CN110200126A

CN110200126A - 一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法

Info

Publication number: CN110200126A
Application number: CN201910555197.8A
Authority: CN
Inventors: 王思远; 廖森泰; 邹宇晓; 穆利霞; 胡腾根; 王卫飞; 刘凡; 沈维治; 李倩; 黎尔纳
Original assignee: Sericulture and Agri Food Research Institute GAAS
Current assignee: Sericulture and Agri Food Research Institute GAAS
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2019-09-06

Abstract

本发明公开了一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法，包括如下步骤：（1）原料选择；（2）酶解；（3）分级；（4）磷酸化改性；（5）浓缩干燥。本发明通过优选谷氨酸和天冬氨酸含量之和＞20.0%、苏氨酸和丝氨酸含量之和＞8.0%的蛋白粉为原料，使得谷氨酸和天冬氨酸中的羧基提供二价金属离子结合位点，保证多肽与矿物元素的有效结合，并通过分级筛选出分子量为1k～3kDa的多肽组分，然后通过特定的磷酸化改性，使得苏氨酸及丝氨酸上的羟基被磷酸化进一步增加多肽与金属离子的结合位点，从而使得最终得到的改性多肽可提高钙、铁、锌等矿物元素结合率高达20%以上，促进钙、铁、锌等矿物元素的吸收。

Description

一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法

技术领域

本发明涉及蛋白多肽制备与改性领域，具体涉及一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法。

背景技术

钙、锌、铁等矿物元素对人体健康非常重要，膳食中缺乏这些矿物元素会导致多种疾病，如钙摄入量不足会导致骨钙流失，增加骨质疏松的风险；锌缺乏会导致脱发、腹泻、推迟性成熟及皮肤湿疹；缺铁症状表现为贫血、成人耐力和机体活力减弱、儿童认知障碍等。传统通常采用金属盐和复合矿物元素补充剂来解决矿物元素缺乏问题，这类补充剂普遍存在结构不稳定和吸收率、生物利用率低等问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可提高矿物元素结合率的多肽的改性方法，通过磷酸化改性进一步增加多肽与金属离子的结合位点。

本发明所述的一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法，包括如下步骤：

（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸及丝氨酸的蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述蛋白粉加入水，充分搅拌均匀后加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（3）分级：通过膜分离截留上清液中分子量1k～3kDa的多肽组分；

（4）磷酸化改性：使用磷酸化试剂对步骤（3）所筛选的多肽组分进行磷酸化改性，反应完后对反应液进行透析24～48h，得到改性多肽；

（5）浓缩干燥：将步骤（4）得到的改性多肽进行浓缩，冻干或喷雾干燥即为成品，于干燥条件下贮存。

其中，步骤（2）中，所述蛋白粉中谷氨酸和天冬氨酸的含量之和＞20.0%、苏氨酸和丝氨酸的含量之和＞8.0%。

其中，步骤（2）中，所述蛋白粉与水的质量比为1：10～1：20；所述蛋白粉选自蚕蛹蛋白粉、大豆分离蛋白粉、乳清蛋白粉中的一种或几种。

其中，步骤（2）中，所述碱性蛋白酶的添加量为占蛋白粉质量的0.5～3%。

其中，步骤（2）中，所述酶解过程中，酶解温度为50～60℃，pH值为8～9，酶解时间为1～5h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶10～15min。

其中，步骤（3）中，所述分级过程中，依次使用3kDa和1kDa的超滤膜截留离心后的上清液，分离得到1k～3kDa的多肽组分。

其中，步骤（4）中，所述磷酸化试剂选自磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或三氯氧磷中的一种或几种。

其中，步骤（4）中，所述磷酸化改性过程中，先将步骤（3）制得的多肽调节至浓度为20～100g/L，加入磷酸化试剂至磷酸化试剂浓度为1～10g/L，磷酸化改性的反应温度为40～60℃，pH值为6～10，反应时间为1～2h。

其中，步骤（4）中，所述改性多肽的含磷量为60～120mg/g。

其中，步骤（5）中，所述成品的矿物元素结合率≥20%。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过优选谷氨酸和天冬氨酸含量之和＞20.0%、苏氨酸和丝氨酸含量之和＞8.0%的蛋白粉为原料，使得谷氨酸和天冬氨酸中的羧基提供二价金属离子结合位点，保证多肽与矿物元素的有效结合，并通过分级筛选出分子量为1k～3kDa的多肽组分，然后通过特定的磷酸化改性，且使得苏氨酸及丝氨酸上的羟基被磷酸化进一步增加多肽与金属离子的结合位点，从而使得最终得到的改性多肽可提高钙、铁、锌等矿物元素结合率至20%以上，促进钙、铁、锌等矿物元素的吸收。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

本发明实施例所采用的原料均可通过市售得到。

各性能指标的测试方法如下：

多肽-矿物元素复合物的制备方法：配置质量分数10%的多肽溶液，加入过量的金属离子（无水氯化钙或氯化亚铁或硫酸锌），调节pH10，70 ℃水浴加热2h，加入4倍体积95%乙醇进行沉淀，4000 r/min离心15 min取沉淀，样品冷冻干燥即得相应的多肽-钙复合物、多肽-铁复合物、多肽-锌复合物。

含磷量：按照《GB 5009.87-2016 食品安全国家标准食品中磷的测定》测定。

钙结合率：按照《GB 5009.92-2016 食品安全国家标准食品中钙的测定》测定多肽-钙复合物中的钙含量，钙结合率=钙含量/多肽-钙复合物×100%。

铁结合率：按照《GB 5009.90-2016 食品安全国家标准食品中铁的测定》测定多肽-铁复合物中的铁含量，铁结合率=铁含量/多肽-铁复合物×100%。

锌结合率：按照《GB 5009.14-2017 食品安全国家标准食品中锌的测定》测定多肽-锌复合物中的锌含量，锌结合率=锌含量/多肽-锌复合物×100%。

实施例1

一种矿物元素结合率高的蚕蛹多肽的改性方法，包括如下步骤：

（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约14%、天冬氨酸Asp含量约10%、苏氨酸含量约5%、丝氨酸含量约5%的蚕蛹蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述蚕蛹蛋白粉加入水，所述蚕蛹蛋白粉与水的质量比为1：15，充分搅拌均匀后加入占蛋白粉质量的2%的碱性蛋白酶进行酶解，酶解温度为55℃，pH值为8，酶解时间为4h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶10min酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（3）分级：依次使用3kDa和1kDa的超滤膜截留离心后的上清液，分离得到1k～3kDa的蚕蛹多肽组分；

（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的蚕蛹多肽调节至浓度为50g/L，加入磷酸二氢钠至磷酸二氢钠浓度为5g/L，磷酸化改性的反应温度为40℃，pH值为8，反应时间为1h，反应结束后透析48h，得到改性蚕蛹多肽；

（5）浓缩干燥：将步骤（4）得到的改性蚕蛹多肽进行浓缩，冻干或喷雾干燥即为改性蚕蛹多肽成品，于干燥条件下贮存。

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为96mg/g，钙结合率24.8%，铁结合率28.3%，锌结合率29.8%。

实施例2

（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约14%、天冬氨酸含量约10%、苏氨酸含量约5%、丝氨酸含量约5%的蚕蛹蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述蚕蛹蛋白粉加入水，所述蚕蛹蛋白粉与水的质量比为1：10，充分搅拌均匀后加入占蛋白粉质量的3%的碱性蛋白酶进行酶解，酶解温度为50℃，pH值为9，酶解时间为5h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶15min酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的蚕蛹多肽调节至浓度为20g/L，加入三聚磷酸钠至三聚磷酸钠浓度为10g/L，磷酸化改性的反应温度为60℃，pH值为9，反应时间为1.5h，反应结束后透析36h，得到改性蚕蛹多肽；

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为118mg/g，钙结合率21.1%，铁结合率23.2%，锌结合率25.8%。

实施例3

（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸含量为约14%、天冬氨酸含量约10%、苏氨酸含量约5%、丝氨酸含量约5%的蚕蛹蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述蚕蛹蛋白粉加入水，所述蚕蛹蛋白粉与水的质量比为1：20，充分搅拌均匀后加入占蛋白粉质量的0.5%的碱性蛋白酶进行酶解，酶解温度为55℃，pH值为8.5，酶解时间为4h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶12min酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的蚕蛹多肽调节至浓度为100g/L，加入六偏磷酸钠至六偏磷酸钠浓度为1g/L，磷酸化改性的反应温度为40℃，pH值为6，反应时间为2h，反应结束后透析24h，得到改性蚕蛹多肽；

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为75mg/g，钙结合率20.2%，铁结合率25.2%，锌结合率27.5%。

实施例4

一种矿物元素结合率高的大豆分离蛋白多肽的改性方法，包括如下步骤：

（1）原料选择：原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约19%、天冬氨酸含量约11%、苏氨酸含量约4%、丝氨酸含量约5%的大豆分离蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述大豆分离蛋白粉加入水，所述大豆分离蛋白粉与水的质量比为1：20，充分搅拌均匀后加入占蛋白粉质量的2%的碱性蛋白酶进行酶解，酶解温度为55℃，pH值为8.5，酶解时间为3h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶12min酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（3）分级：依次使用3kDa和1kDa的超滤膜截留离心后的上清液，分离得到1k～3kDa的大豆分离蛋白多肽组分；

（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的大豆分离蛋白多肽调节至浓度为100g/L，加入六偏磷酸钠至六偏磷酸钠浓度为5g/L，磷酸化改性的反应温度为40℃，pH值为6，反应时间为2h，反应结束后透析24h，得到改性大豆分离蛋白多肽；

（5）浓缩干燥：将步骤（4）得到的改性大豆分离蛋白多肽进行浓缩，冻干或喷雾干燥即为改性大豆分离蛋白多肽成品，于干燥条件下贮存。

制备得到的改性大豆分离蛋白多肽的含磷量为93mg/g，钙结合率23.7%，铁结合率26.6%，锌结合率28.9%。

实施例5

一种矿物元素结合率高的乳清蛋白多肽的改性方法，包括如下步骤：

（1）原料选择：原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约17%、天冬氨酸含量约11%、苏氨酸含量约5%、丝氨酸含量约5%的乳清蛋白粉为原料；

（2）酶解：向上述乳清蛋白粉加入水，所述乳清蛋白粉与水的质量比为1：12，充分搅拌均匀后加入占蛋白粉质量的0.5%的碱性蛋白酶进行酶解，酶解温度为60℃，pH值为9，酶解时间为1h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶15min酶解结束后进行灭酶，离心取上清液；

（3）分级：依次使用3kDa和1kDa的超滤膜截留离心后的上清液，分离得到1k～3kDa的乳清蛋白多肽组分；

（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的乳清蛋白多肽调节至浓度为40g/L，加入三氯氧磷至三氯氧磷浓度为3g/L，磷酸化改性的反应温度为50℃，pH值为8，反应时间为2h，反应结束后透析24h，得到改性乳清蛋白多肽；

（5）浓缩干燥：将步骤（4）得到的改性乳清蛋白多肽进行浓缩，冻干或喷雾干燥即为改性乳清蛋白多肽成品，于干燥条件下贮存。

制备得到的改性乳清蛋白多肽的含磷量为102mg/g，钙结合率24.2%，铁结合率25.7%，锌结合率29.1%。

对比例1

步骤（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约为9%、天冬氨酸含量约为9%、苏氨酸含量约为4%、丝氨酸含量约为的4%的马铃薯蛋白粉为原料；其他同实施例1。

制备得到的改性马铃薯多肽的含磷量为51mg/g，钙结合率10.6%，铁结合率14.5%，锌结合率16.2%。

对比例2

步骤（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸含量约为10%、天冬氨酸含量约为6%、苏氨酸含量约为3%、丝氨酸含量约为的4%的鱼皮胶原蛋白粉为原料；其他同实施例1。

制备得到的改性鱼皮胶原蛋白多肽的含磷量为38mg/g，钙结合率8.8%，铁结合率12.4%，锌结合率14.3%。

对比例3

无步骤（3）的分级；其他同实施例1。

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为92mg/g，钙结合率14.6%，铁结合率16.2%，锌结合率18.3%。

对比例4

无步骤（4）的磷酸化改性；其他同实施例1。

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为25mg/g，钙结合率6.8%，铁结合率8.4%，锌结合率9.2%。

对比例5

步骤（4）磷酸化改性：将步骤（3）制得的蚕蛹多肽调节至浓度为50g/L，加入磷酸二氢钠至磷酸二氢钠浓度为20g/L，磷酸化改性的反应温度为40℃，pH值为9，反应时间为2h，反应结束后透析48h，得到改性蚕蛹多肽；

其他同实施例1。

制备得到的改性蚕蛹多肽的含磷量为187mg/g，钙结合率10.3%，铁结合率12.5%，锌结合率13.9%。

Claims

1.一种矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）原料选择：选择同时含有谷氨酸和天冬氨酸、苏氨酸和丝氨酸的蛋白粉为原料；

2.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（2）中，所述蛋白粉中谷氨酸和天冬氨酸的含量之和＞20.0%、苏氨酸和丝氨酸的含量之和＞8.0%。

3.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（2）中，所述蛋白粉与水的质量比为1：10～1：20；所述蛋白粉选自蚕蛹蛋白粉、大豆分离蛋白粉、乳清蛋白粉中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碱性蛋白酶的添加量为占蛋白粉质量的0.5～3%。

5.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（2）中，所述酶解过程中，酶解温度为50～60℃，pH值为8～9，酶解时间为1～5h，灭酶过程中，使用95℃的水浴加热灭酶10～15min。

6.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（3）中，所述分级过程中，依次使用3kDa和1kDa的超滤膜截留离心后的上清液，分离得到1k～3kDa的多肽组分。

7.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（4）中，所述磷酸化试剂选自磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或三氯氧磷中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（4）中，所述磷酸化改性过程中，先将步骤（3）制得的多肽调节至浓度为20～100g/L，加入磷酸化试剂至磷酸化试剂浓度为1～10g/L，磷酸化改性的反应温度为40～60℃，pH值为6～10，反应时间为1～2h。

9.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（4）中，所述改性多肽的含磷量为60～120mg/g。

10.根据权利要求1所述的矿物元素结合率高的多肽的改性方法，其特征在于，步骤（5）中，所述成品的矿物元素结合率≥20%。