；将沉淀用水溶解后，利用膜截留分子量为1000～3000道尔顿的聚砜超滤膜进行脱盐，得到脱盐的磷酸化胶原蛋白溶液；

3)酶解：在制得的脱盐磷酸化胶原蛋白溶液中加入Alcalase与胰蛋白酶复合酶系进行酶解，酶解反应温度50～60℃，调节脱盐磷酸化胶原蛋白溶液的pH为8～9，搅拌速度50～300rpm，反应时间0.5～5h，酶解结束后干燥溶液得到磷酸化胶原蛋白肽。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的胶原蛋白的质量体积百分比浓度为0.5～5％，pH为6～9。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中磷酸化剂用量为胶原蛋白质量的1/4～1/2。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中磷酸化剂为三聚磷酸钠和/或三偏磷酸钠。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的磷酸化剂为三聚磷酸钠，或三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物，其中三聚磷酸钠含量为85～99％，三偏磷酸钠为1～15％。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的复合酶系添加在胶原蛋白溶液中的浓度为0.2～2g/L。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的复合酶系中Alcalase与胰蛋白酶的质量比为1:4。

8.一种钙螯合肽，其特征在于，所述的钙螯合肽是用权利要求1所述的方法制备的。

9.一种钙离子螯合产物，其特征在于，所述的钙离子螯合产物是用权利要求8所述的钙螯合肽螯合钙离子制备的。

10.权利要求9所述的钙离子螯合产物的制备方法，其特征在于，所述的方法步骤如下：在磷酸化胶原蛋白肽溶液中加入钙离子，磷酸化胶原蛋白与钙离子质量比为3～1:1，反应条件为：温度50～70℃，pH为4～8，反应时间1～3h；得到与钙离子结合的磷酸化胶原蛋白肽。