CN112048528A - 一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，涉及氨基酸制取领域。该方法包括原料处理、原料酶解准备、原料酶解、压滤分离、脱色处理、氨基酸提纯和氨基酸干燥步骤。相较于盐酸水解工艺制备复合氨基酸，采用酶解的方式，解决了盐酸水解工艺制备复合氨基酸可能发生有害物质超标的缺陷问题；相较于传统酶解工艺制备复合氨基酸，采用纳滤膜过滤，解决了传统酶解产品分子量大，对热不稳定的缺陷问题。
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸制取技术领域，具体为一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法。
背景技术
氨基酸，是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物，羧酸碳原子上的氢原子被氨基取代后形成的化合物，是构成蛋白质的基本单位。通常由蛋白质制取氨基酸，制取的工艺有酸水解工艺、酶解工艺等。
盐酸水解工艺制备复合氨基酸一般用1:1的盐酸对高蛋白质原料进行高温高压长时间水解，将蛋白质分解成氨基酸，再经过中和、脱色、提纯、干燥工序得到复合氨基酸粉。盐酸水解工艺可以通过该工艺制备得到食品级复合氨基酸粉，但因为盐酸的存在，在水解过程中会生成3-氯-1.2-丙二醇，该物质具有一定的致癌性，若生成过程控制不当，会造成成品中3-氯-1.2-丙二醇含量超标，而且随着市场对食品安全性要求的提高，该工艺生成的复合氨基酸粉的应用范围正日益受限。
传统酶解工艺制备复合氨基酸，一般用蛋白酶对蛋白质原料进行酶解，然后经灭火、离心、浓缩、喷雾干燥得到复合氨基酸粉。通过该工艺制得的成品，含有大量的大分子多肽，成品游离氨基酸含量低，一般不超过40％，而且成品对热不稳定，尤其是配成液体，加热后往往生成大量絮状物，不能加工成氨基酸口服液，极大地限制了该产品的应用范围。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，解决了盐酸水解工艺制取存在缺陷的问题，并在生产过程中使用纳滤膜处理系统，解决了传统酶解工艺制得的成品分子量大、游离氨基酸含量低、对热不稳定等缺陷问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，包括以下步骤：
Sp1原料处理
将原料进行破碎处理，并进行筛分；
Sp2原料酶解准备
将筛分后的原料加入纯水，原料和纯水的比例按质量为1：10，并将原料和纯水进行充分的搅拌，并将混合物加热至40～50℃，放置3～5h；
Sp3原料酶解
在Sp2中的混合物中加入1％混合物质量的酶制剂，用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节初始pH值为7.0～9.0，进行充分混合，将混合物加热至50～55℃，经过2h后，对混合物进行测定，再根据酶解的程度进而控制后续的酶解时间；
Sp4压滤分离
待Sp3中的混合物酶解结束后，进行压滤处理，将固体不溶物去除，获得滤液，并将滤液进行加热至80～85℃，时间为30～60min，进行酶的灭活处理；
Sp5脱色处理
将灭活后的滤液维持在80～85℃，并加活性炭进行脱色，时间为3～5h；
Sp6氨基酸提纯
待Sp5的脱色结束后，将滤液通过纳滤膜截留系统，使得大分子物质和盐类截留，获得第二次的滤液，其分子量小于2000道尔顿；
Sp7氨基酸浓缩
待Sp6的提纯结束后，将提纯液在真空浓缩器里进行浓缩，增加液体固形物含量；
Sp8氨基酸干燥
将Sp7浓缩后的氨基酸液体，采用高速离心喷雾干燥进行干燥处理。
优选的，所述原料采用的为脱脂大豆或者脱脂蚕蛹。
优选的，所述Sp1中原料过筛采用的目数为40目-60目。
优选的，所述Sp2纯水采用常用的技术从自来水制得，优选为二级反渗透处理方式。
优选的，所述酶制剂为木瓜蛋白酶：蛋白酶，且木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1。
优选的，所述Sp3中采用的pH调节试剂为氢氧化钠、盐酸中的一种或多种。
优选的，所述Sp6中采用纳滤膜为具备透过小于2000道尔顿小肽和氨基酸的能力。
优选的，所述Sp7中真空浓缩的温度为60～80℃，负压为-0.06～-0.08MPa。
优选的，所述Sp8中高速离心喷雾干燥转速为10000r/min～14000r/min，瞬时干燥时间小于3s。
(三)有益效果
本发明提供了一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法。具备以下有益效果：
1、本发明，采用了酶解的工艺制取氨基酸，相较于盐酸水解工艺，不会产生致癌性的3-氯-1.2-丙二醇，制作的食品更安全；采用纳滤膜过滤系统，相较于传统酶解工艺，制得的成品，游离氨基酸含量大于60％，且对热稳定，可用于制备氨基酸口服液。
2、本发明，以木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1制成的酶制剂的使用效果优于常用的酶解蛋白质的蛋白酶试剂，对原料的利用大大提升，相同份量的原料，可以制备更多的产品。
3、本发明在酶解工序中，使用了优化后的酶制剂和酶解条件，实际酶解率可以达到60％以上，远高于现有同类工艺中40％的酶解率水平。其次，本发明在提纯工序中，基于本产品的分子量分布特点和酶解剂组成的特性，在配合使用纳滤提纯系统的情况下，通过纳滤系统有效过滤酶解液中分子量大于2000道尔顿的多肽，解决以往酶解产品分子量大、对热不稳定等问题，本发明最终产品的水溶性和热稳定性更优。因此，本发明制备得到的产品可以在饮料或者口服液生产的灭菌工序保持高活性和高稳定性，不会出现现有技术中其他产品不耐热或者灭菌后有沉淀的现象。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，包括以下步骤：
Sp1原料处理
将原料进行破碎处理，并进行筛分；
Sp2原料酶解准备
将筛分后的原料加入纯水，原料和纯水的比例按质量为1：10，并将原料和纯水进行充分的搅拌，并将混合物加热至40～50℃，放置3～5h，使得原料充分软化湿润，利于后续的水解时的水的用量，同时采用的纯水，可最大程度减少其它杂质的引入；
Sp3原料酶解
在Sp2中的混合物中加入1％混合物质量的酶制剂，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节酶解初始pH值在7.0，蚕蛹蛋白和大豆蛋白都属于球蛋白占优的蛋白质，其在偏碱性环境中，溶解度明显比酸性环境中大，将酶解初期pH值调节至偏碱性环境中，利于蛋白质与酶制剂充分地进行反应，进行充分混合，将混合物加热至50～55℃，经过2h后，对混合物进行测定，再根据酶解的程度进而控制后续的酶解时间；
Sp4压滤分离
待Sp3中的混合物酶解结束后，进行压滤处理，将固体不溶物去除，获得滤液，并将滤液进行加热至80～85℃，时间为30min，进行酶的灭活处理；
Sp5脱色处理
将灭活后的滤液维持在80～85℃，加入活性炭进行脱色，时间为3～5h，将有色分子去除，同时减轻后续纳滤处理的负担；
Sp6氨基酸提纯
待Sp5的脱色结束后，将滤液通过纳滤膜截留系统，使得大分子物质和盐类截留，获得第二次的滤液，其分子量小于2000道尔顿；
Sp7氨基酸浓缩
待Sp6的提纯结束后，将提纯液在真空浓缩器里进行浓缩，增加液体固形物含量；
Sp8氨基酸干燥
将Sp7浓缩后的氨基酸液体，采用高速离心喷雾干燥进行干燥处理。
原料采用的为脱脂大豆或者脱脂蚕蛹，Sp1中原料过筛采用的目数为40目，纯水采用常用的技术从自来水制得，优选为二次反渗透处理的方式，酶制剂为木瓜蛋白酶：蛋白酶，且木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1，Sp3中采用的pH调节试剂为氢氧化钠、盐酸中的一种或多种，SP6中纳滤膜系统为采用的具备透过小于2000道尔顿小分子能力的纳滤膜，Sp7中真空浓缩的温度为60℃，负压为-0.08MPa。Sp8中高速离心喷雾干燥转速为10000r/min，瞬时干燥时间小于3s。
实施例二：
如图1所示，本发明实施例提供一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，包括以下步骤：
Sp1原料处理
将原料进行破碎处理，并进行筛分；
Sp2原料酶解准备
将筛分后的原料加入纯水，原料和纯水的比例按质量为1：10，并将原料和纯水进行充分的搅拌，并将混合物加热至40～50℃，放置3～5h，使得原料充分软化湿润，利于后续的水解时的水的用量，同时采用的纯水，可最大程度减少其它杂质的引入；
Sp3原料酶解
在Sp2中的混合物中加入1％混合物质量的酶制剂，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节酶解初始pH值在9.0，蚕蛹蛋白和大豆蛋白都属于球蛋白占优的蛋白质，其在偏碱性环境中，溶解度明显比酸性环境中大，将酶解初期pH值调节至偏碱性环境中，利于蛋白质与酶制剂充分地进行反应，进行充分混合，将混合物加热至50～55℃，经过2h后，对混合物进行测定，再根据酶解的程度进而控制后续的酶解时间；
Sp4压滤分离
待Sp3中的混合物酶解结束后，进行压滤处理，将固体不溶物去除，获得滤液，并将滤液进行加热至80～85℃，时间为30min，进行酶的灭活处理；
Sp5脱色处理
将灭活后的滤液维持在80～85℃，加入活性炭进行脱色，时间为3～5h，将有色分子去除，同时减轻后续纳滤处理的负担；
Sp6氨基酸提纯
待Sp5的脱色结束后，将滤液通过纳滤膜截留系统，使得大分子物质和盐类截留，获得第二次的滤液，其分子量小于2000道尔顿；
Sp7氨基酸浓缩
待Sp6的提纯结束后，将提纯液在真空浓缩器里进行浓缩，增加液体固形物含量；
Sp8氨基酸干燥
将Sp7浓缩后的氨基酸液体，采用高速离心喷雾干燥进行干燥处理。
原料采用的为脱脂大豆或者脱脂蚕蛹，Sp1中原料过筛采用的目数为40目，纯水采用常用的技术从自来水制得，优选为二次反渗透处理的方式，酶制剂为木瓜蛋白酶：蛋白酶，且木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1，Sp3中采用的pH调节试剂为氢氧化钠、盐酸中的一种或多种，SP6中纳滤膜系统为采用的具备透过小于2000道尔顿小分子能力的纳滤膜，Sp7中真空浓缩的温度为80℃，负压为-0.06MPa。Sp8中高速离心喷雾干燥转速为14000r/min，瞬时干燥时间小于3s。
实施例三：
采用本发明中的酶制剂和常用的酶解蛋白质的蛋白酶试剂，并采用实施例一的工艺进行酶解处理，酶解率如下表：
| 本发明使用的酶制剂 | 蛋白酶试剂 | |
| 第一次 | 59.1％ | 41.6％ |
| 第二次 | 62.5％ | 43.0％ |
| 第三次 | 60.3％ | 39.3％ |
从上表看出，以木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1制成的酶制剂的使用效果优于常用的酶解蛋白质的蛋白酶试剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Sp1原料处理
将原料进行破碎处理，并进行筛分；
Sp2原料酶解准备
将筛分后的原料加入纯水，原料和纯水的比例按质量为1：10，并将原料和纯水进行充分的搅拌，并将混合物加热至40～50℃，放置3～5h；
Sp3原料酶解
在Sp2中的混合物中加入1％混合物质量的酶制剂，用pH调节试剂调节初始pH值为7.0～9.0，进行充分混合，将混合物加热至50～55℃，经过2h后，对混合物进行测定，再根据酶解的程度进而控制后续的酶解时间；
Sp4压滤分离
待Sp3中的混合物酶解结束后，进行压滤处理，将固体不溶物去除，获得滤液，并将滤液进行加热至80～85℃，时间为30～60min，进行酶的灭活处理；
Sp5脱色处理
将灭活后的滤液维持在80～85℃，并加活性炭进行脱色，时间为3～5h；
Sp6氨基酸提纯
待Sp5的脱色结束后，将滤液通过纳滤膜截留系统，使得大分子物质和盐类截留，获得第二次的滤液,其分子量小于2000道尔顿；
Sp7氨基酸浓缩
待Sp6的提纯结束后，将提纯液在真空浓缩器里进行浓缩，增加液体固形物含量；
Sp8氨基酸干燥
将Sp7浓缩后的氨基酸液体，采用高速离心喷雾干燥进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述原料采用的为脱脂大豆或者脱脂蚕蛹。
3.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述Sp1中原料过筛采用的目数为40目-60目。
4.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述纯水采用常用的技术从自来水制得，为二级反渗透处理方式。
5.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述酶制剂为木瓜蛋白酶：蛋白酶，且木瓜蛋白酶和蛋白酶配比5:1。
6.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述Sp3中采用的pH调节试剂为氢氧化钠、盐酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述Sp6中采用的纳滤膜系统，其分子量透过能力为小于2000道尔顿。
8.根据权利要求1所述的酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述Sp7中真空浓缩的温度为60～80℃，负压为-0.06～-0.08MPa。
9.根据权利要求1所述的一种酶解工艺制备复合氨基酸的方法，其特征在于：所述Sp8中高速离心喷雾干燥转速为10000r/min～14000r/min，瞬时干燥时间小于3s。
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