CN107502633B - 小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，旨在解决现有的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽分别单独进行生产存在的工艺复杂、成本高、容易造成环境污染的技术问题。本发明根据小麦面粉中的主要成分淀粉和蛋白的结构特点和市场对产品的需求，采用生物催化集成技术，直接以小麦面粉为原料，同时联产小麦淀粉糖（麦芽糊精）和小麦低聚肽，可简化生产工艺，减少设备投资，有利于提高生产效率和经济效益；可大量减少水的使用，生产过程没有废水的排放，有利于减少环境污染。

Description

小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法
技术领域
本发明涉及食品、饲料原料的生产，特别是小麦面粉深加工技术领域，具体涉及一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法。
背景技术
小麦是我国的主要粮食作物，每年小麦产量超过1亿吨。小麦籽粒含有约73%淀粉、13%蛋白质，除一部分用于面制食品外，还有大量剩余小麦需要深加工和资源转化，其产品包括小麦淀粉、小麦蛋白（又称为谷朊粉，其中蛋白质含量高达80%）及其酶解产生的低聚糖和小麦肽。
低聚糖是以淀粉为原料，经过酶解而产生的淀粉降解产物，可广泛用于饮料、冷冻食品、糖果、麦片、乳制品、保健品、发酵食品工业，也可应用于纺织、日化、医药生产中。在动物营养中也得到大量应用。因此具有广阔的市场需求。
小麦蛋白是高分子蛋白质，且含有丰富的谷氨酰胺（约占蛋白质总量的35%）。通过蛋白酶水解可以生成具有多种生物活性的谷氨酰胺肽（即活性肽），不仅在食品和保健食品领域有广泛用途，也可大量用于动物营养，市场前景非常广阔。
目前的小麦低聚糖和小麦低聚肽生产方法均以商品化小麦淀粉和谷朊粉为原料。而小麦淀粉和谷朊粉的生产工序长、设备投资大、需要消耗大量的水，并产生大量的废水，带来严重的环境污染和治理问题，而且淀粉和谷朊粉干燥过程还需要较高的能耗，以淀粉和谷朊粉分别生产低聚糖和小麦肽时需要二次干燥过程，增加生产成本。
因此，开发一种提高生产效率、减少设备投资、降低环境的污染的小麦淀粉糖和低聚肽的方法具有重要的经济效益和社会价值。
发明内容
针对上述技术问题，本发明根据小麦面粉中的主要成分淀粉和蛋白的结构特点和市场对产品的需求，采用生物催化集成技术，直接以小麦面粉为原料，研究出同时生产小麦低聚糖（麦芽糊精）和谷氨酰胺肽的联产方法。本发明与目前先生产小麦淀粉和小麦蛋白（谷朊粉）后、再分别酶解生产淀粉糖和小麦肽的方法相比有显著差异。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
设计一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，将面粉经淀粉酶水解后，通过离心方法将淀粉糖和蛋白质分开，蛋白质再用蛋白酶水解得到小麦肽，具体包括如下步骤：
（1）在40℃～55℃温水中加入高温α-淀粉酶，加入小麦面粉使其固形物达到30～35%，并搅拌形成均匀糊状物，高温喷射到液化罐内酶解，或者通过热蒸汽加热到92～97℃，保温酶解100～130分钟，使其DE值达到20～30%；
（2）将上步所得反应物进行离心分离，得液体物料和沉淀物料；
（3）上步分离所得液体物料经活性炭脱色后，浓缩到固形物含量73～75%（w/w），得到小麦低聚糖；
（4）分离所得沉淀物料用碱溶液调至pH7.5～8.0后，添加碱性蛋白酶水解3.5～5.5小时；
（5）再向上步所得反应物中加中性蛋白酶继续水解1.5～2.5小时后，升温到80～90℃灭酶10～15分钟；
（6）上步所得反应产物经浓缩后喷雾干燥，得到小麦谷氨酰胺肽粉状产品。
优选的，在所述步骤（1）中，高温α-淀粉酶的活力为2万U/g。
优选的，在所述步骤（2）中，利用低聚糖和大分子蛋白质的比重差异，采用两相卧螺离心机将低聚糖与蛋白质离心分离。
优选的，在所述步骤（3）中，将所得低聚糖液体中加入活性炭并搅拌30min脱色后，通过压滤得到澄清糖液；再通过双效蒸发器浓缩到固形物含量至73～78%，即得到低聚糖产品；或将脱色后的糖液浓缩到固形物含量为50～60%后，经过喷雾干燥得到粉状低聚糖产品。
优选的，在所述步骤（4）中，所述碱溶液为2M NaOH。
优选的，在所述步骤（4）中，按原面粉质量的0.03%～0.06%加入碱性蛋白酶，该碱性蛋白酶的活力为30万U/g。
优选的，在所述步骤（5）中，按原面粉质量的0.03%～0.06%加入中性蛋白酶，其酶活力为30万U/g。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明根据小麦面粉中的主要成分淀粉和蛋白的结构特点和市场对产品的需求，采用生物催化集成技术，直接以小麦面粉为原料，合理配置生产工艺步骤及工艺参数，同时联产小麦淀粉糖（麦芽糊精）和小麦低聚肽，与目前先生产小麦淀粉和小麦蛋白后、再分别酶解生产淀粉糖和小麦肽的方法相比，具有显著的优点：
（1）简化了生产工艺、减少了小麦淀粉和蛋白质（谷朊粉）生产过程的设备投资、大大缩短了两种产品的生产周期；
（2）同时大量减少了生产中水的用量，且没有废水的排放，减少上述产品生产过程对环境的污染，具有显著的经济效益和社会意义。
（4）本工艺中采用离心法将糖类和蛋白质类成分分离，可以提高生产效率（与压滤法比较）。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备如无特别说明，均为常规设备；所涉及的工业原料（如酶类试剂等）如无特别说明，均为市售常规工业原料。
实施例1：一种小麦低聚糖和小麦谷氨酰胺肽的联产方法，参见图1，包括下列步骤：
（1）在50℃温水中加入高温α-淀粉酶（济南德美生物技术有限公司生产，2万U/g），加入小麦面粉使其固形物达到33%，并搅拌形成均匀糊状物，在110℃的高温条件下喷射到液化罐内于95℃下酶解；
（2）利用低聚糖和大分子蛋白质的比重差异，采用两相卧螺离心机将上步所得反应物进行离心分离，得液体物料和沉淀物料；
（3）向上步分离所得液体物料中加入活性炭并搅拌30min脱色后，通过压滤得到澄清糖液；再通过双效蒸发器浓缩到固形物含量至75%，即得到低聚糖产品，经检测，其中低聚糖含量大于89%（以干基为基数）；
（4）分离所得沉淀物料用2M NaOH溶液调至pH7.7后，按原面粉质量的0.05%添加碱性蛋白酶（丹麦诺维信公司生产，30万U/g）水解4.5小时；
（5）再按原面粉质量的0.03%～0.06%向上步所得反应物中加中性蛋白酶（上海士锋生物科技有限公司生产，30万U/g）继续水解2小时后，升温到85℃灭酶12分钟；
（6）上步所得反应产物经浓缩后喷雾干燥，得到小麦谷氨酰胺肽粉状产品，经检测其中肽含量大于81.9%。
实施例2：一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，参见图1，包括下列步骤：
（1）在50℃温水中加入高温α-淀粉酶，加入小麦面粉使其固形物达到30%，并搅拌形成均匀糊状物，再通过热蒸汽加热到92℃，保温酶解130分钟；
（2）利用低聚糖和大分子蛋白质的比重差异，采用两相卧螺离心机将上步所得反应物进行离心分离，得液体物料和沉淀物料；
（3）向上步分离所得液体物料中加入活性炭并搅拌30min脱色后，通过压滤得到澄清糖液；再将脱色后的糖液浓缩到固形物含量为55%后，经过喷雾干燥得到粉状低聚糖产品，经检测，其中低聚糖含量大于87%（以干基为基数）。
（4）分离所得沉淀物料用2M NaOH溶液调至pH7.5后，按原面粉质量的0.03%添加碱性蛋白酶水解5.5小时；
（5）再按原面粉质量的0.03%向上步所得反应物中加中性蛋白酶继续水解2.5小时后，升温到80℃灭酶15分钟；
（6）上步所得反应产物经浓缩后喷雾干燥，得到小麦谷氨酰胺肽粉状产品，经检测其中肽含量大于80.6%。
实施例3：一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，参见图1，包括下列步骤：
（1）在55℃温水中加入高温α-淀粉酶，加入小麦面粉使其固形物达到35%，并搅拌形成均匀糊状物，在110℃的高温条件下喷射到液化罐内于97℃下酶解；
（2）利用低聚糖和大分子蛋白质的比重差异，采用两相卧螺离心机将上步所得反应物进行离心分离，得液体物料和沉淀物料；
（3）向上步分离所得液体物料中加入活性炭并搅拌30min脱色后，通过压滤得到澄清糖液；再通过双效蒸发器浓缩到固形物含量至78%，即得到低聚糖产品，经检测，其中低聚糖含量大于88%（以干基为基数）；
（4）分离所得沉淀物料用2M NaOH溶液调至pH8.0后，按原面粉质量的0.06%添加碱性蛋白酶水解3.5小时；
（5）再按原面粉质量的0.06%向上步所得反应物中加中性蛋白酶继续水解1.5小时后，升温到90℃灭酶10分钟；
（6）上步所得反应产物经浓缩后喷雾干燥，得到小麦谷氨酰胺肽粉状产品，经检测其中肽含量大于81.6%。
本发明直接以小麦面粉为原料，克服了传统的技术缺陷，采用生物催化集成技术，生产小麦麦芽糊精和小麦低聚肽，与传统的分别以小麦淀粉和谷朊粉为原料的生产方法有本质区别：首先可简化生产工艺，减少设备投资，有利于提高生产效率和经济效益；其次大量减少水的使用，生产过程没有废水的排放，有利于减少环境污染；采用离心法将糖类和蛋白质类成分分离，可以提高生产效率；还可根据不同用途，分别生产具有不同成分特征的低聚糖和不同分子量分布的小麦低聚肽。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，将面粉经淀粉酶水解后，通过离心方法将淀粉糖和蛋白质分开，蛋白质再用蛋白酶水解得到小麦肽，具体包括如下步骤：
（1）在40℃～55℃温水中加入高温α-淀粉酶，并加入小麦面粉使其固形物达到30～35%，并搅拌形成均匀糊状物，通过热蒸汽加热到92～97℃，保温酶解100～130分钟，使其DE值达到20～30%；
（2）将上步所得反应物进行离心分离，得液体物料和沉淀物料；
（3）将所得低聚糖液体中加入活性炭并搅拌30min脱色后，通过压滤得到澄清糖液；再通过双效蒸发器浓缩到固形物含量至73～78%，即得到低聚糖产品；或将脱色后的糖液浓缩到固形物含量为50～60%后，经过喷雾干燥得到粉状低聚糖产品；
（4）分离所得沉淀物料用碱溶液调至pH7.5～8.0后，添加碱性蛋白酶水解3.5～5.5小时；
（5）再向上步所得反应物中加中性蛋白酶继续水解1.5～2.5小时后，升温到80～90℃灭酶10～15分钟；
（6）上步所得反应产物经浓缩后喷雾干燥，得小麦谷氨酰胺肽。
2.根据权利要求1所述的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，高温α-淀粉酶的活力为2万U/g。
3.根据权利要求1所述的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，利用低聚糖和大分子蛋白质的比重差异，采用两相卧螺离心机将低聚糖与蛋白质离心分离。
4.根据权利要求1所述的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，所述碱溶液为2M NaOH。
5.根据权利要求1所述的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，按原面粉质量的0.03%～0.06%加入碱性蛋白酶，该碱性蛋白酶的活力为30万U/g。
6.根据权利要求1所述的小麦低聚糖和谷氨酰胺肽的联产方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，按原面粉质量的0.03%～0.06%加入中性蛋白酶，其酶活力为30万U/g。
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