CN112890158A - 一种通过纳米分散偶联酶解制备hvp的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过纳米分散偶联酶解制备水解植物蛋白(HVP)的方法，具体步骤为：将植物蛋白粉与氯化钠溶液混合后通过分散研磨珠进行研磨分散，形成纳米级超细蛋白，然后偶联复合蛋白酶和谷氨酰胺酶进行酶解，最后升温将酶灭活后，过滤得到HVP水解液。通过本发明的制备方法，为生物酶对植物蛋白进行深度水解提供了可行性，植物蛋白的水解度最高可达到88％，解决了酶解植物蛋白工艺中普遍存在的水解度低、鲜味弱以及口感差的问题，同时还缩短了酶解蛋白水解反应时间，有效降低了生产能耗，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及食品调味料加工领域，尤其涉及一种通过纳米分散偶联酶解制备水解植物蛋白(HVP)的方法。
背景技术
水解植物蛋白(Hydrolyzed Vegetable Protein,HVP)是大豆、玉米或小麦蛋白质水解的产物，是一种氨基酸混合物，由于其以鲜味为主的呈味特性，因而在调味品行业中被广泛应用，如酱油、豆酱、耗油等。目前工业上植物蛋白的水解工艺主要为强酸水解法，其具备水解程度高、经济实效等优点，但由于酸解法温度较高(110℃左右)，反应条件剧烈，从而使部分氨基酸结构受到破坏，其鲜味和香气遭到了一定程度的破坏和损失。此外，由于豆粕等原料中残留一定量的油脂，在盐酸作用条件下会有氯丙醇副产物的生成，此类物质有一定的毒性，对人体的肝、肾和神经系统有损害。近来，随着人们对食品安全和生物酶工程技术的深入认识，大家开始尝试选择生物酶技术制备植物蛋白水解液，使其在温和的反应条件下得到营养和安全的蛋白水解液。然而，目前市场中的蛋白酶普遍存在效率较低和酶工艺水解度远低于酸水解工艺等缺陷，且因水解度低导致酶水解植物蛋白鲜味弱和口感差，从而制约了酶水解植物蛋白在调味料行业中推广使用。
随着纳米技术的不断发展，纳米技术在食品工业中得到了广泛应用，从而也为食品调味料的发展提供了良好的机遇。纳米材料具有很好的超微性和分散性，可以有效提高食品的活性和生物利用度。由于植物蛋白(大豆、玉米和小麦等)是一类生物大分子物质，在水溶液中溶解度很低，很容易导致蛋白质结构抱团，限制了蛋白酶的生物活性作用，采用纳米分散技术对植物蛋白进行适度的处理后，形成纳米级的超细蛋白，使其原始结构充分舒展，尽可能彻底暴露蛋白的酶攻击位点，从而为生物酶深度水解提供了可行性。酶法水解植物蛋白符合“天然、营养、安全”的食品清洁标签，对于提升我国调味品的档次和食品产业的发展具有重要的意义，同时也具有广阔的市场前景。目前，通过纳米分散偶联选择性酶解植物蛋白生产水解植物蛋白(HVP)还未有见报道。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是酶解蛋白工艺中普遍存在植物蛋白水解度低、酶水解植物蛋白鲜味弱和口感差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种通过纳米分散偶联酶解制备水解植物蛋白的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将植物蛋白与氯化钠水溶液以重量比为1:5～1:3混合制成蛋白浆料，在所述蛋白浆料中加入分散研磨珠和复合蛋白酶，在连续搅拌下酶解一段时间；所述复合蛋白水解酶添加量为所述植物蛋白质量的1.0～4.0wt％，优选为1.5～3.0wt％；
步骤二、加入谷氨酰胺酶，在连续搅拌下继续酶解一段时间；所述谷氨酰胺酶添加量为所述植物蛋白质量的0.1～0.3wt％，优选为0.15～0.2wt％；
步骤三、升温将所述复合蛋白酶和所述谷氨酰胺酶灭活，过滤后得到水解植物蛋白酶解液。
优选地，所述植物蛋白粉包括小麦蛋白(谷朊粉)、大豆蛋白(食用大豆粕)、玉米蛋白或其任意混合物。
优选地，所述氯化钠水溶液的质量浓度为8～12％，更优选为10～12％。
优选地，所述分散研磨珠包括不锈钢珠、玻璃珠、氧化锆珠或其任意混合物；所述分散研磨珠的粒径范围为0.6～2.4mm，更优选为0.8～2.0mm。
优选地，步骤一中所述蛋白浆料的pH值为6.0～8.5，更优选为7.0～8.0，所述酶解的温度为45～55℃，最优选为50℃。
优选地，步骤一中搅拌的速度为2000-3000rpm，最优选为2500rpm，所述酶解的时间为3～6小时，更优选为5～6小时。
优选地，步骤二中搅拌的速度为2000-3000rpm，最优选为2500rpm，所述酶解的时间为6～12小时，更优选为8～10小时。
优选地，所述复合蛋白酶为复合蛋白酶ProteAXH或复合蛋白酶Protamex，所述谷氨酰胺酶为谷氨酰胺酶SD-C100S。
优选地，所述步骤三中灭活的具体步骤为：将酶解液加热升温至95～98℃，最优选为95℃，在连续搅拌的条件下反应15～25分钟，最优选为20分钟。
优选地，所述步骤三中过滤的具体步骤为：将灭活后的酶解液进行真空抽滤或高速离心后过滤。
技术效果
1.本发明通过分散研磨珠对植物蛋白进行适度研磨分散后，形成纳米级的超细蛋白，使蛋白的原始结构充分舒展，尽可能彻底地暴露了蛋白的酶攻击位点，然后偶联双酶进行酶解，从而为生物酶对植物蛋白进行深度水解提供了可行性；通过本发明的方法，提高了酶解植物蛋白的水解度(最高可达到88％)，并进而解决了酶解植物蛋白工艺中普遍存在的鲜味弱以及口感差的问题；
2.本发明的方法大大缩短了酶解植物蛋白的反应时间，一方面有效地降低了生产能耗，提高了生产效率，另一方面有效降低了长时间反应产品易变质的可能性；
3.通过本发明的方法制备的水解植物蛋白具有营养和安全特性，可直接用于食品增鲜调味料中；同时通过酶深加工植物蛋白的技术，进一步提升了植物蛋白的综合利用价值。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的植物蛋白酶解液的水解度图表。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1-6中所用的各种酶皆为市售产品，其中，复合蛋白酶为丹麦NOVO公司生产的Protamex型号产品或日本AMANO公司生产的ProteAXH型号产品，谷氨酰胺酶为日本AMANO公司生产的SD-C100S型号产品。
实施例1
步骤一、取200g玉米蛋白粉，置于反应罐中，再加其600g质量浓度为12％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到玉米蛋白浆液，调节其pH值至7.5。称取3g复合蛋白酶ProteAXH，加入到上述制备的玉米蛋白浆液中，同时在反应罐中加入800g直径为1.0-1.2mm的不锈钢珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解5小时。
步骤二、加入0.3g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解8小时。
步骤三、将玉米蛋白酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
实施例2
步骤一、取200g小麦谷朊粉，置于反应罐中，再加650g质量浓度为10％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到小麦蛋白浆液，调节其pH值至7.0。称取4g复合蛋白酶ProteAXH，加入到上述制备的小麦蛋白浆液中，同时在反应罐中加入850g直径为0.8-1.0mm的不锈钢珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解5小时。
步骤二、加入0.4g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解9小时。
步骤三、将小麦蛋白酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
实施例3
步骤一、取200g小麦谷朊粉，置于反应罐中，再加650g质量浓度为10％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到小麦蛋白浆液，调节其pH值至7.5。称取3.5g复合蛋白酶Protamex，加入到上述制备的小麦蛋白浆液中，同时在反应罐中加入850g直径为1.0-1.2mm的不锈钢珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解5小时。
步骤二、加入0.35g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解8小时。
步骤三、将小麦蛋白酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
实施例4
步骤一、取200g粉状食用大豆粕，置于反应罐中，再加600g质量浓度为12％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到大豆蛋白浆液，调节其pH值至7.0。称取3g复合蛋白酶ProteAXH，加入到上述制备的大豆蛋白浆液中，同时在反应罐中加入800g直径为1.0-1.2mm的玻璃珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解5小时。
步骤二、加入0.3g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解10小时。
步骤三、将大豆蛋白酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
实施例5
步骤一、取150g粉状食用大豆粕，置于反应罐中，再加750g质量浓度为12％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到大豆蛋白浆液，调节其pH值至8.0。称取4.5g复合蛋白酶Protamex，加入到上述制备的大豆蛋白浆液中，同时在反应罐中加入800g直径为1.8-2.0mm的玻璃珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解5.5小时。
步骤二、加入0.3g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解10小时。
步骤三、将大豆蛋白酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
实施例6
步骤一、分别取100g小麦谷朊粉和100g粉状食用大豆粕，置于反应罐中，650g质量浓度为12％的氯化钠水溶液，混合搅拌均匀后得到混合蛋白浆液，调节其pH值至7.0。称取4g复合蛋白酶ProteAXH，加入到上述制备的混合蛋白浆液中，同时在反应罐中加入800g直径为0.8-1.0mm的玻璃珠，在温度为50℃及搅拌速度在2500rpm的条件下酶解6小时。
步骤二、加入0.4g谷氨酰胺酶SD-C100S，在2500rpm的搅拌速度下继续酶解10小时。
步骤三、将小麦蛋白和大豆蛋白混合酶解液加热到95℃保持20min，使酶灭活，将灭活后的酶解液经真空抽滤处理，得到清澈的水解植物蛋白酶解液。
将实施例1-6制得的水解植物蛋白酶解液作水解度测试评价，检测结果如图1所示。
由图1可知，实施例1-6各酶解产物水溶液的水解度分别为81％、88％、84％、81％、83％和84.5％。与酸水解蛋白工艺的水解度(大豆蛋白65％、小麦蛋白76％和玉米蛋白71％)相比，实施例1-6中的水解度均明显高许多，尤其是实施例2，其水解度高达88％。由此可知，本发明的方法有效解决了酶水解植物蛋白水解度低的问题。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种通过纳米分散偶联酶解制备水解植物蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将植物蛋白与氯化钠水溶液以重量比为1:5～1:3混合制成蛋白浆料，在所述蛋白浆料中加入分散研磨珠和复合蛋白酶，在连续搅拌下酶解一段时间；所述复合蛋白水解酶添加量为所述植物蛋白质量的1.0～4.0wt％；
步骤二、加入谷氨酰胺酶，在连续搅拌下继续酶解一段时间；所述谷氨酰胺酶添加量为所述植物蛋白质量的0.1～0.3wt％；
步骤三、升温将所述复合蛋白酶和所述谷氨酰胺酶灭活，过滤后得到水解植物蛋白酶解液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物蛋白包括小麦蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白或其任意混合物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氯化钠水溶液的质量浓度为8～12％。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分散研磨珠包括不锈钢珠、玻璃珠、氧化锆珠或其任意混合物；所述分散研磨珠的粒径范围为0.6～2.4mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中所述蛋白浆料的pH值为6.0～8.5，所述酶解的温度为45～55℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中搅拌的速度为2000-3000rpm，所述酶解的时间为3～6小时。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中搅拌的速度为2000-3000rpm，所述酶解的时间为6～12小时。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合蛋白酶为复合蛋白酶ProteAXH或复合蛋白酶Protamex，所述谷氨酰胺酶为谷氨酰胺酶SD-C100S。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中灭活的具体步骤为：将酶解液加热升温至95～98℃，在连续搅拌的条件下反应15～25分钟。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中过滤的具体步骤为：将灭活后的酶解液进行真空抽滤或高速离心后过滤。
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