CN109576331B - 一种小麦胚芽肽的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物中天然肽的提取技术领域，具体公开一种小麦胚芽肽的提取方法。所述小麦胚芽肽的提取方法包括以下工艺步骤：a、向小麦胚芽粕中加入纯化水进行蒸煮；b、进行酶解得到脱糖胚芽粕；c、加入柠檬酸钠，同时加入中性蛋白酶、纤维素蛋白酶和风味蛋白酶，酶解2.0‑3.0h；d、高温灭酶；e、分离纯化。本发明原料为价格低廉的胚芽粕，提取过程简便，无任何有机溶剂的加入，得到的小麦胚芽肽活性分子纯度高，肽的得率高，具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及植物中天然肽的提取技术领域，尤其涉及一种小麦胚芽肽的提取方法。
背景技术
小麦胚芽中含有丰富的优质蛋白质，包含了人体必需的8种氨基酸，特别是赖氨酸的含量占18.5％，比大米、白面高出6～7倍。小麦胚芽中的谷胱甘肽，有人称它为抗癌因子，它对抑制癌症有显著的效果。之前小麦胚芽只是作为面粉加工业产生的副产品，大多作为饲料来使用。目前国内也只是对小麦胚芽进行粗加工，即超微粉碎，作为食品原料，其水溶性差，口感差。还有一部分小麦胚芽用于制作小麦胚芽油，剩下的胚芽粕直接扔掉或做成饲料，而小麦胚芽中的大部分优质蛋白质仍存留在胚芽粕中，胚芽粕中存留的蛋白质含量高达30％左右，造成了严重的浪费。
近几年来，研究发现小麦胚芽粕中的蛋白质经水解后可得到一些具有较高活性的小分子肽，如抗氧化肽和免疫促进肽等，这些生物活性肽为研究蛋白质资源的利用提供了新的机遇，提高了小麦胚芽的使用价值。但目前已有的从小麦胚芽中提取小分子活性肽的方法，大多收率不高，且小分子活性肽的纯度低，提取过程复杂，提取成本高，经济效益低，无法推广生产。
发明内容
针对现有小麦胚芽肽的提取方法中，提取工艺复杂、提取周期长、成本高、收率低等问题，本发明提供一种小麦胚芽肽的提取方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种小麦胚芽肽的提取方法，包括以下工艺步骤：
a、向小麦胚胚芽粕中加入纯化水进行蒸煮；
b、降温至54-58℃，加入纤维素酶，淀粉酶和糖化酶，搅拌酶解2.0-3.0h；离心脱糖，得到脱糖胚芽粕；
c、向脱糖胚芽粕中加入柠檬酸钠溶液，升温至50-55℃，加入中性蛋白酶、纤维素蛋白酶和风味蛋白酶，搅拌酶解2.0-3.0h；
d、升温灭酶；
e、分离和纯化。
相对于现有技术，本发明提供的小麦胚芽肽的提取方法所用原料为价格低廉的胚芽粕，提取过程简便，无任何有机溶剂的加入，得到的小麦胚芽肽活性分子纯度高，完全符合食用要求。本发明先将胚芽粕中的糖类物质进行酶解，将大分子多糖分解为单糖，降低提取液的粘稠度，利于下一步蛋白质的酶解过程；在对胚芽粕中的蛋白质进行酶解时，本发明利用中性蛋白酶对胚芽粕中的蛋白质进行水解，但是天然小麦胚芽中为保持自身的代谢平衡，存在少量蛋白酶抑制物，因而单纯的加入中性蛋白酶，不利于胚芽粕中蛋白质的充分降解，针对小麦胚芽粕中蛋白质的水解特性，本发明将中性蛋白酶与纤维素蛋白酶结合使用，可以消除蛋白酶抑制物对蛋白质水解过程的干涉，同时，在提取液中加入柠檬酸钠溶液，使蛋白酶在长时间水解蛋白过程中维持较高活性，延长了中性蛋白酶的半衰期，进一步增加蛋白水解的彻底性。另一方面中性蛋白酶与纤维素蛋白酶将胚芽粕中的蛋白质剪切成小分子太短，导致蛋白质中的疏水氨基酸暴露出来，使部分活性肽成为苦肽，而风味蛋白酶的加入可以将苦肽上的疏水氨基酸水解成单个氨基酸，去除苦味，提高小麦胚芽肽产品的口味。
优选地，所述步骤a中纯化水的加入量为胚芽粕重量的7-8倍，蒸煮条件为，90-95℃，蒸煮20-25min，加入纯化水对小麦胚芽粕进行蒸煮，将是胚芽粕中的蛋白质变性，加快蛋白酶的水解过程，缩短小麦胚芽肽的提取周期。
优选地，所述步骤b中的纤维素酶由黑曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.5-1％，小麦胚芽粕中含有大量的纤维素，大部分蛋白质被纤维素包裹，不利于蛋白质与蛋白酶的接触，纤维素酶的加入，解决了小麦胚芽肽难以提取的问题，将纤维素降解为小分子单糖，释放其中的蛋白质，使蛋白质水解更充分，产品收率更高。
优选地，所述步骤b中的淀粉酶由解淀粉芽孢杆菌发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的1-1.5％。
优选地，所述糖化酶为葡萄糖淀粉酶，由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.5-1％。淀粉酶和糖化酶的加入，将胚芽粕中的其他多糖物质水解，降低提取液的粘稠度，促进蛋白水解过程。另一方面，采用生物酶解脱糖法代替目前的酸碱脱糖提取蛋白法，产生的低聚糖可以作为食品添加剂和保健食品原料，提高了产品效益。
优选地，所述步骤c中柠檬酸钠的加入质量占胚芽粕重量的3-4％，中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌中性蛋白酶，加入质量占胚芽粕重量的1-1.5％，可以将蛋白质水解为小分子肽链。
优选地，所述步骤c中的纤维素蛋白酶从米曲霉发酵液提取得到，加入质量占胚芽粕重量的0.1-0.3％。
优选地，所述风味蛋白酶由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.3-0.5％，可以将苦肽彻底水解为单个氨基酸，提高产品的风味。
优选地，所述步骤e中的分离过程利用三相离心机进行固液分离。
优选地，所述步骤e中的纯化过程中利用1纳米的纳滤膜过滤，透过液再用0.2纳米的纳滤膜脱盐并浓缩；得到的浓缩液用0.5纳米的纳滤膜分离，对透过液和截留液分别进行浓缩、干燥，得到180-500道尔顿高活性小分子肽和500-1000道尔顿小分子肽两种小麦胚芽肽产品，其中180-500道尔顿高活性小分子肽可用于医药产品；500-1000道尔顿小分子肽可用于保健品。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种小麦胚芽肽的提取方法，包括以下工艺步骤：
a、称取小麦胚芽粕100g，加入700g纯化水，充分搅拌均匀，在95℃条件下，蒸煮25min，将胚芽粕中的蛋白质变性，加快蛋白酶的水解过程，缩短小麦胚芽肽的提取周期。
b、降温至54℃，加入1g纤维素酶，0.5h后再加入1g淀粉酶和0.5g糖化酶，温度保持在54℃，搅拌酶解2.0h；用离心机离心脱糖，得到脱糖胚芽粕；其中的纤维素酶由黑曲霉发酵得到，小麦胚芽粕中含有大量的纤维素，大部分蛋白质被纤维素包裹，不利于蛋白质与蛋白酶的接触，纤维素酶的加入，解决了小麦胚芽肽难以提取的问题，将纤维素降解为小分子单糖，释放其中的蛋白质，使蛋白质水解更充分，产品收率更高；淀粉酶由解淀粉芽孢杆菌发酵得到；糖化酶为葡萄糖淀粉酶，由米曲霉发酵得到，淀粉酶和糖化酶的加入，将胚芽粕中的其他多糖物质水解，降低提取液的粘稠度，促进蛋白水解过程。另一方面，采用生物酶解脱糖法代替目前的酸碱脱糖提取蛋白法，产生的低聚糖可以作为食品添加剂和保健食品原料，提高了产品效益。
c、向脱糖胚芽粕中加入3g的柠檬酸钠，升温至50℃，加入1g中性蛋白酶、0.1g纤维素蛋白酶和0.3g风味蛋白酶，搅拌酶解2h；其中中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌中性蛋白酶，是一种内切蛋白酶，可以将蛋白质水解为小分子肽链；纤维素蛋白酶从米曲霉发酵液提取得到；风味蛋白酶为外切蛋白酶由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.3-0.5％，可以将苦肽彻底水解为单个氨基酸，提高产品的风味；在蛋白质酶解液中加入少量的柠檬酸钠可以有效延长中性蛋白酶的半衰期，长时间维持水解蛋白过程中中性蛋白酶的活性，增加蛋白水解的彻底性，进一步缩短小麦胚芽肽的提取周期。
d、升温至90℃，保持16min，将蛋白酶灭活，停止酶解反应。
e、用卧螺离心机离心去除固相，取液相用三相离心机过滤去除不溶物和油脂，为下一步纳滤过程做准备。得到的离心液先用1纳米的纳滤膜过滤，再用0.2纳米的纳滤膜脱盐并浓缩至原体积的1/5倍；浓缩液用0.5纳米的纳滤膜分离，得到透过液和截留液，对透过液和截留液分别进行浓缩至原体积的1/2、干燥，得到180-500道尔顿高活性小分子肽和500-1000道尔顿小分子肽两种小麦胚芽肽产品，其中180-500道尔顿高活性小分子肽可用于医药产品；500-1000道尔顿小分子肽可用于保健品。使用纳米微孔过滤技术，得到的产品可100％溶于水，利于小麦胚芽肽在食品、药品中的加工，促进人体的吸收。
对实施例1中得到的小麦胚芽肽进行称量，共得到23.8g的高活性小麦胚芽肽产品，包括15.2g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和8.6g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量达到总蛋白含量的79.3％。
实施例2
一种小麦胚芽肽的提取方法，包括以下工艺步骤：
a、称取小麦胚芽粕100g，加入800g纯化水，充分搅拌均匀，在95℃条件下，蒸煮25min，将胚芽粕中的蛋白质变性，加快蛋白酶的水解过程，缩短小麦胚芽肽的提取周期。
b、降温至56℃，加入0.8g纤维素酶，0.5h后再加入1.2g淀粉酶和0.8g糖化酶，温度保持在56℃，搅拌酶解2h；用离心机离心脱糖，得到脱糖胚芽粕；其中的纤维素酶由黑曲霉发酵得到，小麦胚芽粕中含有大量的纤维素，大部分蛋白质被纤维素包裹，不利于蛋白质与蛋白酶的接触，纤维素酶的加入，解决了小麦胚芽肽难以提取的问题，将纤维素降解为小分子单糖，释放其中的蛋白质，使蛋白质水解更充分，产品收率更高；淀粉酶由解淀粉芽孢杆菌发酵得到；糖化酶为葡萄糖淀粉酶，由米曲霉发酵得到，淀粉酶和糖化酶的加入，将胚芽粕中的其他多糖物质水解，降低提取液的粘稠度，促进蛋白水解过程。另一方面，采用生物酶解脱糖法代替目前的酸碱脱糖提取蛋白法，产生的低聚糖可以作为食品添加剂和保健食品原料，提高了产品效益。
c、向脱糖胚芽粕中加入4g柠檬酸钠，升温至54℃，加入1.2g中性蛋白酶、0.2g纤维素蛋白酶和0.4g风味蛋白酶，搅拌酶解2h；其中中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌中性蛋白酶，是一种内切蛋白酶，可以将蛋白质水解为小分子肽链；纤维素蛋白酶从米曲霉发酵液提取得到；风味蛋白酶由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.3-0.5％，可以将苦肽彻底水解为单个氨基酸，提高产品的风味；在蛋白质酶解液中加入少量的柠檬酸钠可以有效延长中性蛋白酶的半衰期，长时间维持水解蛋白过程中中性蛋白酶的活性，增加蛋白水解的彻底性，进一步缩短小麦胚芽肽的提取周期。
d、升温至95℃，保持12min，将蛋白酶灭活，停止酶解反应。
e、用卧螺离心机离心去除固相，取液相用三相离心机过滤去除不溶物和油脂，为下一步纳滤过程做准备。得到的离心液先用1纳米的纳滤膜过滤，再用0.2纳米的纳滤膜脱盐并浓缩至原体积的1/4倍；浓缩液用0.5纳米的纳滤膜分离，得到透过液和截留液，对透过液和截留液分别进行浓缩至原体积的1/2、干燥，得到180-500道尔顿高活性小分子肽和500-1000道尔顿小分子肽两种小麦胚芽肽产品，其中180-500道尔顿高活性小分子肽可用于医药产品；500-1000道尔顿小分子肽可用于保健品。使用纳米微孔过滤技术，得到的产品可100％溶于水，利于小麦胚芽肽在食品、药品中的加工，促进人体的吸收。对实施例2中得到的小麦胚芽肽进行称量，共得到25.1g的高活性小麦胚芽肽产品，包括16.1g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和9g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量达到总蛋白含量的83.7％。
实施例3
一种小麦胚芽肽的提取方法，包括以下工艺步骤：
a、称取小麦胚芽粕100g，加入800g倍纯化水，充分搅拌均匀，在90℃条件下，蒸煮25min，将胚芽粕中的蛋白质变性，加快蛋白酶的水解过程，缩短小麦胚芽肽的提取周期。
b、降温至58℃，加入0.5g纤维素酶，0.5h后再加入1.5g淀粉酶和1g糖化酶，温度保持在58℃，搅拌酶解3.0h；用离心机离心脱糖，得到脱糖胚芽粕；其中的纤维素酶由黑曲霉发酵得到，小麦胚芽粕中含有大量的纤维素，大部分蛋白质被纤维素包裹，不利于蛋白质与蛋白酶的接触，纤维素酶的加入，解决了小麦胚芽肽难以提取的问题，将纤维素降解为小分子单糖，释放其中的蛋白质，使蛋白质水解更充分，产品收率更高；淀粉酶由解淀粉芽孢杆菌发酵得到；糖化酶为葡萄糖淀粉酶，由米曲霉发酵得到，淀粉酶和糖化酶的加入，将胚芽粕中的其他多糖物质水解，降低提取液的粘稠度，促进蛋白水解过程。另一方面，采用生物酶解脱糖法代替目前的酸碱脱糖提取蛋白法，产生的低聚糖可以作为食品添加剂和保健食品原料，提高了产品效益。
c、向脱糖胚芽粕中加入4g柠檬酸钠，升温至55℃，加入1.5g中性蛋白酶、0.3g纤维素蛋白酶和0.5g风味蛋白酶，搅拌酶解3h；其中中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌中性蛋白酶，是一种内切蛋白酶，可以将蛋白质水解为小分子肽链；纤维素蛋白酶从米曲霉发酵液提取得到；风味蛋白酶为外切蛋白酶由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.3-0.5％，可以将苦肽彻底水解为单个氨基酸，提高产品的风味；在蛋白质酶解液中加入少量的柠檬酸钠可以有效延长中性蛋白酶的半衰期，长时间维持水解蛋白过程中中性蛋白酶的活性，增加蛋白水解的彻底性，进一步缩短小麦胚芽肽的提取周期。
d、升温至95℃，保持16min，将蛋白酶灭活，停止酶解反应。
e、用卧螺离心机离心去除固相，取液相用三相离心机过滤去除不溶物和油脂，为下一步纳滤过程做准备。得到的离心液先用1纳米的纳滤膜过滤，再用0.2纳米的纳滤膜脱盐并浓缩至原体积的1/3倍；浓缩液用0.5纳米的纳滤膜分离，得到透过液和截留液，对透过液和截留液分别进行浓缩至原体积的1/3、干燥，得到180-500道尔顿高活性小分子肽和500-1000道尔顿小分子肽两种小麦胚芽肽产品，其中180-500道尔顿高活性小分子肽可用于医药产品；500-1000道尔顿小分子肽可用于保健品。使用纳米微孔过滤技术，得到的产品可100％溶于水，利于小麦胚芽肽在食品、药品中的加工，促进人体的吸收。
经过对实施例3中得到的小麦胚芽肽的称量，共得到24.3g的高活性小麦胚芽肽产品，包括14.7g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和9.6g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量达到总蛋白含量的81％。
对比例1
将实施例2步骤c中的纤维素蛋白酶用木瓜蛋白酶代替，经检测，共得到8.1g高活性小麦胚芽肽产品，包括4.7g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和3.4g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量占总蛋白含量的27％。
对比例2
将实施例2步骤c中的中性蛋白酶换成胰蛋白酶，经检测，共得到3.5g高活性小麦胚芽肽产品，包括1.2g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和2.3g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量占总蛋白含量的11.7％。
对比例3
将实施例2步骤c中的柠檬酸钠溶液换成0.1mol/L的醋酸钠溶液，经检测，共得到15.2g高活性小麦胚芽肽产品，包括9g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和6.2g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量占总蛋白含量的50.7％。
对比例4
将实施例2步骤c中的柠檬酸钠溶液换成纯化水，经检测，共得到12g高活性小麦胚芽肽产品，包括7.1g的180-500道尔顿的高活性小分子肽和4.9g的500-1000道尔顿的高活性小分子肽。高活性小麦胚芽肽产品的提取量占总蛋白含量的40％
通过对比实施例1-3和对比例1-4得到的小麦胚芽肽的重量和纯度，发现中性蛋白酶和纤维素蛋白酶共同加入到小麦胚芽肽的提取过程中，两种酶在水解过程中起到相互促进的过程，使蛋白质水解更充分，大大提高了高活性小麦胚芽肽的得率。柠檬酸钠加入蛋白酶水解液中，可长时间维持中性蛋白酶的高水解活性，提高小麦胚芽肽的得率，并且使整个水解过程缩短到3h以内，大大缩短了小麦胚芽肽的提取周期，提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
a、向小麦胚芽粕中加入纯化水进行蒸煮；
b、降温至54-58℃，加入纤维素酶，淀粉酶和糖化酶，搅拌酶解2.0-3.0h；离心脱糖，得到脱糖胚芽粕；
c、向脱糖胚芽粕中加入柠檬酸钠溶液，升温至50-55℃，加入中性蛋白酶、纤维素蛋白酶和风味蛋白酶，搅拌酶解2.0-3.0h；所述柠檬酸钠的加入质量占胚芽粕重量的3-4％；所述中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌中性蛋白酶，加入质量占胚芽粕重量的1-1.5％；纤维素蛋白酶从米曲霉发酵液中提取得到，加入质量占胚芽粕重量的0.1-0.3％；
d、升温灭酶；
e、分离和纯化。
2.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述步骤a中纯化水的加入量为胚芽粕重量的7-8倍，蒸煮条件为，90-95℃，蒸煮20-25min。
3.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述步骤b中的纤维素酶由黑曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.5-1％。
4.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述步骤b中的淀粉酶由解淀粉芽孢杆菌发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的1-1.5％。
5.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述糖化酶为葡萄糖淀粉酶，由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.5-1％。
6.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述风味蛋白酶由米曲霉发酵得到，加入质量占胚芽粕重量的0.3-0.5％。
7.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述步骤e中的分离过程利用三相离心机进行固液分离。
8.如权利要求1所述的一种小麦胚芽肽的提取方法，其特征在于：所述步骤e中的纯化过程中利用1纳米的纳滤膜过滤，透过液再用0.2纳米的纳滤膜脱盐并浓缩；得到的浓缩液用0.5纳米的纳滤膜分离，对透过液和截留液分别进行浓缩、干燥。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 056900 in the economic development zone of Daming County, Handan City, Hebei Province Applicant after: Hebei peptide Biotechnology Group Co.,Ltd. Address before: 056900 in the economic development zone of Daming County, Handan City, Hebei Province Applicant before: HEBEI TAIDU BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210408 Address after: 056900 in Jingfu industrial city, Daming County, Handan City, Hebei Province (west side of 215 provincial road, Fuqiao village, Daming town) Patentee after: Hebei Peifeng Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 056900 in the economic development zone of Daming County, Handan City, Hebei Province Patentee before: Hebei peptide Biotechnology Group Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |