CN105255980A - 一种利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法。该方法是以小麦麸皮为原料，首先采用耐高温α-淀粉酶分解麸皮中的淀粉为麦芽糖和糊精等，然后采用蛋白酶分解蛋白质为多肽，最后加入木聚糖酶分解戊聚糖为低聚木糖和低聚木糖阿拉伯糖。酶解上清液经过真空浓缩、喷雾干燥后得到低聚糖多肽混合物。本发明的特点是，小麦麸皮中的主要成分戊聚糖、淀粉和蛋白质得到高效充分利用；产品兼具低聚糖和多肽的功能特性，其中低聚木糖可以有效提高肠道内双歧杆菌等有益菌的数量、抑制病原菌生长、抗龋齿和促进钙吸收等有益作用，其中多肽具有便于消化吸收、清除自由基抗氧化等功效。本发明低聚糖多肽混合物的生产方法具有良好的工业化应用前景。

Description

一种利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法

技术领域

本发明属于粮食加工副产品综合利用和功能性食品添加剂领域，尤其是涉及一种利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法。

背景技术

小麦是我国三大粮食作物之一，广泛种植在我国北方各地，2011年全国总产量达到1.179亿吨，小麦加工产生麸皮达2300万吨，数量巨大；这些麸皮大部分直接用作动物饲料，附加值比较低；小麦麸皮中含有丰富的膳食纤维、蛋白质、淀粉和纤维素等物质，其中以膳食纤维含量最高，而膳食纤维中大部分为戊聚糖占麸皮干重的20％左右，它们正是木聚糖提取和低聚木糖生产的理想原料，麸皮中蛋白质含量占麸皮总重的12％～18％，也是小麦麸皮中的主要成分之一，可以通过酶解法生产具有抗氧化等功能性的多肽。

低聚木糖又称木寡糖，是由2～7个木糖分子以β-(1-4)糖苷键结合而成的功能性低聚糖，低聚木糖产品的主要成分为木二糖、木三糖及少量木三糖以上的木聚糖，其中木二糖、木三糖为主要有效成分；低聚木糖作为一种较好的功能性低聚糖，同样具有很多功能特性，其超强的双歧杆菌增值能力和耐酸耐热等特性使其成为低聚糖中功能性最强的低聚糖。

低聚木糖之所以受到人们的高度重视，原因在于它相对与其它的功能性低聚糖有其独特的物性和生理功能，表现在：对热、酸稳定，在pH2.5～8.0煮沸一小时，其稳定性非常好，在醋、饮料（低pH值）等酸性食品领域也可以添加利用，另外，还可以用于糖果、面包等在加工过程中被暴露在高温下的食品；甜味好，低聚木糖的甜味味质与砂糖相比没有大的差别，具有与砂糖同样的甜味质感；保存性好，可将其调配于低pH值的食品中，长期保存。

目前已经研究确认的低聚木糖的生理功能主要包括以下几个方面：首先，显著的双歧杆菌增殖能力，低聚木糖在胃和小肠内不被分解和消化而具有较高的残存率，在大肠道内可以被双歧杆菌发酵利用，因而具有极好的双歧杆菌增殖活性，每人每天只需摄入少量（0.7g/日），就有较明显的双歧杆菌增值效果，是目前所有低聚糖中保健功效最好的一种。

另外，低聚木糖还具有代谢不依赖于胰岛素，可以满足特殊人群如糖尿病、高血脂等患者的食品要求；其抗龋齿性，适合作为儿童食品的甜味添加剂。促钙吸收、降低血清胆固醇含量、降低血压、生成营养物质增强机体免疫和抵抗肿瘤能力、清除肠内毒素等功能。

低聚木糖作为功能添加剂可以广泛应用于食品、医药品和饲料等领域。

多肽是指蛋白质经蛋白酶作用后，再经分离、精制等过程而获得的蛋白质水解产物，它由蛋白水解后的多种肽混合物共同组成，其中还含有少量游离氨基酸、糖类、水分和灰分等。小麦蛋白多肽的氨基酸组成与小麦蛋白十分相似，必需氨基酸平衡良好，含量丰富，不仅具有良好的营养特性，而且具有易消化吸收，无蛋白变性、无豆腥味、无残渣、分子量小、易溶于水、不产生沉淀、溶液粘性小和受热不凝固等特性，是一种比较理想的新型小麦蛋白深加工产品。同时，多肽具有独特的生理功能，对机体具有多种调节功能，在促进脂肪代谢、降低血清胆固醇、降血压以及增强肌肉运动能力等方面具有广泛的开发应用前景，可作为功能因子，添加在多种食品中。

目前多肽的制备方法主要有三种，酸法、碱法和酶法，酸碱法是用酸、碱等化学试剂在一定温度下促使蛋白质分子的肽链断裂形成小分子物质，但由于碱法水解使氨基酸大多消旋，无生物利用价值，因此不宜采用；而酸法多采用盐酸、硫酸等强酸在高温下反应，反应强烈，设备腐蚀严重，水解彻底，生成氨基酸混合物，同时在高温下色氨酸完全被破坏，此方法已渐被淘汰；当前主要采用酶水解法，酶法水解可以在不降低营养价值的前提下改善蛋白质的理化和功能性质，扩展在食品加工中的应用范围，而且酶解法生产活性肽安全性极高、价格低廉、易于推广；较之酸水解和碱水解，酶法水解蛋白质具有多种优点：蛋白质的酶解是一种不完全、不彻底的水解，其产物主要是肽而不是氨基酸；反应条件温和，反应时间短，效率高，不产生消旋作用，也不破坏氨基酸；产品纯度高，产物易分离，成本低廉等。

发明内容

本发明的目的在于改进已有技术的不足，而提供一种综合利用小麦麸皮中营养成分生产具有改善胃肠道菌群功能的低聚木糖和具有抗氧化功能性的多肽成分的酶解产品、工艺过程简化、省去多项分离和纯化工序、降低固定资产投资、生产运行成本低的利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物产品的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：该利用小麦麸皮中营养成分生产低聚糖多肽混合物产品的方法，其生产工艺如下；

先称取一定量的小麦麸皮，加入水，麸皮和水的重量比例为1∶5～1∶12：然后利用盐酸溶液调至pH5.0～pH6.0，加入耐高温α-淀粉酶0.2～0.5ml/L，加热至95～100℃条件下酶解20～30min；降低温度到50～55℃,加入氢氧化钠溶液调至pH6.0～pH7.0，加入中性蛋白酶，蛋白酶加量与麸皮中蛋白质的重量比例为1∶100，在此条件下作用100～150min，然后采用85℃，10min灭酶处理；再降低温度到50～55℃，加入柠檬酸缓冲液调至pH4.5～pH5.5，加入木聚糖酶，木聚糖酶加量与原料麸皮的重量比例为1∶2000～1∶500,同时添加与木聚糖酶等量的β-淀粉酶，搅拌均匀后在此条件下酶解15h～25h。酶解后离心，取上清液进行真空浓缩和喷雾干燥得到低聚糖多肽混合物产品。

本发明所述的盐酸溶液为2M盐酸溶液。

本发明所述的氢氧化钠溶液为1M氢氧化钠溶液。

本发明所述的柠檬酸缓冲液为2M柠檬酸缓冲液。

本发明所述的麸皮中蛋白质的量系通过凯氏定氮法测得。

本发明所述的离心转速为5000－6000r/min，离心时间为10～20min。

本发明所述的木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶均为市售产品。

本发明的最终产品中不单含有功能性低聚木糖，还同时含有功能性多肽。

本发明与已有技术相比具有显著特点和效果，本发明通过生物酶解技术综合利用小麦麸皮中主要成分戊聚糖和蛋白质生产低聚糖多肽混合物产品，原料利用率高，省去原工艺中分离淀粉和蛋白质的工艺，增加了产品中多肽的功能性，改变了现有利用小麦麸皮生产低聚木糖工艺操作复杂、设备投资大、生产效率低、生产成本高、产品市场竞争力不强的问题。

本发明具有以下特点：

1.酶解工艺简化，以前利用麸皮生产低聚木糖等的技术需要首先酶解分离麸皮中的淀粉和蛋白质等组分，工艺步骤较多而且复杂，本发明的技术工艺中淀粉和蛋白质的分解产物一起保留在最终产品中，省去了分离酶解产物的步骤。

2.产品功能性改进，本发明生产的产品中主要功能性成分除了具有改善肠道微生物菌群的低聚木糖外，还增加了具有抗氧化等功能的多肽成分，该低聚糖多肽混合物产品中低聚糖为低聚木糖、低聚木糖阿拉伯糖、麦芽糖和低分子糊精等，其中低聚木糖含量不低于20％，产品中多肽分子量小于2000的部分占产品中总蛋白的80％以上。该产品对人体具有很好的保健效果。

3.生产效率提高，成本降低，工艺简化后生产效率大大提高，因而生产成本大大降低，产品市场竞争力明显增强。

4.固定资产投资大幅度减少，和以前的工艺方法相比，该发明工艺过程简化，因而省去了很多分离和纯化操作，降低了固定资产投资。

本发明充分利用麸皮的戊聚糖、蛋白质和淀粉等主要成分，生产同时含有具有改善胃肠道菌群功能的低聚木糖和具有抗氧化功能性的多肽成分的酶解产品，对合理开发利用小麦麸皮资源，实现增值转化利用，大幅度提高小麦加工产业经济效益具有重要意义。

具体实施方式

以下详细介绍本发明的具体实施例。

实施例一

该利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，经过如下步骤：

(1)先称取100kg的小麦麸皮，加入800kg水，麸皮和水的重量比例为1∶8；

(2)然后利用2M盐酸溶液调至pH5.5，加入耐高温α-淀粉酶0.3ml/L，加热至95℃条件下酶解20min；

(3)再降低温度到50℃,加入1M氢氧化钠溶液调至pH6.5，加入中性蛋白酶，蛋白酶加量与麸皮中蛋白质的重量比例为1∶100，在此条件下作用120min，然后采用85℃，10分钟灭酶处理；

(4)再降低温度到50℃，加入2M柠檬酸缓冲液调至pH5.0，加入木聚糖酶，木聚糖酶加量与原料麸皮的重量比例为1∶1000,同时添加与木聚糖酶等量的β-淀粉酶，搅拌均匀后在此条件下酶解20h。

(5)酶解后离心，转速6000r/min，时间10min，取上清液进行真空浓缩和喷雾干燥得到低聚糖多肽混合物产品。，离心时间为

实施例二

该利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，经过如下步骤：

(1)先称取100kg的小麦麸皮，加入500kg水，麸皮和水的重量比例为1∶5；

(2)然后利用2M盐酸溶液调至pH5.0，加入耐高温α-淀粉酶0.2ml/L，加热至100℃条件下酶解30min；

(3)再降低温度到55℃,加入1M氢氧化钠溶液调至pH6.0，加入中性蛋白酶，蛋白酶加量与麸皮中蛋白质的重量比例为1∶100，在此条件下作用150min，然后采用85℃，10min灭酶处理；

(4)再降低温度到50℃，加入2M柠檬酸缓冲液调至pH4.5，加入木聚糖酶，木聚糖酶加量与原料麸皮的重量比例为1∶500,同时添加与木聚糖酶等量的β-淀粉酶，搅拌均匀后在此条件下酶解15h。

(5)酶解后离心，转速5000r/min，时间15min，取上清液进行真空浓缩和喷雾干燥得到低聚糖多肽混合物产品。

实施例三

该利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，经过如下步骤：

(1)先称取100kg的小麦麸皮，加入1200kg水，麸皮和水的重量比例为1∶12;

(2)然后利用2M盐酸溶液调至pH6.0，加入耐高温α-淀粉酶0.5ml/L，加热至95℃条件下酶解20min；

(3)降低温度到55℃,加入1M氢氧化钠溶液调至pH7.0，加入中性蛋白酶，蛋白酶加量与麸皮中蛋白质的重量比例为1∶100，在此条件下作用150min，然后采用85℃，10min灭酶处理；

(4)再降低温度到50℃，加入2M柠檬酸缓冲液调至pH5.5，加入木聚糖酶，木聚糖酶加量与原料麸皮的重量比例为1∶2000,同时添加与木聚糖酶等量的β-淀粉酶，搅拌均匀后在此条件下酶解25h。

酶解后离心，转速5500r/min，时间12min，取上清液进行真空浓缩和喷雾干燥得到低聚糖多肽混合物产品。

上述各实施例的步骤(3)中，所述麸皮中蛋白质的量均系通过凯氏定氮法测得。各实施例最终所得低聚糖多肽混合物产品，均含有功能性低聚木糖和功能性多肽。

Claims (4)

1.一种利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，其特征在于：以小麦麸皮为原料，采用以下工艺步骤：

(1)取小麦麸皮加入水，麸皮和水的重量比例为1：5-12；

(2)利用2M盐酸溶液调至pH值5.0-6.0，加入耐高温α-淀粉酶0.2-0.5ml/L，加热至温度95-100℃，酶解20-30min；

(3)降低温度到50-55℃，加入1M氢氧化钠溶液调至pH值6.0-7.0，加入中性蛋白酶，蛋白酶加入量与麸皮中蛋白质的重量比例为1：100，在此条件下作用100-150min，然后采用温度85℃、10min灭酶处理；

(4)再降低温度到50-55℃，加入2M柠檬酸缓冲液调pH值4.5-5.5，加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量与原料麸皮的重量比例为1：2000-1：500，同时添加与木聚糖酶等量的β-淀粉酶，搅拌均匀后在此条件下酶解15-25h；

(5)酶解后，在转速为5000－6000r/min条件下离心，取上清液进行真空浓缩和喷雾干燥，即得到低聚糖多肽混合物产品。

2.根据权利要求1所述的利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，麸皮中蛋白质的量系通过凯氏定氮法测得。

3.根据权利要求1所述的利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，离心时间为10～20min。

4.根据权利要求1所述的利用小麦麸皮生产低聚糖多肽混合物的方法，其特征在于：所述步骤(5)最终得到的低聚糖多肽混合物产品，含有功能性低聚木糖以及功能性多肽。