CN105385738B - 一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，将牦牛奶酪蛋白加水溶解，然后用两步酶解法酶解牦牛奶酪蛋白溶液，酶解结束后，采用离心机协同多级膜分离系统纯化酶解液，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；最后喷雾干燥快速干燥牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽。本发明采用离心协同多级膜分离系统纯化牦牛奶酪蛋白磷酸肽，除杂和浓缩效果好，适合规模化工业生产；制备的牦牛奶酪蛋白磷酸肽为白色或淡黄色粉末，纯度≥90％，分子量处于1000～5000Da，无苦味，降低了生产成本，提高了产品的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体是一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法。
背景技术
酪蛋白磷酸肽(CPP)是以乳酪蛋白为原料，通过生物技术制得，具有促进钙、铁、锌等二价金属离子吸收和利用的多肽，可用于各种营养、保健食品。酪蛋白磷酸肽是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白，经过精制、纯化制成，其核心结构为：-Ser(P)-Ser(P)-Ser(P)-Glu-Glu-(Ser：丝氨酸，Glu：谷氨酸，P：磷酸基)。这一结构中的磷酸丝氨酸残基(-Ser(P)-)成簇存在，在肠道pH弱碱性环境下带负电荷，可阻止消化酶的进一步作用，使酪蛋白磷酸肽不会被进一步水解。酪蛋白磷酸肽能在小肠下端pH 7～8环境下与钙结合而抑制磷酸钙沉淀的形成，使游离钙保持较高的浓度，促进钙的被动吸收。
尽管早在50年代，国外就开始了对酪蛋白磷酸肽的研究，但工业化制备的研究工作直到近年才真正开始，而我国在酪蛋白磷酸肽的研究方面较少。传统酪蛋白磷酸肽生产工艺，技术含量低，酪蛋白磷酸肽含量低(最高CPP含量多为20％左右)、产品有苦味、颜偏黄等缺点。如中国专利201310054681.5公开的一种制备酪蛋白磷酸肽的方法，采用在酪蛋白中加入蛋白酶进行酶解反应，利用超滤膜分离出酶解产物酪蛋白磷酸肽，产物酪蛋白磷酸肽经纳滤膜脱盐处理后即得。该方法操作简单，设备要求低，收率高，产品质量好，而且反应温度低，能实现产业化生产，但其采用单一蛋白酶酶解，酪蛋白磷酸肽得率和含量较低(最高产品含量为16％左右)、产品没有进行脱苦。又如中国专利CN103571905B公开的一种牛乳高纯度酪蛋白磷酸肽的制备方法，此方法使用用胰蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、凝乳蛋白酶和木瓜蛋白酶任意四中组成的复合蛋白酶和胃蛋白酶对牛乳酪蛋白进行二次酶解，酶解效果比一次酶解法好。但是此方法在后期大量使用色谱法对酶解之后的酪蛋白磷酸肽进行纯化，使生产成本大大提升，生产周期变长，产量下降，并不适用于大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯度高、无苦味、水溶性好、流动性好、颜色为纯白色的、工艺简单可应用于实际生产、成本较低的牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，由以下步骤组成：
(1)向牦牛奶酪蛋白中加入牦牛奶酪蛋白6～10倍质量的水，在40℃～50℃条件下搅拌溶解；得到牦牛奶酪蛋白溶液；
(2)两步酶解：
向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入相当于牦牛奶酪蛋白质量0.1-0.2％的蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为30～60℃，酶解反应pH值控制在6～8，酶解时间为3～12小时；酶解结束后升温至80～85℃，恒温10～20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入相当于牦牛奶酪蛋白质量0.1-0.2％的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为40～60℃，酶解反应pH值控制在3～6，酶解3～12小时；酶解结束后升温至80～85℃，恒温10～20min灭酶，得到二次酶解液；
(3)纯化浓缩：
用离心机除去二次酶解液的固体残渣；所得清液用分子量为5000Da～10000Da的超滤膜去除大分子杂质，再用分子量为1000Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质并浓缩，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；
(4)快速干燥：
喷雾干燥牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(2)中第一步酶解所用蛋白酶为胰蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶的一种或任意两种组合。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(2)中调节pH所用碱为碳酸氢钠或氢氧化钠，所用酸为盐酸。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)中离心机为10000～15000rpm的离心机。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)中所使用的超滤膜，膜压力为0.5～1MPa，工作温度为25～40℃；所使用的纳滤膜，膜压力为1～2MPa，工作温度为25～40℃。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)中使用纳滤膜后，浓缩二次酶解液至原体积的5％～20％。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(4)中喷雾干燥的出风温度为70～90℃，进风温度为140～180℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在传统酪蛋白磷酸肽生产技术的基础上，以牛乳中酪蛋白为原料，经过酶解、膜纯化、干燥等工艺生产牦牛奶酪蛋白磷酸肽，除杂和浓缩效果好，适合规模化工业生产；制备的牦牛奶酪蛋白磷酸肽为白色或淡黄色粉末，纯度≥90％，得率≥17％，分子量处于1000～5000Da，无苦味。本发明采用离心协同多级膜分离系统纯化牦牛奶酪蛋白磷酸肽，不仅仅保证了牦牛奶酪蛋白磷酸肽产品的质量，还降低了生产成本，提高了产品的生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加纯水120L，开搅拌200rpm，加热至50℃，向反应釜中缓慢投入牦牛奶酪蛋白20kg，将pH调至7.8。向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入0.05kg的胰蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为40℃，用氢氧化钠溶液调节pH 7.0，酶解6小时，酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入0.05kg的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为50℃，用盐酸溶液调节pH 3.5，酶解6小时；酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到二次酶解液。纯化浓缩：用10000rpm的离心机除去二次酶解液的固体残渣。所得清液用分子量为7000Da的超滤膜去除少量大分子杂质，膜压力为0.7MPa，工作温度为35℃；再用分子量为1000Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质，膜压力为1.5MPa，工作温度为35℃，浓缩二次酶解液至15L，得到纯度为92％，分子量处于1000～5000Da，平均分子量为3500Da的牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；对滤液进行喷雾干燥，得到酪蛋白磷酸肽成品3.72kg，CPP含量≥90％，无苦味，水溶性好、20％CPP的水溶液澄清透明。
实施例2
本发明实施例中，一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加纯水120L，开搅拌200rpm，加热至50℃，向反应釜中缓慢投入牦牛奶酪蛋白20kg，将pH调至7.8；向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入0.05kg的碱性蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为40℃，用氢氧化钠溶液调节pH 7.6，酶解6小时，酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入0.05kg的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为50℃，用盐酸溶液调节pH 3.5，酶解6小时；酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到二次酶解液；纯化浓缩：用10000rpm的离心机除去二次酶解液的固体残渣。所得清液用分子量为6000Da的超滤膜去除少量大分子杂质，膜压力为0.7MPa，工作温度为35℃；再用分子量为2000Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质，膜压力为1.5MPa，工作温度为35℃，浓缩二次酶解液至15L，得到纯度为92％，分子量处于1000～5000Da，平均分子量为2700Da的牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；对滤液进行喷雾干燥，得到酪蛋白磷酸肽成品3.53kg，CPP含量≥90％，无苦味，水溶性好、20％CPP的水溶液澄清透明。
实施例3
本发明实施例中，一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加纯水100L，开搅拌200rpm，加热至50℃，向反应釜中缓慢投入牦牛奶酪蛋白18kg，将pH调至7.8；向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入0.03kg的木瓜蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为40℃，用氢氧化钠溶液调节pH 7.0，酶解6小时，酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入0.05kg的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为50℃，用盐酸溶液调节pH 3.5，酶解6小时；酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到二次酶解液；纯化浓缩：用10000rpm的离心机除去二次酶解液的固体残渣。所得清液用分子量为8000Da的超滤膜去除少量大分子杂质，膜压力为0.7MPa，工作温度为35℃；再用分子量为1500Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质，膜压力为1.5MPa，工作温度为35℃，浓缩二次酶解液至10L，得到纯度为92％，分子量处于1000～5000Da，平均分子量为3300Da的牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；对滤液进行喷雾干燥，得到酪蛋白磷酸肽成品3.88kg，CPP含量≥90％，无苦味，水溶性好、20％CPP的水溶液澄清透明。
实施例4
本发明实施例中，一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加纯水140L，开搅拌200rpm，加热至50℃，向反应釜中缓慢投入牦牛奶酪蛋白27kg，将pH调至7.8；向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入0.03kg的菠萝蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为40℃，用氢氧化钠溶液调节pH 7.7，酶解6小时，酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入0.05kg的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为50℃，用盐酸溶液调节pH 3.5，酶解6小时；酶解结束后升温至80℃，恒温20min灭酶，得到二次酶解液；纯化浓缩：用10000rpm的离心机除去二次酶解液的固体残渣。所得清液用分子量为10000Da的超滤膜去除少量大分子杂质，膜压力为0.7MPa，工作温度为35℃；再用分子量为2000Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质，膜压力为1.5MPa，工作温度为35℃，浓缩二次酶解液至13L，得到纯度为94％，分子量处于1000～5000Da，平均分子量为4300Da的牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；对滤液进行喷雾干燥，得到酪蛋白磷酸肽成品4.03kg，CPP含量≥90％，无苦味，水溶性好、20％CPP的水溶液澄清透明。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
(1)向牦牛奶酪蛋白中加入牦牛奶酪蛋白6～10倍质量的水，在40℃～50℃条件下搅拌溶解；得到牦牛奶酪蛋白溶液；
(2)两步酶解：
向上述牦牛奶酪蛋白溶液中，加入相当于牦牛奶酪蛋白质量0.1-0.2％的蛋白酶进行第一步酶解，酶解温度为30～60℃，酶解反应pH值控制在6～8，酶解时间为3～12小时；酶解结束后升温至80～85℃，恒温10～20min灭酶，得到一次酶解液；再在一次酶解液中加入相当于牦牛奶酪蛋白质量0.1-0.2％的酸性蛋白酶进行第二步酶解，酶解温度为40～60℃，酶解反应pH值控制在3～6，酶解3～12小时；酶解结束后升温至80～85℃，恒温10～20min灭酶，得到二次酶解液；其中调节pH所用碱为碳酸氢钠或氢氧化钠，所用酸为盐酸；
(3)纯化浓缩：
用10000～15000rpm的离心机除去二次酶解液的固体残渣；所得清液用分子量为5000Da～10000Da的超滤膜去除大分子杂质，再用分子量为1000Da的纳滤膜去除无机盐和小分子杂质并浓缩至原体积的5％～20％，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液；所使用的超滤膜，膜压力为0.5～1MPa，工作温度为25～40℃；所使用的纳滤膜，膜压力为1～2MPa，工作温度为25～40℃；
(4)快速干燥：
喷雾干燥牦牛奶酪蛋白磷酸肽溶液，得到牦牛奶酪蛋白磷酸肽。
2.根据权利要求1所述的牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一步酶解所用蛋白酶为胰蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶的一种或任意两种组合。
3.根据权利要求1所述的牦牛奶酪蛋白磷酸肽的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中喷雾干燥的出风温度为70～90℃，进风温度为140～180℃。
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