CN114028839A

CN114028839A - 一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法

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Publication number: CN114028839A
Application number: CN202111267442.9A
Authority: CN
Inventors: 车会莲; 曾冰蕙; 万雨; 刘桂蓉; 张尔康; 罗江佐; 王俊娟; 韩诗雯
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-02-11

Abstract

本发明公开了一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，属于食品加工领域。以含蛋白产品为原料，酶解得到的水解液通过大孔树脂吸附，通过调节吸附温度、吸附液pH与吸附时间，蛋白水解液中苯丙氨酸经大孔非极性吸附树脂吸附后脱除率可达15％～90％。本发明中树脂吸附特异性强，所得产品苯丙氨酸除去率高，所述树脂吸附克服了传统活性炭吸附范围广、导致营养物质流失等缺点，操作工艺简便，适用于工业生产，具有用于制备针对苯丙酮尿症等患者的特殊医学用途配方食品或保健品的潜力。

Description

一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法。

背景技术

苯丙酮尿症是一种常染色体隐性遗传病，会引起患者肝内苯丙氨酸羟化酶缺乏，无法将苯丙氨酸转化为酪氨酸，苯丙氨酸累积会导致生长发育迟缓、智力低下、体味重、毛发颜色淡等症状。苯丙酮尿症目前尚不能完全治愈，需要终身治疗，是目前3000多种遗传性疾病中极少数可冶疗的疾病。现阶段治疗方法主要为药物治疗和饮食治疗相结合，其中饮食治疗需要限制饮食中的苯丙氨酸摄入量，同时给予足量的生长发育所需要的营养物质。

低苯丙氨酸产品是由游离氨基酸组成，主要有两种生产方式：一种是直接将几种氨基酸按照不同比例混合，不含苯丙氨酸；另一种是将蛋白质水解后通过去除苯丙氨酸，加入其他营养物质制成低苯丙氨酸产品。现阶段在研发低苯丙氨酸混合物时，大多选择活性炭作为吸附原料。但是活性炭的孔道容易被吸附物质堵塞，预处理较为麻烦且再生困难，同时在吸附能力方面活性炭吸附范围较广，所有形式都会将其他营养物质一并吸附，导致产品中不必要的营养流失。

大孔树脂是一类具有多孔海绵状结构的人工合成的聚合物吸附剂，也称为高分子多孔微球，是功能高分子材料的一种，具有交换容量大，机械强度好，物理化学性质稳定等特点，并且树脂可以进行脱附再生，经济环保且节约资源，降低低苯丙氨酸产品生产的成本，适合大规模生产。非、弱极性大孔树脂不带任何功能基团，孔表的疏水性极强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，适于由极性溶剂中吸附非极性物质。在已公开的专利中常用大孔树脂吸附去除产品中的色素、多酚、农药残留、嘌呤、氨基酸等物质，虽然已有吸附氨基酸的专用树脂，但其多用于从氨基酸发酵液中提取氨基酸，未曾有研究将大孔树脂应用于制备低苯丙氨酸产品。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有的低苯丙氨酸产品制备方法中的不足，提供一种大孔树脂选择性吸附苯丙氨酸制备低苯丙氨酸产品的生产方法，本发明可克服现有方法中存在的技术缺陷，使低苯丙氨酸产品更好地保留有极性的营养物质，生产成本更低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

树脂吸附法制备低苯丙氨酸产品的方法，包括降低苯丙氨酸含量的方法，降低苯丙氨酸含量的步骤为：

s1溶解产品后震荡离心，取上清液再次离心得到待处理溶液；

s2将步骤s1的待处理溶液稀释，热处理之后迅速冷却，调节pH为碱性，依次使用不同的蛋白酶水解，得到蛋白水解液；

s3大孔树脂用有机溶剂、HCL、NaOH依次进行前处理；

s4将步骤2s所得蛋白水解液稀释，分别加入不同类型的大孔树脂进行吸附，得到低苯丙氨酸样品。

在一具体方案中，步骤s1所述产品用三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶液溶解，浓盐酸调节pH优选为3～9，进一步优选的是5～8，震荡转速优选为100～1000rpm，进一步优选的是300～800rpm，震荡时间优选为1～5h，进一步优选的是1～2h。产品溶解后要进行两次离心取上清液，第一次离心的离心力优选为1000～5000×g，更优选为3000～4000×g，第二次离心的离心力优选为5000～20000×g，更优选为8000～15000×g，最优选为10000×g。

进一步地，步骤s2所述待处理溶液优选为稀释1～10倍，进一步优选为稀释8～10倍，热处理温度优选为30～100℃，进一步优选的是50～90℃，更优选为80～90℃，热处理时间优选为5～40min，进一步优选为10～30min，冷却后调节pH优选为7～11，更优选为8～9。依次用不同的蛋白酶进行三次酶解反应得到蛋白水解液，所述的蛋白酶优选的包括但不限于碱性蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、无花果蛋白酶和胰蛋白酶，最优选的是碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，所述碱性蛋白酶酶活为3500U/g，木瓜蛋白酶酶活为5000U/g，风味蛋白酶酶活为3500U/g。

进一步地，步骤s3所述吸附树脂优选的包括但不限于D301型、AB-8型、DM130型、D1300型、HPD-100型、D1400型、NKA型、X-5型、D4020型、H103型、ADS-5型、HJ-01型大孔非极性吸附树脂，进一步优选的是D301型和AB-8型大孔吸附树脂。所述的前处理有机溶剂优选的包括甲醇和乙醇，进一步优选为乙醇，而后用HCL、NaOH、蒸馏水依次进行冲洗。

进一步地，步骤s4所述吸附时加入的树脂质量优选为0.1～10g，进一步优选的是0.5～3g，更优选为1～1.2g，吸附时间优选为1～8h，进一步优选为4～7h，最优选为6～7h，调节pH至优选的1～13，进一步优选的为3～8，更优选的为4，吸附温度优选的为20～40℃，进一步优选为35～40℃。

采用上述的优选方案后通过在260nm处测定蛋白水解液与所得低苯丙氨酸样品的紫外吸光度，计算出苯丙氨酸的吸附去除率为15％～90％，表明大孔树脂可以有效吸附苯丙氨酸，大幅度降低产品中的苯丙氨酸含量，可以作为苯丙氨酸的吸附剂应用于低苯丙氨酸产品的制备。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1、本发明所采用的大孔树脂可以选择性吸附非极性疏水氨基酸苯丙氨酸，不会吸附极性营养物质，尽可能保留了低苯丙氨酸产品中的有极性的营养物质。

2、本发明所选用的树脂为具有苯乙烯一二乙烯苯骨架的非、弱极性大孔树脂，由偶极矩很小的单体聚合制得，不带任何功能基，孔表的疏水性极强，具有交换容量大，机械强度好，物理化学性质稳定等特点，并且树脂可以进行脱附再生，经济环保且节约资源，降低低苯丙氨酸产品的生产成本，适合大规模生产。

3、充分酶解工艺包括三次酶解反应，最佳方案为依次使用碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，可以大幅度增加蛋白质的水解程度，释放出更多的游离苯丙氨酸，提高了苯丙氨酸的吸附去除率。

4、本发明所采用的方法可去除72％以上的苯丙氨酸，可广泛应用于药品、产品和保健品中苯丙氨酸的去除，在制备低苯丙氨酸产品领域具有广阔的前景。

附图说明

图1是D301型大孔树脂在不同吸附时间下的苯丙氨酸吸附去除率变化：

图2是AB-8型大孔树脂在不同吸附时间下的苯丙氨酸吸附去除率变化；

图3是不同温度条件下不同种类树脂对苯丙氨酸的吸附去除率；

图4是不同酸碱条件下不同种类树脂对苯丙氨酸的吸附去除率；

图5是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中采用花生蛋白粉为原料，目的是使苯丙氨酸的吸附去除率更为明显直观，便于计算，但本发明所述制备低苯丙氨酸产品的原料范围包括但不限于含蛋白质的、供苯丙酮尿症患者或有特殊需求人群食用的产品。

实施例1

s1提取花生蛋白：称取一定量的121.4g/mol Tris加水溶解，用浓盐酸调pH为7.2，稀释至20mM，量取25mL备用。称取5g花生蛋白粉，溶于Tris缓冲液中，加入磁子，在磁力搅拌器上以转速500rpm震荡2h。随后放入50mL离心管内，在3000×g，4℃条件下离心30min，取上清液放入高速离心管内，在10000×g，4℃条件下离心30min，取上清液制成花生蛋白溶液。

(2)酶解花生蛋白：取10mL花生蛋白溶液，加入90mL蒸馏水稀释10倍，于90℃热处理20min，热处理后冷却至60℃，调节pH至8.0，添加3500U/g碱性蛋白酶水解110min，水解完成后沸水浴灭酶活10min；冷却至50℃后，调节pH至7.0，添加5000U/g木瓜蛋白酶水解3h；水解完成后沸水浴灭酶活10min；冷却至50℃后，调节pH至6.5，添加3500U/g的风味蛋白酶水解5h，冷却至室温后在6000rpm条件下离心10min，取上清液即为花生蛋白水解液。

(3)树脂前处理：将树脂用乙醇浸泡24h后，用水洗至流出水无色且无乙醇味；用5％左右的HCL溶液浸泡树脂4h后，用水洗至流出液为中性；用3％左右的NaOH溶液浸泡树脂4h后，用清水洗至流出液为中性。

s4吸附：取5mL花生蛋白水解液，加入45mL蒸馏水稀释10倍，装入试管中，加入1g的D301型大孔树脂，分别在温度为20℃、30℃、40℃，pH为1、4、7、11、13的不同条件下吸附8h，每隔1h取1 mL样品保存，分别测量花生蛋白水解液和各低苯丙氨酸样品在260nm处的紫外吸光度，计算苯丙氨酸吸附去除率，得到图1、图4、图5。

由图像可知，随着吸附时间、吸附温度的增加，苯丙氨酸的吸附去除率呈不断增加的趋势，D301型大孔树脂在吸附时间达到6h后，对苯丙氨酸的去除率变化不明显；虽然继续增加吸附时间虽然对苯丙氨酸的吸附有利，但时间利用率降低，增加了时间成本，且会增加对其他游离氨基酸的吸附，故D301型大孔树脂的吸附最佳条件为在40℃，pH为4时吸附6h。

实施例2

(1)提取花生蛋白：称取一定量的121.4g/mol Tris加水溶解，用浓盐酸调pH为7.2，稀释至20mM，量取25mL备用。称取5g花生蛋白粉，溶于Tris缓冲液中，加入磁子，在磁力搅拌器上以转速500rpm震荡2h。随后放入50mL离心管内，在3000×g，4℃条件下离心30min，取上清液放入高速离心管内，在10000×g，4℃条件下离心30min，取上清液制成花生蛋白溶液。

(4)吸附：取5mL花生蛋白水解液，加入45mL蒸馏水稀释10倍，装入试管中，加入1g的AB-8型大孔树脂，分别在温度为20℃、30℃、40℃，pH为1、4、7、11、13的不同条件下吸附8h，每隔1h取1mL样品保存，分别测量花生蛋白水解液和各低苯丙氨酸样品在260nm处的紫外吸光度，计算苯丙氨酸吸附去除率，得到图3、图4、图5。

由图像可知，随着吸附时间、吸附温度的增加，苯丙氨酸的吸附去除率呈不断增加的趋势，AB-8型大孔树脂在吸附时间达到5h后，对苯丙氨酸的去除率变化不明显，故AB-8型大孔树脂的吸附最佳条件为在40℃，pH为4时吸附5h。

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，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。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。

Claims

1.一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，包括降低苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：降低苯丙氨酸含量的步骤为：

s3大孔树脂用有机溶剂、HCL、NaOH依次进行前处理；

s4将步骤s2所得蛋白水解液稀释，分别加入不同类型的大孔树脂进行吸附，得到低苯丙氨酸样品。

2.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述大孔树脂包括但不限于D301型、AB-8型、DM130型、D1300型、HPD-100型、D1400型、NKA型、X-5型、D4020型、H103型、ADS-5型、HJ-01型大孔非极性吸附树脂。

3.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述s1中，含蛋白产品用三羟甲基氨基甲烷溶液溶解后，浓盐酸调节pH为3～9，震荡转速为100～1000rpm，震荡1～5h。

4.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述s1中，要进行两次离心取上清液，第一次离心的离心力为1000～5000×g，第二次离心的离心力为5000～20000×g。

5.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述s2中待处理溶液稀释1～10倍，于30～100℃热处理5～40min，冷却后调节pH至7～11。

6.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述s2中，所述的蛋白酶包括但不限于碱性蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶和无花果蛋白酶。

7.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述s3中所述的前处理有机溶剂包括甲醇和乙醇，而后用HCL、NaOH依次进行冲洗。

8.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：吸附时加入的树脂质量为0.1～10g，吸附时间为1～8h，调节pH至1～13，吸附温度为20～40℃。

9.根据权利要求1所述的一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述的低苯丙氨酸产品生产时的苯丙氨酸吸附去除率达15％～90％。

10.一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述降低苯丙氨酸含量的方法得到的低苯丙氨酸产品。

11.一种降低产品中苯丙氨酸含量的方法，其特征在于：所述的低苯丙氨酸产品在药品、产品和保健品中的应用。