CN109788780A - 用于降低食物产品中金属含量的螯合剂及其相关方法 - Google Patents
用于降低食物产品中金属含量的螯合剂及其相关方法 Download PDFInfo
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Abstract
一些实施方案涉及用于从蔬菜和植物来源制备具有降低的金属含量的食物产品(包括营养补充剂)的金属螯合剂。在一些实施方案中，植物来源包括大米。在一些实施方案中，当络合至待去除的金属时，金属螯合剂是水溶性的，并且可以在加工期间从食物材料中分离(如，冲洗等)。在一些实施方案中，金属螯合剂是可有机认证的。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2016年8月18日提交的美国临时专利申请第62/376,716号的优先权的权益。出于所有目的，前述申请通过引用整体并入本文。
背景
发明领域
本文公开了用于从食物产品中去除金属的螯合剂及其使用方法。
相关技术描述
当浓缩和分离蔬菜和植物产物时，通常分离并浓缩大量的材料以得到最终产品。在该分离过程中，仅以少量来源存在的重金属可以变得更浓并且可以达到不可接受的高浓度。
概述
一些实施方案涉及用于制备具有减少的重金属的有机食物产品的方法。在一些实施方案中，所述方法包括将经有机认证的或可有机认证的螯合剂添加至含有重金属的有机食物产品中。在一些实施方案中，所述方法包括使螯合剂与重金属结合，从而形成络合物。在一些实施方案中，所述方法包括将络合物与食物产品分离以制备具有降低的重金属含量的有机食物产品。
上文描述的或本文其他地方描述的任何方法可以包括下述特征中的一个或多个。
在一些实施方案中，经有机认证的或可有机认证的螯合剂是肽螯合剂、柠檬酸或其盐。在一些实施方案中，食物产品是宏量营养素分离物。在一些实施方案中，宏量营养素分离物是碳水化合物分离物、脂肪分离物或蛋白分离物。在一些实施方案中，宏量营养素来源于植物。在一些实施方案中，食物产品来源于白米、糙米、米糠、亚麻籽、椰子、南瓜、大麻、豌豆、芡欧鼠尾草、小扁豆、蚕豆、马铃薯、向日葵、藜麦、苋菜红、燕麦、小麦、或以上的组合。在一些实施方案中，食物产品是植物蛋白。
在一些实施方案中，重金属是砷、镉、铅、汞或它们的组合。
在一些实施方案中，通过经由过滤器的过滤进行分离步骤。在一些实施方案中，络合物基本上是可溶的并且穿过过滤器。在一些实施方案中，通过倾析和/或离心进行分离步骤。
在一些实施方案中，螯合剂是肽螯合剂，其中通过水解有机蛋白质制备肽螯合剂。在一些实施方案中，通过有机蛋白质的酶促或化学水解制备肽螯合剂。在一些实施方案中，有机蛋白质来源于与食物产品相同的植物或动物。
一些实施方案涉及包含大米蛋白分离物的组合物。在一些实施方案中，大米蛋白分离物包含与经有机认证的或可有机认证的螯合剂结合的重金属。在一些实施方案中，经有机认证的或可有机认证的螯合剂是肽螯合剂或柠檬酸。在一些实施方案中，肽螯合剂是大米蛋白水解物。在一些实施方案中，蛋白分离物是营养补充剂产生中的中间体。在一些实施方案中，中间体包含含有与经有机认证的或可有机认证的螯合剂结合的重金属的大米蛋白分离物。
一些实施方案涉及用于制备肽螯合剂的方法。在一些实施方案中，所述方法包括酶促或化学水解有机蛋白质，以形成有机肽螯合剂。在一些实施方案中，所述方法包括收集肽螯合剂。在一些实施方案中，使用酶来酶促水解有机蛋白质。
在一些实施方案中，酶包括以下中的一种或多种：酸性肽链内切酶、碱性肽链内切酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、羧肽酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或嗜热菌蛋白酶。
在一些实施方案中，所述方法包括从水解物中分级分离肽螯合剂。
一些实施方案涉及肽螯合剂。在一些实施方案中，肽螯合剂包括范围为约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和/或约4kD至约2kD的分子量的来自PAGE凝胶的主要(如，比平均强度更高和/或比平均更深)条带(和/或来自那些条带的光强度扫描的峰)。在一些实施方案中，肽螯合剂的主要PAGE条带(和/或从凝胶扫描中获得的峰)在约20.5kD、约15kD和/或约12.7kD中的一个或多个处。在一些实施方案中，肽螯合剂的主要条带和/或峰在约20.5kD、约15kD、约12.7kD和/或约11kD中的一个或多个处。
一些实施方案涉及制备肽螯合剂的方法。在一些实施方案中，所述方法包括将来自植物来源的蛋白质暴露于水解条件下持续一段时间以制备蛋白螯合剂的步骤。在一些实施方案中，所述方法包括从水解条件移出蛋白螯合剂的步骤。在一些实施方案中，所述方法包括收集蛋白螯合剂的步骤。
在一些实施方案中，所述一段时间小于或等于约1小时、约2小时、约4小时、约6小时，或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，在暴露于水解条件期间，将蛋白暴露于酶。
在一些实施方案中，在收集肽螯合剂期间，基于尺寸和/或分子量过滤肽螯合剂以分离肽螯合剂。
在一些实施方案中，通过本文公开的方法制备的肽螯合剂具有范围为约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和/或约4kD至约2kD的分子量的来自PAGE凝胶的主要条带(如，峰)。在一些实施方案中，通过本文公开的方法制备的肽螯合剂具有在约20.5kD、约15kD和/或约12.7kD中的一个或多个的主要PAGE条带和/或峰。在一些实施方案中，通过本文公开的方法制备的肽螯合剂具有在约20.5kD、约15kD、约12.7kD和/或约11kD中的一个或多个的主要PAGE条带(如，峰)。
一些实施方案涉及肽螯合剂，其包含含有分子量范围为约2kD至约25kD的一种或多种肽的蛋白水解物。在一些实施方案中，一种或多种肽具有选自以下的分子量范围：约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和/或约4kD至约2kD。在一些实施方案中，一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD和约12.7kD。在一些实施方案中，一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD、约12.7kD和约11kD。
一些实施方案涉及通过包括以下的方法制备的肽螯合剂：将来自植物来源的蛋白质暴露于水解条件下持续一段时间以制备蛋白螯合剂。在一些实施方案中，所述方法包括从水解条件移出蛋白螯合剂。在一些实施方案中，所述方法包括收集蛋白螯合剂。在一些实施方案中，水解条件中的一段时间小于或等于约1小时、约2小时、约4小时、约6小时，或者为包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，暴露于水解条件，将蛋白暴露于酶。在一些实施方案中，在收集肽螯合剂期间，基于尺寸和/或分子量过滤肽螯合剂以收集肽螯合剂。在一些实施方案中，所述方法得到肽螯合剂，其包含具有选自以下的分子量范围的一种或多种肽：约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和/或约4kD至约2kD。在一些实施方案中，所述方法得到肽螯合剂，其包含含有选自约20.5kD、约15kD和/或约12.7kD的分子量的一种或多种肽。在一些实施方案中，所述方法得到肽螯合剂，其包含含有选自约20.5kD、约15kD、约12.7kD和/或约11kD的分子量的一种或多种肽。
附图简述
图1描绘了量化多种大米类型和来自多种来源的大米中的金属含量的数据。
图2A提供了使用各种螯合剂或水在不同pH值下来自蛋白混合物的总％的重金属减少的概述。
图2B描绘了使用各种螯合剂或水在pH 3下从蛋白混合物中减少重金属的结果。
图2C描绘了使用各种螯合剂或水在pH 6下从蛋白混合物中减少重金属的结果。
图2D描绘了使用各种螯合剂或水在pH 9下从蛋白混合物中减少重金属的结果。
图2E描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少砷的结果。
图2F描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少镉的结果。
图2G描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少铅的结果。
图2H描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少汞的结果。
图2I描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少砷的结果。
图2J描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少镉的结果。
图2K描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少铅的结果。
图2L描绘了使用各种螯合剂或水在不同pH值下从蛋白混合物中减少汞的结果。
图3A-3B描绘了在不同pH值下从蛋白混合物中去除砷的水冲洗的结果。
图3C-3D描绘了在不同pH值下从蛋白混合物中去除镉的水冲洗的结果。
图3E-3F描绘了在不同pH值下从蛋白混合物中去除汞的水冲洗的结果。
图3G-3H描绘了在不同pH值下从蛋白混合物中去除铅的水冲洗的结果。
图4A是聚丙烯酰胺凝胶电泳(“PAGE”)肽分离凝胶(考马斯蓝染色)的图像。
图4B-4F是显示来自图4A PAGE凝胶的轨迹的分子量分布的扫描图。
详述
本文公开的一些实施方案涉及螯合剂、制备和/或使用螯合剂的方法、和/或用于从食物产品中减少和/或去除金属的方法。在一些实施方案中，金属是重金属。在一些实施方案中，食物产品是谷物或蔬菜分离物。在一些实施方案中，食物产品包括以下中的一种或多种：从各种来源分离的基于碳水化合物的分离物(包括淀粉、纤维素、麸皮、纤维、碳水化合物、糖类、多糖、寡糖、麦芽糖糊精等)、基于蛋白质的分离物(包括氨基酸、肽、寡肽、蛋白质等)、基于脂肪的分离物(如，油、脂肪等)、矿物质和/或以上的组合。在一些实施方案中，食物产品包括来源于以下的物质：大米、米糠、亚麻籽、椰子、南瓜、大麻、豌豆、芡欧鼠尾草、小扁豆、蚕豆、马铃薯、向日葵、藜麦、苋菜红、燕麦、小麦等。在一些实施方案中，食物产品是谷物或蔬菜蛋白分离物。在一些实施方案中，食物产品包括从植物分离的物质(如，为基于碳水化合物的、基于蛋白质的、基于脂肪的和/或含矿物质中的一种或多种的植物物质)和/或动物材料(如，基于蛋白质的、基于脂肪的和/或含矿物质的动物材料)。在一些实施方案中，食物产品是有机的(如，经有机认证的或可根据美国、欧洲或日本有机认证标准有机认证的)。在一些实施方案中，在从蛋白源分离蛋白质、碳水化合物或脂肪期间使用螯合剂。在一些实施方案中，在已经分离分离物(如，蛋白质、碳水化合物、脂肪或它们的组合)之后使用螯合剂。例如，可以使产品经历金属减少条件以进行金属修复。在一些实施方案中，例如蛋白质、脂肪或碳水化合物，例如用螯合剂再处理以去除金属。在一些实施方案中，螯合剂也是有机的、经有机认证的和/或可有机认证的。
在一些实施方案中，本文公开的金属减少过程可以使用本文公开的螯合剂中的任何一种或多种(单独或组合)或者用实现制备具有基本上去除或降低的重金属含量的有机或可有机认证的食物的目标的其他螯合剂来完成。在一些实施方案中，可以组合和/或省略本文公开的方法中的任何一个步骤。
由于与食用化学处理的食物相关的潜在健康风险和/或潜在危险，对有机食物的需求不断增长。在美国，目前有四种不同的有机标记水平或类别：1)‘100％’有机的(所有成分都是有机生产的)；2)‘有机的’(至少95％或更多的成分是有机的)；3)‘由有机成分制成的’(含有至少70％有机成分)；和4)‘少于70％的有机成分’(其中三种有机成分必须列在标签的成分部分)。有机制备的食品必须不含人工食品添加剂，并且通常用较少的人工方法、材料和条件，如化学成熟、食品辐照和遗传修饰的成分进行加工。允许使用非合成的杀虫剂(如天然存在的)或处理，但通常不使用合成的杀虫剂或处理。
虽然食用有机加工食品被认为比食用非有机加工食品更健康，但某些加工食品，即使是有机的，也可能含有有害物质。例如，尽管有机加工食品具有潜在的健康益处，但重金属可能存在于其中(正如非有机加工食品一样)。这些金属可以天然存在于食品中，或也可以由于人类活动(诸如工业和农业过程)而进入食品。
虽然一些金属(如，钙、镁、钠、钾、铁等)对于包括细胞功能在内的生物功能是必不可少的，但某些金属在体内不具有功能效果并且对身体有害。与对健康具有有害效果相关的令人特别担忧的金属是汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、锡(Sn)和砷(Ar)。这些金属的毒性部分是由于以下事实：它们在生物组织中的累积比它们的排泄快得多，这一过程被称为生物累积。由于暴露于食物和环境中的金属，生物累积在所有活的有机体(包括食用动物，诸如鱼和牛以及人类)中都会发生。此外，这些金属在食料中可以变得更加浓，这是因为宏量营养素产品是从它们来源的大多数材料(如，碳水化合物、蛋白质和/或脂肪)中分离的。
如上所述，与某些金属的毒性有关的担忧根据金属而变化。一些金属会对幼儿的大脑和智力发展产生潜在影响(如，汞、铅等)。除了对神经系统产生影响以外，长期暴露于某些金属(如，铅)还可能会对肾脏、生殖和免疫系统造成损害。一些金属(如，镉)对肾脏有毒，而其他金属(如，锡)可引起胃肠刺激和不适。一些金属(如，砷)因其导致癌症而受到关注。鉴于对健康的广泛影响以及这些有毒金属在体内累积的事实，控制食料中的水平以保护人体健康非常重要。
本文公开的一些实施方案涉及从食物产品中减少和/或去除金属的螯合剂(如，螯合试剂)。在一些实施方案中，将一种或多种螯合剂添加至食物产品的溶液或混合物中。在一些实施方案中，螯合剂与溶液或混合物中的一种或多种金属离子结合(形成络合物)。在一些实施方案中，然后从食物产品中冲洗待从食物产品中去除的络合物(如，其中络合物可溶、基本上可溶或具有比食物产品更大的溶解度)。在一些实施方案中，从金属络合物中冲洗食物产品(如，其中食物产品可溶、基本上可溶或具有比金属络合物更大的溶解度)。在一些实施方案中，络合物包含絮状物或漂浮物质，其可以从液体和食物产品的可溶或不溶溶液或混合物中撇去或倾析。
在一些实施方案中，金属络合物可以通过过滤、倾析和/或离心与食物产品分离。例如，在一些实施方案中，当络合物基本上或完全可溶并且食物产品基本上不溶或比络合物的溶解性差(如，作为混合物的固体悬浮溶液)时，倾析混合物并且上清液含有金属络合物，而固体含有具有降低的金属含量的食物产品。在一些实施方案中，在倾析之前，将混合物离心以分离固相和液相。在一些实施方案中，通过倾倒、吸吮(如，通过真空)或以其他方式从固体中去除上清液来进行倾析。在一些实施方案中，过滤混合物，并且从含有纯化的食物产品的滤饼中去除含有金属络合物的滤液。在一些实施方案中，可以使用超滤、透析或微滤方法从固体中去除滤液。
不受特定理论的限制，认为螯合剂捕获并结合重金属和其他金属，并通过保留蛋白基质的过滤装置携带例如来自谷物和/或蔬菜蛋白基质的金属。过滤装置允许络合物离开食物产品悬浮液，然后可以将其分离。螯合剂使金属溶解，并可以用水冲洗出基质。在一些实施方案中，在食物产品已经准备好和/或在制备初始加工的有机食物产品期间的过程中金属去除之后，使用肽允许重金属修复。
在一些实施方案中，本文公开的螯合剂是有机的、经有机认证的和/或可有机认证的。在一些实施方案中，有机的、经有机认证的和/或可有机认证的螯合剂是天然存在的或使用经有机认证的技术产生的金属螯合剂。在一些实施方案中，通过使用有机螯合剂，有机食物产品可以从大多数有机食物源分离。在一些实施方案中，有机的、经有机认证的或可有机认证的螯合剂是可以从天然来源分离或使用经有机认证的技术产生的金属螯合剂。在一些实施方案中，螯合剂用于制备有机的和/或可有机认证的且具有降低的重金属含量的食物产品。在一些实施方案中，螯合剂用于制备有机蛋白质分离物、淀粉分离物或脂肪分离物。在一些实施方案中，有机螯合剂用于制备具有减少的金属的可有机认证的有机蛋白质分离物或有机认证的其他食物产品。
在一些实施方案中，该过程可以使用以下任何螯合剂、其他实现可有机认证的重金属去除的目的的螯合剂以及它们的组合来完成。在一些实施方案中，可以组合下面公开的任何一个步骤或参数。在一些实施方案中，可以以任何方式省略或组合步骤以实现食物产品中金属的螯合以降低那些食物中的金属含量。
在一些实施方案中，螯合剂包含柠檬酸或其盐。在一些实施方案中，螯合剂包含水解制备的肽或寡肽(“肽螯合剂”)、它们的混合物和/或它们的盐。在一些实施方案中，螯合剂可以是乙二胺四乙酸(EDTA)或其盐。在一些实施方案中，组合使用柠檬酸、肽螯合剂和/或EDTA中的一种或多种。
在一些实施方案中，肽螯合剂来源于通过蛋白质的酶促和/或化学水解产生的植物(如，谷物、蔬菜等)肽。在一些实施方案中，酶和化学水解过程允许产生有机螯合剂用于减少谷物和植物蛋白中的重金属。在一些实施方案中，使用一种或多种酶来制备肽螯合剂。在一些实施方案中，酶是肽链内切酶。在一些实施方案中，这些酶在特定的氨基酸序列之间将蛋白质选择性地切割成肽片段。在一些实施方案中，使用一种或多种酸性肽链内切酶和/或碱性肽链内切酶。在一些实施方案中，酸性肽链内切酶用于酸性环境中。在一些实施方案中，酸性肽链内切酶用于pH等于或小于约2、6.5或者包括和/或跨越上述值的范围的溶液中。在一些实施方案中，酸性蛋白酶选自胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、羧肽酶等中的一种或多种。在一些实施方案中，碱性肽链内切酶用于碱性pH溶液中。在一些实施方案中，碱性肽链内切酶用于pH小于或等于约7.0、12或者包括和/或跨越上述值的范围中。在一些实施方案中，碱性肽链内切酶包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、嗜热菌蛋白酶等中的一种或多种。在一些实施方案中，用于制备肽螯合剂的溶液的pH小于或等于约：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或者包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，该酶包括或DSM Maxipro BAPTM中的一种或多种。在一些实施方案中，这些肽链内切酶水解反应在等于或低于约4℃和80℃或者包括和/或跨越上述值的范围的温度下进行。在一些实施方案中，肽链内切酶水解反应在大于或等于约50℃的温度下进行。在一些实施方案中，酶促水解反应在小于或等于约4℃、10℃、20℃、40℃、50℃、60℃、80℃、99℃或者包括和/或跨越上述值的范围的温度下进行。在一些实施方案中，酶促水解进行小于或等于约1小时、约2小时、约4小时、约6小时、约10小时或者包括和/或跨越上述值的范围的一段时间。在一些实施方案中，该过程然后通过使酶失活来猝灭，例如通过将混合物加热至高于约60℃、80℃、85℃、90℃、99℃或者包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，将一种或多种肽链内切酶添加至谷物蛋白溶液中。在一些实施方案中，用碱诸如氢氧化钠或氢氧化钾或磷酸三钠调节pH。在一些实施方案中，用酸诸如盐酸、柠檬酸或磷酸调节pH。在一些实施方案中，根据所用的酶的类型或具体的酶调节pH。在一些实施方案中，在一段时间搅动蛋白和酶(和/或另一种水解试剂)的溶液以从主要的谷物蛋白链切割肽。在一些实施方案中，当使用酶时，一旦获得期望的肽螯合剂特性，就会使酶变性或以其他方式使其失活。在一些实施方案中，例如，将酶环境加热至85℃以上保持一段时间以使一种或多种酶失活。
在一些实施方案中，肽螯合剂由与正处理的食物产品相同的食物来源(如，相同类型的动物、谷物和/或植物来源)产生。在一些实施方案中，肽螯合剂由与正处理的食物产品不同的食物来源产生。
在一些实施方案中，肽螯合剂包含粗蛋白水解物，其含有如肽、寡肽和/或氨基酸的混合物。在一些实施方案中，粗蛋白水解物的某些级分在用作肽螯合剂之前经由众所周知的分离技术诸如基于分子量、电荷和/或结合亲和力的那些来分级分离和/或分离和/或浓缩。在一些实施方案中，水解物的金属-结合肽组分通过亲和力分离技术(分批的或色谱法)富集，其中金属固定在珠粒或分离介质上并且粗水解物暴露于亲和介质中。未结合的级分可以被洗掉，然后在用作肽螯合剂之前，金属结合的级分可以通过更高亲和力结合剂(抗衡离子等)从金属中置换、收集和/或浓缩。在一些实施方案中，使用过滤、密度离心等中的一种或多种对粗蛋白水解物的某些级分进行分级分离和/或分离和/或浓缩。在一些实施方案中，肽螯合剂包含在来自植物来源的蛋白水解后用作分离物的肽、寡肽和/或氨基酸的混合物。在一些实施方案中，肽螯合剂包含在酸之间具有或不具有氨基酸间隔基、或其他间隔基的一种或多种多官能酸性肽(如，二羧酸、三羧酸、四羧酸或更多)。在一些实施方案中，这些多官能酸结合金属，形成金属络合物。在一些实施方案中，肽螯合剂包含在胺之间具有或不具有氨基酸间隔基的一种或多种多官能胺-肽(如，二羧酸、三羧酸、四羧酸或更多)。在一些实施方案中，这些多官能胺结合金属，形成金属络合物。酸和胺官能团可以来自包含酸和胺末端的天然氨基酸的任何氨基酸(如，丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和/或缬氨酸)。结合酸或胺也可以由氨基酸的侧链产生，例如：谷氨酸和/或天冬氨酸(酸)；色氨酸、谷氨酰胺、赖氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和/或精氨酸(胺和/或胍)。在一些实施方案中，肽螯合剂包含一个或多个与金属结合的硫基或羟基取代基(如，丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸)。
在一些实施方案中，基于水解处理的蛋白质的分子量级分来分离肽螯合剂。在一些实施方案中，肽螯合剂包含具有一种或多种不同分子量的肽的蛋白水解物。在一些实施方案中，蛋白水解物是通过酶促消化植物蛋白源生成的植物蛋白水解物。在一些实施方案中，蛋白水解物具有分子量范围为约500kD至约25,000kD的一种或多种肽。在一些实施方案中，一种或多种肽被进一步纯化(如，通过尺寸排阻和/或离子交换色谱)，并用作肽螯合剂。在一些实施方案中，肽螯合剂的数均分子量(g/mol)和/或重均分子量(g/mol)等于或小于约500、1000、2000、5000、10,000、15,000、20,000、25,000或者为包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，肽螯合剂的分子量(g/mol)等于或小于约500、1000、2000、5000、10,000、15,000、20,000、25,000或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，这些具有不同官能团的氨基酸的混合物与金属结合，形成络合物。在一些实施方案中，产生5元环或6元环的氨基酸构型可以提供更有利的结合取向(如，在例如丝氨酸中，在硫醇、胺和金属之间)，但这不是必需的。这种构型包括那些包含GHK络合物(如，甘氨酸胺与酰胺和组氨酸的咪唑结合金属)的构型。单个氨基酸和氨基酸链(如，长度为2、3、4、5、6或更长)可以用作螯合剂。
在一些实施方案中，除了上述那些螯合材料之外或者代替上述那些螯合材料，还可以使用其他螯合材料。在一些实施方案中，螯合剂来源于植物材料，例如藻类、茶皂素、腐植酸、马铃薯皮、锯屑、黑吉豆壳、蛋壳、咖啡壳、甜菜果胶凝胶、柑橘皮、木瓜木材、玉米叶、香叶粉、白茅、香叶粉、橡胶叶粉、花生壳颗粒、西米废料、滨藜叶、树蕨、印度楝树皮、葡萄秸秆、谷壳、麦糟(如，来自啤酒厂)、甘蔗渣飞灰、麦麸、玉米芯、杂草(白茅(Imperatacylindrical)叶粉)、水果/蔬菜废物、木薯废物、植物纤维、树皮、满江红、苜蓿生物质、棉籽壳、大豆皮、豌豆皮、花旗松树皮、核桃壳、土耳其咖啡、坚果壳、木质素、泥炭藓泥炭、竹浆、橘皮(白色内皮)、橘皮(外皮)、番泻叶及以上的组合。
在一些实施方案中，去除的金属包括原子量大于或等于约63.5、100、200.6、或者为包括和/或跨越上述值的范围的金属。在一些实施方案中，去除和/或减少的金属包括砷、锌、铜、镍、汞、镉、铅、硒和铬中的一种或多种。在一些实施方案中，螯合剂结合、去除和/或减少比重大于约3.0、5.0、10.0或者包括和/或跨越上述值的范围的金属。
在一些实施方案中，用于处理食物产品的螯合剂的量基于干法测量。例如，在一些实施方案中，螯合剂:食物产品的2％干重测量值表示每98克食物产品用2克螯合剂(2g螯合剂/100g总干重)。在一些实施方案中，用于处理食物产品的螯合剂的干重测量值小于或等于约0.5％、1％、2％、5％、10％或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，用于处理食物产品的螯合剂(或螯合剂的组合)的量基于重量百分比测量值。例如，在一些实施方案中，处理的制剂包括液体(如，水)中的食物产品(如，植物物质诸如蛋白质、蛋白质分离物、碳水化合物等的混合物和/或悬浮液)。在一些实施方案中，螯合剂:制剂的2重量％测量值表示对于每100克制剂(如，食物产品、螯合剂和液体溶剂)用2克螯合剂(如，溶质)。在一些实施方案中，用于处理制剂的螯合剂wt％小于或等于约0.0125、0.25％、1％、2％、5％、7.5％、10％、或者为包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，制剂中干食物产品的重量百分比等于或大于约10％、20％、30％、40％、60％、80％、90％、99％、或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，不使用螯合剂，反而使用不含或基本上不含添加的螯合剂的液体从食物产品中去除金属。例如，在一些实施方案中，使用液体诸如水、乙醇等的一种或多种组合来去除金属。
在一些实施方案中，可以在不同的pH值下进行金属去除和/或减少。在一些实施方案中，改变发生螯合和/或过滤的溶液的pH增加了例如金属络合物(如果存在)或金属的溶解度，允许其从例如悬浮的食物产品(如，其中金属络合物是可溶的，并且食物产品是不溶的)中去除。在其它实施方案中，例如，当络合物(如果存在)或金属比食物产品更不溶时，食物产品的溶解度可以通过改变其所处溶液的pH来增加。在一些实施方案中，用于进行络合和金属减少的溶液的pH小于或等于约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，可以使用不同溶液温度下的方法进行金属去除和/或减少。在一些实施方案中，改变发生螯合(如果进行)、金属溶解和或过滤的溶液的温度增加了例如金属络合物(如果存在)或金属的溶解度，从而允许其从例如悬浮的食物产品(如，其中金属络合物是可溶的，而食物产品是不溶的)中去除。在其它实施方案中，例如，当络合物(如果存在)或金属比食物产品更不溶时，可以通过改变温度来增加食物产品的溶解度。在一些实施方案中，用于进行络合和/或金属减少的溶液的温度小于或等于约4℃、10℃、20℃、40℃、60℃、80℃、99℃、或者为包括和/或跨越上述值的范围。
在一些实施方案中，微滤、超滤和/或纳滤膜技术用于保留目标食物产品(如，谷物和/或蔬菜蛋白)，同时允许一种或多种螯合剂和/或其他杂质穿过膜，从而导致食物产品中的重金属减少。在一些实施方案中，使用具有等于或小于约10,000、100,000、200,000、500,000、1,000,000、或者包括和/或跨越上述值的范围的分子量截止值(以道尔顿计)的微滤膜进行过滤。在一些实施方案中，用具有等于或小于0.1μ、0.5μ、0.8μ、1.0μ、1.2μ、1.4μ、2.0μ、或者包括和/或跨越上述值的范围的孔尺寸的微滤膜进行过滤。在一些实施方案中，使用分子量截止值为约100,000道尔顿至4微米的微滤膜。在一些实施方案中，用具有等于或小于约700、10,000、50,000、100,000、500,000、800,000、或者包括和/或跨越上述值的范围的分子量截止值(以道尔顿计)的超滤膜进行过滤。在一些实施方案中，用具有等于或小于约100、300、500、1,000、或者包括和/或跨越上述值的范围的分子量截止值(以道尔顿计)的纳滤膜进行过滤。在一些实施方案中，微滤、超滤和/或纳滤膜由无机和/或有机基质组成。在一些实施方案中，微滤、超滤和纳滤膜组件可由螺旋形中空纤维、板和框、管状和/或挤出膜构造组成。
一些实施方案涉及使用织物和/或筛滤器技术来保留目标谷物和/或蔬菜产品(如，蛋白质)，同时允许一种或多种螯合剂和/或其他杂质穿过膜，从而导致重金属减少。在一些实施方案中，织物可以是任何天然或人造的编织或挤压材料。在一些实施方案中，筛可以是任何金属或塑料材料。在一些实施方案中，筛可以具有等于或小于约10目、100目、400目、或者包括和/或跨越上述值的范围的网孔。在一些实施方案中，过滤器系统使用织物和/或筛网，和/或烧结不锈钢或玻璃过滤器。
在一些实施方案中，过滤系统呈以下的构造：筒式过滤器、板框式过滤器、双连续带式过滤器、真空鼓式过滤器、平面过滤器、倾斜过滤器或增量带式过滤器。
在一些实施方案中，使用在小于或等于约4℃、10℃、20℃、40℃、60℃、80℃、99℃、或者包括和/或跨越上述值的范围的温度下的溶液进行过滤过程。在一些实施方案中，在等于或至少约1巴、10巴、20巴、40巴、或者包括和/或跨越上述值的范围的压力下进行膜系统操作压力。在一些实施方案中，膜系统操作压力是系统及膜类型和组成所要求的。在一些实施方案中，织物和/或筛网过滤系统操作压力可以在真空下操作(如，在过滤器的滤液侧)。
在一些实施方案中，过滤步骤和膜系统使用没有或基本上没有重金属的水。
在一些实施方案中，该渗滤过程可以将可变体积的水冲洗通过去除重金属螯合络合物的膜，直至期望水平的重金属保留在蛋白基质中。在一些实施方案中，渗滤水可以在上述范围内可取的任何pH下使用，并且也可以从渗滤开始变化到直到渗滤完成。在一些实施方案中，渗滤水可以在上述范围内可取的任何温度下使用，并且也可以从渗滤开始变化到直到渗滤完成。在一些实施方案中，操作压力可以在上述范围内的渗滤过程期间的任何时间根据需要变化。
在一些实施方案中，pH与初始螯合溶液不同的冲洗液可用于从谷物和蔬菜蛋白中冲洗金属络合物(如，使用微滤、超滤、纳滤膜技术或织物)以允许保留相同的谷物或蔬菜蛋白，同时允许改变pH的水携带从所述蛋白中去除的重金属通过。在一些实施方案中，可以混合或匹配不同pH水平下的液体冲洗液以去除可能具有随pH变化的溶解度的各种金属(或络合物)。
在一些实施方案中，不使用过滤，并通过倾析(如，使用离心倾析器)去除混合物的可溶级分。在一些实施方案中，可以使用离心机将不溶级与溶液分离。在一些实施方案中，可以使用堆叠盘式离心机和/或离心篮式离心机将不溶级分与溶液(上清液)分离。在一些实施方案中，将上清液从固体级分中倾倒、泵送或用真空吸走。
在一些实施方案中，本文公开的螯合剂(或方法)允许一种或多种金属(如，Hg、Pb、Cd、Cr、Sn、Ar)的量(如，重量或摩尔含量)减少至少约50％、75％、90％、99％、99.9％、或者包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，本文公开的螯合剂(或方法)将食物产品中的一种或多种金属的量降低至等于或小于约10ppm、1ppm、100ppb、1ppb、或者包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，金属被减少到FDA和/或欧洲食品安全局(EuropeanFood Safety Authority)可接受的食用水平。在一些实施方案中，例如，Ar被减少至等于或小于约125ppb，Cd被减少至等于或小于250ppb，Pb被减少至等于或小于约125ppb，Hg被减少至等于或小于约29ppb。
本文公开的方法可以用于从具有降低的重金属含量或其中基本上完全去除了重金属的大米(如，白米、糙米等)和大米碎米(如米粒，其为破碎的而非完整的，并且通常在麸皮去除步骤(其是米粒的机械磨损)中受损)制备麦芽糖糊精和大米蛋白。在一些实施方案中，可以在植物来源的食物产品的产生期间引入金属螯合剂以去除金属。在一些实施方案中，使用用于去除金属的方法，其通过在大米产品制备期间的特定阶段使用洗涤来进行。在一些实施方案中，基于用于去除这些金属的技术，本文公开的产品是低过敏性的并且可以保持其“有机食品”状态。
实施例
实施例1
大米测试
为了确定各种大米来源中的As、Cd、Pb和Hg的量，进行了测试。测试结果显示在图1中。简言之，通过原子吸收光谱法(ICP-MS)(方法参考号AOAC:993.14)测量几种大米来源(如，来自不同国家、大米物种、供应商等)中的重金属的量。另外，如图1所示，测试样品中表征的其他组分是水分和总固体(参见，如，样品B、C和K-N)(强制通风烘箱130℃)(通过参考方法AOAC:926.07、925.10、934.06、969.38、977.21，AACC:44.15 44.3)，以及某些大米样品(如，样品B、C和K-N)的总蛋白(Dumas)(通过参考方法AOAC:992.15,AACC:46-30)，脂肪(重量分析)(通过参考方法AOAC:948.15、922.06、925.32、950.54、922.09)，灰分(过夜)(通过参考方法AOAC:923.03)，以及纤维含量。所有这些测量均由独立的分析实验室使用所提及的参考方法进行。
对于进行的金属减少试验，使用具有升高的重金属的大米蛋白分离物样品来获得数据并验证这些技术减少最终处理和干燥的蛋白粉中重金属含量的能力。所有样品均校正到相同的总固体含量。因为重金属含量是以样品总重量的十亿分之一(ppb)测量的，并且因为干燥的样品可以含有不同量的水分，为了确保所有值都具有可比性，将样品校正为绝干基。下面将在下一段中解释如何完成该操作的实例。
假设粉末或大米样品#1含有10％的水分(90％粉末)并测量出1000ppb的重金属M++。假设粉末或大米样品#2含有13％的水分(87％粉末)，并且也测量出1000ppb的重金属M++。如果将样品#1校正为绝干基，则重金属含量通过将1000ppb乘以100％/90％＝1.111来校正，并且校正的重金属含量将为1000ppb x 1.111＝1111ppb。如果将样品#2校正为绝干基，则重金属含量通过将1000ppb乘以100％/87％＝1.149来校正，并且校正的重金属含量将为1000ppb x 1.149＝1149ppb。可见，在校正之前，结论将是两种样品含有相同量的重金属，而实际上存在38ppb的差值。
这一信息用于测量目标大米蛋白分离物中重金属的量作为去除方案的基础，然后测量并比较每种螯合和洗涤方案对在用不同的螯合和洗涤方案处理起始的大米蛋白分离物中测量的重金属减少的影响。
下表显示了由原产国/原产地分开的随机大米样品中存在(以ppm计)的每种As、Cd、Pb和Hg的平均量。
表1
如所示，在测试的大米样品中，平均起来，美国来源似乎具有更高水平的As和Hg，而亚洲来源似乎具有更高水平的Cd和Pb。基于本文所述的针对减少金属而研发的技术，使特定的大米来源经受针对特定金属定制的螯合技术和/或螯合技术的组合可以去除金属和/或将金属水平降低至适合的水平，同时产生保留“有机食物”名称的食物。
实施例2
用于去除金属的各种螯合剂和/或方法的比较
本文公开的实验使用螯合化合物(包括基于大米的肽螯合剂、柠檬酸、EDTA等)进行。测试了大米和大米提取物产物(如，蛋白质)中的重金属含量。确定在大米中天然存在的重金属可以通过有机金属配位与螯合剂(如，大米蛋白肽)结合，以从例如植物来源的食物产品的蛋白提取级分中去除和/或减少重金属。在一些实施方案中，在制备大米产品期间进行的洗涤(如，水洗涤)可以用于从植物来源的食物产品中去除重金属。在一些实施方案中，在制备期间进行的洗涤可以在不同pH水平下进行，以从植物来源的食物产品中去除某些重金属。在一些实施方案中，这些螯合剂(和/或洗涤方法)的使用可以以GRAS(“通常被认为是安全的”)和“有机”顺应方式进行，以减少来自实物产品的金属和/或从食物产品中基本上去除金属。在一些实施方案中，本文公开的螯合剂和洗涤方法可以用于制备有机产品。在一些实施方案中，在产品的制备过程中单独进行的水洗涤去除重金属。
测试综述
测量基于大米的肽螯合剂、柠檬酸和EDTA从大米产品中去除金属的能力，如同在制备蛋白产品期间冲洗溶液的能力一样。测量处理前和暴露于螯合剂(和或洗涤溶液)后的蛋白产物的金属水平。为了测试螯合剂(基于大米的肽螯合剂、柠檬酸和EDTA)去除重金属的能力，将具有升高水平的重金属和在不同pH值下的大米蛋白产品分别暴露于每种螯合剂中。然后经由离心冲洗溶液以去除螯合剂和重金属。当使用无螯合剂洗涤时，在不添加螯合试剂的情况下改变pH。
实验程序
通过水解Silk 80AXIOM产品制备基于大米的蛋白螯合剂(如，肽螯合试剂)。Axiom的Silk 80产品是由完整的和/或破碎的白米粒制成的大米蛋白分离物。米粒通常为约7％的蛋白和89％的淀粉，而Silk 80产品是已从颗粒中去除并且纯化至高水平的蛋白含量的蛋白。基于干重，蛋白分离物通常为75％至96％的蛋白纯度。其通过以下步骤来制造：经由酶促作用将淀粉部分转化为低分子量的碳水化合物级分，然后经由过滤、倾析或离心去除低分子量的碳水化合物级分，以相对于最终分离物中的蛋白质，降低碳水化合物、灰分和脂肪含量。简而言之，通过以下程序制备基于大米的肽螯合剂。将100g Silk-80(AXIOM蛋白产品：水分：2.7％；蛋白81％；脂肪1.2％；灰分<4.5％，纤维：<10％，碳水化合物<13.3％)置于搅动器中，并用233g 50℃RO/DI热水搅动，产生300g溶液(约30％总固体)。向该溶液中加入3.6g(300ppm)CaCl2。向该溶液中加入10％NaOH，以使pH达到8.5(+/-0.1)。向该混合物中加入蛋白质干重的2重量％的(一种碱性蛋白酶)。将溶液在50℃下搅动4小时。4小时后，将混合物加热至80-85℃并保持10分钟以使酶失活。10分钟保持时间后，将混合物冷却至50℃，然后将混合物离心，使固体经由G-力与肽溶液分离。倾析含有肽螯合剂的上清液，并测量总固体重量。收集上清液用作螯合剂。从大米蛋白的这种酶水解获得肽的稀溶液。将该产物过滤并储存以在螯合实验期间使用。
从Hawkins化学品供应公司购买食品级柠檬酸螯合试剂。从Santa CruzeBiotechnology,Inc购买食品级EDTA螯合试剂。
在制备和/或购买螯合剂后，将具有升高水平的重金属的大米蛋白分离产物以混合物分别暴露于每种螯合剂中，然后经由洗涤和通过应用离心机回收蛋白来从蛋白产物中冲洗螯合剂。
对于下面的每个测试，由大米蛋白分离物粉末制备蛋白的本体溶液(水分：4％；蛋白(纯度)：80.7％；脂肪：3.4％；灰分：<4.5％；纤维：<10％；碳水化合物：<11.4％；重金属(以一式三份分析)：砷(范围88-114ppb)：使用101ppb；镉：(范围1199-1418ppb)：使用1199ppb；铅(范围)240–310ppb)：使用310ppb；汞(范围23.4–29.5ppb)：使用29.5ppb)。
通常对于测试，加入螯合试剂(或不添加螯合试剂)，调节pH，并用螯合试剂溶液搅动处理的蛋白，然后分离，并测试重金属的含量。简而言之，对于特定的螯合试剂，将480g去离子水加热至50-70℃并搅动。向水中加入120mL起始大米蛋白溶液(蛋白混合物，其具有用高于正常和各种量的不同重金属污染的蛋白)。从该600mL溶液中取出三个200g等分试样。使用10重量％的HCl溶液(如，用水稀释至10重量％的38％的浓HCl)将第一溶液的pH调节至pH 3。使用10重量％的HCl溶液将第二溶液的pH调节至pH 6。使用10重量％的50％的浓NaOH溶液将第三溶液的pH调节至pH 9。在三个不同的pH值(如pH 3.0、pH 6.0和pH 9.0)下对每种螯合试剂进行这些程序。用温度校正pH计测量pH。将每种溶液在70℃的温度下搅动15分钟。
为了实现螯合试剂重金属减少，向上述pH调节的蛋白溶液中加入足够的螯合试剂(肽螯合试剂、柠檬酸、EDTA)以得到相对于干重蛋白含量为2重量％的螯合试剂的溶液(如，相对于100g干植物蛋白，2g螯合试剂)。将混合物在70℃的温度下搅动15分钟，此时通过离心分离固体级分。为了实现固体蛋白级分的分离，使用Perkin Elmer离心机以9,000RPM离心样品。离心3分钟后，用真空吸管倾析出上清液。通过在70℃的温度下加入120mL水、离心并倾析出上清液，重复冲洗过程3次(按重量计4X冲洗)。可以重复离心和倾析步骤，直到达到期望的冲洗量。根据最终植物蛋白产品中期望的重金属的最终量，可以进行更多或更少的离心/冲洗步骤。将最终倾析的蛋白固体置于容器中，冷冻，经由运输工具连夜运送到选定的独立分析实验室，并分析重金属和固体。然后使用原子吸收光谱法测定所得蛋白固体级分的重金属含量。还收集上清液并冷冻用于分析。
为了测试水在高温下(如在70℃的温度下)从植物蛋白中去除重金属的能力，在如上所述的pH值为3、6和9下制备了具有升高水平的重金属的大米蛋白产品。除了没有向蛋白级分中加入螯合剂外，用与螯合试剂相同的程序进行。搅动pH调节的水和植物蛋白混合物，并使所得混合物经受相同的离心和洗涤循环，所述离心和洗涤循环与上文针对含螯合试剂的混合物所述使用的一样。在一些实施方案中，使用利用在至少约5℃、10℃、30℃、50℃、70℃、90℃、95℃、或者包括和/或跨越上述值的范围的温度下的水进行的水洗涤，可以实现从食物产品中减少某些重金属。在一些实施方案中，使用利用pH调节至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、或者包括和/或跨越上述值的范围的水进行的水洗涤，可以实现从食物产品中减少某些重金属。
结果
所有总固体用相应的HM数据归一化以确保从测试工作进行精确的分析和结论，这是因为干固体相对没有水来稀释重金属含量，而当蛋白被置于水混合物中时，重金属被水稀释并以包括水的总质量为基础进行测量。这将使重金属的水平远低于以干重为基础存在的水平，因此将结果校正到常用的固体浓度，在那开始该过程，并且将重金属的量与在初始起始溶液固体浓度中测量的浓度相比较。这提供了处理前和处理后蛋白混合物的重金属含量的更精确的比较。并非所有样品都具有完全相同的固体浓度。因此，由于期望30％总固体的目标初始溶液，所有值都被校正到30％的固体值，使得测得的重金属结果直接相互比较。以下段落提供了示范性理论计算。
在绝干基础上的起始重金属粉末具有1000ppb的重金属M++。为了制备30％的总固体的任意100g起始溶液，将30克绝干粉与70g水混合。当分析时，该样品现在含有300ppb含量的重金属M++。尽管除了用水将样品稀释到30％溶液外没有对该样品做任何处理，但该液体样品的重金属含量将不再在1000ppm下检验出来。处理后，使过滤系统提供30％的最终液体蛋白样品非常困难，并且在分析之前干燥样品是不可行的。得到的最终液体样品固体需要被调节到初始目标的30％，以获得与原材料的适当比较。为了实现这一校正，假定来自分离系统的液体样品是28％，并且在28％时，重金属浓度是在150ppb下测量的。这个150ppb的测量值低于提供的实际分离度，这是因为在28％有轻微稀释。因此，通过将分析结果乘以30％/28％＝1.0714，将该150ppb的液体样品结果校正为30％。改进后的结果现在为160.7ppb，比显示的液体分析结果高约7％。如果使用150ppm的结果，则表明该过程在去除重金属时的效率比实际情况高7％。该校正值更精确，因此这是进行校正的原因。如果来自分离过程的液体总固体高于30％，则情况正好相反。如果没有使用相同的校正方法进行校正，则也需要对此值进行校正以使得结果免于低估用于去除重金属的过程的成功。在所有测试中使用相同的技术以确保针对所有样品所报告的重金属相当。
重金属的目标水平等于或低于125ppb Ar、250ppb CD、125ppb Pb和29ppb Hg。从上述每个实验收集的数据显示在表2中。
表2.
图2A提供了在三个不同pH值中每一个下使用每种螯合剂的重金属总减少％的概述。如图2A所示，所有测试的螯合试剂使所测试的所有重金属减少了大于75％。如所示，一些螯合试剂将水平降低大于或等于95％(如，在pH 3下的柠檬酸，在pH 6下的EDTA和在pH 3下的肽)。值得注意的是，使用热水降低重金属的程序也使重金属水平降低了大于或等于95％。在所有情况下都可以达到低于最大允许水平的水平。因此，实现了去除重金属的有机方案。
图2B显示了在pH 3下重金属的减少。如图2B所示，在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将As的水平从约134ppb降低至约15ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH3下将As的水平从约134ppb降低至约13ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将As的水平降低等于或至少约85％或约95％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Cd的水平从约1199ppb降低至约20ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Cd的水平从约1592ppb降低至约19ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以将Cd的水平降低等于或至少约85％或约99％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Pb的水平从约310ppb降低至约79ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Pb的水平从约412ppb降低至约56ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Pb的水平降低等于或至少约75％或约85％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约8.7ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.2ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2B所示，在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将As的水平从约101ppb降低至约12ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将As的水平从约134ppb降低至约11ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Cd的水平从约1199ppb降低至约12ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Cd的水平从约1592ppb降低至约11ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Cd的水平降低等于或至少约98％或约99％。在一些实施方案中，柠檬酸可以将在pH 3下将Pb的水平从约310ppb降低至约80ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Pb的水平从约412ppb降低至约73ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Pb的水平降低等于或至少约75％或约83％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约9.2ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.4ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 3下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2B所示，在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将As的水平从约101ppb降低至约12ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将As的水平从约134ppb降低至约16ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Cd的水平从约1199ppb降低至约232ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Cd的水平从约1592ppb降低至约232ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Cd的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Pb的水平从约310ppb降低至约63ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Pb的水平从约412ppb降低至约66ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Pb的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约8.4ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.2ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 3下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2B所示，在一些实施方案中，在至少约70℃的温度下进行的水洗涤可以在pH3下将As的水平从约101ppb降低至约10ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将As的水平从约134ppb降低至约10ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将As的水平降低等于或至少约90％或约95％。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Cd的水平从约1199ppb降低至约10ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Cd的水平从约1592ppb降低至约10ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Cd的水平降低等于或至少约98％或约99％。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Pb的水平从约310ppb降低至约83ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Pb的水平从约412ppb降低至约85ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Pb的水平降低等于或至少约70％或约75％。在一些实施方案中，水可以在pH 3下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约7.5ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约7.7ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 3下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
pH 3.0条件结论：所有螯合试剂为所有测试的HM提供了几乎相同的去除水平；从蛋白样品中去除85-95％的HM含量；铅仍然保持在最高浓度，对于所有螯合试剂几乎也是如此；EDTA螯合试剂的镉去除显著下降；对于总HM去除，pH 3.0下的热水是一种很好的用于去除重金属的技术。
图2C显示了在pH 6下的重金属减少。如图2C所示，在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将As的水平从约101ppb降低至约23ppb。一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将As的水平从约134ppb降低至约23ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Cd的水平从约1199ppb降低至约216ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Cd的水平从约1592ppb降低至约196ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Cd的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Pb的水平从约310ppb降低至约78ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Pb的水平从约412ppb降低至约71ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Pb的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约8.9ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.1ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2C所示，在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将As的水平从约101ppb降低至约18ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将As的水平从约134ppb降低至约16ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将As的水平降低等于或至少约80％或约90％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Cd的水平从约1199ppb降低至约194ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Cd的水平从约1592ppb降低至约171ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Cd的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Pb的水平从约310ppb降低至约75ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Pb的水平从约412ppb降低至约66ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Pb的水平降低等于或至少约75％或约83％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约9.3ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.2ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 6下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2C所示，在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将As的水平从约101ppb降低至约18ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将As的水平从约134ppb降低至约17ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Cd的水平从约1199ppb降低至约57ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Cd的水平从约1592ppb降低至约53ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Cd的水平降低等于或至少约95％或约97％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Pb的水平从约310ppb降低至约31ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Pb的水平从约412ppb降低至约27ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Pb的水平降低等于或至少约85％或约95％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约9.2ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.5ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 6下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2C所示，在一些实施方案中，在至少约70℃的温度下进行的水洗涤可以在pH6下将As的水平从约101ppb降低至约11ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将As的水平从约134ppb降低至约12ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将As的水平降低等于或至少约90％或约95％。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Cd的水平从约1199ppb降低至约299ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Cd的水平从约1592ppb降低至约313ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Cd的水平降低等于或至少约75％或约80％。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Pb的水平从约310ppb降低至约83ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Pb的水平从约412ppb降低至约87ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Pb的水平降低等于或至少约70％或约75％。在一些实施方案中，水可以在pH 6下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约7.9ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.3ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 6下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
pH 6.0下的结果表明，EDTA使砷降低最多。所有螯合试剂将砷和汞去除至几乎相同的水平。在这种pH条件下，EDTA最有效地去除了镉和在较小程度上的铅。
图2D显示了在pH 9下的重金属减少。如图2D所示，在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将As的水平从约101ppb降低至约23ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH9下将As的水平从约134ppb降低至约24ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Cd的水平从约1199ppb降低至约379ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Cd的水平从约1592ppb降低至约349ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Cd的水平降低等于或至少约70％或约75％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Pb的水平从约310ppb降低至约87ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Pb的水平从约412ppb降低至约80ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Pb的水平降低等于或至少约70％或约80％。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约9.1ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.4ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2D所示，在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将As的水平从约101ppb降低至约14ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将As的水平从约134ppb降低至约13ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Cd的水平从约1199ppb降低至约269ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Cd的水平从约1592ppb降低至约252ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Cd的水平降低等于或至少约75％或约85％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Pb的水平从约310ppb降低至约60ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Pb的水平从约412ppb降低至约56ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Pb的水平降低等于或至少约80％或约85％。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约8.7ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.2ppb。在一些实施方案中，柠檬酸可以在pH 9下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2D所示，在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将As的水平从约101ppb降低至约20ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将As的水平从约134ppb降低至约20ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将As的水平降低等于或至少约80％或约90％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Cd的水平从约1199ppb降低至约76ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Cd的水平从约1592ppb降低至约76ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Cd的水平降低等于或至少约90％或约95％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Pb的水平从约310ppb降低至约40ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Pb的水平从约412ppb降低至约40ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Pb的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约8.9ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.8ppb。在一些实施方案中，EDTA可以在pH 9下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
如图2D所示，在一些实施方案中，在至少约70℃的温度下进行的水洗涤可以在pH9下将As的水平从约101ppb降低至约15ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将As的水平从约134ppb降低至约15ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将As的水平降低等于或至少约85％或约90％。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Cd的水平从约1199ppb降低至约366ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Cd的水平从约1592ppb降低至约374ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Cd的水平降低等于或至少约70％或约80％。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Pb的水平从约310ppb降低至约74ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Pb的水平从约412ppb降低至约76ppb。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Pb的水平降低等于或至少约75％或约80％。在一些实施方案中，水可以在pH 9下将Hg的水平从约29.5ppb降低至约7.9ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Hg的水平从约39.2ppb降低至约8.1ppb。在一些实施方案中，肽螯合剂可以在pH 9下将Hg的水平降低等于或至少约70％或约80％。
图2E-2H以虚线示出了可接受的金属水平。如图2E-2H所示，对于几乎所有金属和几乎所有的螯合剂和洗涤程序，重金属水平都降低到可接受的水平。如图2A-2H所示，改变提取pH对去除效率产生影响，并且对于所有测试的HM元素或所有螯合剂，最有效的pH并不相同。
如图2E所示，通过所有螯合剂在较低的pH 3.0下去除砷。所有螯合试剂和条件达到显著低于所需的最低限度的水平。如图2F所示，在pH 3.0下，水、柠檬酸和肽是有效的。用EDTA在pH 6.0下有效去除镉。每项测试产生的产物低于目标最低水平。水、柠檬酸和肽在pH3.0下是有效的。EDTA在pH 6和9水平下起作用，但在较低的pH范围下不如水、柠檬酸和肽的效果好。如图2G所示，EDTA去除铅至少与其他螯合试剂一样好，并且在pH 6.0下是最有效的。所有螯合试剂和条件均达到低于最低金属水平的水平。如图2H所示，通过低pH的水，然后柠檬酸去除汞。EDTA是最无效的，特别是在较为碱性的条件下。下面可以看到针对产品中的汞含量我们需要达到的目标最低水平。所有螯合试剂和条件均达到低于最低金属水平的水平。
图2I-2L显示了来自表2的经调整的重金属的数据。
实验室测试表明，通过使用倾析离心机可以分离蛋白和重金属实体。可以使用微滤(“MF”)和/或超滤(“UF”)膜代替离心机。大规模测试工作表明，离心机和倾析器可以用于将大米蛋白分离物与混合物分离，并可将分离出的所得大米蛋白分离饼重悬于热水中，并再次用倾析器或离心机分离。从大米蛋白分离物洗涤螯合试剂以及螯合的重金属、脂肪、灰分、肽和氨基酸所需的洗涤水的量在重金属污染的植物蛋白混合物的起始质量的4X至10X的范围变化。
测试工作表明，除了离心机和倾析器之外，可以成功地应用其他分离技术以将蛋白分离物与低分子量的碳水化合物级分、灰分、脂肪、肽片段和氨基酸分离。除了倾析器和离心机之外，还可以使用以进行大米蛋白分离物与螯合试剂和螯合的重金属分离的技术如下所述。微滤(MF)和超滤(UF)错流膜技术可以与非常有选择性的孔尺寸膜一起使用，以获得非常精确的与蛋白分离物的分离。分子保留在1,000道尔顿至800,000道尔顿范围内的UF膜将允许用高温水使螯合试剂从大米蛋白混合物中通过膜渗滤(洗涤)出来，同时保留大米蛋白混合物，从而允许含有螯合的重金属的螯合试剂与重金属减少的蛋白分离物的期望分离。测试证明了有效洗出螯合试剂和重金属所需的渗滤水的量在重金属污染的蛋白混合物的起始质量的4X至10X的范围变化。由于膜的高度受控的孔尺寸，可以从该技术的应用中获得高产率的蛋白分离物。
可以使用各种设计的压滤机从混合物中过滤大米蛋白分离物，然后可以用不同量的高温水原位洗涤所得的饼状物，以再次从大米蛋白分离物混合物中洗涤螯合试剂和螯合的重金属。再次洗涤体积可以在重金属污染的蛋白混合物的起始质量的2X至10X的范围。这种技术可以使蛋白产率略低，这是因为一些蛋白可以穿过所用的过滤介质。
可以使用旋转式真空过滤鼓从混合物中过滤大米蛋白分离物，然后可以原位洗涤所得的饼状物，或者可以将大米蛋白饼状物用不同量的热水重悬并再过滤以再次从大米蛋白分离物混合物中洗涤螯合试剂和螯合的重金属。再次洗涤体积可以在重金属污染的蛋白混合物的起始质量的2X至10X的范围。与压滤技术一样，已经使用旋转式真空过滤鼓，并且已经显示其提供的蛋白产率略低于膜技术。
应注意，这些方案可以用于在制造期间减少产品中的HM和/或修复先前生产的蛋白产品中的HM含量。
实施例3
引言和目标
使用具有重金属污染的大米蛋白样品进行以下重金属修复测试。该测试用于证明，使用本文公开的程序，在一些实施方案中，可以使用不含螯合剂的洗涤方法去除一些重金属。简而言之，将固定量的粉末状蛋白加入至固定量的pH调节的DI水中。如图3A-3H所示，将蛋白分离物水混合物调节至pH值为3、4、5或6。使用稀释的10重量％的38％的浓HCl溶液并通过使用温度校正pH计测量pH来调节pH。调节pH后，将混合物在约70℃下搅动5分钟。然后使溶液在70℃的温控热水浴中静置15-20分钟。然后将蛋白分离物混合物以9000RPM离心3分钟。然后提取上清液。根据洗涤方法，如图3A-3H所示，可以重复稀释和浓缩程序。使起始样品、2X洗涤样品、4X洗涤样品和6X洗涤样品进行目标是重金属砷(Ar)、镉(Cd)、汞(Hg)和铅(Pb)的分析。
数据：
附图3A-3H是显示所进行的数据和洗涤的图表。从一些分析结果可以看出，在某些情况下，金属水平增加。不受特定理论束缚，这可能是由于在倾析期间溶解和去除一些具有可溶级分的肽/蛋白产物而没有溶解去除相同量的重金属导致的。
表3和4包含从所公开的测试程序获得的具有分析结果的原始数据。
表3.
表4.
结果：
砷(Ar)：
使用水的砷重金属减少的结果显示在图3A-3B中。试验表明，pH 3和4是用于处理和进一步去除砷的目标pH水平。在2X洗涤后，pH 5样品中的砷比进料高。在各种pH值水平下的酸性洗涤能够降低砷水平。
镉(Cd)：
镉重金属修复工作的结果显示在图3C-3D中。起始样品蛋白具有显著的镉水平，其高于最大允许目标水平。镉水平随着所有洗涤而降低，并且较为酸性的pH 3洗涤提供最大的降低。在pH 3下3X洗涤后，样品处于镉的目标规格之下。用pH 4溶液也使镉降低，但比pH3溶液需要另外的冲洗体积。
汞(Hg)：
汞重金属修复工作的结果显示在图3E-3F中。在几乎每种样品中，在测试冲洗结束时比起始时有更多的Hg。PH 5样品显示出显著的降低。
铅(Pb)：
铅重金属修复工作的结果显示在图3G-3H中。铅分析显示：与原材料相比，6X洗涤中的铅更多。pH 5下的洗涤立即显示出比原材料更多的铅，而在2x洗涤时，其他pH水平显示出离心的蛋白团块的铅含量减少约10-20％。没有任何一种样品显示将铅降低到目标最大水平以下。
测试观察：
应注意，较为酸性的冲洗从蛋白中去除更多的重金属砷和镉。用低pH处理，镉和砷水平均降低至最大允许食物标准水平以下。几乎没有观察到对汞的影响，但起始汞水平低于允许的最大目标，因此所有样品均通过汞含量标准。数据可用的pH水平和洗涤水平都没有将铅降低至最大标准以下。铅的这种结果可能是由于铅具有两性导致的，这意味着它在高和低pH范围内都具有反应性和可溶性。
实施例4
肽螯合剂的合成和表征
通过以下程序制备基于大米的肽螯合剂。将100g Silk-80(AXIOM蛋白产品：水分：2.7％；蛋白81％；脂肪1.2％；灰分<4.5％，纤维：<10％，碳水化合物<13.3％)置于搅动器中，并用233g 50℃RO/DI热水搅动，产生300g溶液(约30％总固体)。向该溶液中加入3.6g(300ppm)CaCl2。向该溶液中加入10％NaOH，以使pH达到8.5(+/-0.1)。向该混合物中加入蛋白质干重的2重量％的(一种碱性蛋白酶)。将溶液在50℃搅动2小时，此时取出等分试样并猝灭(使用下述程序)以产生第一肽螯合剂样品(K-1)。将溶液在50℃下再搅动2小时(总共4小时)，此时取出第二等分试样并猝灭(使用下述程序)以产生第二肽螯合剂样品(K-2)。将溶液在50℃再搅动2小时(总共6小时)，此时将溶液猝灭(使用下述程序)以产生第三肽螯合剂样品(K-3)。
为了进行猝灭，将混合物加热至80-85℃并保持10分钟以使酶失活。在10分钟的保持时间后，将混合物冷却至50℃，然后将混合物离心，使固体经由G-力与肽溶液分离。倾析含有肽螯合剂的上清液，并测量总固体重量。收集上清液用作螯合剂。从大米蛋白的这种酶水解获得稀的肽溶液。将该产物过滤并储存以在螯合实验期间使用。
图4A显示了聚丙烯酰胺凝胶电泳(“PAGE”)肽分离的结果。PAGE分析使用这样的性质：当在凝胶上施加电场时，蛋白质和肽根据蛋白和肽实体的独特电荷量和分子量以不同速率通过聚丙烯酰胺凝胶迁移。电荷差是由特定蛋白可能具有的不同的带电官能团引起的。PAGE分析由位于1202Ann St.,Madison,WI 53713(800-462-3417)的独立分析实验室Kendrick Laboratories,Inc.进行。用于制备该PAGE的方法如下：
将样品称重，溶解在没有还原剂的SDS样品缓冲液中，并在沸水浴中加热5分钟。将样品冷却，短暂离心，然后使用BCA测定(Smith等人Anal.Biochem.150:76-85,1985,andPierce Chemical Co.,Rockford,IL)测定上清液的蛋白浓度。在BCA之后，在具有还原剂的样品缓冲液中制备样品，所述样品缓冲液含有2.3％的十二烷基硫酸钠(SDS)、10％的甘油、50mM二硫代苏糖醇和63mM tris,pH 6.8。在缓冲液添加之后，将样品在沸水浴中加热5分钟。将样品短暂离心，并将上清液上样到凝胶上。
使用16.5％的丙烯酰胺肽平板凝胶(Shagger,H.和Jagow,G.Anal.Biochem.166:368,1987)(厚度为0.75mm)进行SDS平板凝胶电泳。对于肽的分离，在前四个小时，在15mAmp/凝胶下开始SDS平板凝胶电泳，然后在12mAmp/凝胶下过夜进行。一旦溴酚蓝色前沿迁移到平板凝胶末端，就停止平板凝胶。在平板凝胶完成后，将凝胶用考马斯蓝染料染色，在10％乙酸中脱色直至获得清晰的背景，并在赛璐玢片之间干燥。
添加以下蛋白质(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO and EMD Millipore,Billerica,MA)作为分子量标准品：磷酸化酶A(94,000)、过氧化氢酶(60,000)、肌动蛋白(43,000)、碳酸酐酶(29,000)、溶菌酶(14,000)、肌红蛋白(I+III,56-153)(10,600)、肌红蛋白(I,56-131)(8,160)、肌红蛋白(II 1-55)(6,210)、胰高血糖素(3,480)和肌红蛋白(III,132-153)(2,510)。
使用校准的GE Healthcare Image Scanner III，将染色的凝胶在适当的光密度范围内数字化。使用Phoretix 1D软件(11.2版)和Windows 7兼容计算机以及一阶拉格朗日分子量曲线从分子量标准品计算分子量。
用具有充分表征的分子量的蛋白和肽标准品进行PAGE工作，以比较所提供的肽样品的分子量用于分析。具有一式两份的轨道的实际凝胶板图像的照片副本显示在图4A中。表5显示了轨道(泳道)编号和相应轨道上的样品。表6显示了全部蛋白占样品重量百分比的结果。该表提供了关于经历PAGE程序的样品的相对蛋白浓度的详细说明。在PAGE方案中使用的相对蛋白浓度在所测试的各种蛋白质/肽级分之间在459μg/L至1109μg/L之间变化。可见，原材料批次具有最高％的蛋白质。这可以解释为什么轨道4和5比其他轨道更暗。更稀的溶液会降低那两个轨道的光密度。然而，样品在一个范围内，从而良好的峰比较是可能的。使用如上所述的BCA分析方案，针对蛋白标准品测量蛋白浓度。BCA利用蛋白结合染料和紫外吸收技术来确定每个轨道的蛋白浓度。将50μg每种蛋白样品置于每个轨道上用于PAGE显影。
表5.上样凝胶SC p.26#2的说明。
| 泳道 | 样品 | μg蛋白 | μg样品 |
| 1 | 高范围分子量标准品 | - | - |
| 2 | 低范围分子量标准品 | - | - |
| 3 | 样品缓冲液空白 | - | - |
| 4 | K-5：原材料批号HZN16003E | 50 | 1109 |
| 5 | K-5：原材料批号HZN16003E | 50 | 1109 |
| 6 | K-1：酶保持2小时 | 50 | 597 |
| 7 | K-1：酶保持2小时 | 50 | 597 |
| 8 | K-2：酶保持4小时 | 50 | 518 |
| 9 | K-2：酶保持6小时 | 50 | 518 |
| 10 | K-3：酶保持6小时 | 50 | 459 |
| 11 | K-3：酶保持6小时 | 50 | 459 |
| 12 | I-F：过滤批号WRP34316 | 50 | 729 |
| 13 | I-F：过滤批号WRP34316 | 50 | 729 |
| 14 | - | - | - |
| 15 | 高和低范围分子量标准品 | - | - |
表6.全部蛋白占样品重量百分比的结果。
| 样品 | 蛋白占样品重量的百分比 |
| K-1：酶保持2小时 | 8.4％ |
| K-2：酶保持4小时 | 9.7％ |
| K-3：酶保持6小时 | 10.9％ |
| K-5：原材料批号HZN16003E | 4.5％ |
| I-F：过滤批号WRP34316 | 6.9％ |
已知的标准品在图4A的最左侧，其中选定的高分子量标准品在轨道1中，并且选定的低分子量标准品在轨道2中。缓冲液标准品在轨道3中跑，并显示在条带或峰上，表明缓冲液载体并不干扰其他PAGE轨道中的蛋白质/肽染色。起始蛋白材料以一式二份显示在轨道4和5中，标准品旁边的重蓝色轨道中，以提供蛋白酶活性之前和之后的比较。接下来的轨道以一式二份显示肽级分，其保持在2小时(轨道6和7)、4小时(轨道8和9)和6小时(轨道10和11)的蛋白酶活性的暴露时间下，直到蛋白酶在85℃加热10分钟下失活。进行在2小时蛋白酶暴露时间下的第二次运行，并将该样品通过纸过滤器过滤。过滤后的肽的PAGE结果显示在轨道12和13中。对肽溶液进行过滤，来观察它是否会影响PAGE条带显色。通过过滤样品，PAGE确实显得稍微更好地界定。轨道15是高分子量标准品和低分子量标准品的组合再次供参考。
在PAGE条带鉴定图像(PAGE BAND INDENTIFICATION IMAGE)上显示相同的凝胶轨道板，其中标记轨道用于更容易地鉴定。这些轨道可以用作对本文描述的光学扫描上显示的峰的参考。
通过使用光学扫描装置以不同的方式再次显示凝胶轨道，以提供凝胶条带的更详细的外观(图4B-4F)。选择并提供每个相应轨道的一次扫描以更好地显示肽条带(注意凝胶板撕裂通过两个板上的一些轨道，因此这里包括每个重复板的最佳扫描以消除该问题并且轻微扭曲撕裂。注意扫描图上部的数字对应于凝胶板上更丰富的条带。肽和蛋白峰的分子量以扫描图底部的对数刻度显示，以供参考。简而言之，图4B-F是显示来自图4A PAGE凝胶板的轨道的分子量分布的扫描。图4B是泳道4样品：K-5原材料批号HZN16003E。图4C是泳道6样品：K-1，酶保持2小时。图4D是泳道8样品：K-2，酶保持4小时。图4E是泳道11样品：K-3，酶保持6小时。图4F是泳道13样品：I-F过滤批号WRP34316。
图4B是来自轨道4的未处理的进料的扫描。注意到在高分子量区域中的重条带(如，显示为峰)在蛋白酶暴露的样品轨道中减少。注意到峰1相较于其他峰的相对高度，并且在3,000分子量标记处，低于分子量的组分从峰1降低到几乎没有。图4C是对于暴露于2小时的蛋白酶的肽溶液的轨道6的扫描。注意到高于20,000分子量条带的大多数蛋白质以减少的量存在，而较低分子量肽峰的量相对于大分子量的峰较高(表明较短的链肽产生)。还注意到在峰4下面存在新材料，其条带现在处于峰5处，其在未处理的原材料中不存在(示于图4B中)。这些峰位移表明了肽产生。图4D是轨道8扫描，并显示在暴露于4小时的蛋白酶处理后的起始蛋白溶液。注意到与图4B和4C相比，在较低分子量区域存在更多的肽吸光度，形成一些超低分子量的峰。图4B中缺失的峰5的高度几乎与图4C中的峰4的高度相同。图4E显示了在暴露于蛋白酶处理6小时后的轨道11扫描。注意到相对于较高分子量的峰，较低分子量的峰的相对高度富集。峰1、2和3具有与峰4相似的高度，表明随着时间的推移继续产生较低分子量的肽。图4F显示了具有过滤的2小时蛋白酶暴露的蛋白酶处理溶液的轨道13。过滤可能已经去除了一些颗粒，从而产生稍微更明确的PAGE扫描。超滤可以用于分离肽螯合试剂，优先选择条带，并浓缩肽以进一步用于本文所述的螯合过程。从该数据可以预期，分解成较低分子量的肽片段的蛋白将使更多分子抓住并保持住重金属离子以从大米蛋白分离物混合物中去除。
图4C中的结果表明，K-1大米蛋白水解产物(如，肽螯合剂)至少含有范围为约21kD至约1,000kD的肽的混合物，并且溶液中的显著条带范围为约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和约4kD至约2kD。如所示，最丰富的肽(在图4C中标记为条带1、2和3)具有约20.5kD、约15kD和约12.7kD的分子量。图4D中的结果表明，K-2大米蛋白水解产物(如，肽螯合剂)在溶液中至少含有范围为约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和约4kD至约2kD的条带。如所示，最丰富的肽(在图4D中标记为条带1、2和3)具有约20.5kD、约15kD和约12.7kD的分子量。图4E中的结果表明，K-3大米蛋白水解产物(如，肽螯合剂)在溶液中至少含有范围为约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD和约4kD至约2kD的条带。如所示，最丰富的肽(在图4E中标记为条带1、2、3和4)具有约20.5kD、约15kD、约12.7kD和约11kD的分子量。
以上描述提供了上下文和实施例，但是不应被解释为限制本说明书中或要求本说明书的优先权的任何其他申请中的权利要求所涵盖的本发明的范围。没有任何单一组分或组分集合是必需的或不可缺少的。例如，一些实施方案可能不包括流体改性剂。在本说明书的任何实施方案中描述和/或说明的任何特征、结构、组分、材料、步骤或方法可以与在本说明书中的任何其他实施方案中描述和/或说明的任何特征、结构、组分、材料、步骤或方法一起使用，或者可以代替在本说明书中的任何其他实施方案中描述和/或说明的任何特征、结构、组分、材料、步骤或方法。
已经公开了几个说明性实施方案。尽管已经根据某些说明性实施方案和用途描述了本公开内容，但是其他实施方案和其他用途(包括未提供本文示出的所有特征和优点的实施方案和用途)也在本公开内容的范围内。组分、要素、特征、动作或步骤可以不同于所述进行布置或执行，并且组分、要素、特征、动作或步骤可以在各种实施方案中组合、合并、添加或省略。本文描述的要素和组分的所有可能组合和子组合旨在包括在本公开内容中。没有任何单一特征或特征组是必需的或不可缺少的。
总之，已经公开了减少金属的螯合剂和方法的各种实施方案和实施例。本公开内容延伸超出了具体公开的实施方案和实施例到其他替代实施方案和/或实施方案的其他用途，以及其某些修改和等同物。此外，本公开内容明确地预期所公开的实施方案的各种特征和方面可以彼此组合或替代。因此，本公开内容的范围不应受上述具体公开的实施方案的限制，而应仅通过正确解读权利要求来确定。
Claims (35)
1.用于制备具有降低的重金属含量的有机食物产品的方法，所述方法包括：
将经有机认证的或可有机认证的螯合剂添加至含有重金属的有机食物产品中；
使所述螯合剂与所述重金属结合，从而形成络合物；以及
从所述食物产品中分离所述络合物以制备所述具有降低的重金属含量的有机食物产品。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述经有机认证的或可有机认证的螯合剂是肽螯合剂、柠檬酸或其盐。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述食物产品是宏量营养素分离物。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述宏量营养素分离物是碳水化合物分离物、脂肪分离物或蛋白分离物。
5.如权利要求3至4中任一项所述的方法，其中所述宏量营养素来源于植物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述食物产品来源于白米、糙米、米糠、亚麻籽、椰子、南瓜、大麻、豌豆、芡欧鼠尾草、小扁豆、蚕豆、马铃薯、向日葵、藜麦、苋菜红、燕麦、小麦或以上的组合。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述食物产品是植物蛋白。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述重金属是砷、镉、铅、汞、或它们的组合。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中通过经由过滤器的过滤进行所述分离步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述络合物基本上是可溶的并且穿过所述过滤器。
11.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中通过倾析和/或离心进行所述分离步骤。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述螯合剂是肽螯合剂，其中通过水解有机蛋白质制备所述肽螯合剂。
13.如权利要求12所述的方法，其中通过所述有机蛋白质的酶促或化学水解制备所述肽螯合剂。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述有机蛋白质来源于与所述食物产品相同的植物或动物。
15.组合物，其包含含有与经有机认证的或可有机认证的螯合剂结合的重金属的大米蛋白分离物。
16.如权利要求18所述的组合物，其中所述经有机认证的或可有机认证的螯合剂是肽螯合剂或柠檬酸。
17.如权利要求19所述的组合物，其中所述肽螯合剂是大米蛋白水解物。
18.营养补充剂产生中的中间体，所述中间体包含含有与经有机认证的或可有机认证的螯合剂结合的重金属的大米蛋白分离物。
19.用于制备肽螯合剂的方法，所述方法包括：
酶促或化学水解有机蛋白质以形成有机肽螯合剂；以及
收集所述肽螯合剂。
20.如权利要求19所述的方法，其中使用酶来酶促水解所述有机蛋白质。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述酶包括以下中的一种或多种：酸性肽链内切酶、碱性肽链内切酶、中性肽链内切酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、羧肽酶、弹性蛋白酶、Asp-N、Glu-C、Lys-C、Arg-C、蛋白酶K、枯草杆菌蛋白酶、clostipain、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、谷氨酰基肽链内切酶、或嗜热菌蛋白酶。
22.如权利要求19所述的方法，其还包括从所述水解物中分级分离所述肽螯合剂。
23.肽螯合剂，其包含含有分子量范围为约2kD至约25kD的一种或多种肽的蛋白水解物。
24.如权利要求23所述的肽螯合剂，其中所述一种或多种肽的分子量范围选自以下：约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD、或约4kD至约2kD。
25.如权利要求23所述的肽螯合剂，其中所述一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD和约12.7kD。
26.如权利要求23所述的肽螯合剂，其中所述一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD、约12.7kD和约11kD。
27.肽螯合剂，其由包括以下的方法制备：
将来自植物来源的蛋白质暴露于水解条件下持续一段时间以制备蛋白螯合剂；
从所述水解条件移出所述蛋白螯合剂；以及
收集所述蛋白螯合剂。
28.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中所述一段时间小于或等于约1小时、约2小时、约4小时、约6小时、约10小时、或者为包括和/或跨越上述值的范围。
29.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中在暴露于所述水解条件期间，所述蛋白质暴露于酶。
30.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中在收集所述肽螯合剂期间，基于尺寸和/或分子量过滤所述肽螯合剂以收集所述肽螯合剂。
31.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中所述肽螯合剂包含分子量范围选自以下的一种或多种肽：约21kD至约19kD、约16kD至约14kD、约13.5kD至约12.5kD、约11.5kD至约10.5kD、和/或约4kD至约2kD。
32.如权利要求31所述的肽螯合剂，其中所述一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD和/或约12.7kD。
33.如权利要求31所述的肽螯合剂，其中所述一种或多种肽的分子量选自约20.5kD、约15kD、约12.7kD和/或约11kD。
34.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中在暴露于所述水解条件期间，将温度保持在5℃至85℃范围内的温度下。
35.如权利要求27所述的肽螯合剂，其中在暴露于所述水解条件期间，将pH保持在2.0至12.0范围内的pH下。
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