CN105166320A

CN105166320A - 一种花生蛋白和低聚糖的制备方法

Info

Publication number: CN105166320A
Application number: CN201510478884.6A
Authority: CN
Inventors: 隋晓; 杜桂彩; 赵爱云; 董慧刚
Original assignee: Qingdao Welfoods Foodstuff Co ltd; Qingdao University
Current assignee: Qingdao Welfoods Foodstuff Co ltd; Qingdao University
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明属于天然植物有效成分提取技术领域，涉及一种花生蛋白和低聚糖的制备方法，以花生制油后的花生粕为原料，依次经过花生粕预处理、复合生物酶解、超滤分离、纳滤分离和真空浓缩干燥五个步骤，同步制备高纯度的花生分离蛋白和花生低聚糖，使蛋白纯度高于92％,低聚糖纯度高于80％，其工艺过程简单，设计原理可靠，制备条件成熟，节能环保性强，产品纯度高，质量好，抗氧化性强，应用范围广泛。

Description

一种花生蛋白和低聚糖的制备方法

技术领域：

本发明属于天然植物有效成分提取技术领域，涉及一种花生蛋白和低聚糖的制备方法，特别是一种利用花生或花生粕为原料，同步提取高纯度的花生分离蛋白和花生低聚糖的新工艺。

背景技术：

花生是四大油料作物之一，我国年种植面积在400万公顷以上，产量约为1500万吨，占世界总产量的40％，居第一位。花生除少量直接食用外，主要用来制取花生油，因此而导致每年可生产约300万吨花生粕用于饲料和基肥行业。提取花生油后的花生粕中蛋白质含量为48％以上，碳水化合物含量为30％左右，此外还有约6％的灰分。现有技术研究表明，花生粕的花生蛋白中含有人体不能合成的九种必需氨基酸，属于完全蛋白，其不含抗营养因子和乳糖，极易为人体消化吸收，且不含胆固醇，是一种优质植物蛋白，是除大豆蛋白外的另一极具前景的食用蛋白资源；花生蛋白质中谷氨酸含量高达19.9％，天门冬氨酸达14.1％，这两种氨基酸对脑细胞发育和增强记忆力有良好的促进作用。花生蛋白的功能性与大豆蛋白接近，却比大豆蛋白更易吸收，不会产生食用大豆蛋白后常出现的腹胀和嗝气反应，消化系数达90％；花生粕中的碳水化合物主要包括单糖、低聚糖和多糖，其中主要为低聚糖和多糖，二者占碳水化合物的比例在90％以上，已有的研究结果可知，植物源低聚糖具有调节血糖水平、抗氧化、降血压和降血脂等作用，是一类前景广阔、应用广泛的天然提取物。目前，国内外对于花生粕的开发利用仅局限于低蛋白含量(纯度<65％)的花生蛋白粉，主要用于饲料，由于其蛋白含量低，功能性(包括吸水性、吸油性、胶凝性、乳化性、发泡性等)较差，限制了其在食品中的应用，而涉及花生低聚糖的制备技术研究更是少有报道；因此，深入开发和利用花生粕，制备高纯度的花生分离蛋白和花生低聚糖，对于合理的综合利用花生资源，提高人类生活品质、增强人类身体素质，减轻医疗保健压力，具有重大的战略意义。

目前，常规的提取花生蛋白的工艺主要有压榨法、浸出法、醇沉法、酸沉法和碱溶酸沉法等，其中压榨法和浸出法得到的花生蛋白含量低，品质差，只能用于饲料；醇沉法、酸沉法和碱溶酸沉法在一定程度上提高了花生蛋白的纯度，但是生产步骤繁琐，生产周期长，产品质量和收率不稳定，高温蒸煮、碱提取过程均有花生蛋白变性而损失，产品收率偏低、品质差消耗大、生产成本高，并且生产过程排放大量蛋白质以及酸碱废水，严重污染。所以，开发一种新的提取和利用花生粕有效成分的新工艺具有广阔的应用前景和社会经济价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种以花生粕为原料，经科学的技术工艺路线，能够综合提取花生分离蛋白和花生低聚糖的工艺方法，使产品纯度达到80％以上，可应用于各种食品加工领域。

为了实现上述目的，本发明以花生制油后的花生粕为原料，采用生物酶解、超滤和纳滤等技术工艺，同步制备高纯度的花生分离蛋白和花生低聚糖，使蛋白纯度高于92％,低聚糖纯度高于80％，产品可应用于食品和保健品，有效提高花生的综合利用效率，增加其经济效益和社会效益；其具体工艺过程包括花生粕预处理、复合生物酶解、超滤分离、纳滤分离和真空浓缩干燥五个步骤：

(1)、花生粕预处理：将出油率高于96％以上的花生粕与蒸馏水按1:10的重量比混合，在50～60℃条件下加热搅拌30min～40mim得到浆状的预处理液；

(2)、复合生物酶解：将上述预处理液调整其pH值为3，控制其温度为50℃，加入总重量3～3.5％的果胶酶进行酶解40～50min，随后调整酶解液的pH值为6.5，调节和控制温度为55℃，再加入总重量2～2.5％的纤维素进行酶解50min～60min，然后再将温度升高到90℃保持5min得酶解液；

(3)、超滤分离：将步骤(2)的酶解液调节pH值为9并进行过滤后，将滤液采用截留相对分子量为10000Da的聚醚砜分离膜进行超滤分离，控制压力为0.10～0.15MPa，控制流速为200～400ml/min，控制温度为35～45℃，同时收集截留液和透过液；

(4)、纳滤分离：将步骤(3)的透过液调整pH值为7，进行过滤，再将滤液通过截留相对分子量300Da的聚酰胺纳滤膜进行纳滤，控制温度为35～45℃，控制压力为0.30～0.35MPa，控制流速为150～300ml/min，收集截留液；

(5)、真空浓缩干燥：将步骤(3)中超滤分离的截留液在40℃、-0.05～-0.07Mpa真空度下浓缩至原体积量的1/3～1/4，得花生分离蛋白浓缩液；再在50℃、-0.07～-0.09Mpa真空度条件下干燥为固体，即为花生分离蛋白；将步骤(4)中纳滤分离的截留液在40℃、-0.07-～-0.09Mpa真空浓缩至原体积量的1/3～1/4，再在50℃、-0.07～-0.09Mpa真空度下干燥得花生低聚糖。

本发明涉及的pH值调节使用盐酸或氢氧化钠，取自市售产品；所用的纤维素为市售的食用级天然纤维素。

本发明采用双酶复合生物酶解方法，将花生粕中大分子的淀粉和纤维素多糖化合物酶解成分子量较小的低聚糖，实现花生多糖与花生蛋白的分离，有效提高花生蛋白的纯度；生物复合酶酶切技术由于反应条件温和，无酸碱消耗，不会对花生分离蛋白产生破坏，生产周期短，无酸碱污水排放，具有清洁、无污染的特点，有利于环境保护；采用超滤浓缩技术分离花生蛋白和酶解得到花生低聚糖和浓缩花生分离蛋白，分离效果好，使花生分离蛋白的纯度大于92％，产品收率大于90％；采用纳滤分离技术从花生低聚糖中除去小分子单糖和其他杂质，制得纯度大于80％的花生低聚糖，实现花生粕中花生分离蛋白和花生低聚糖的同步制取。

本发明与现有技术相比，其工艺过程简单，设计原理可靠，制备条件成熟，节能环保性强，产品纯度高，质量好，抗氧化性强，应用范围广泛。

附图说明：

图1为本发明涉及的工艺路线和流程示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

本实施例的具体工艺过程包括花生粕预处理、复合生物酶解、超滤分离、纳滤分离和真空浓缩干燥五个步骤：

(1)、花生粕预处理：将花生粕以固液比为1:10的比例加入蒸馏水，在50～60℃下加热搅拌30min～40mim得到浆状的预处理液；

(2)、复合生物酶解：将上述预处理液用盐酸或氢氧化钠调整pH为3，控制其温度为50℃，加入总重量比为3～3.5％的果胶酶进行酶解40～50min，随后继续调整酶解液的pH为6.5，控制温度为55℃后，再加入总重量比为2～2.5％的纤维素进行酶解50min～60min，然后将温度升高到90℃保持5min得到酶解液；

(3)、超滤分离：将步骤(2)的酶解液用盐酸或氢氧化钠调节pH为9，进行过滤，再将滤液进行超滤分离，采用截留相对分子量为10000Da的聚醚砜分离膜，控制压力为0.10～0.15MPa，流速控制在200～400ml/min，控制温度在35～45℃，同时收集截留液和透过液；

(4)、纳滤分离：将步骤(3)的透过液用盐酸或氢氧化钠调整pH为7，进行过滤，滤液通过截留相对分子量300Da的聚酰胺纳滤膜，温度控制在35～45℃，压力控制为0.30～0.35MPa，流速为150～300ml/min，收集截留液；

(5)、真空浓缩干燥：将步骤(3)中超滤分离的截留液在40℃、-0.05～-0.07Mpa真空度下浓缩至原体积量的1/3～1/4，得到花生分离蛋白浓缩液；再在50℃、-0.07～-0.09Mpa真空度条件下干燥为固体，即为花生分离蛋白；将步骤(4)中纳滤分离的截留液在40℃、-0.07-～-0.09Mpa真空浓缩至原体积量的1/3～1/4，再在50℃、-0.07～-0.09Mpa真空度下干燥，得到花生低聚糖。

实施例2：花生分离蛋白的蛋白质含量测定

本实施例将实施例1制备的花生分离蛋白采用凯氏定氮法测定其蛋白含量，具体操作方法如下：

(1)消化：

准确称量得到的花生分离蛋白固体0.5克，移到干燥的定氮瓶中加入0.2g硫酸铜，3g硫酸钾及20毫升硫酸，将瓶以45°角斜支于有小孔的石棉网上，置于通风的电炉上加热；待样品全部炭化，泡沫全都停止后，加大火力，使保持瓶内液体微沸，直到消化液由淡黄色变成透明淡蓝绿色后，然后再继续加热0.5小时；取下来冷却，小心加入20mL水。放冷后，移入100mL容量瓶中，并用少量蒸馏水润洗定氮瓶，洗液并入容量瓶中，定容备用取与处理样品相同量的硫酸、硫酸钾、硫酸铜按同一方法做试剂空白试验；

(2)蒸馏：

首先将蒸馏器用蒸汽洗涤，然后进行消化样品和空白的蒸馏，向接收瓶内加入10.0mL硼酸溶液及1滴～2滴指示液，并使冷凝管的下端插入液面下，根据试样中氮含量，准确吸取2.0mL样品消化液由小玻璃杯流入反应室，并以5mL水洗涤小玻杯并使之流入反应室内，塞紧小玻璃杯的棒状玻璃塞；将10ml40％氢氧化钠溶液倒入小玻璃杯，提起玻璃塞使其缓缓流入反应室，立即将玻塞盖紧，并加入约3mL蒸馏水，同样缓缓放入反应室，留少量水在漏斗内作水封以防漏气。夹紧螺旋夹，开始蒸馏；

蒸馏至吸收液的颜色由紫红色变为鲜绿色开始计时，继续蒸馏3-5分钟后，将冷凝管的下端移出锥形瓶的液面，再蒸馏1min以后，用少量蒸馏水冲洗冷凝管尖端，使冷凝管上不沾有任何反应液，停止蒸馏；

(3)滴定：

馏出液立刻用盐酸标准滴定溶液滴定至终点，甲基红—溴甲酚绿指示剂，颜色由酒红色变成绿色，pH5.1，记录盐酸的用量，同时吸取10.0ml试剂空白消化液作空白实验；

(4)计算：

X = \frac{(V_{1} - V_{2}) \times c \times 0.0140}{m \times V_{3} / 100} \times F \times 100

其中X为试样中蛋白质的含量，单位为g/100g；V₁为样品消耗盐酸标准滴定液的体积，单位为毫升(mL)；V₂为试剂空白消耗盐酸标准滴定液的体积，单位为毫升(mL)；V₃为吸取消化液的体积，单位为毫升(mL)；c为硫酸标准滴定溶液浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；m为试样的质量，单位为克(g)；F为氮换算为蛋白质的系数6.25；

(5)测定结果：

空白组消耗的盐酸标准液为0.26mL，通过计算得到花生分离蛋白测定结果见下表：

测定次数	1	2	3	平均值
					消耗盐酸的量(mL)	12.7	12.9	12.8
蛋白质含量(％)	92.08	93.53	92.80	92.80

本实施例制备的花生分离蛋白含量在92％以上。

实施例3：花生低聚糖含量测定

本实施例采用苯酚-硫酸法测定花生低聚糖的含量，具体方法如下：

(1)对照品母液的配制：精密称取干燥至恒质量的无水葡萄糖50.00mg置于100ml量瓶中，加适量蒸馏水溶解，定容，摇匀，得浓度为1.00mg/ml葡萄糖溶液，备用；

(2)标准曲线的建立：分别精密量取对照品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml，置于具塞试管中，分别加水至2ml；各精密加入5％苯酚溶液1ml，摇匀，迅速精密加入硫酸5ml，摇匀，放置10min，置40℃水浴中保温18min，取出后迅速冷却至室温，以相应的试剂为空白；用紫外-可见分光光度法，在490nm的波长处测定吸光度，以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制出葡萄糖标准曲线，计算其标准曲线回归方程A＝1.8467C+0.0290,r²＝0.9976,糖浓度控制在0.05—0.25mg/ml内最好；

(3)低聚糖溶液的测定：准确称取2.130g待测低聚糖用蒸馏水溶解，定容至100mL,取溶解后的溶液1mL，按标准曲线中的测定方法，测定溶液的吸光值，按回归方程计算待测溶液的多糖浓度，按下式计算低聚糖含量：

低聚糖含量(％)＝(C×V×10^-3/M)×100

其中C为由葡萄糖标准曲线计算得出低聚糖溶液的质量浓度(mg/ml)，V为低聚糖总体积(ml)，M为称取低聚糖的重量(g)；

(4)测定结果：

花生低聚糖测定结果见下表：

检测次数	1	2	3	平均值
					吸光度A	0.3645	0.3479	0.3439
低聚糖浓度C(mg/ml)	0.1817	0.1727	0.1705
					低聚糖含量(％)	85.31	81.08	80.05	82.16

本实施例制备的花生低聚糖含量大于82％。

Claims

1.一种花生蛋白和低聚糖的制备方法，其特征在于包括花生粕预处理、复合生物酶解、超滤分离、纳滤分离和真空浓缩干燥五个步骤：

2.根据权利要求1所述花生蛋白和低聚糖的制备方法，其特征在于涉及的pH值调节使用盐酸或氢氧化钠，取自市售产品；所用的纤维素为市售的食用级天然纤维素。