CN108070629B - 一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法 - Google Patents

一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，属于植物提取领域，选取火麻仁作为原料，将原料经过低温脱脂→磨浆→碱提→酸沉→酶解→离心→微滤→超滤→浓缩→低温干燥→成品，本发明获得的火麻蛋白低聚肽通过选用可减少产生苦味和腥味的酶及控制酶解条件和全程低温操作，并借助超滤等工艺，所制得的低聚肽具有苦味、腥味少的优点，颜色浅黄，品质较高，具有易容解，稳定性高，且操作过程简单，适合工业化生产并且具有很好的体内外降血压活性等功能可以调整人体健康，在食品工业、保健食品和医药等领域具有广阔的开发应用前景。

Description

一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法
【技术领域】
本发明涉及植物提取领域，尤其是一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法。
【技术背景】
火麻仁为桑科植物大麻的干燥成熟种子，别名又叫大麻仁、火麻，秋季果实成熟时采收，除去杂质，晒干后为火麻仁。火麻仁味甘，性平，归脾、胃、大肠经，具有润肠通便、润燥杀虫的功效，常用于治疗体质较为虚弱、津血枯少的肠燥便秘。火麻仁中富含蛋白质、脂肪油、卵磷脂、葡萄糖醛酸、甾醇、钙、镁，维生素B1、B2，脂肪油中含油酸、亚油酸、亚麻酸和大麻酚等成分，火麻仁的最重要特征是它同时提供人体膳食中必须的必需脂肪酸(EFAs)、α-亚麻酸；另外，火麻仁含有种类很广的其他维生素和矿物质。
肽是α－氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物，它也是蛋白质水解的中间产物，通常由2-10氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫低聚肽，研究证实：人体吸收蛋白质的主要形式不是氨基酸，而是以肽的形式吸收的，人体蛋白70％以上是以肽的形式存在，低聚肽被称作肽中的“皇冠”，具有极强的活性和多样性，有着重要的生物学功能，低聚肽是数个分子结合在一起被整体消化吸收，可以在最短的时间内迅速地补给营养，且功效明显。因此。补充足够的肽对生命具有重要意义。
目前，由火麻仁中提取蛋白低聚肽成分的研究较少，且现有的提取方法复杂、且容易破坏火麻仁的营养成分，或所得的低聚肽成品色泽不佳且有异味，不能满足当今消费人群的需求，因此，为了充分利用资源，采用合适的生产工艺制作火麻蛋白低聚肽有重要意义。
【发明内容】
鉴于以上提出的问题，本发明提供了一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，所制得的低聚肽具有苦味、腥味少的优点，颜色浅黄，品质较高，具有易容解，稳定性高，且操作过程简单，适合工业化生产并且具有很好的体内外降血压活性等功能可以调整人体健康，在食品工业、保健食品和医药等领域具有广阔的开发应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后放置于萃取罐中，采用亚临界萃取方法进行低温脱脂，按照料液质量比为1:9-10向萃取罐中加入丁烷处理25-30min，反复萃取2次，取出火麻仁固形物并脱去其中丁烷后，即得到脱脂后火麻仁粉；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1:8-12加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨10-15min，得到混合液；
S3碱提：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至8.5-9.5，并放于超声波辅助提取25-40min，得到火麻蛋白提取液；
S4酸沉：向S3所述火麻蛋白提取液中加入酸碱调节剂调节pH值至4.5-5.5，再放入离心机中，于转速为10000-11000r/min的条件下离心6-8min，收集一次蛋白沉淀；
S5：将S4离心分离所得上清液重复步骤S3、S4，收集二次蛋白沉淀；
S6：将S5离心分离所得上清液按1∶5-6的体积比加入乙醇溶液，搅拌5-7min，然后离心收集三次蛋白沉淀；将一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀混合后反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；其中，所述乙醇溶液的体积浓度为80-85％；
S7：称取火麻蛋白并加入其6-10倍质量的水混合，加入碱性蛋白酶，调节pH值至7-10、于温度为40-50℃酶解1-3h，酶解结束后于85-95℃温度下灭酶5-10min，冷却至室温，再向其中加入中性蛋白酶，调节pH值至6.5-7.5，于温度为35-50℃进行酶解1-3h，酶解结束后于85-95℃灭酶5-10min，冷却得到酶解液；
S8：将S7所述酶解液离心所得的上清液过孔径为0.45um的聚醚砜微滤膜，再通过超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，于冷阱温度为-35℃以下、真空度≤10Pa、样品加热温度35～40℃，处理7-12h，即得到成品火麻蛋白低聚肽。
进一步地，在步骤S1中，所述火麻仁粉碎后过10-60目筛。
进一步地，在步骤S1中，所述萃取罐的操作条件是温度为20-25℃、压力为0.03-0.05MPa。
进一步地，在步骤S3中，所述超声波的频率为30-40kHZ。
进一步地，所述酸碱调节剂是0.5-1.0mol/L的NaOH溶液和0.5-1.0mol/L的HCL溶液。
进一步地，在步骤S6中，搅拌的同时通入惰性气体，且搅拌过程是于1-3℃的水浴环境下进行。
进一步地，在步骤S7中，所述碱性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000-12000u/g；所述中性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000-12000u/g。
进一步地，在步骤S8中，所述超滤膜为10000Da聚醚砜超滤膜。
本发明包括上述任一项方法制备得到的火麻蛋白低聚肽。
本发明包括所述火麻蛋白低聚肽在制作降血压的药品和/或保健品中的应用。
本发明提供了一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明选取火麻仁作为原料，将原料经过低温脱脂→磨浆→碱提→酸沉→酶解→离心→微滤→超滤→浓缩→低温干燥，最后获得的成品具有苦味、腥味少的优点，颜色浅黄，品质较高，具有易容解，稳定性高的优点；本发明采用亚临界萃取方法对粉碎后的火麻仁进行脱脂，于低温条件下操作避免了产品营养色泽的变化，且亚临界萃取技术可使溶剂于加压条件下进行快速的分子扩散，加快传质速度和溶解能力，使火麻细胞内的多种脂溶性成分加速提取到溶剂中，从而缩短了脱脂时间，并且低温下有利于保护营养成分的活性，且本申请所用溶剂丁烷，容易被脱去，降低了溶剂对产品的污染，进一步节约操作成本；将脱脂后火麻仁粉经过稀释、磨浆后所得物质调节pH值至8.5-9.5，并结合超声波环境进行充分的碱提，然后调节pH值至4.5-5.5进行酸沉步骤，离心分离一次蛋白沉淀后，将上清液重复碱提酸沉步骤得到二次蛋白沉淀；然后将再次分离后的上清液中加入乙醇溶液进行提取三次蛋白沉淀，其中，分离过程于低温水浴环境下进行，同时通入惰性气体，可增大溶剂与蛋白的接触面积，还可避免发生蛋白变性，结合一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀，水洗至中性即得到火麻蛋白；再将所得火麻蛋白稀释后采用碱性蛋白酶和中性蛋白酶将蛋白质进行分步酶解，并严格控制酶解条件，将酶解所得物质依次经过微滤膜、超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，即得到本发明火麻蛋白低聚肽；其中，所述微滤膜、超滤膜均为聚醚砜滤膜，是以食品级等规聚丙烯为原料，生产全过程无任何添加剂，物理、化学性能稳定，有很好的相容性；本发明采用的酶解、微滤和超滤步骤的结合可以减少所得低聚肽的苦味、腥味，避免后续繁重的脱苦脱腥工艺；本发明所采用的每一技术手段都是相互配合、相互促进的，且步步为营、环环相扣的，所产生的总的技术效果远远高于单个技术手段所产生的技术手段的简单加和。
总之，本发明提供的工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，所制得的低聚肽具有苦味、腥味少的优点，颜色浅黄，品质较高，具有易容解，稳定性高，且操作过程简单，适合工业化生产并且具有很好的体内外降血压活性等功能可以调整人体健康，在食品工业、保健食品和医药等领域具有广阔的开发应用前景。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1
一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后过10目筛，在放置于萃取罐中，采用亚临界萃取方法进行低温脱脂，按照料液质量比为1:9向萃取罐中加入丁烷处理25min，反复萃取2次后，取出即得到脱脂后火麻仁粉；其中，所述萃取罐的操作条件是温度为20℃、压力为0.03MPa；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1:8加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨10min，得到混合液；
S3碱提：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至8.5，并放于频率为30kHZ的超声波辅助提取25min，得到火麻蛋白提取液；其中，所述酸碱调节剂是0.5mol/L的NaOH溶液和0.5mol/L的HCL溶液；
S4酸沉：向S3所述火麻蛋白提取液中加入酸碱调节剂调节pH值至4.5，再放入离心机中，于转速为10000r/min的条件下离心6min，收集一次蛋白沉淀；
S5：将S4离心分离所得上清液重复步骤S3、S4，收集二次蛋白沉淀；
S6：将S5离心分离所得上清液按1∶5的体积比加入乙醇溶液，于1℃的水浴环境下进行搅拌5min，搅拌的同时通入惰性气体，然后离心收集三次蛋白沉淀；将一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀混合后反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；其中，所述乙醇溶液的体积浓度为80％；
S7：称取火麻蛋白并加入其6倍质量的水混合，加入碱性蛋白酶，调节pH值至7，于温度为40℃酶解1h，酶解结束后于85℃温度下灭酶5min，冷却至室温，再向其中加入中性蛋白酶，调节pH值至6.5，于温度为35℃进行酶解1h，酶解结束后于85℃灭酶5min，冷却得到酶解液；其中，所述碱性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000u/g；所述中性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000u/g；
S8：将S7所述酶解液离心所得的上清液过孔径为0.45um的聚醚砜微滤膜，再通过10000Da聚醚砜超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，于冷阱温度为-35℃以下、真空度≤10Pa、样品加热温度35℃，处理7h，即得到成品火麻蛋白低聚肽。
实施例2
一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后过60目筛，在放置于萃取罐中，采用亚临界萃取方法进行低温脱脂，按照料液质量比为1:10向萃取罐中加入丁烷处理30min，反复萃取2次后，取出即得到脱脂后火麻仁粉；其中，所述萃取罐的操作条件是温度为25℃、压力为0.05MPa；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1:12加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨15min，得到混合液；
S3碱提：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至9.5，并放于频率为40kHZ的超声波辅助提取40min，得到火麻蛋白提取液；其中，所述酸碱调节剂是1.0mol/L的NaOH溶液和1.0mol/L的HCL溶液；
S4酸沉：向S3所述火麻蛋白提取液中加入酸碱调节剂调节pH值至5.5，再放入离心机中，于转速为11000r/min的条件下离心8min，收集一次蛋白沉淀；
S5：将S4离心分离所得上清液重复步骤S3、S4，收集二次蛋白沉淀；
S6：将S5离心分离所得上清液按1∶6的体积比加入乙醇溶液，于3℃的水浴环境下进行搅拌7min，搅拌的同时通入惰性气体，然后离心收集三次蛋白沉淀；将一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀混合后反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；其中，所述乙醇溶液的体积浓度为85％；
S7：称取火麻蛋白并加入其10倍质量的水混合，加入碱性蛋白酶调节pH值为7-10、温度为50℃，酶解3h，酶解结束后于95℃温度下灭酶10min，冷却至室温，再向其中加入中性蛋白酶，调节pH值至7.5、温度为50℃进行酶解3h，酶解结束后于95℃灭酶10min，冷却得到酶解液；其中，所述碱性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量12000u/g；所述中性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量12000u/g；
S8：将S7所述酶解液离心所得的上清液过孔径为0.45um的聚醚砜微滤膜，再通过10000Da聚醚砜超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，于冷阱温度为-35℃以下、真空度≤10Pa、样品加热温度40℃，处理12h，即得到成品火麻蛋白低聚肽。
实施例3
一种工业化生产火麻蛋白低聚肽的方法，包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后过40目筛，在放置于萃取罐中，采用亚临界萃取方法进行低温脱脂，按照料液质量比为1:9.5向萃取罐中加入丁烷处理28min，反复萃取2次后，取出即得到脱脂后火麻仁粉；其中，所述萃取罐的操作条件是温度为23℃、压力为0.04MPa；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1:10加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨12min，得到混合液；
S3碱提：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至9，并放于频率为35kHZ的超声波辅助提取30min，得到火麻蛋白提取液；其中，所述酸碱调节剂是0.7mol/L的NaOH溶液和0.7mol/L的HCL溶液；
S4酸沉：向S3所述火麻蛋白提取液中加入酸碱调节剂调节pH值至5，再放入离心机中，于转速为10500r/min的条件下离心7min，收集一次蛋白沉淀；
S5：将S4离心分离所得上清液重复步骤S3、S4，收集二次蛋白沉淀；
S6：将S5离心分离所得上清液按1∶5.5的体积比加入乙醇溶液，于2℃的水浴环境下进行搅拌6min，搅拌的同时通入惰性气体，然后离心收集三次蛋白沉淀；将一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀混合后反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；其中，所述乙醇溶液的体积浓度为83％；
S7：称取火麻蛋白并加入其8倍质量的水混合，加入碱性蛋白酶调节pH值为8、温度为45℃，酶解2h，酶解结束后于90℃温度下灭酶8min，冷却至室温，再向其中加入中性蛋白酶，调节pH值至7、温度为40℃进行酶解2h，酶解结束后于90℃灭酶8min，冷却得到酶解液；其中，所述碱性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量8000u/g；所述中性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量8000u/g；
S8：将S7所述酶解液离心所得的上清液过孔径为0.45um的聚醚砜微滤膜，再通过10000Da聚醚砜超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，于冷阱温度为-35℃以下、真空度≤10Pa、样品加热温度38℃，处理10h，即得到成品火麻蛋白低聚肽。
对比例
一种火麻蛋白低聚肽的制作方法，包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后过40目筛，过筛后将其放置于萃取罐中，采用热榨萃取的方式进行脱脂，取出即得到脱脂后火麻仁粉；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1:10加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨12min，得到混合液；
S3：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至10，放置2h得到碱提液；其中，所述酸碱调节剂是1.0mol/L的NaOH溶液或1.0mol/L的HCL溶液；
S4：向S3所述碱提液中加入酸碱调节剂调节pH值至6，再放入离心机中，于转速为10500r/min的条件下离心7min，收集蛋白沉淀并反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；
S5：向火麻蛋白加入其8倍质量的水混合为火麻蛋白，向火麻蛋白中加入风味蛋白酶，酶解2h，酶解结束后于90℃温度下灭酶8min，冷却至室温，得到酶解液；将所述酶解液离心所得的上清液经过过滤，将所得滤液浓缩后进行真空冷冻干燥即得到成品火麻蛋白低聚肽；其中，所述风味蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量8000u/g。
实验
(一)理化指标
将上述实施例1-3及对比例的火麻蛋白低聚肽进行理化指标检测，具体数据见表1；
表1火麻蛋白低聚肽的理化指标
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
肽含量(以干基计)/％ 96 95 97 50
8秒内溶解度/％ 100 100 100 40
色泽 浅黄色 浅黄色 浅黄色 暗黄色
表1的结果表明：实施例1-3的火麻仁蛋白低聚肽的理化指标较好，说明采用本发明的提取方法可提高火麻仁蛋白低聚肽的品质。
(二)稳定性
将实施例3及对比例的火麻蛋白低聚肽的稳定性试验，试验将上述两组火麻蛋白低聚肽在不同的温度(4、20、40、60、80、100℃)及不同pH(4、6、8、10)下处理2h后，检测其ACE抑制率，具体数据见表2；
表2火麻蛋白低聚肽的稳定性
Figure BDA0001557022590000081
表2的结果表明：实施例3的火麻仁蛋白低聚肽在不同温度、酸碱度下的ACE抑制率变化不显著。说明火麻短肽具有良好的加工热稳定性和pH稳定性。
(三)降压效果实验
NC：正常对照组；T3M：样品(T3)中剂量组；T3L：T大剂量组；CA：阳性组卡托普利(Catropril)组。(注：N代表正常，C代表对照，T3代表火麻蛋白低聚肽，C代表卡托普利，A代表给药)。
表3单次给予待试药物对大鼠收缩压的影响(mmHg，
Figure BDA0001557022590000082
N＝5)
Figure BDA0001557022590000083
注：与NC组比较，*p<0.05；与基线期比较，#p<0.05
表4长期给予待试药物对大鼠收缩压的影响(mmHg，
Figure BDA0001557022590000084
N＝5)
Figure BDA0001557022590000091
注：与NC组比较，*p<0.05；与基线期比较，#p<0.05
表3-4的结果表明：本发明的火麻仁蛋白低聚肽在对大鼠收缩压的影响实验中，效果与拉托普利组相当，说明本发明的火麻蛋白低聚肽具有良好的降压效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种工业化生产火麻蛋白肽的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将火麻仁粉碎后放置于萃取罐中，采用亚临界萃取方法进行低温脱脂，按照料液质量比为1:9-10向萃取罐中加入丁烷处理25-30min，反复萃取2次后，取出即得到脱脂后火麻仁粉；所述萃取罐的操作条件是温度为20-25℃、压力为0.03-0.05MPa；
S2：向S1所述脱脂后火麻仁粉按照料液比为1: 8-12加入蒸馏水，再放于胶体磨中研磨10-15min，得到混合液；
S3：碱提：向S2所述混合液中加入酸碱调节剂，调节pH值至8.5-9.5，并放于超声波辅助提取25-40min，得到火麻蛋白提取液；所述超声波的频率为30-40kHz；
S4：酸沉：向S3所述火麻蛋白提取液中加入酸碱调节剂调节pH值至4.5-5.5，再放入离心机中，于转速为10000-11000r/min的条件下离心6-8min，收集一次蛋白沉淀；
S5：将S4离心分离所得上清液重复步骤S3、S4，收集二次蛋白沉淀；
S6：将S5离心分离所得上清液按1∶5-6的体积比加入乙醇溶液，搅拌5-7min，然后离心收集三次蛋白沉淀；将一次蛋白沉淀、二次蛋白沉淀和三次蛋白沉淀混合后反复水洗至中性，即得到火麻蛋白；其中，所述乙醇溶液的体积浓度为80-85%；所述搅拌的同时通入惰性气体，且搅拌过程是于1-3℃的水浴环境下进行；
S7：称取火麻蛋白并加入其6-10倍质量的水混合，加入碱性蛋白酶，调节pH值至7-10、于温度为40-50℃酶解1-3h，酶解结束后于85-95℃温度下灭酶5-10min，冷却至室温，再向其中加入中性蛋白酶，调节pH值至6.5-7.5，于温度为35-50℃进行酶解1-3h，酶解结束后于85-95℃灭酶5-10min，冷却得到酶解液；所述碱性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000-12000u/g；所述中性蛋白酶的使用量为所述火麻蛋白的重量2000-12000u/g；
S8：将S7所述酶解液离心所得的上清液过孔径为0.45μm的聚醚砜微滤膜，再通过超滤膜，将所得截留液浓缩后进行真空冷冻干燥，于冷阱温度为-35℃以下、真空度≤10Pa、样品加热温度35～40℃，处理7-12h，即得到成品火麻蛋白肽；
在步骤S8中，所述超滤膜为10000Da聚醚砜超滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种工业化生产火麻蛋白肽的方法，其特征在于：在步骤S1中，所述火麻仁粉碎后过10-60目筛。
3.根据权利要求1所述的一种工业化生产火麻蛋白肽的方法，其特征在于：所述酸碱调节剂是0.5-1.0mol/L的NaOH溶液和0.5-1.0mol/L的HCL溶液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种工业化生产火麻蛋白肽的方法得到的工业化生产的火麻蛋白肽。
5.权利要求4所述的工业化生产的火麻蛋白肽在制备降血压的药品或保健品中的应用。
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