CN110240626A - 一种藜麦多糖多肽生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种藜麦多糖多肽生产方法，属于食品领域。藜麦经碱提，固液分离后，固相用于淀粉纤维素等附产品生产，液相经过陶瓷膜澄清后，淀粉酶水解，经过超滤膜除去低分子量杂质，超滤膜浓缩液再经过蛋白酶水解之后，再次经过纳滤膜浓缩、脱盐，干燥后即为藜麦多糖多肽产物。采用本发明方法水解度达到18.5％，多肽分子量小，所得99.57％多肽分子的分子量小于2400，易于人体吸收，蛋白提取率高；多糖含量高，提高了产品营养价值，同时藜麦多糖对于金色葡萄球菌和大肠杆菌等具有抑菌作用；与传统碱提酸沉法相比，避免使用大量酸，同时保留了藜麦多糖和酸沉步骤损失的蛋白，与酶解法相比更高效，纯度更高。

Description

一种藜麦多糖多肽生产方法
技术领域
本发明涉及一种藜麦多糖多肽生产方法，属于食品领域。
背景技术
随着社会经济发展，生产力提高，人民的生活水平日益提高，人们对于健康食品的需求也日益迫切。当代人长期生活作息不规律且饮食不健康，导致的消化吸收能力下降，常食用的主食类富含碳水化合物，但缺乏优质蛋白，因此迫切需要一种易吸收的富含人体必需氨基酸的食品。
藜麦是联合国粮农组织认可的最适宜人类的“全营养食品”，被国际营养学家们称之为丢失的远古“营养黄金”、“超级谷物”、“未来食品”，还被素食爱好者尊为“素食之王”。藜麦蛋白质包含了人体所需全部必需氨基酸，并且比例适当，数量充足。然而，目前对藜麦的应用主要是采用市售的藜麦粉，这样藜麦营养成分的吸收率较低，不能充分利用藜麦资源。现在已有研究证实经过水解的蛋白质多肽分子量小会有益于人体吸收，同时藜麦多糖具有一定的抑菌性和抗氧化性功能，需要分离出其极富营养价值的藜麦多糖和蛋白肽，以实现高效利用。目前，现有的藜麦蛋白的提取方法主要是碱提酸沉法和酶解分离法，然而这些方法时间长，提取率很低，且肽纯度抗氧化性不高。专利CN109182434A公开了一种具有减肥活性的藜麦蛋白多肽水解产物的制备方法，并具体公开了采用碱提酸沉法提取蛋白，再进行酶处理后提取藜麦肽，该肽具有一定的生物活性。但该制备方法存在以下问题：藜麦粉碎颗粒大，影响了酶解效率，并且大量的酸碱污染环境，同时损失了所有对人体有益的水溶性多糖，酸沉步骤还会损失大量蛋白成分，根据实验结果，酸沉损失藜麦蛋白含量可以达到藜麦碱提蛋白的18％，实际酸沉得到的粗蛋白仅仅只有藜麦总蛋白的62％，再经过水解后实际多肽得率更低。专利CN106819356A公开了一种高原藜麦肽及其制备方法和药食两用制品，并具体公开了采用中性蛋白酶对藜麦粉进行酶解处理，进而提取出藜麦原料中的藜麦肽，同时使得藜麦肽的分子量小，以利于人体吸收。但该制备方法存在以下问题：直接以粉碎后的藜麦籽粒为底物进行蛋白酶的水解，影响了酶解效率和藜麦肽的收率，而且未公布蛋白水解度或肽得率等相关指标，同时含有大量杂质，根据实验结果检测，直接酶解法对于藜麦蛋白质的提取率仅有藜麦总蛋白54％并且小分子杂质极难去除或去除成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明采用结合碱提-膜分离技术高效提取藜麦多肽和多糖，同时联产藜麦淀粉。本方法既提高了多肽得率，又保留了多糖，去除了其他杂质成分。
本发明的第一个目的是提供一种藜麦多糖多肽的生产方法，包括以下步骤：
(1)碱提：将藜麦进行碱提，离心，将所得液相进行过膜，收集澄清液，得到以水溶性蛋白和非淀粉多糖为主的成分(含有少量淀粉)；
(2)淀粉酶处理：将步骤(1)得到的澄清液用淀粉酶进行酶解；
(3)超滤膜处理：将步骤(2)中淀粉酶酶解液采用超滤膜进行处理，得到截留液，酶解和超滤直接影响了淀粉的去除效果；
(4)蛋白酶酶解：将步骤(3)中截留液用蛋白酶进行处理，有效的酶解有利于减少低分子量氨基酸生成，并提高活性多肽的得率；
(5)浓缩、干燥：将步骤(4)中得到的蛋白水解液浓缩、脱盐、干燥得到多糖多肽粉末。
在本发明一种实施方式中，步骤(1)中碱提前将藜麦清洗除杂、湿法磨浆过筛制备藜麦浆液，料液比为1:(10-15)，磨浆后应当过100目筛。磨浆后增大了接触面积，加大了蛋白析出效率同时磨浆便于控温防止剧烈物理剪切作用升温使得淀粉糊化，影响产品纯度和淀粉得率。
在本发明一种实施方式中，步骤(1)中碱提条件为：温度25～45℃，pH 10～11，时间2～4h。碱提是利用了藜麦蛋白80％以上属于碱溶蛋白，在碱性条件下溶解度变大的性质实现蛋白分离。
在本发明一种实施方式中，步骤(1)中将碱提溶液进行离心沉淀用于藜麦淀粉生产，上清液通过陶瓷膜进行澄清操作，陶瓷膜能去除离心未能除去的少量非水溶性杂质如油脂分子，同时在保护后续的超滤膜。
在本发明一种实施方式中，步骤(2)中淀粉酶为α-淀粉酶3500U/g，用量200-400U/g淀粉，相当于藜麦初始投料量的0.05％-0.1％；酶解条件为：pH 6～7，温度为40-60℃，时间1～3h。淀粉酶能水解碱性条件导致的少量水溶淀粉产生分子量小的糊精和还原糖后续超滤去除，约相当于碱提蛋白质量的9％，影响最终产品纯度。
在本发明一种实施方式中，步骤(3)中超滤膜规格为3000～6000Da。超滤能去除了碱提上清液中占碱提蛋白质质量80％的小分子杂质，包括还原糖和水解淀粉产生的糊精，纯化了截留液保留的蛋白和多糖。
在本发明一种实施方式中，步骤(4)中蛋白酶为：碱性蛋白酶20万U/g，用量为800-8000U/g蛋白质，相当于藜麦初始投料量0.01％-0.10％；酶解条件：pH 9～10，温度为45～55℃，时间2～4h。
在本发明一种实施方式中，步骤(5)中采用纳滤膜进行浓缩和脱盐。纳滤膜会除去产品生产过程中添加的盐(主要是NaCl的形式存在)同时对产品进行浓缩便于干燥。
本发明的第二个目的是提供一种采用上述方法制备得到的藜麦多糖多肽粉末。
本发明的第三个目的是提供一种多糖多肽粉末在制备药品、食品及保健品中的应用。
本发明的有益效果：
(1)采用本发明方法水解度达到18.5％，多肽分子量小，所得99.57％多肽分子的分子量小于2400，易于人体吸收，蛋白质提取率高达藜麦总蛋白的80％，同时具备体外抗氧化活力；
(2)采用本发明方法制备得到的多糖含量高，多糖提取率达到28.5％，保留了藜麦水溶性非淀粉多糖提高了产品营养价值，藜麦多糖对于金色葡萄球菌和大肠杆菌等具有抑菌作用；
(3)本发明采用碱提配合酶解、膜分离，不仅避免了传统碱提酸沉法所使用的大量酸，同时保留了藜麦多糖和酸沉步骤损失的蛋白使得蛋白产量提高了20％左右。
附图说明
图1为本发明的藜麦多糖多肽制备方法流程图。
图2为多肽水解液的分子量分布。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
水解度检测方法：甲醛滴定法；
蛋白质提取率检测方法：凯氏定氮法；
多肽提取率检测方法：凯氏定氮法；
淀粉提取率：GB 5009.9-2016；
多糖提取率：硫酸蒽酮法。
实施例1：
(1)藜麦蛋白的碱提
将3.8kg藜麦洗净，后打浆过100目筛子后，添加水，至料液比1:11.5，使用27℃，pH11进行2小时浸提，离心，固相继续进行淀粉生产得到淀粉1.86kg，液相进行陶瓷膜澄清。经过凯氏定氮计算碱提蛋白质占藜麦总蛋白的70％，陶瓷膜通量80-120L/m2·h。
(2)淀粉酶处理
将陶瓷膜澄清液调节pH为6.4，加热至50℃，添加19g中温α-淀粉酶酶解2小时。
(3)超滤膜处理
将淀粉酶酶解液进行5000超滤膜处理。将截留液和透过液均进行凯氏定氮得到蛋白截留率85％，膜通量6.4-10.7L/m2·h。
(4)蛋白酶酶解
将5000超滤膜截留液调节pH为10，加热至50℃，添加碱性蛋白酶8.64g，酶解3小时后使用90℃灭酶10min。
(5)纳滤膜浓缩
将蛋白水解液使用纳滤膜处理，保留多肽，多糖，膜通量为10.24-25L/m2·h。
(6)干燥
将纳滤膜浓缩液真空干燥最终制得藜麦多糖多肽粉末275.4g，其中，多肽含量为179.55g，多糖含量为75.864g。通过计算可得，最终淀粉得率为81％，多糖得率为28.5％，多肽得率为31.5％，且多肽分子量小，所得99.57％多肽分子的分子量小于2400，易于人体吸收。
实施例2：
(1)藜麦蛋白的碱提
将3.8kg藜麦洗净，后打浆过100目筛子后，添加水，至料液比1:12，使用35℃，pH11进行3小时浸提，离心，固相继续进行淀粉生产得到淀粉1.91kg，液相进行陶瓷膜澄清。经过凯氏定氮计算蛋白质提取率为81.96％，陶瓷膜通量80-120L/㎡·h。
(2)淀粉酶处理
将陶瓷膜澄清液调节pH为7，加热至60℃，添加25g中温α-淀粉酶酶解2小时。
(3)超滤膜处理
将淀粉酶酶解液进行5000超滤膜处理。蛋白截留率90％，膜通量6.4-10.7L/m2·h。
(4)蛋白酶酶解
将5000超滤膜截留液调节pH为10，加热至50℃，添加碱性蛋白酶9.41g，酶解3小时后使用90℃灭酶10min。
(5)纳滤膜浓缩
将蛋白水解液使用纳滤膜处理，保留多肽，多糖，膜通量为10.24-25L/m2·h。
(6)干燥
将纳滤膜浓缩液真空干燥最终制得藜麦多糖多肽粉末291.77g，其中，多肽含量为210.33g，多糖含量为69.77g。通过计算可得，最终淀粉得率为83.8％，多糖得率为26.3％，多肽得率为36.9％，且多肽分子量小，所得99.57％多肽分子的分子量小于2400(见图2和表1)，易于人体吸收。
表1多肽分子量分布
保留时间 Mn Mw MP 面积 ％面积
1 14.100 6198 6359 5008 2686 0.02
2 15.017 3412 3457 3011 57588 0.34
3 15.750 2315 2344 2004 394910 2.34
4 17.000 1302 1351 1001 2725350 16.16
5 17.859 676 701 622 5591942 33.16
6 19.186 305 322 297 6981725 41.41
7 20.083 110 118 181 1107710 6.57
实施例3：碱提条件的影响
改变实施例2中的步骤(1)藜麦蛋白的碱提：碱提条件见表2，其他条件同实施例1。
表2不同碱提条件对淀粉和蛋白质提取率的影响
实施例3：超滤膜的影响
参照实施例1中的步骤(3)超滤膜处理：采用不同分子量的超滤膜进行处理，得到的数据见表4。超滤能去除了碱提上清液中占碱提蛋白质质量80％的小分子杂质，包括还原糖和水解淀粉产生的糊精，纯化了截留液保留的蛋白和多糖。发明人经多次实现发现，超滤膜在3000～6000Da，得到的多肽和多糖得率高。
表3不同分子量的超滤膜对产品提取率的影响
对比例1：
参考专利CN109182434A中的碱提酸沉法提取蛋白质，将实施例2中的碱提替换成碱提酸沉法，具体步骤如下：
(1)藜麦蛋白的碱提酸沉
将3.8kg藜麦洗净，后打浆过100目筛子后，添加水，至料液比1:12，使用35℃，pH11条件下浸提3小时后，离心，得上清液后用0.1M的盐酸调节pH至3.5，4℃下静置1小时后，离心，得蛋白样品。得到产物仅有蛋白质，没有多糖，且蛋白质提取率为61％。
(2)蛋白酶酶解
将步骤(1)得到的蛋白样品以1：15的固液比溶于蒸馏水，调节pH为10，加热至50℃，添加碱性蛋白酶9.41g，酶解3小时后使用90℃灭酶10min。
(3)纳滤膜浓缩
将蛋白水解液使用纳滤膜处理，保留多肽，多糖，膜通量为10.24-25L/m2·h。
(4)干燥
将纳滤膜浓缩液真空干燥最终得到多肽得率仅为29.1％。与实施例2相比，说明酸沉步骤会损失大量蛋白成分。
表4最终产物得率
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种藜麦多糖多肽的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碱提：将藜麦进行碱提，离心，将所得液相进行过膜，得到澄清液；
(2)淀粉酶处理：将步骤(1)得到的澄清液用淀粉酶进行酶解；
(3)超滤膜处理：将步骤(2)中淀粉酶酶解液采用超滤膜进行处理，得到截留液；
(4)蛋白酶酶解：将步骤(3)中截留液用蛋白酶进行处理；
(5)浓缩、干燥：将步骤(4)中得到的蛋白水解液浓缩、脱盐、干燥得到多糖多肽粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中碱提前将藜麦清洗除杂、湿法磨浆过筛制备藜麦浆液，料液比为1:(10-15)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中碱提条件为：温度25～45℃，pH10～11，时间2～4h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中过的膜为陶瓷膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中淀粉酶为α-淀粉酶，用量为200-400U/g淀粉；酶解条件为：pH6～7，温度为45～55℃，时间1～3h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中超滤膜规格为3000～6000Da。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中蛋白酶为：碱性蛋白酶，用量为800-8000U/g蛋白质；酶解条件：pH9～10，温度为45～55℃，时间2～4h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中采用纳滤膜进行浓缩和脱盐。
9.根据权利要求1～8任一所述方法制备得到的藜麦多糖多肽粉末。
10.根据权利要求9所述的多糖多肽粉末在制备药品、食品及保健品中的应用。
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