CN106798073A - 一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗保健品制备技术领域，公开了一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法。该方法以南极磷虾为原料，利用南极磷虾的内源性蛋白酶在不同温度下分阶段自溶，使不同的内源性蛋白酶发挥其最佳效果达到最大限度的分解南极鳞虾中的蛋白质。同时内源性蛋白酶协同风味蛋白酶和碱性蛋白酶共同作用，从南极磷虾中提取蛋白质使得到的蛋白质无营养破坏，且蛋白质的提取率大于87.5%，苦味氨基酸的总含量至少减少91.6%，腥味的主要成分三甲胺氮含量至少减少91.9%。
Description
技术领域
本发明属于医疗保健品制备技术领域，具体涉及一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法，利用南极磷虾的内源性蛋白酶协同风味蛋白酶和碱性蛋白酶共同作用，从南极磷虾中提取蛋白质的方法。
背景技术
南极磷虾资源含量极其丰富，据科学家初步估计，目前磷虾的资源量有6~10亿吨之多。就以6~10亿吨的保守储量为基础，除了南大洋中各种鱼类、鲸、海豹、企鹅、海鸟每年的消耗以及磷虾自身的代谢死亡数量外，人类每年还可在南大洋捕捞0.6~1.0亿吨的南极磷虾资源量，而不会影响南大洋生物链的平衡，这一年度捕获量相当于全世界海洋水产品年捕获量的两倍。南极磷虾不仅繁殖能力极强，而且其美味可口，腥味较淡，目前已有俄罗斯、日本、波兰、挪威等国率先在南大洋进行南极磷虾的初级商业性捕捞，南极磷虾资源具有巨大的商业开发价值，被喻为人类未来的蛋白资源仓库。
南极磷虾属于纯天然物质，无任何添加剂，营养非常丰富，它的体内60%以上都是蛋白质，是其他动物蛋白质含量的2~3倍，一只南极磷虾所含蛋白质相当于5g牛肉所含的蛋白质。尤其是代表营养学特征的赖氨酸的含量更为丰富，与金枪鱼、虎纹虾和牛肉相比，南极磷虾的赖氨酸含量最高。据分析，人体所必需的8种氨基酸，磷虾中均有，且合起来占蛋白质含量的41.04%。使用蛋白酶水解南极磷虾中的蛋白质，得到的酶解液中含有丰富的小分子肽及游离氨基酸，且游离氨基酸组成满足人体必需8种氨基酸的需求，易于被人体消化吸收。
蛋白质是生命的物质基础，是构成体内各组织的主要成分人的大脑、神经、肌肉、内脏、皮肤、指甲、头发等都是以蛋白质为主要成分构成的。人体发育成长后，随着机体新陈代谢的不断进行，部分蛋白质分解，组织衰老更新以及损伤后的组织修补等都需要不断补充蛋白质。机体抵抗力力的强弱，取决于抵抗疾病抗体的多少，而抗体的生成与蛋白质有着密切关系。
南极鳞虾本身含有的蛋白酶成为内源性蛋白酶，内源性蛋白酶种类繁多，含量丰富。内源性蛋白酶的活性受温度的影响比较大，不同的内源性蛋白酶在不同的温度下，活性不同。在合适的温度及条件下，这些内源性蛋白酶可以水解南极鳞虾中大部分蛋白质。由于虾体中的蛋白质水解后，会有不同程度的腥味、苦味，其中的腥味是由于虾内的氧化三甲胺在微生物和酶的作用下降解成三甲胺，三甲胺在一定浓度下产生鱼腥味，活性炭及风味蛋白酶可以去除一定的腥味；苦味的形成是由于内肽酶水解蛋白质后疏水氨基酸暴露出来形成了苦味肽，风味蛋白中含有端肽酶，端肽酶可以切除苦味肽末端的疏水性氨基酸而达到脱苦的目的。目前使用内源性蛋白酶结合其它蛋白酶从南极磷虾中提取蛋白质，并改善蛋白质风味的方法，未见报道。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的缺陷，提供的一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法，该方法可以高效利用南极磷虾自身内源性蛋白酶的作用，使其结合风味蛋白酶和碱性蛋白酶的协同作用，制备出的蛋白质营养价值更高，风味更佳。通过本发明提取蛋白质的原材料属于纯天然物质，无任何添加剂，不受环境污染，能满足人体所必需的8种氨基酸，易于被人体消化吸收，为组织衰老更新以及损伤后的组织修补等提供蛋白质，同时增加机体对疾病的抵抗力力。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法，所述方法的具体步骤如下：将新鲜南极磷虾洗净后置于容器中，加入蒸馏水，将容器置于振荡器中，在35~55℃条件下分阶段自溶，每个阶段分别自溶0.5~2 h，自溶结束后用0.1 mol/L的NaOH溶液调节pH值至8.0，加入碱性蛋白酶，在50~60℃条件下反应6~12 h，反应结束后用体积百分比为1%的乙酸调节pH值至7.0，再加入风味蛋白酶，在45~55℃条件下酶解6~12h，反应结束后，加入活性炭进行脱色脱腥处理，过滤滤渣，收集滤液，用蒸馏水多次清洗滤渣，合并滤液和清洗液，在90~110℃条件下加热0.5~1 h，析出沉淀物，离心收集沉淀物，经喷雾干燥得到蛋白质。
进一步的，所述的蒸馏水与南极鳞虾的质量比为1：1。
更进一步的，所述振荡器的转速为50 rmp/min。
更进一步的，所述的分阶段自溶为分别在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的条件下进行自溶。
更进一步的，所述的碱性蛋白酶与南极磷虾的质量比为1：10~50，碱性蛋白酶的酶活力为8000~10000 IU/g。
更进一步的，所述的风味蛋白酶与南极磷虾的质量比为1：8~40，风味蛋白酶的酶活力为10000~14000 IU/g。
更进一步的，所述的活性炭与南极磷虾的质量比为1:20~35。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）南极磷虾自身含有丰富的内源性蛋白酶，现有技术对内源性蛋白酶的活性破坏比较大，没有合理利用内源性蛋白酶的作用，本发明通过在不同温度下分阶段自溶，使不同的内源性蛋白酶发挥其最佳效果达到最大限度的分解南极鳞虾中的蛋白质。本发明合理高效利用了南极磷虾中高含量的蛋白质及丰富的内源性蛋白酶，内源性蛋白酶在南极鳞虾自溶的过程中，可以水解南极鳞虾中大部分蛋白质，使水解液中含有种类丰富的小分子肽、氨基酸等营养物质，开发出的产品蛋白质营养更加丰富。
（2）本发明通过利用南极磷虾自身的内源性蛋白酶，同时结合碱性蛋白酶和风味蛋白酶，三者协同作用从南极磷虾中提取蛋白质，使得到的蛋白质无营养破坏，且蛋白质的提取率大于87.5%，苦味氨基酸的总含量至少减少91.6%，腥味的主要成分三甲胺氮含量至少减少91.9%。
（3）本发明中风味蛋白酶的添加，不仅能提高水解液中蛋白质及氨基酸的浓度，而且可以脱出酶解液的腥味和苦味，使得到的蛋白质风味更佳。
（4）本发明中碱性蛋白酶的添加，可以进一步水解南极磷虾中蛋白质，提高水解液中蛋白质及氨基酸的浓度。
（5）本发明方法选用的原料资源丰富，无污染，大力开发海洋资源，可以促进海洋资源的发展，同时该发明方法无污染、工艺简单。
具体实施例
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
将新鲜南极磷虾清洗干净，沥干水分后，称取100 g置于容器中，并向容器中加入100 g蒸馏水，将容器置于振荡器中，并将振荡器的转速调到50 rmp/min，分别在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃条件下分阶段自溶，每个阶段分别自溶0.5 h，利用在不同温度下南极鳞虾中的内源性蛋白酶的作用酶解南极磷虾中的蛋白质；自溶结束后用0.1mol/L的NaOH溶液调节自溶所得的酶解液pH值至8.0，加入2.0 g碱性蛋白酶（酶活力为8000 IU/g），在50℃条件下反应6 h；反应结束后用体积百分比为1%的乙酸调节上述酶解液的pH值至7.0，再加入2.5 g风味蛋白酶（酶活力为10000 IU/g），在45℃条件下酶解6 h；反应结束后，过滤酶解液，向所得的酶解液中加入2.86 g的活性炭进行脱色脱腥处理，再次过滤滤渣，收集滤液，并用蒸馏水多次清洗滤渣，合并滤液和清洗液，在90℃条件下加热0.5 h，析出沉淀物，离心收集沉淀物，经喷雾干燥得到蛋白质。
实施例2
将新鲜南极磷虾清洗干净，沥干水分后，称取100 g置于容器中，并向容器中加入100 g蒸馏水，将容器置于振荡器中，并将振荡器的转速调到50 rmp/min，分别在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃条件下分阶段自溶，每个阶段分别自溶1 h，利用在不同温度下南极鳞虾中的内源性蛋白酶的作用酶解南极磷虾中的蛋白质；自溶结束后用0.1mol/L的NaOH溶液调节自溶所得的酶解液pH值至8.0，加入5.0 g碱性蛋白酶（酶活力为9000 IU/g），在55℃条件下反应9 h；反应结束后用体积百分比为1%的乙酸调节上述酶解液的pH值至7.0，再加入7.5 g风味蛋白酶（酶活力为12000 IU/g），在50℃条件下酶解9 h；反应结束后，过滤酶解液，向所得的酶解液中加入4.0 g的活性炭进行脱色脱腥处理，再次过滤滤渣，收集滤液，并用蒸馏水多次清洗滤渣，合并滤液和清洗液，在100℃条件下加热45 min，析出沉淀物，离心收集沉淀物，经喷雾干燥得到蛋白质。
实施例3
将新鲜南极磷虾清洗干净，沥干水分后，称取100 g置于容器中，并向容器中加入100 g蒸馏水，将容器置于振荡器中，并将振荡器的转速调到50 rmp/min，分别在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃条件下分阶段自溶，每个阶段分别自溶2 h，利用在不同温度下南极鳞虾中的内源性蛋白酶的作用酶解南极磷虾中的蛋白质；自溶结束后用0.1mol/L的NaOH溶液调节自溶所得的酶解液pH值至8.0，加入10.0 g碱性蛋白酶（酶活力为10000 IU/g），在60℃条件下反应12 h；反应结束后用体积百分比为1%的乙酸调节上述酶解液的pH值至7.0，再加入12.5g风味蛋白酶（酶活力为14000 IU/g），在55℃条件下酶解12 h；反应结束后，过滤酶解液，向所得的酶解液中加入5.0 g的活性炭进行脱色脱腥处理，再次过滤滤渣，收集滤液，并用蒸馏水多次清洗滤渣，合并滤液和清洗液，在110℃条件下加热1 h，析出沉淀物，离心收集沉淀物，经喷雾干燥得到蛋白质。
效果实施例1
为验证本发明方法的有效性，增加对照组1、对照组2、对照组3和对照组4与实施例1~3提取的蛋白质品质进行比较。对照组1、对照组2、对照组3和对照组4具体制备方法如下所示：
对照组1：在实施例3的制备方法中，不加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶进行酶解，直接利用南极鳞虾中的内源性蛋白酶对南极鳞虾进行自溶酶解，其余操作步骤同实施例3的制备方法一样。
对照组2：在实施例3的制备方法中，不加入碱性蛋白酶进行酶解，其余操作步骤同实施例3的制备方法一样。
对照组3：在实施例3的制备方法中，不加入风味蛋白酶进行酶解，其余操作步骤同实施例3的制备方法一样。
实施例4：在实施例3的制备方法中，将自溶过程的温度恒定在40℃自溶10 h，其余操作步骤同实施例3的制备方法一样。
分别测定本发明实施例1~3提取的蛋白质与对照组1、对照组2、对照组3和对照组4提取的蛋白质产品的品质，包括蛋白质的提取率、苦味氨基酸总含量减少量，三甲胺氮含量减少量。
测试方法：采用GB/T5009.179-2003的方法测定三甲胺氮含量的变化；南极鳞虾中蛋白质的提取率=酶解液中蛋白质的含量/原料中蛋白质的总含量，其中采用凯氏定氮法测量原料中蛋白质的总含量，在使用凯氏定氮测量前，原料的处理方法如下：先将粉碎的南极磷虾在4%的NaOH溶液中，在95℃水浴浸泡60 min，离心分离，滤渣重复上述实验，合并上清液，上清液用凯氏定氮测量，测量结果即为原料中总蛋白质的含量。酶解结束后，直接使用微量凯氏定氮法测量上清液中蛋白质的含量。采用高效液相色谱法测定本发明中酶解中的游离氨基酸的含量变化，结果如表1~3所示。
表1 蛋白质提取率对照表
| 编号 | 原料中蛋白质总含量/g | 酶解液中蛋白质总含量/g | 蛋白质的提取率/% |
| 实施例1 | 23.22 | 20.41 | 87.9 |
| 实施例2 | 23.15 | 20.67 | 89.4 |
| 实施例3 | 23.30 | 21.58 | 92.6 |
| 对照组1 | 23.17 | 15.64 | 67.5 |
| 对照组2 | 23.21 | 16.99 | 73.2 |
| 对照组3 | 22.94 | 17.98 | 78.4 |
| 对照组4 | 23.40 | 12.80 | 54.7 |
通过对表1的分析可以得到如下结论：
（1）对比实施例1~3和对照组1~4，可以发现实施例1~3具有较高的蛋白质提取率，表明该发明提供的方法可以有效的提取南极鳞虾中的蛋白质。
（2）通过对照组4和实施例3的对比，可以发现在不同温度下分阶段对南极磷虾进行自溶酶解，可以有效提取南极磷虾中的蛋白质，大大提高蛋白质的提取率。
（3）对照组1表明，南极磷虾中含有的内源性蛋白酶能提取南极鳞虾中大部分蛋白质。
（4）通过实施例3和对照组1~3的对比，可以发现碱性蛋白酶和风味蛋白酶的加入，有利于南极鳞虾中蛋白质的提取，且碱性蛋白酶的酶解效果优于风味蛋白酶。
表2 南极鳞虾中三甲胺氮含量对照表
| 编号 | 三甲胺氮含量（µg/mL） | 三甲胺氮的减少量/% |
| 对照组3 | 0.653 | - |
| 实施例1 | 0.053 | 91.9% |
| 实施例2 | 0.036 | 94.5% |
| 实施例3 | 0.012 | 98.2% |
表3 添加风味蛋白酶后苦味肽含量（µmol/L）的变化
| 种类 | 风味 | 对照组3 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| L-ASP | 苦味 | 1.569 | 0.093 | 0.055 | 0.022 |
| L-PHE | 苦味 | 1.024 | 0.085 | 0.056 | 0.032 |
| L-MET | 苦味 | 1.358 | 0.112 | 0.081 | 0.028 |
| L-LEU | 苦味 | 0.443 | 0.052 | 0.038 | 0.023 |
| L-CYS | 苦味 | 1.014 | 0.046 | 0.032 | 0.015 |
| L-VAL | 苦味 | 0.683 | 0.098 | 0.065 | 0.013 |
| L-LYS | 苦味 | 1.223 | 0.034 | 0.031 | 0.029 |
| L-HIS | 微苦味 | 0.896 | 0.133 | 0.093 | 0.023 |
| L-AGR | 微苦味 | 1.131 | 0.127 | 0.086 | 0.014 |
| L-TYR | 微苦味 | 0.942 | 0.084 | 0.059 | 0.017 |
| 苦肽总含量 | - | 10.283 | 0.864 | 0.596 | 0.216 |
| 苦肽减少量 | - | - | 91.6% | 94.2% | 97.9% |
通过对比表2、3中的对照组3及实施例1~3可以发现，风味蛋白酶的加入不仅有利于降低酶解中三甲胺氮的含量，减少酶解液及蛋白粉的腥味；而且有利于降低酶解液中苦味氨基酸的含量，大大减少酶解液及蛋白粉的苦味。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。
Claims (7)
1.一种从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：将新鲜南极磷虾洗净后置于容器中，加入蒸馏水，将容器置于振荡器中，在35~55℃条件下分阶段自溶，每个阶段分别自溶0.5~2 h，自溶结束后用0.1 mol/L的NaOH溶液调节pH值至8.0，加入碱性蛋白酶，在50~60℃条件下反应6~12 h，反应结束后用体积百分比为1%的乙酸调节pH值至7.0，再加入风味蛋白酶，在45~55℃条件下酶解6~12 h，反应结束后，加入活性炭进行脱色脱腥处理，过滤滤渣，收集滤液，用蒸馏水多次清洗滤渣，合并滤液和清洗液，在90~110℃条件下加热0.5~1 h，析出沉淀物，离心收集沉淀物，经喷雾干燥得到蛋白质。
2.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述的蒸馏水与南极鳞虾的质量比为1：1。
3.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述振荡器的转速为50 rmp/min。
4.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述的分阶段自溶为分别在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的条件下进行自溶。
5.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述的碱性蛋白酶与南极磷虾的质量比为1：10~50，碱性蛋白酶的酶活力为8000~10000 IU/g。
6.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述的风味蛋白酶与南极磷虾的质量比为1：8~40，风味蛋白酶的酶活力为10000~14000 IU/g。
7.根据权利要求1所述的从南极磷虾中提取蛋白质的方法，其特征在于，所述的活性炭与南极磷虾的质量比为1:20~35。
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| CN115843993A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-03-28 | 浙江工业大学 | 一种鲜味肽及其制备方法与应用 |
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