CN110810687A - 一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法 - Google Patents
一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法 Download PDFInfo
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- Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
Abstract
一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，属于植物蛋白质的加工技术领域。本发明将芝麻低温浸泡、去皮、打浆和过滤得到脱皮芝麻的水提物，对水提物进行离心得到轻相、中间相和重相，利用芝麻的内源性内肽酶和外肽酶水解中间相中的蛋白质后，离心去除中间相中的油体，所得清液通过调配、灭菌和包装即得芝麻低聚肽清凉饮料。采用本发明制备的芝麻低聚肽清凉饮料，具有芝麻的清香气味，不但更易消化吸收，并且还含有一些生理活性肽。本方法不使用任何工业酶制剂和有机溶剂，制备过程绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，属于植物蛋白质的加工技术领域。
背景技术
低聚肽（或称寡肽）是一种消化性和营养功能性非常好的新型蛋白类产品，其主要制备方法为酶解法。使用的蛋白酶包括基因工程菌发酵所生产的酶制剂，也有从动植物中提取得到的酶制剂（如菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶）；酶解底物包括植物、动物和微生物等来源的蛋白质。主要酶解方法包括：1）单一蛋白酶制剂（主要为内肽酶）对底物蛋白进行酶解，2）混合酶制剂（主要为内肽酶混合物）对底物蛋白进行酶解，3）混合酶制剂（内肽酶和外肽酶）对底物蛋白进行酶解制备低苦味的低聚肽。总体而言，在这些方法里，酶制剂和酶解底物不是同一来源的，比如用基因工程菌发酵所得蛋白酶制剂（酶解效率高）水解植物蛋白。
芝麻是我国重要的油料作物和经济作物，约含有50%脂质和20%蛋白质。芝麻蛋白是一种非常优质和特殊的植物蛋白，含有丰富的含硫氨基酸，可很好补充其它植物蛋白（如大豆蛋白）含硫氨基酸的不足。芝麻的主要加工方式为热榨法和水代法，可得到香味浓郁的芝麻油，但是副产物芝麻渣只能用做肥料和饲料，造成了芝麻蛋白的低价值化。为了能够提高芝麻蛋白的价值，国内已有企业对于芝麻进行冷榨，在得到冷榨芝麻油的同时，还得到了低变性芝麻粕。该芝麻粕可进一步加工成芝麻蛋白或芝麻肽。不过由于在冷榨前没有对芝麻进行脱皮处理，所得芝麻蛋白和芝麻肽具有很深的颜色，需要进行脱色处理，才能得到较好品相的产品。另外，在生产芝麻肽时，无一例外地全部使用蛋白酶制剂，一定程度上增加了加工成本，造成相关芝麻肽产品价格较高，不利于广大消费者的接受。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，为芝麻蛋白提供一种新型和高附加值的加工方法，得到一种易消化吸收、含有活性低聚肽的芝麻清凉饮料。
本发明的技术方案，一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，将芝麻低温浸泡、去皮、打浆和过滤得到脱皮芝麻的水提物，对水提物进行离心得到轻相、中间相和重相，利用芝麻的内源性内肽酶和外肽酶水解中间相中的蛋白质后，离心去除中间相中的油体，所得清液通过调配、灭菌和包装即得芝麻低聚肽清凉饮料。
步骤如下：
（1）芝麻脱皮：芝麻在20-50℃浸泡20min-4h后进行去皮，去皮后的芝麻用水冲洗干净；
（2）芝麻浆制取：对步骤（1）所得脱皮芝麻进行加水磨浆，除渣得到芝麻浆；
（3）离心分离：对步骤（2）所得芝麻浆1500-10000rpm进行离心处理10s-20min，得到轻相芝麻油体富集物、中间相水溶性芝麻蛋白及油体、重相水不溶性芝麻蛋白及油体；
（4）内源性内肽酶和外肽酶水解水溶性芝麻蛋白：将步骤（3）所得中间相转移入水解罐，根据不同的目标内肽酶和外肽酶选择适当的pH调节剂调节pH，并选择适当的温度以达到最高效的水解得到水解产物；
（5）脱脂处理：步骤（4）所得水解产物2000-5000rpm进行离心处理30s-5min，得到脱除脂质的水解产物；
（6）调配、杀菌和包装：在步骤（5）所得脱除脂质的水解产物中添加辅料，搅拌均匀后，进行80-100℃杀菌处理5-15min；无菌包装即得到芝麻低聚肽清凉饮料。
步骤（2）所述磨浆步骤如下：在清洗干净的脱皮芝麻中加入水，其中脱皮芝麻︰水的质量比为1︰4-7，采用湿法磨浆1-3min，过滤，得到芝麻浆和芝麻渣；对芝麻渣进行重复磨浆步骤0-2次，加水量均为芝麻渣︰水质量比为1︰2-5，过滤，合并所得浆液即为芝麻浆。
步骤（3）所述离心所用离心机为三相离心机，将芝麻浆一步同时分离成轻相I、中间相I和重相I；或先利用卧式螺旋离心机将芝麻浆分成轻相II（相当于轻相I和中间相I的混合物）和重相II（相当于重相I），再利用碟式离心机将轻相II分成轻相III（相当于轻相I）和重相III（相当于中间相I）。
步骤（4）在pH 3-6和30-50℃条件下反应4-12h。由于不同的内肽酶和外肽酶具有不同的最佳水解pH和温度，在水解过程中需要pH和温度的变化来达到各自最高效的水解；pH的变化可通过pH调节剂实现（pH变化速度快），也可通过水解自发产生（pH变化速度慢）；也可通过添加pH调节剂使得水解在某个特定pH下进行（这种情况下某些酶具有高活性，而其它酶具有部分活性）。
步骤（4）所使用pH调节剂为盐酸、磷酸、乙酸、乳酸、维生素C、柠檬汁、柠檬酸、苹果酸、小苏打、苏打、氢氧化钠或氢氧化钾。
步骤（5）中所述离心所用离心机为碟式离心机。
步骤（6）中所述甜味剂为普通甜味剂（蔗糖和果葡糖浆等）和功能性甜味剂（甘露糖醇、赤藓糖醇和低聚果糖等），根据实际情况选择使用普通甜味剂、功能性甜味剂或二者的混合物。
本发明发现芝麻种子中含有非常复杂的蛋白酶系，包括多种内肽酶和多种外肽酶，它们具有不同的最佳水解条件（pH和温度）。本发明利用芝麻自身含有的这些内肽酶和外肽酶来水解芝麻自身的蛋白质，以得到芝麻低聚肽，而不利用任何商业蛋白酶制剂，这将大幅降低普通低聚肽制备技术中的酶制剂成本。另外，由于本发明采用脱皮芝麻，水提物离心后所得轻相（芝麻油体富集物）和重相（芝麻不溶性蛋白和少量油体）也可经过后续加工分别得到油脂和蛋白产品。加上本发明中间相所得低聚肽清凉饮料，将大大增加芝麻深加工的经济附加值。
本发明的有益效果：本发明在制备芝麻低聚肽时，利用的是芝麻的内源性内肽酶和外肽酶，而不使用商业蛋白酶制剂；在脱除中间相中油脂时采用的是物理法（离心），而不使用有机溶剂。对芝麻浆进行离心分离所得轻相（芝麻油体富集物）可经过进一步加工得到芝麻奶油产品或芝麻油产品，所得重相（芝麻蛋白和少量芝麻油体混合物）可进一步加工得到芝麻蛋白产品，可用于植物素肉或火腿肠等。与其它芝麻加工技术相比，本发明不但可以实现芝麻油的有效利用，还可以实现芝麻蛋白的高附加值利用。
具体实施方式
实施例1
100g芝麻在室温下浸泡2h、去皮、仁皮分离、脱皮芝麻清洗、加入500g水，磨浆2min，过滤得到芝麻浆I和芝麻渣I；芝麻渣I中加入200g水，磨浆30s，过滤得到芝麻浆II和芝麻渣II；芝麻渣II中加入200g水，磨浆30s，过滤得到芝麻浆III和芝麻渣III；将芝麻浆I、II和III混合得到芝麻浆IV；在4000rpm离心15min，得到轻相、中间相和重相。中间相中的蛋白浓度约为0.5%。
分析中间相中内肽酶和外肽酶的种类和相对丰度，具体结果如表1所示。
相对丰度是根据中间相中所有蛋白质（包括酶）的LC-MS/MS信号强度计算得到。相对丰度=表中的各个内肽酶/外肽酶的信号强度/所有蛋白质(包括酶)的信号强度总和；
内肽酶按照相对丰度排序为：天冬氨酸蛋白酶（3种）>巯基蛋白酶（1种）>丝氨酸蛋白酶（4种）>金属蛋白酶（1种）；外肽酶按照相对丰度排序为：氨肽酶（6种）>羧肽酶（3种）。
表1
羧肽酶是从肽链的C端水解肽链的外肽酶，表中的羧肽酶都是从肽链的C端水解产生游离氨基酸的羧肽酶；
氨肽酶是从肽链的N端水解肽链的外肽酶，表中的第一个氨肽酶是三肽基肽酶2，其余都是从肽链的N端水解产生游离氨基酸的氨肽酶；
Tripeptidyl-peptidase 2（三肽基肽酶2）是从肽链N端水解产生三肽的氨肽酶。
将中间相分成5份，中间相I、II、III、IV和V；下面的水解过程全部在40℃进行；利用苹果酸将中间相I-V的pH分别调至2.5、3、4、5和6，水解4h和8h。
低聚肽含量分析：按照经典方法（Jens Adler-Nissen. Limited enzymaticdegradation of proteins: a new approach in the industrial application ofhydrolysates. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 1982, 32: 138-156）进行测定（表2）。pH 4和pH 5条件下水解产生的低聚肽最多，pH 3和pH 6次之，pH 2.5最少。4 h水解后，再水解4h对于低聚肽含量（中间相I-IV）的提高不多。
表2水解（40℃）4h和8h后中间相I、II、III、IV和V中的低聚肽含量。
实施例2
按照实施例1的方法制备将中间相分成2份，中间相I和II；利用苹果酸将中间相I和II的pH调至4；中间相I在50℃下水解8h，中间相II在60℃下水解8h。按照上述方法测定低聚肽含量，中间相I和II的低聚肽占总蛋白含量分别为76%和65%，说明较高温度（60℃）不适宜低聚肽的生成。
实施例3
按照实施例1相同的方法制备得到中间相。将中间相分成4份，中间相I、II、III和IV；下面的水解过程全部在40℃进行；利用苹果酸将中间相I的pH调至4，水解4h和8h；利用苹果酸将中间相II的pH调至5，水解4h和8h；利用苹果酸将中间相III的pH调至4，水解4h，再利用小苏打将中间相III的pH调至5，再水解4h；利用苹果酸将中间相IV的pH调至5，水解4h，再利用苹果酸将中间相IV的pH调至4，再水解4h。
按照上述方法测定低聚肽含量（表3）。40℃时，4h水解可达到较高的低聚肽含量；再继续水解4h，尤其是在调节pH的情况下，低聚肽含量增加的更多。
表3 水解（40℃）4h和8h后中间相I、II、III和IV中的低聚肽含量。
实施例4
按照实施例1的方法制备将中间相分成4份，中间相I、II、III和IV；下面的水解过程全部在30℃进行；利用苹果酸将中间相I的pH调至4，水解4h和8h；利用苹果酸将中间相II的pH调至5，水解4h和8h；利用苹果酸将中间相III的pH调至4，水解4h，再利用小苏打将中间相III的pH调至5，再水解4h；利用苹果酸将中间相IV的pH调至5，水解4h，再利用苹果酸将中间相IV的pH调至4，再水解4h。
按照上述方法测定低聚肽含量（表4）。中间相I和III水解4h后可达较高的低聚肽含量；再继续水解4h，尤其是在调节pH（中间相III）的情况下，低聚肽含量增加的更多。中间相II和IV水解4h后低聚肽含量较中间相I和III低；再继续水解4h，尤其是在调节pH（中间相IV）的情况下，低聚肽含量增加的更多。
表4 水解（30℃）4h和8h后中间相I、II、III和IV中的低聚肽含量。
实施例5
100g芝麻在30℃下浸泡90min、去皮、仁皮分离、脱皮芝麻清洗、加入700g水，磨浆3min，过滤得到芝麻浆和芝麻渣；在7000rpm离心7min，得到轻相、中间相和重相。利用维生素C将中间相pH调至4，在40℃水浴锅里处理12h，通过离心（2000rpm，5min）将油脂去除，加入2%蔗糖和0.5%甘露糖醇，在100℃下灭菌15min，即得澄清透明的芝麻低聚肽清凉饮料。根据上述方法测定的清凉饮料中的低聚肽含量占总蛋白的约78%。
实施例6
100g芝麻在室温下浸泡2h、去皮、仁皮分离、脱皮芝麻清洗、加入700g水，磨浆2.5min，过滤得到芝麻浆I和芝麻渣I；在芝麻渣I加入300g水，磨浆1min，过滤得到芝麻浆II和芝麻渣II；将芝麻浆I和芝麻浆II合并得到芝麻浆III；在6000rpm离心10min，得到轻相、中间相和重相；利用柠檬汁将中间相的pH调至4.5，在30℃下水解12h；在水解过程中，每10min测定一下体系pH，利用柠檬汁将pH调回4.5；离心（4000rpm，1min）去除油脂，加入0.5%甘露糖醇；在90℃下灭菌8min，即得澄清透明的芝麻低聚肽清凉饮料。根据上述方法测定的清凉饮料中的低聚肽含量占总蛋白的约79%。
实施例7
100g芝麻在20℃下浸泡4h、去皮、仁皮分离、脱皮芝麻清洗、加入500g水，磨浆2min，过滤得到芝麻浆I和芝麻渣I；芝麻渣I中加入500g水，磨浆2min，过滤得到芝麻浆II和芝麻渣II；将芝麻浆I和II混合得到芝麻浆III；在9600rpm、10s下离心，得到轻相、中间相和重相。
利用苹果酸将中间相的pH调至4，在30℃下水解5h；再利用小苏打将pH调至5，在40℃下水解6h；通过离心（3000rpm，3min）将油脂去除，加入5%蔗糖，在100℃下灭菌5min，即得澄清透明的芝麻低聚肽清凉饮料。根据上述方法测定的清凉饮料中的低聚肽含量占总蛋白的约82%。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：将芝麻低温浸泡、去皮、打浆和过滤得到脱皮芝麻的水提物，对水提物进行离心得到轻相、中间相和重相，利用芝麻的内源性内肽酶和外肽酶水解中间相中的蛋白质后，离心去除中间相中的油体，所得清液通过调配、灭菌和包装即得芝麻低聚肽清凉饮料。
2.根据权利要求1所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于步骤如下：
（1）芝麻脱皮：芝麻在20-50℃浸泡20min-4h后进行去皮，去皮后的芝麻用水冲洗干净；
（2）芝麻浆制取：对步骤（1）所得脱皮芝麻进行加水磨浆，除渣得到芝麻浆；
（3）离心分离：对步骤（2）所得芝麻浆1500-10000rpm进行离心处理10s-20min，得到轻相芝麻油体富集物、中间相水溶性芝麻蛋白及油体、重相水不溶性芝麻蛋白及油体；
（4）内源性内肽酶和外肽酶水解水溶性芝麻蛋白：将步骤（3）所得中间相转移入水解罐，根据不同的目标内肽酶和外肽酶选择适当的pH调节剂调节pH，并选择适当的温度以达到最高效的水解得到水解产物；
（5）脱脂处理：步骤（4）所得水解产物2000-5000rpm进行离心处理30s-5min，得到脱除脂质的水解产物；
（6）调配、杀菌和包装：在步骤（5）所得脱除脂质的水解产物中添加辅料，搅拌均匀后，进行80-100℃杀菌处理5-15min；无菌包装即得到芝麻低聚肽清凉饮料。
3.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（2）所述磨浆步骤如下：在清洗干净的脱皮芝麻中加入水，其中脱皮芝麻︰水的质量比为1︰4-7，采用湿法磨浆1-3min，过滤，得到芝麻浆和芝麻渣；对芝麻渣进行重复磨浆步骤0-2次，加水量均为芝麻渣︰水质量比为1︰2-5，过滤，合并所得浆液即为芝麻浆。
4.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（3）所述离心所用离心机为三相离心机；将芝麻浆一步同时分离成轻相I、中间相I和重相I；
或先利用卧式螺旋离心机将芝麻浆分成轻相II和重相II，再利用碟式离心机将轻相II分成轻相III和重相III。
5.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（4）所使用pH调节剂为盐酸、磷酸、乙酸、乳酸、维生素C、柠檬汁、柠檬酸、苹果酸、小苏打、苏打、氢氧化钠或氢氧化钾。
6.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（4）中pH的变化通过pH调节剂实现或水解自发产生；或水解一定时间后继续添加pH调节剂使得水解在某个特定pH下进行。
7.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（4）中调节pH 至3-6，于30-50℃条件下反应4-12h。
8.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（5）中所述离心所用离心机为碟式离心机。
9.根据权利要求2所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：步骤（6）所述辅料为甜味剂。
10.根据权利要求9所述利用内源性内肽酶和外肽酶水解芝麻蛋白制备低聚肽清凉饮料的方法，其特征在于：所述甜味剂为普通甜味剂和/或功能性甜味剂；所述普通甜味剂为蔗糖或果葡糖浆；功能性甜味剂为甘露糖醇、赤藓糖醇或低聚果糖。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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