CN114190469B - 一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物及其制备方法与应用。制备方法为：将乳清蛋白溶于水，得到乳清蛋白溶液；向所得乳清蛋白溶液加入钙源并搅拌混匀，并将混合液的pH值调节至9.0～11.0，加入复合酶进行水解反应，反应结束得到水解乳清蛋白溶液；将二价金属盐加入所得水解乳清蛋白溶液中，制得水解乳清蛋白混合液，将所述水解乳清蛋白混合液的pH值调至7.0～8.0，加热进行螯合反应，得到金属螯合水解乳清蛋白溶液；将所得金属螯合水解乳清蛋白溶液进行透析，去除未反应的二价金属盐，将透析液进行离心喷雾干燥，即得到所述水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
Description
技术领域
本发明属于氨基酸螯合技术领域，尤其是指一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物及其制备方法与应用。
背景技术
乳清蛋白是一种营养价值很高的动物蛋白质，含有多种人体需要的蛋白和多肽类活性成分和必需氨基酸，因此人们对乳清蛋白的应用逐渐重视起来。乳清蛋白作为牛乳的主要成分提供必要的营养物质的同时，也是引起牛乳过敏症的主要蛋白之一。水解乳清蛋白可以用于特种营养食物是一种利用水解蛋白酶将大分子蛋白进行水解，得到短肽或者氨基酸的过程。一方面解决部分特殊人群对大分子蛋白过敏问题，或者因消化功能弱导致大分子蛋白消化吸收不良引起腹泻等症状，另一方面也可以提高蛋白的消化、吸收速度，可以做到快速补充蛋白。因此，水解蛋白广泛应用于消化功能弱的老人和病人的食品中，以及预防牛奶蛋白过敏的婴幼儿配方食品中。
但是乳清蛋白质在水解的过程中，一些疏水氨基酸，例如亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等被水解释放出来形成游离的疏水氨基酸，或者形成包含疏水氨基酸的短肽，由于疏水氨基酸和味蕾接触，会带来强烈的苦涩味，导致含水解蛋白产品的风味很难被广大使用者接受，用户体验受到很大的影响。同时伴随乳清蛋白水解度的提高水解乳清蛋白的渗透压进一步提高，而在食品方面，渗透压是特殊食品企业产品研发、配方设计、临床应用最重要的参考察指标，尤其是特殊医学用途配方食品、婴幼儿配方食品，国际食品法典委员会(CAC)、欧盟、澳新食品标准及我国食品安全国家标准均规定需要在标签中标注渗透压。原料过高的渗透压不利于特殊食品的开发和配方设计。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物及其制备方法与应用，其具有高水解度、低渗透压、低苦味，能在提供氨基酸、多肽的同时提供金属元素，并易于消化吸收。
一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将乳清蛋白溶于水，得到乳清蛋白溶液；
(2)、向步骤(1)中所得乳清蛋白溶液加入钙源搅拌混匀，并将所得混合液的pH值调节至9.0～11.0，加入复合酶进行水解反应，反应结束得到水解乳清蛋白溶液；
(3)、将二价金属盐加入步骤(2)所得水解乳清蛋白溶液中，制得水解乳清蛋白混合液，将所述水解乳清蛋白混合液的pH值调至7.0～8.0，加热进行螯合反应，得到金属螯合水解乳清蛋白溶液；
(4)、将步骤(3)中所得金属螯合水解乳清蛋白溶液进行透析，去除未反应的二价金属盐，将透析液进行离心喷雾干燥，即得到所述水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述乳清蛋白为乳清蛋白WPC-80或WPI-80。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述钙源为氧化钙或/和氢氧化钙。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述乳清蛋白溶液的质量浓度为5～15wt％。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述复合酶包括碱性蛋白酶和风味蛋白酶，还包括中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述复合酶以3000～5000U/g蛋白的量加入乳清蛋白溶液中。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述水解反应的条件为45～65℃，水解2～4h。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述二价金属盐在水解乳清蛋白混合液中的质量浓度为10～15wt％。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，螯合反应条件为75℃～85℃，反应4-10h。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述二价金属盐中的金属为钙、铜、锌和铁中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，步骤(4)中，喷雾干燥中进风温度为180-190℃，出口温度为85-95℃。
本发明还提供了一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
本发明还提供了一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物在配方食品中的应用。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明以乳清蛋白为底物，利用蛋白酶解技术水解乳清蛋白中的致敏位点，同时添加二价钙源调节酶反应pH的同时并和氨基酸螯合生成复合氨基酸金属螯合物，游离氨基酸和金属离子螯合后减少了产物对酶的抑制作用，提高了水解蛋白酶的活性，同时添加的金属离子能激活蛋白水解酶的活性，让乳清蛋白水解效率进一步提高，提高乳清蛋白的转化率。该产品中复合氨基酸金属螯合物的形成减少了单位质量的分子摩尔数，能在乳清蛋白高水解度的情况下获得渗透压较低的水解乳清蛋白产品，同时水解乳清蛋白产品中的金属螯合物能替代配方食品中的矿物质盐组分进一步降低配方食品的渗透压。该水解乳清蛋白产品由于疏水氨基氮和金属螯合后疏水氨基酸和味蕾接触的空间位阻的增加，降低了疏水氨基酸基团和味蕾接触几率，水解蛋白产品的苦味降低，口感得到改善。
本发明所得水解乳清蛋白中的金属螯合氨基酸，可以替代特殊医学用途配方食品中的部分矿物质盐，减少特殊医学用途配方食品的渗透压，同时氨基酸螯合的金属较普通金属离子易于吸收。同时，通过金属离子螯合游离苦味氨基酸和包含苦味氨基酸的多肽，降低了水解乳清蛋白的苦味。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明对比例1使用氢氧化钠调节pH水解乳清蛋白的分子量分布。
图2是本发明实施例1使用氧化钙调节pH水解乳清蛋白的分子量分布。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照15％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氧化钙pH值调节至11.0，按照5000U/g蛋白的比例加入复合酶，在65℃温度下，水解4h，得到水解乳清蛋白溶液；
(2)按照15％的重量比将氯化钙加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至8.0，在85℃温度下，螯合反应10h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为190℃，出口温度为95℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表1所示：
表1
| 碱性蛋白酶 | 50％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 木瓜蛋白酶 | 20％ |
实施例2
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照12％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氧化钙将pH值调节至10.0，按照4500U/g蛋白的比例加入复合酶，在60℃温度下，水解3h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)按照12％的重量比将氯化锌加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至8.0，在80℃温度下，螯合反应9h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为185℃，出口温度为90℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表2所示：
表2
| 碱性蛋白酶 | 50％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 胰蛋白酶 | 20％ |
实施例3
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照10％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钙将pH值调节至9.0，按照4000U/g蛋白的比例加入复合酶，在65℃温度下，水解4h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)按照10％的重量比将氯化铜加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至7.0，在75℃温度下，螯合反应7h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为180℃，出口温度为85℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表3所示：
表3
| 碱性蛋白酶 | 50％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 中性蛋白酶 | 20％ |
实施例4
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照8％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钙pH值调节至10.0，按照3500U/g蛋白的比例加入复合酶，在50℃温度下，水解3h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)按照10％的重量比将氯化钙加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至8.0，在80℃温度下，螯合反应5h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为190℃，出口温度为95℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表4所示：
表4
| 碱性蛋白酶 | 40％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 胰蛋白酶 | 30％ |
实施例5
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照5％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钙pH值调节至9.0，按照3000U/g蛋白的比例加入复合酶，在60℃温度下，水解3h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)按照10％的重量比将氯化钙加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至8.0，在80℃温度下，螯合反应4h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为180℃，出口温度为90℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表5所示：
表5
实施例6
一种蛋白酶水解耦合金属螯合制备复合氨基酸螯合物的方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照5％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钙pH值调节至10.0，按照3000U/g蛋白的比例加入复合酶，在45℃温度下，水解2h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)按照10％的重量比将氯化钙加入于上述水解乳清蛋白溶液中，配制成混合液，将所述混合液的pH值调至7.0，在85℃温度下，螯合反应4h；
(4)将上述金属螯合水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为180℃，出口温度为85℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表6所示：
表6
| 碱性蛋白酶 | 40％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 中性蛋白酶 | 20％ |
| 木瓜蛋白酶 | 10％ |
对比例1
普通水解乳清蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照15％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钠将pH值调节至11.0，按照5000U/g蛋白的比例加入复合酶，在65℃温度下，水解4h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)将上述水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属钠盐，以进风温度为190℃，出口温度为95℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表7所示：
表7
| 碱性蛋白酶 | 50％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 木瓜蛋白酶 | 20％ |
对比例2
普通水解乳清蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照12％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解螯合：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钠将pH值调节至10.0，按照4500U/g蛋白的比例加入复合酶，在60℃温度下，水解3h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)将上述水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为185℃，出口温度为90℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表8所示：
表8
对比例3
普通水解乳清蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照10％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钠将pH值调节至9.0，按照4000U/g蛋白的比例加入复合酶，在65℃温度下，水解4h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)将上述水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为180℃，出口温度为85℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白。
步骤(2)所述的复合酶为碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶，所述各酶的重量百分比例如表9所示：
表9
| 碱性蛋白酶 | 50％ |
| 风味蛋白酶 | 30％ |
| 中性蛋白酶 | 20％ |
对比例4
普通水解乳清蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照8％的重量比将乳清蛋白溶于水中，得到乳清蛋白溶液；
(2)水解：向所述乳清蛋白溶液添加氢氧化钠pH值调节至10.0，按照3500U/g蛋白的比例加入复合酶，在50℃温度下，水解6h，得到水解乳清蛋白溶液；
(3)将上述水解乳清蛋白溶液，透析除去未反应的金属盐，以进风温度为190℃，出口温度为95℃的参数离心喷雾干燥，即得到所述的水解乳清蛋白。
性能测试
1，检测对比例1-4和实施例1-4中所得金属螯合水解乳清蛋白10g/100mL的水溶液的渗透压。
表10普通水解乳清蛋白和金属螯合水解乳清蛋白10g/100mL的水溶液的渗透压的对比
由表10数据可知，由以上数据可以看出金属螯合的水解乳清蛋白与普通水解乳清蛋白，渗透压得到明显降低。
2，检测对比例1和实施例1采用钙源和氢氧化钠时，复合酶对物质的水解情况，实验结果见图1-2，从图1和图2可知，通过对比发现，对比例1中使用氢氧化钙的蛋白水解比和使用氢氧化钠的蛋白水解更彻底，说明本发明采用钙源提高了水解蛋白酶的活性，同时添加的钙离子能螯合部分乳清蛋白水解的氨基酸和多肽减少底物对酶解的抑制，让乳清蛋白水解效率进一步提高，提高乳清蛋白的转化率。
应用例
实施例1-4中所得金属螯合水解乳清蛋白替换特医配方产品(力存优太R特殊医学用途全营养配方食品，批号：MN20111101)的普通水解乳清蛋白和部分金属盐得到的产品，并检测所得配方在24g/100mL浓度时溶液渗透压情况，和普通水解乳清蛋白特医配方产品(力存优太R特殊医学用途全营养配方食品，批号：MN20111101)的渗透压，数据结果见表11。
表11
由表11数据可知，由以上数据可以看出使用本发明金属螯合的水解乳清蛋白替换原配方中的普通水解乳清蛋白和部分金属盐后产品的渗透压得到明显降低。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乳清蛋白溶于水，得到乳清蛋白溶液；
(2)向步骤(1)中所得乳清蛋白溶液加入钙源并搅拌混匀，并将混合液的pH值调节至9.0～11.0，加入复合酶进行水解反应，反应结束得到水解乳清蛋白溶液；
(3)将二价金属盐加入步骤(2)所得水解乳清蛋白溶液中，制得水解乳清蛋白混合液，将所述水解乳清蛋白混合液的pH值调至7.0～8.0，加热进行螯合反应，得到金属螯合水解乳清蛋白溶液；
(4)将步骤(3)中所得金属螯合水解乳清蛋白溶液进行透析，去除未反应的二价金属盐，将透析液进行干燥，即得到所述水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物；
所述钙源为氧化钙或/和氢氧化钙；
所述复合酶包括碱性蛋白酶和风味蛋白酶，还包括中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乳清蛋白溶液的质量浓度为5～15wt％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述复合酶以3000～5000U/g蛋白的量加入乳清蛋白溶液中。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述二价金属盐在水解乳清蛋白混合液中的质量浓度为10～15wt％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，螯合反应条件为75℃～85℃，反应4-10h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述二价金属盐中的金属为钙、铜、锌和铁中的一种或多种。
7.权利要求1-6中任一项所述的制备方法所得水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物。
8.权利要求7中所述的水解乳清蛋白复合氨基酸螯合物在食品中的应用。
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