CN1105197A - 生产蛋白质水解物的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种生产如作为调料或调料原料的蛋白 水解物的方法。蛋白原料经盐酸水解后，在敞开和/ 或密封条件下或容器中加热的同时进行碱处理过程， 以得到一种蛋白质水解物，其中有机氯化合物的含量 能被降至最小，同时还能保持其原有的质量。

Description

本发明涉及生产蛋白质水解物的方法，具体地讲，本发明涉及用盐酸水解各种蛋白质物质生产可以用作调料或用作制造调料原料的蛋白水解物的方法。

人们知道，由各种蛋白质物质出发，通过用无机酸，尤其是盐酸水解工艺生产可以用作调料或制造调料的原料的蛋白质水解物的方法有数种。

各种蛋白物质，本身还含有除蛋白质之外的许多成分，这些成分在水解过程中降解成副产物。由于制备调料或其原料时不希望被这些副产物污染，所以在水解过程期间必须将这些副产物控制在最低水平上，否则应当从水解产物中用精制工艺除去副产物使之纯化。

在水解过程中尤其应当使有机氯代化合物（尽管副产物中其混入量通常很少）减至最少，否则考虑到它们对人体健康的不利影响，应当借助于提纯此水解产物来降低其混入的量。

关于降低副产的有机氯代化合物的混入量或者说从水解产物中将其除去的方法，公开过如下一些常规方法（1）～（7）：

（1）将由无机酸水解蛋白物质的方法获得的水解产物，调节到PH值为4～9，在120～145℃下加热3～120分钟，然后加以浓缩、真空蒸汽蒸馏或与吸附剂接触（日本特许，公告号24748/1972）。

（2）将由盐酸水解蛋白物质的方法获得的水解产物调节到PH值为5.5～8.0，在20～180℃温度下使此水解物中所含的一氯丙二醇和二氯丙二醇水解5分钟～10天（日本特许，公开号135056/1990）。

（3）用盐酸水解蛋白物质的方法获得的水解产物，经凝胶渗透层析法（使用具有0.5～2.5nm直径平均孔径的多孔材料）处理后，洗脱不能检测出一氯丙二醇而且含氯化钠不少于40%的诸馏分（日本特许，公开号135057/1990）。

（4）蛋白物质的盐酸水解过程中，第一步于60～97℃温度下进行水解反应，然后将反应温度提高到100～110℃反应2～24小时，接着在同样温度下维持反应15分钟至2小时，最后将水解产物加以冷却、中和和过滤（日本特许，公开号135058/1990）。

（5）盐酸水解蛋白物质得到的水解产物，经中和后分出第一不溶性物质和分出此第一不溶性物质的溶液放置后分离出的第二不溶性物质，液体部分加以真空蒸汽蒸馏，保持比重为恒定值，以便除去在分出第一和第二不溶性物质后之部分中残留的1，2-二氯丙-2-醇（日本特许，公开号224256/1987）。

（6）经盐酸水解蛋白物质得到的浆液，在过滤分离未水解的残余固体之前或之后于PH8～14范围内用碱处理，维持此碱处理操作使所含的不需要的有机氯代物质总量减少，然后重新调节PH值为4～7（日本特许，公开号150241/1990）。

（7）使经盐酸水解蛋白物质得到的水解产物曝露在有特定温度和特定PH值的环境中一段特定时间，以便除去水解过程中由脂肪和二价阳离子产生的氯代物质（日本特许，公开号088951/1992）。

但是，按照任何一种上面提到的已知方法，很难从蛋白质水解物中完全除去有机氯代物质，而且有时还存在另外一些问题，即由于蛋白质水解物中产生令人不快的臭味，出现质量上的变化，因此必须增加附加的提纯过程作为其对抗措施。

本发明的主要目的在于提供一种生产蛋白质水解物的方法，所生产的蛋白质水解物中有机氯化合物含量可以降至很低，同时能保持其通常的质量。

本发明的另一目的在于在蛋白原料的水解过程中限制有机氯代化合物副产物形成，而且纯化和除去蛋白质水解物中残余的有机氯代化合物。

本发明人详细研究了与此问题有关的许多现有技术，而且发现过去已知的单个方法对于降低有机氯代化合物含量，使其在蛋白质水解物中减至最少来说都有局限性，所以只有在将数种限制和消除措施有效结合的条件下，才可以在将其含量降低到更低水平上获得令人满意的结果。

基于上面提到的发现，为了达到这些目的本发明一方面提供一种生产蛋白质水解物的方法，其中用盐酸水解蛋白原料，然后在敞开或封闭的条件或容器中用碱处理的同时进行热处理。

按照本发明的具体实施方案，所说的碱处理是用碱金属的氢氧化物和/或氨完成的。

按照本发明的另一具体实施方案，所说碱处理中的热处理是在8.5～11.0PH范围内，50～105℃温度下于敞开条件下进行1分钟～24小时的方式完成的。

按照本发明的又一实施方案，所说碱处理中的所说热处理条件是：PH范围8.5～11.0,温度90～150℃，于密封条件下进行1分钟～10小时。

本发明诸实施方案中通用的蛋白物质可选自植物源、动物源和微生物源原料，这些蛋白原料的混合物也适用。

关于上面提到的原料的类型和代表，对于植物源原料来说可以举出脱脂大豆粉、小麦蛋白和玉米蛋白；对于动物源原料来说可以举出鱼粉、奶酪蛋白和乳清蛋白质分离物；对于微生物源原料来说，可以举出酵母细胞（如啤酒酵母和面包酵母）、从发酵工业回收的微生物细胞（如由氨基酸发酵工业中回收的细胞）。

本发明诸方案中通用的盐酸，优选浓盐酸或气体盐酸。

对本发明来说更优选使用所谓预处理过的原料作为欲加以使用的蛋白质原料。

在这种情况下，蛋白原料的预处理法可以按下列各种处理法进行，例如蛋白分离法、有机溶剂提取法和酶处理法等等。

就上面提到的蛋白分离法来说，可以使用的已知方法包括：

（a）碱提取后再酸沉淀法；

（b）等电点沉淀法；

（c）水提取法，或

（d）除去酸沉淀的部分和等电点沉淀法。

关于有机溶剂提取法，优先采用脂溶性溶剂提取；在此情况下可以用水溶性溶剂和水溶性差的溶剂提取。尤其是更优选使用水溶性差的溶剂于蛋白原料预处理过程中的提取。

就酶处理法而言，可以采用这样一种方法，即在酶活性条件下使蛋白原料与水解酶和/或细胞壁降解酶接触。

此时，可以使用脂酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶作为上面提到的欲加使用的水解酶，而且也可以使用溶菌酶作为所说的细胞壁降解酶。

此外，采用同时并用酶处理和有机溶剂提取法，尤其是同时并用脂酶处理和正已烷提取法有效地进行所说的预处理，将得到有利的结果。

在本发明方法中，氯化氢水解过程以这样方式进行，即盐酸中的氯离子与蛋白原料中氮之间摩尔比被控制在0.3～2.6范围内。

上面提到的欲加控制的摩尔比范围，可以调节到更优选范围内，例如按照其它条件，尤其是蛋白原料的种类和性质以及水解过程的反应条件（如加热的温度和时间）调节到0.9～1.2范围内。

此外，所说的摩尔比范围还取决于欲加使用的浓盐酸的体积，而且若该范围用浓盐酸的体积表示，则相对于每kg蛋白原料来说在具体实例中可以采用的浓盐酸体积，优选值为0.7～5.2升，更优选1.0～1.3升。

水解过程的下列典型实施方案可以视为对本发明的举例说明：

1，用盐酸水解蛋白原料的过程中，所用的盐酸满足下列条件：每千克蛋白原料使用1.2～1.4升体积范围的浓盐酸，而且盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮之间的摩尔比为0.9～1.2，所说的水解过程在95～110℃温度下进行30～70小时。

2，用盐酸水解蛋白原料的过程中，使用满足下列要求的盐酸：每千克蛋白原料使用浓盐酸的体积范围为1.2～1.4升，而且盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮之间的摩尔比为0.9～1.2，水解过程在95～110℃温度下进行30～50小时。

3，用盐水解蛋白原料的过程中，使用满足下列要求的盐酸：每千克蛋白原料用浓盐酸1.0～2.6升，而且盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮之间的摩尔比为0.9～1.2，水解过程在95～110℃温度下进行25～35小时。

4，用盐酸水解蛋白原料的过程中，使用满足下列条件的盐酸：每千克蛋白原料用浓盐酸的体积范围为1.0～1.3升，而且盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮的摩尔比为0.9～1.2，水解过程在95～110℃温度下进行25～35小时。

5，用盐酸水解蛋白原料的过程中，使用满足下列要求的盐酸：每千克蛋白原料用浓盐酸的体积范围为1.0～1.3升，而且盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮之间的摩尔比为0.9～1.2，水解过程在95～145℃温度下进行25～35小时。

6，用盐酸水解蛋白原料的过程中，使用满足下列要求的盐酸：1千克蛋白原料浓盐酸的体积范围为1.0～1.3升，盐酸中所含氯离子与蛋白原料中所含氮之间摩尔比为0.9～1.2，而且水解过程在100～130℃温度下进行25～35小时。

用盐酸的水解过程中，若在各种添加剂存在下进行水解反应，则能够抑制有机氯代化合物产生。欲为此目的使用的优选添加剂，可以选自食品添加剂，如核黄素磷酸酯钠盐、D-泛酸钠、低级脂肪醇（如甲醇、乙醇及其混合物）。

本发明方法中，用盐酸水解过程的反应条件可以采用80～130℃内的温度范围与5～75小时反应时间的适当组合。

具体讲，更优选的组合是90～125℃内的温度与10～75小时反应时间的组合，90～110℃间的温度与15～75小时反应时间的组合，以及95～125℃内的温度与10～50小时反应时间的组合。

若反应温度高于浓盐酸沸点，则水解反应可以在密闭容器中或加压条件下进行。优选的压力范围是1.0～4.7个大气压，更优选1.0～2.3个大气压。

按照本发明的一种实施方案，加入碱金属氢氧化物和/或氨并热处理形成水解产物。

这种情况下，可以使用氢氧化钠、气体氨、氨水及其混合物尤其是氢氧化钠和氨水作为欲加入的碱性添加剂或碱金属氢氧化物和/或氨。

优选在PH8～14，尤其是8.5～11.0范围内进行碱处理，加热温度在例如50～150℃，90～100℃，90～110℃或90～150℃范围内选择。

碱处理至少可以在敞开或密封式容器中进行一次；若此处理进行多次，则其处理顺序可以任意选择。

于密封容器中或密封条件下，在加压条件下进行碱处理。这种情况下，优选的压力范围为1.0～4.7个大气压，尤其是1.0～2.7个大气压。

碱处理的持续时间范围为1分钟至24小时，尤其是1～8小时，更优选30分钟至3小时。

碱处理的实际条件，按照上面提到的温度、PH值、压力和时间范围综合确定。例如，可以采用下列的温度、PH值、压力和反应时间范围的组合：

1，95～100℃，1～8小时，敞口容器；

2，50～110℃，1～10小时，敞口容器；

3，90～105℃，1～8小时，敞口容器；

4，90～150℃，10分钟～24小时，密闭容器；

5，100～130℃，30分钟～3小时，密闭容器；

6，90～150℃，1～8小时，密封容器；

7，95～105℃，PH8.5～11.0,1～8小时；

8，95～105℃，PH8.0～10.0,1～8小时；

9，95～130℃，PH8.0～9.0,1～10小时；

10，90～110℃，PH8.0～9.0,1～8小时；

11，95～130℃，PH8.5～11.0,30分钟～6小时；

12，95～125℃，PH8.5～9.5,1～2小时。

当敞开条件与密封条件结合并用时，对于水解产物质量，尤其是对于味道的改进和升级会带来更好和更优的结果。此外，对于工业上使用来说可以产生相似的一些优点，而又不增加反应容器的体积和延长反应时间。

若反应时共存无机离子条件下进行碱处理，则也可以获得优越的结果。共存的无机离子是这样一些无机离子，它们能够形成胶体的金属氢氧化物，如钙离子、镁离子、铝离子、明矾络离子、亚铁离子和铁离子。若在PH值保持在碱性下共存上面所说的无机离子，并且在此条件下滤除悬浮物质，则会出现有利的结果。

碱处理完成后，把经碱处理过的滤液PH值调节到4～6。在此情况下，虽然可以在一步中调节PH值，但是最好按分步方式进行PH值调节，例如第一步将溶液PH值调节到4.5，然后于第二步中将PH值再调节到5.1。

按照本发明的方法，在水解过程之后，即在碱处理过程之前或之后精制水解产物。

精制水解产物可以采用各种方法，例如除去不溶物、离子交换提纯、吸附处理等等。

也可以在金属离子共存条件下，从水解产物中除去不溶物质。

上面所说的离子交换提纯，可以用离子交换树脂和/或阳离子交换树脂进行。离子交换提纯的顺序，可以根据待处理的水解产物性质确定。

上面说到的吸附处理，可以用天然或合成吸附剂（如活性炭、椰子壳木炭、合成的脱色树脂及其混合物）进行。

此外，如上所述在水解过程中，于蛋白质原料的水解产物中也可以生成作为副产物的有机氯代物质和氯丙醇类。

测定2-氯-1，2-丙二醇（以下记作“2-MCP”）和3-氯-1，2-丙二醇（以下记作“3-MCP”）等所说有机氯代物质和氯丙醇类中的典型物质的分析过程的实例说明如下：

将3-溴-1，2-丙二醇（内标）与1份样品（1ml）混合成指定浓度（如100ppm），然后使此混合物在一只“EXOLUTE-1”（商品名，Merck公司制造）提取柱中经吸附处理。被吸附的馏分用1份（10ml）乙酸乙酯提取，并分馏1份（1ml）洗脱液。接着使此份洗脱液与0.1ml15%硼酸苯酯/甲醇溶液或者有效地衍生物形成剂（作为分析衍生物形成剂）混合。将得到的混合物放置15分钟后，送入“HP5890/HP5988”（商品名，均由Hewlett Packard公司制造）型气相色谱-质谱分析仪中分析，使用“HP-1”型毛细管柱（商品名，由Hewlett Packard公司制，尺寸为12mm×0.2mm)。

这种情况下，定量分析的下限为0.5ppm，分析精度处于±3%之内。

此分析方法是参照C.A.Von Bergman等人在“J.chromatogr.”589卷109-119页（1992）上发表的论文制订的。

此外，对于用本发明方法得到的蛋白原料水解产物的一些样品作了感官评定试验，所说的本发明方法包括用盐酸的水解过程和在敞开和/密闭条件下的碱处理，同时还在敞开或密封条件下，用相似的水解法但未经碱处理而得到的一些对照样品作了试验。

所说的感官评定试验评定了下列诸项内容：

（1）质量波动；（2）异味的产生和（3）在试样和对照样之间作比较选择时的总的偏爱率，评定是由五位经挑选有资格的评定人员根据其敏锐的味觉和嗅觉作出的，各给出其评分，评分分三级（○，△和×）。

如前所述，按本发明可以得到蛋白质原料的盐酸水解产物，其中通过在盐酸水解蛋白质原料之后在敞开和/或密封的容器中进行碱处理，使盐酸水解产物中的副产物或者残留的有机氯代化合物量降至最少。

此外，对于工业应用来说可以带来类似的优点而又不增大反应容器的容积和延长反应时间。

下面的实施例1～12可以视为本发明的举例说明。

实施例1

在此酶催工艺中，将6.77克研磨过的脱脂大豆粉和0.92克谷蛋白粉在15.45ml含100mg脂酶（Wako纯化学公司产品）的水溶液中混合，混合物在40℃下放置五天。此酶催过程之后，加入4.55ml浓盐酸于此酶处理过的混合物中，接着在103℃油浴上加热回流30小时，以便得到蛋白水解物。

此水解产物中检测到的3-MCP浓度为每含3克总氮就有2.3ppm。在另一个未经脂酶处理由该蛋白物质得到的水解产物中，检测到的3-MCP浓度为：同样根据上述总氮含量相当4.8ppm。因此找到了有关经脂酶处理蛋白物质得到的水解产物中3-MCP浓度降低的证据。

实施例2

在茄子状烧瓶中混合102克脱脂大豆粉、13.9克谷蛋白粉和151ml16%盐酸，混合物在油浴上103℃加热30小时以便得到蛋白水解物。

在此情况下，所加盐酸中氯离子与起始蛋白原料中氮之间摩尔比（以下记作摩尔比例）以及所加盐酸的体积（L：升）与蛋白原料重量（kg，千克）之比（以下记作体积比例），分别为1.2和1.3。

在相同的加热条件下，使用茄子状烧瓶和103℃油浴，但是改变摩尔比例和/或体积比例以及改变反应时间，在这些条件下作了一些水解试验，试验数据和结果列于表1之中。

表1

蛋白水解物中MCP浓度

*1）：相对每3克蛋白物质中总氮的ppm

nd:未检出

实施例3

将68.0克脱脂大豆粉、9.3克谷蛋白粉、101ml16%盐酸和14.3克核黄素磷酸酯的钠盐混合后，用油浴在106℃加热30小时。在如此制得的水解产物中检测出按上述总氮含量计相当20ppm3-MCP。与此水解产物相比，在另一个未加核黄素酯的水解产物中测得3-MCP浓度为40ppm。按类似方式对于加和不加核黄素酯条件下得到的2-MCP分析数据分别为2.7ppm和5.6ppm。

实施例4

将68.0克脱脂大豆粉、9.3克谷蛋白粉、101ml16%盐酸和7.2克D-泛酸钠混合后，在106℃下加热混合物30小时。在这样得到的水解产物中，按与上述总氮量同样基础计测得的3-MCP浓度为20ppm。与此水解产物相比，在未加泛酸盐的另一个水解产物中3-MCP的浓度为43ppm。按类似方式，对加和不加泛酸盐时测得的2-MCP分析数据分别为3.8ppm和5.5ppm。

实施例5

将68.0克脱脂大豆粉、9.3克谷蛋白粉、101ml16%盐酸和10ml乙醇混合后，搅拌下在103℃加热混合物30小时。按上述总氮量计，在这样得到的水解产物中测得的3-MCP浓度为25ppm；与此水解产物相比，在未加乙醇的另一个水解产物中测得的3-MCP浓度为43ppm。按类似方式加和未加乙醇所得到2-MCP浓度的分析数据分别为3.1和6.2ppm。

实施例6

将135.0克脱脂大豆粉、14.8克谷蛋白粉和200ml16%盐酸在1升烧杯中混合后，用培养皿盖好烧杯。然后，将盛于密封烧杯中的混合物放入高压釜中在106℃下加热30小时。此时，摩尔比例和体积比例分别为1.2和1.3。按类似方式于1升烧杯中和高压釜内，改变摩尔比例和/或体积比例以及反应温度，在这些条件下进行了一些水解反应。实验数据和结果列于表2中。

表2

蛋白水解物中的MCP浓度

*1）：相对于每3克蛋白物质中的总氮的ppm

nd：未测出

实施例7

将136.0克脱脂大豆粉、18.6克谷蛋白粉和201ml16%盐酸在茄子状烧瓶中混合，混合物用油浴在83℃下加热75小时。此时摩尔比例为1.2且体积比例为1.3。按类似方式，在同样的加热和设备条件下，但改变摩尔比例和/或体积比例进行了一些水解反应。这些实验的数据和结果于表3中。

表3

蛋白水解物中MCP浓度

*1）：相对每3克蛋白物质中的总氮含的ppm数

nd：未检测到

实施例8

用盐酸水解由脱脂大豆粉和谷蛋白粉组成的混合物，得到43.7克水解产物，向其中加入30.5克27%的氢氧化钠水溶液，得到74.2克已中和的PH7水解产物。取20ml此水解产物，向其中加入0.65克27%氢氧化钠水溶液制成PH8.5的水解产物。向另二份20mlPH7水解产物中，加入0.14克和0.86克28%氨水，分别制备PH8.5和9.5的水解产物。将这些水解产物放在数支密封试管中，于103℃油浴中热处理2小时。

与未作碱处理的情况相比，这样得到的蛋白水解物中3-MCP浓度降低。

实验条件和结果列于表4之中。

表4 用表中水溶液进行碱处理

碱	pH	3-MCP浓度（ppm/TN3g)*1)
			氢氧化钠	8.5	0.7
NaOH+氨水	8.5	2.2
			NaOH+氨水	9.5	nd
原水解产物		31.4

*1）：相对3克蛋白物质中的总氮的ppm数

nd：未检测到

实施例9

用盐酸水解由脱脂大豆粉和谷蛋白粉组成的混合物得到310克水解产物，向其中加入144克27%N_aOH水溶液得到455克PH8.5的水解产物。取300ml此水解产物放入浸入油浴中并备有回流设施的烧瓶中，在大气压力和内温98℃下加热。经处理母液中2-MCP和3-MCP浓度的分析值，在1～24小时内随时间的延长而降低。按同样方式，在PH9.0和11.0下热处理后，得到的蛋白水解物中2-MCP和3-MCP含量降低。

实验条件和结果列于表5之中。

表5

蛋白水解物中的MCP浓度

相对每3克蛋白物质中的总氮的ppm数

nd：未检测到

实施例10

用盐酸水解由脱脂大豆粉和谷蛋白粉组成的混合物，得到310克水解产物，向其中加入182克27%N_aOH水溶液形成495克PH8.5的水解产物。取一份300ml此水解产物倒入三角瓶中，放入高压釜内在内温130℃下热处理2小时，即在密封的高温下加热。在这样处理过的蛋白水解物中未测出2-MCP和3-MCP。按同样方式，在密封的高温条件下130℃和PH9.0或11.0下热处理过3小时的蛋白水解物中未测出2-MCP和3-MCP。

实施例11

用盐酸水解由脱脂大豆粉和谷蛋白粉组成的混合物，得到310克水解产物，向其中加入144克27%N_aOH水溶液形成455克PH8.5的水解产物。取此水解产物两份，每份200ml，放入两套备有回流器内的烧瓶中，将烧瓶浸入油浴中在大气压和内温98℃下热处理3小时。

两组水解产物中，一组在高压釜中内温130℃下，按密封的高温条件作进一步热处理1小时。按同样方式制备的200mlPH8.5的水解产物放入三角瓶中，于内温130℃的高压釜内热处理3小时，即按密封的高温条件处理。对这三组水解产物的MCP含量对比及感官评价表明，密封的高温加热条件对MCP含量的降低有明显影响，而且敞开加热系统在感官价值上有效。这些影响汇于表6之中。

表6

蛋白水解物中的MCP浓度以及有关经碱处理水解产物的感官评价

相对于每3克蛋白物质中的总氮的ppm数

nd：未检测出

实施例12

向50ml从用盐酸水解脱酯大豆粉和谷蛋白粉形成的蛋白水解物中滤除腐殖质得到的滤液中，加入含铁离子的水溶液（在5ml水中溶解0.7克六水氯化铁制得的），充分搅拌。此后，滴入43.3克27%N_aOH水溶液，使PH由-0.5变到9.5。按此搅拌一段时间后，用No.5c滤纸滤出共沉淀物。滤液中3-MCP浓度变成77ppm，说明与预处理过的100ppm相比有所降低。

如上所述，本发明提供一种生产蛋白水解物的方法，其中蛋白原料经盐酸水解后，在敞开和/或密封条件下加热的同时进行碱处理过程，以便生产一种蛋白质水解物。其中蛋白质水解物中有机氯化物含量能降至最低，同时还能保持其通常的质量。此外，对于工业应用来说可以产生相似的优点而又不增大的反应容器的体积和延长反应时间。

Claims (4)

1、生产蛋白质水解物的方法，其中用盐酸水解蛋白原料，然后在碱处理的同时于敞开或密封条件下作热处理。

2、根据权利要求1的方法，其中所说的碱处理用碱金属氢氧化物和/或氨进行。

3、根据权利要求1的方法，其中在所说碱处理中的所说的热处理，是在敞开条件下，在PH值范围8.5～11.0、50～105℃温度条件下进行1分钟至24小时。

4、根据权利要求1的方法，其中在所说碱处理中的所说热处理，是在密封条件下，于8.5～11.0PH值范围内和90～150℃温度下进行1分钟至10小时。