CN108486202B - 一种辣木酶解物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种辣木酶解物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辣木酶解物及其制备方法和应用,涉及生物提取技术领域。本发明的辣木原料先用糖酶进行分解,使辣木细胞破壁,释放细胞中的其他物质;再用蛋白酶降解辣木细胞中的植物蛋白成小分子的多肽。降解得到的酶解物经灭酶过滤后直接用于干燥,得到辣木酶解物,制备工艺简便,生产成本低廉。制备得到的辣木酶解物,能够最大限度的提取到辣木中的蛋白质和多糖,充分富集生物活性小分子,在人体中容易消化和吸收,生物利用度高,抗疲劳效果好。

Description

一种辣木酶解物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物提取技术领域,特别涉及一种辣木酶解物的制备方法、制备得到的辣木酶解物及应用。
背景技术
辣木是多年生热带、亚热带落叶乔木,属被子门辣木科辣木属植物,拉丁学名:Moringa oleifera Lam.,英文名称:Moringa,另外还有多种别名,根据其豆荚形状(细长、呈三角形),称为鼓槌树(Drumstick tree),根据其根部具有辛辣味,称为辣根树(Horseradish tree);根据其籽实可榨油,称为奔油树(Ben oil tree或者Benzoil tree)。辣木树全世界约有14个品种,在海拔高度0-2000米、年降雨量800-3000毫米的热带或亚热带气候中可在室外自然生长,土壤条件较为宽泛,在沙质pH值为5-9的土壤中最为适宜。树高10-12米,树干直立,直径可达45厘米。树枝延伸无一定规律,树形像一把伞,十分优美,根有辛辣味,树龄可达20年。
辣木被誉为是一种完美的植物,它含有丰富的蛋白质、维生素及氨基酸,其营养价值与“人类营养的微型宝库”螺旋藻相当。根据印度医学千百年验证认为辣木可以预防多种疾病,在医学上应用于糖尿病、高血压、皮肤病、贫血、骨骼、抗忧郁、关节炎、消化器官、肿瘤等疾病。其中:辣木树叶以其采集方便、资源丰富、加工简单,成为辣木被研究最早且最多的部位,它含有丰富的营养物质和药用成分,如黄酮类物质、多糖、生物碱、水溶性蛋白质等,在抗氧化、降血糖、降血脂、抗真菌等方面的效果显著。
目前我国对辣木的产品开发相对滞后,市场上的功能性食品主要是直接对辣木叶粉碎的方式进行粗加工,辣木叶的吸收效率较低,功效不佳。而且目前对辣木叶的研究多是提取黄酮类化合物,其中的多糖、生物碱、水溶性蛋白质等成分及其活性成分的研究鲜见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辣木酶解物的制备方法,该方法能够更有效的将辣木中的有效成分提取出来,收率高。
本发明的另外一个目的在于提供上述方法制备得到的辣木酶解物,及该辣木酶解物的抗疲劳用途。
本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种辣木酶解物的制备方法,包括以下步骤:
a、将100重量份的辣木原料与800~1200重量份的水混合,在混合物中加入1~8份糖酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到糖酶解物;
b、调节所述糖酶解物的pH值至8~9,在所述糖酶解物中加入1~8重量份碱性蛋白酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到初级蛋白酶解物;
c、在步骤b得到的初级蛋白酶解物中加入1~8重量份的中性蛋白酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到终蛋白酶解物;
d、将步骤c所述终蛋白酶解物灭酶,过滤干燥后得到辣木酶解物。
优选的,所述糖酶是淀粉酶、纤维素酶、果胶酶和糖化酶中的至少一种。
优选的,所述碱性蛋白酶是alcalase蛋白酶和胰酶中的至少一种;
优选的,所述中性蛋白酶是A1398、Neutrase酶和Flavourzyme风味蛋白酶中的至少一种。
优选的,所述辣木原料为干燥的辣木叶粉碎料。
优选的,步骤d所述灭酶步骤包括:调整所述终蛋白酶解物的温度到75~90℃,保温15~60分钟。
优选的,步骤d所述干燥为真空喷雾干燥或真空冷冻干燥。
本发明还包括上述任意一项技术方案所述方法制备得到的辣木酶解物。
优选的,以重量百分数计,所述辣木酶解物中,天冬氨酸与谷氨酸含量之和占总蛋白质多肽含量的20%以上。
优选的,以重量百分数计,所述辣木酶解物中,黄酮含量:≥3%,总多糖:≥20%,总蛋白质:≥20%,多肽分子量在300-2000之间。
本发明还包括上述任意一项技术方案所述辣木酶解物在制备具有抗疲劳效果的食品、保健品及药品中的应用。
现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供了一种辣木酶解物的制备方法,辣木原料先用糖酶进行分解,使辣木细胞破壁,释放细胞中的其他物质;再用蛋白酶降解辣木细胞中的植物蛋白成小分子的多肽。降解得到的酶解物经灭酶过滤后直接用于干燥,制备过程中不使用有机溶剂,减少了酶解物中的活性成分损失,同时减少了后处理工序,提高了制备收率。本发明的制备工艺简便,生产成本低廉。
本发明方法制备得到的辣木酶解物,能够最大限度的发挥蛋白质和多糖的生物学效能,充分富集生物活性小分子,天冬氨酸与谷氨酸含量之和占总蛋白质多肽含量的20%以上,产品收率高,在人体中容易消化和吸收,多糖和黄酮的口服生物利用度高,抗疲劳效果好。
本发明制备得到的辣木酶解物可用于制备高营养活性的辣木产品,具有抗疲劳效果,如具有抗疲劳效果的食品、保健品及药品,作为对糖尿病以及心血管、老年营养不良等辅助护理的营养干预,应用前景良好。
具体实施方式
本发明提供了一种辣木酶解物的制备方法,包括以下步骤:
a、将100重量份的辣木原料与800~1200重量份的水混合,在混合物中加入1~8份糖酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到糖酶解物;
b、调节所述糖酶解物的pH值至8~9,在所述糖酶解物中加入1~8重量份碱性蛋白酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到初级蛋白酶解物;
c、在步骤b得到的初级蛋白酶解物中加入1~8重量份的中性蛋白酶,30~65℃下恒温酶解0.5~12小时,得到终蛋白酶解物;
d、灭活步骤c所述终蛋白酶解物中的酶,过滤干燥后得到辣木酶解物。
本发明对所述辣木的来源及品种没有特殊限定,在本发明具体实施例中优选为国内云南、四川以及印度等地各种不同的辣木品种。本发明所用的辣木原料优选为干燥的辣木叶粉碎料。本发明对辣木原料的干燥程度及粉粹程度没有特殊限定,本领域技术人员可以根据本领域的普通技术知识设置合适的干燥程度及粉粹程度,本发明优选所述辣木原料的含水量低于15%,更优选为5~10%。本发明的辣木原料不用粉碎很细,既可以节约成本,收率也不会降低,同时还容易过滤。
本发明将辣木原料与水混合,在混合物中加入糖酶进行酶解。本发明中,辣木原料与水混合的质量比为1:8~12,更优选为1:9~11;糖酶与所述辣木原料的质量比为1~8:100,更优选为3~6:100。本发明中,所述糖酶优选为淀粉酶、纤维素酶、果胶酶和糖化酶中的至少一种,在本发明具体实施例中,优选为纤维素酶和果胶酶。本发明对纤维素酶和果胶酶的比例没有特殊限定,在本发明具体实施例中,优选纤维素酶和果胶酶的质量比为1:1,本领域技术人员可以根据酶解的具体情况设置不同的纤维素酶和果胶酶的比例。
为了使糖酶能够充分的酶解,本发明优选将辣木原料的水溶液pH值调整至糖酶所适应的pH值。本发明所述糖酶优选为纤维素酶和果胶酶时,本发明优选调整辣木原料水溶液的pH值为5~6。
本发明中,所述糖酶对辣木原料进行酶解在30~65℃的恒温下进行,优选为在40~55℃下进行。本发明所述糖酶酶解的时间为0.5~12h,优选为2~8h。酶解得到糖酶解物。由于植物细胞壁以纤维素为主,本发明中先在辣木原料的水溶液中加入糖酶,使辣木细胞破壁,充分释放辣木细胞中的营养物质。因此,得到的糖酶解物中含有辣木细胞间及辣木细胞内的所有营养物质。
本发明将所述糖酶解物依次用碱性蛋白酶和中性蛋白酶进行酶解,分解辣木营养物质。
本发明先将所述糖酶解物的pH值调整至8~9,使其pH值适应于碱性蛋白酶的分解。本发明在所述糖酶解物中加入碱性蛋白酶,以辣木原料的质量计,所述碱性蛋白酶的加入量与所述辣木原料的质量比为1~8:100,优选为3~6:100。本发明对所述碱性蛋白酶的种类没有特殊限定,采用本领域中的常规碱性蛋白酶即可,可以采用市售商品。在本发明具体实施例中,优选所述碱性蛋白酶为alcalase蛋白酶和胰酶中的至少一种,所述碱性蛋白酶的生产厂家优选为广西庞博生物生产的碱性蛋白酶或诺维信的碱性蛋白酶。
本发明中,所述碱性蛋白酶在30~65℃的恒温下对糖酶解物进行酶解,更优选为在40~55℃下进行。本发明所述碱性蛋白酶酶解的时间为0.5~12h,优选为2~8h,酶解后得到初级蛋白酶解物。
本发明将得到的初级蛋白酶解物再次用中性蛋白酶酶解。初级酶解将绝大部分蛋白质降解,中性蛋白酶是修剪作用,将剩余的未被降解的蛋白质酶解,同时解决口感和功效的释放。以辣木原料的质量计,所述中性蛋白酶的加入量与所述辣木原料的质量比为1~8:100,优选为3~6:100。本发明对所述中性蛋白酶的种类没有特殊限定,采用本领域中的常规中性蛋白酶即可,可以采用市售商品。在本发明具体实施例中,优选所述中性蛋白酶为A1398、Neutrase酶和Flavourzyme风味蛋白酶中的至少一种。
本发明中,所述中性蛋白酶在30~65℃的恒温下对所述初级蛋白酶解物进行酶解,更优选为在40~55℃下进行。本发明所述中性蛋白酶酶解的时间为0.5~12h,优选为2~8h,酶解后得到终蛋白酶解物。
本发明按照先糖酶再蛋白酶的酶解顺序对辣木原料进行酶解,能够有效的提取辣木原料中的有效活性物质。糖酶可使植物细胞破壁,释放细胞中的其他物质,然后再用蛋白酶降解植物蛋白成多肽,同时将上一步的糖酶灭活。此顺序酶解后的产品所含蛋白质含量不低于辣木原料中的蛋白质含量,多糖、总黄酮含量与辣木叶中初始含量相当。如果将酶解顺序反过来加,植物细胞的破壁就变得困难而达不到要求,同时后续加的糖酶将被蛋白酶灭活,达不到酶解的效果。
本发明中将得到所述终蛋白酶解物中的酶进行灭活,过滤干燥后得到辣木酶解物。本发明对灭酶步骤没有特殊限定,采用本领域的常规灭酶方法即可,如高温灭酶。在本发明中,优选调整所述终蛋白酶解物的温度到75~90℃,保温15~60分钟,更优选为调整所述终蛋白酶解物的温度到80~85℃,保温30~40分钟,将终蛋白酶解物中的蛋白酶灭活。
过滤灭酶后酶解液中的菌体,将滤液干燥得到本发明的辣木酶解物。本发明对过滤及干燥的方式没有特殊限定,采用本领域中的常规过滤及干燥方法即可。为了提高干燥效率,本发明在干燥前优选将过滤后的滤液进行浓缩后再进行干燥。本发明所述浓缩优选为减压浓缩,所述减压浓缩的真空度优选为0.06~0.10Mpa,更优选为0.07~0.09Mpa;浓缩温度优选为40~65℃,更优选为45~55℃。
本发明所述干燥优选为真空喷雾干燥或真空冷冻干燥,得到辣木酶解物。
本发明对得到的辣木酶解物进行检测。在本发明具体实施例中,采用苯酚法测定辣木酶解物中的可溶性糖,采用分光光度法测定辣木酶解物中的总黄酮(以芦丁计)含量,按照国家标准《GB 50095-2010食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定辣木酶解物中的粗蛋白质含量,并测定不同氨基酸的种类和比例。得到本发明的辣木酶解物中,天冬氨酸与谷氨酸含量之和占总蛋白质多肽含量的20%以上。黄酮含量≥3%,总多糖20%,总蛋白质≥20%,多肽分子量在300~2000之间。说明本发明的辣木酶解物,能够最大限度的提取到辣木中的蛋白质和多糖,充分富集生物活性小分子,在人体中容易消化和吸收,生物利用度高,抗疲劳效果好。
本发明制备得到的辣木酶解物可用于制备高营养活性的辣木产品,具有抗疲劳效果,如具有抗疲劳效果的食品、食品添加剂、保健品及药品,作为对糖尿病以及心血管、老年营养不良等辅助治疗的营养干预,应用前景良好。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明所用的实验试剂如下:
糖酶:1:1重量比混合的纤维素酶和果胶酶;
碱性蛋白酶(10万)和中性蛋白酶(2万)购自诺维信(中国)生物技术有限公司。
实施例1
以云南干燥辣木叶原料制备辣木叶酶解物
将100克干净的云南产辣木叶粉碎,加入去离子水1000毫升恒温55℃,调pH值至5,加入2克糖酶,反应3小时;之后同样温度下,氢氧化钠溶液调pH值至8,恒温搅拌下加入2克碱性蛋白酶反应2小时;再之后同样温度条件下加入2克中性蛋白酶反应2小时;将得到的酶解物升温至90℃,恒温半小时,使酶失活,过滤。滤液于真空度0.08Mpa,温度50℃减压浓缩,最后冻干,即得固态辣木叶酶解物干粉,收率62.1%。
经测定,得到的辣木叶酶解物干粉中:粗蛋白含量45%,氨基酸总含量:40.16%;其中谷氨酸与天冬氨酸合计占蛋白质多肽总量的26.4%;总黄酮3.25%;多糖含量:25.62%。
辣木叶酶解物干粉中各个氨基酸的含量见表1。
表1实施例1得到的辣木叶酶解物的氨基酸含量
氨基酸 辣木叶酶解物(%) 按照100%计算
天门冬氨酸 4.76 11.85
苏氨酸 1.93 4.81
丝氨酸 1.92 4.78
谷氨酸 5.84 14.54
甘氨酸 2.21 5.50
丙氨酸 2.5 6.22
胱氨酸 0.34 0.85
缬氨酸 2.19 5.45
蛋氨酸 0.73 1.82
异亮氨酸 1.87 4.66
亮氨酸 3.6 8.96
酪氨酸 1.5 3.73
苯丙氨酸 2.04 5.08
赖氨酸 2.21 5.50
组氨酸 0.79 1.97
精氨酸 2.6 6.47
脯氨酸 1.68 4.18
色氨酸 0.602 1.50
氨基酸总量 40.16 100.00
实施例2
以四川产辣木叶为原料制备辣木叶酶解物干粉
将100克干净的四川产辣木叶干燥粉碎料,加入无离子水800毫升恒温35℃,调pH值至5,加入7克糖酶,反应4小时;之后同样温度下,调节pH值至8,恒温搅拌下加入8克碱性蛋白酶反应5小时;再之后同样温度条件下加入8克中性蛋白酶反应5小时;之后升温至80℃,恒温反应40min,使酶失活,过滤。滤液于真空度0.10Mpa,温度40℃减压浓缩,最后冻干,即得固态辣木叶酶解物干粉,收率为48.5%。
经测定,得到的辣木叶酶解物干粉中:粗蛋白含量35%,氨基酸总含量:31.33%;其中谷氨酸与天冬氨酸合计占蛋白质总量的23.9%;总黄酮3.11%;多糖含量:45%。
辣木叶酶解物干粉中各个氨基酸的含量见表2。
表2实施例2得到的辣木叶酶解物的氨基酸含量
氨基酸 辣木叶酶解物(%) 按照100%计算
天门冬氨酸 3.34 10.66
苏氨酸 1.58 5.04
丝氨酸 1.52 4.85
谷氨酸 4.17 13.31
甘氨酸 1.73 5.52
丙氨酸 2.33 7.44
胱氨酸 0.22 0.70
缬氨酸 1.75 5.59
蛋氨酸 0.62 1.98
异亮氨酸 1.45 4.63
亮氨酸 2.84 9.06
酪氨酸 1.29 4.12
苯丙氨酸 1.88 6.00
赖氨酸 1.66 5.30
组氨酸 0.68 2.17
精氨酸 1.55 4.95
脯氨酸 1.57 5.01
色氨酸 0.602 1.92
氨基酸总量 31.33 100.00
实施例3
以四川产辣木叶为原料制备辣木叶酶解物干粉
将50公斤干净的四川产辣木叶干燥粉碎料,加入无离子水800升恒温50℃,调pH值至5,加入2公斤糖酶,反应3小时;之后同样温度下,氢氧化钠调节pH值至8,恒温搅拌下加入500克碱性蛋白酶反应10小时;再之后同样温度条件下加入500克中性蛋白酶反应10小时;之后升温至75℃,恒温反应一小时,使酶失活,过滤。滤液于真空度0.06Mpa,温度65℃减压浓缩,最后喷雾干燥,即得固态辣木叶酶解物干粉,收率51%。
经测定,得到的辣木叶酶解物干粉中:粗蛋白含量31%,氨基酸总含量:27.31%;其中谷氨酸与天冬氨酸合计占蛋白质总量的25.8%;总黄酮3.56%;多糖含量:42.3%。
辣木叶酶解物干粉中各个氨基酸的含量见表3。
表3实施例3辣木叶酶解物的氨基酸含量
Figure BDA0001673432590000091
Figure BDA0001673432590000101
实施例4
将实施例2中的酶解辣木叶粉,应用于8例志愿者的日常营养补充,年龄范围:55岁-75岁,每天一次,每次5克。连续服用30天。观察指标:
其中5例,服用前,无力感、嗜睡、注意力不集中、精神萎靡;服用30天后,上述症状明显改善,嗜睡感消失、精神状态好、体力劳动时间明显提高,易疲劳状况获得明显改善;3例血脂下降明显,三羧酸甘油酯均从>4降至3以下;2例血压从高压>150低压>100,降至高压130低压90左右。
实施例5:
在面包中添加5%辣木酶解物,面条中添加3%辣木酶解物,提高了食品中植物来源蛋白多肽的含量,不影响相应食品的口感,更有利于吸收,为一种良好的营养干预食品原料。
综上,本发明的辣木酶解物,能够最大限度的提取到辣木中的蛋白质和多糖,充分富集生物活性小分子,在人体中容易消化和吸收,生物利用度高,抗疲劳效果好。
本发明辣木酶解物制备工艺简便,生产成本低廉,可用于制备高营养活性的辣木叶干粉及辣木叶饮料,制备对糖尿病以及心血管、老年营养不良等辅助治疗的营养干预食品,应用前景良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种辣木酶解物的制备方法,其特征在于,由以下方法制备得到:
将100克干净的云南产干燥辣木叶粉碎料,加入去离子水1000毫升恒温55℃,调pH值至5,加入2克糖酶,反应3小时;之后同样温度下,氢氧化钠溶液调pH值至8,恒温搅拌下加入2克碱性蛋白酶反应2小时;再之后同样温度条件下加入2克中性蛋白酶反应2小时;将得到的酶解物升温至90℃,恒温半小时,使酶失活,过滤;滤液于真空度0.08Mpa,温度50℃减压浓缩,最后冻干,即得固态辣木叶酶解物干粉;
所述碱性蛋白酶是alcalase蛋白酶和胰酶中的至少一种;
所述中性蛋白酶是A1398、Neutrase酶和Flavourzyme风味蛋白酶中的至少一种;
所述糖酶为1:1重量比混合的纤维素酶和果胶酶。
2.根据权利要求1所述方法制备得到的辣木酶解物,其特征在于,以重量百分数计,所述辣木酶解物中,天冬氨酸与谷氨酸含量之和占总蛋白质和多肽含量的20%以上;黄酮含量:≥3%,总多糖:≥20%,总蛋白质:≥20%,多肽分子量在300-2000之间。
3.根据权利要求2所述辣木酶解物在制备具有抗疲劳效果的食品、保健品及药品中的应用。
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