CN114375977A - 一种火麻仁低聚肽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种火麻仁低聚肽的制备方法，所述的方法包括将含有火麻仁蛋白的原料进行酶解，灭酶杀菌，将酶解产物进行发酵得到；所述酶解步骤包括：采用复合蛋白酶酶解2～10h；所述的发酵步骤包括：采用乳杆菌厌氧发酵10～20h。采用上述方法制得的火麻仁低聚肽，解决了以往火麻仁蛋白粉溶解性差、受热易形成絮凝沉淀、风味不佳等问题，并提高了蛋白质的利用率。所得的火麻仁低聚肽质地均匀、稳定性好、分散度高，具有火麻仁特有的香气及发酵风味，可作为功能性食品配料运用于各种固态、液态等食品开发，适合大规模工业化生产。

Description

一种火麻仁低聚肽及其制备方法
技术领域
本发明涉及蛋白质酶解和发酵领域，具体涉及一种火麻仁低聚肽制备方法。
背景技术
火麻(Cannabis sativa L.)是桑科大麻属的一年生草本植物，其种子成熟后可以被用来制备优质的油脂、纤维和蛋白粉。目前公认火麻仁蛋白对人体有许多裨益，且已经在食品工业中表现出很高的利用价值。
传统的火麻仁蛋白粉的制备方法是采用碱提酸沉法或者单纯生物酶解制备法将火麻仁蛋白降解为易于吸收的低聚肽蛋白粉，但是前者方法对蛋白质营养价值迫害严重，甚至产生有毒物质，后者方法所得产品易有明显苦味。
现有技术中记载的火麻仁蛋白粉通常采用酶解工艺，例如CN108070629A、专利CN110521785A中提到了在制备一种复合发酵乳食品时，其中包括将火麻仁蛋白粉采用一系列益生菌(包括乳杆菌)进行发酵，并且提到发酵后低聚肽含量增加；专利CN109349354A报道了采用乳杆菌发酵获得低聚肽。但是，还没有现有技术明确公开处理火麻仁蛋白时采用酶解和发酵协同作用的方法。
另外，火麻仁蛋白粉在料液浓度大于10％时，加热至80℃时就会发生蛋白变性，产生凝胶絮凝，导致蛋白质利用率不高，造成大量的浪费。羟甲基纤维素钠在水中溶解为透明稳定胶体，可稳定蛋白质，常作为增稠剂用于食品工业中。但是羟甲基纤维素钠在火麻仁蛋白的制备中的应用仅在十分有限的现有技术中有所提及，并且都没有提及在火麻仁蛋白比例为10％以上的液料中，应该加入多少羧甲基纤维素钠可以起到在高温下稳定蛋白的作用。
发明内容
为了解决蛋白利用率不高和口感不佳的问题，本发明提供了一种火麻仁低聚肽的制备方法，其核心在于使用了酶解和发酵协同作用的方法，即采用蛋白酶进行酶解后，再进一步发酵。
为了解决蛋白质因预热不稳定的问题，本发明通过添加羧甲基纤维素钠保护火麻仁蛋白的热稳定性，使蛋白质即使被加热至90℃也不产生凝胶絮凝，提高了蛋白质的利用率。
本发明的第一方面，为提供了一种火麻仁低聚肽的制备方法，所述的方法包括将含有火麻仁蛋白的原料进行酶解，灭酶杀菌，将酶解产物进行发酵得到；所述的含有火麻仁蛋白的原料可以为火麻仁籽，也可以是火麻仁蛋白粉，所述的火麻仁蛋白粉可以通过任意现有技术制备得到；所述酶解步骤包括：采用复合蛋白酶酶解2～10h；所述的发酵步骤包括：采用乳杆菌厌氧发酵10～20h。优选的，所述的酶解前还包括预处理步骤，所述预处理包括：调制、调碱、预煮杀菌、冷却。
优选的，调制是指将含有火麻仁蛋白的原料与水按照1:6～1:12的比例混合调制，搅拌分散10～20min。
在本发明的一个具体实施方式中，含有火麻仁蛋白的原料与水是按照1:9的比例混合调制，搅拌分散15min。
优选的，调制后进行调碱，即用碱溶液将调制后的混合液调至pH 8.0～9.0。优选的，所述的碱溶液选自氢氧化钾或氢氧化钠，更优选的，所述的碱溶液选自氢氧化钾。
在本发明的一个具体实施方式中，即用氢氧化钾溶液将上述水粉混合液调至pH8.5。
优选的，调碱后进行预煮杀菌，加热至70-80℃维持10～20min进行杀菌，防止后期长时间酶解过程中微生物过度增殖，同时使蛋白质分子充分溶胀，提高后期酶解效率。
在本发明的一个具体实施方式中，加热至75℃维持15min进行预煮杀菌。
优选的，预煮杀菌后进行冷却，降温至45～55℃。
在本发明的一个具体实施方式中，降温至50℃，即蛋白酶的最佳作用温度。
优选的，冷却后加入复合蛋白酶，所述的蛋白酶的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.4～0.6％，酶解时间为4～8h。
在本发明的一个具体实施方式中，所述的蛋白酶的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.5％，酶解时间为6h。
优选的，所述的酶解后和发酵前还包括中间处理步骤，所述的中间处理步骤包括：离心、调配、灭酶杀菌、冷却。
优选的，离心条件为2500rpm～3500rpm，时间为7～15min，去渣得酶解上清液。
在本发明的一个具体实施方式中，条件为3000rpm，10min，去渣得酶解上清液。
优选的，调配步骤为将0.3～0.4％的羧甲基纤维素钠及0.3～0.6％的蔗糖(均以所得酶解上清液质量计)加入上述酶解上清液，搅拌35～55min。
在本发明的一个具体实施方式中，是将为将0.35％的羧甲基纤维素钠及0.5％的蔗糖(均以所得酶解上清液质量计)加入上述酶解上清液，搅拌40min。
优选的，调配后搅拌加热至80～100℃维持2～15min进行灭酶杀菌。
在本发明的一个具体实施方式中，灭酶杀菌的温度和时间为90℃维持5min。
优选的，灭酶杀菌后冷却至36～38℃。
在本发明的一个具体实施方式中，灭酶杀菌后冷却至37℃。
优选的，所述的发酵步骤中接入的乳杆菌选自植物乳杆菌和/或格式乳杆菌。
优选的，所述的乳杆菌的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.001～0.1％，更优选的，所述的乳杆菌的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.005％植物乳杆菌和0.005％格式乳杆菌菌种。
优选的，所述的发酵步骤为置于36～38℃条件下厌氧发酵14～16h；更优选的，所述的发酵液pH值为3.9～3.95时终止发酵。
在本发明的一个具体实施方式中，所述的发酵步骤为置于37℃条件下厌氧发酵14～16h；更优选的，所述的发酵液pH值为3.9～3.95终止发酵。
优选的，所述的发酵后还包括后处理步骤，所述的后处理步骤还包括：加热均质、杀菌。
优选的，所述的发热均质是指将发酵液搅拌加热至45～65℃，加压至15～30Mpa，均质一遍。
在本发明的一个具体实施方式中，将发酵液搅拌加热50℃后进行均质，均质压力为20MPa，均质一遍。
优选的，所述的杀菌是指杀菌将料液加热至80～90℃维持10～3min杀菌。
在本发明的一个具体实施方式中，所述的杀菌是指杀菌将料液加热至85℃维持5min杀菌。
优选的，加热均质后如果需要得到固态的蛋白粉还可以包括喷粉步骤。在本发明的实施方式中，所述的喷粉步骤包括采用压力式喷雾设备进行喷粉，进风口温度为150～180℃，出风口温度为85～100℃。
在本发明的一个具体实施方式中，喷粉步骤中压力式喷雾设备的进风口温度为160～165℃，出风口温度为90～95℃。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种火麻仁低聚肽的制备方法，所述的方法包括将含有火麻仁蛋白的原料进行调制、调碱、预煮杀菌、冷却，酶解，离心、调配、灭酶杀菌、冷却，发酵，加热均质、杀菌、喷粉。
本发明的第二方面，提供了一种火麻仁低聚肽，其特征在于，所述的火麻仁低聚肽是用本发明的酶解和发酵联用的方法制得的。
优选的，所述的火麻仁低聚肽蛋白相对分子质量小于1000Da的蛋白质水解物所占比例高于80％，所述的乳酸含量高于75g/kg。
优选的，所述的低聚肽中蛋白相对分子质量小于1000Da的蛋白质水解物所占比例高于85％。
优选的，所述的乳酸含量高于80g/kg。
优选的，所述的低聚肽可以是有固定形状的固态、粉状、溶于水的液体中的任何一种存在状态。
本发明的第三方面，提供了火麻仁低聚肽在制备食品添加剂、食品、保健品种的应用。所述的食品为饮料、乳制品、酒、吸吸冻、糕点、面食、饼干等。
所述的乳制品选自牛奶、酸奶、优酸乳、早餐奶、钙奶、奶酪等。
所述的饮料选自运动型营养饮料、保健型饮料、酒精类饮料等。
所述的酒选自白酒、啤酒、米酒、果酒、保健酒等。
所述的糕点选自蛋糕、面包、马芬、派、吐司、饼干等。
所属的面食选自馒头、花卷、发糕、饼、披萨、面条、米粉等。
在本发明的一个具体实施方式中，提供了一种利用火麻仁低聚肽制作发酵火麻多肽酒的方法，即以由本发明的方法制备的火麻仁低聚肽为原料,加入不同浓度、不同类型白酒或米酒或果酒或啤酒进行浸泡，过滤，勾兑或不勾兑酒精制得发酵火麻多肽酒。
在本发明的一个具体实施方式中，提供了一种利用火麻仁低聚肽制作饮料，的方法，即以由本发明的方法制备的火麻仁低聚肽为原料,加入膳食纤维或其他动植物来源蛋白粉、或火麻仁油微囊粉或支链氨基酸或谷氨酰胺或姜黄提取物作为基础成分，和一种或多种饮料用辅料、赋形剂、调味剂、稀释剂、溶剂组成的饮料，可制成固体饮料也可以制成液体饮料。用于日常蛋白质补充或运动营养食品。
在本发明的一个具体实施方式中，提供了一种利用火麻仁低聚肽制作吸吸冻的方法，即以由本发明的方法制备的火麻仁低聚肽为原料,加入膳食纤维或其他动植物来源蛋白粉、或火麻仁油微囊粉或支链氨基酸或谷氨酰胺或姜黄提取物作为基础成分，和一种或多种饮料用辅料、赋形剂、调味剂、稀释剂、溶剂组合，通过水合、升温、溶胶、定容、热灌装、灭菌、摇匀、冷却工序制成的吸吸冻。这种含有火麻仁低聚肽的吸吸冻可以作为运动后恢复类营养食品食用。制备成的发酵火麻仁吸吸冻是一种新颖的代餐食品，其低聚肽含量在85％以上。且益生菌发酵火麻仁蛋白产生的短链脂肪酸使得产品具有独特的风味和易于消化。
在本发明的一个具体实施方式中，提供了一种利用火麻仁低聚肽制作酸奶的方法，即以由本发明的方法制备的火麻仁低聚肽为原料,用一种或多种酸奶用辅料、赋形剂、调味剂、稀释剂、溶剂，经过烘烤、打浆、粗磨、过筛、均质、杀菌冷却、发酵、后热、灌装、包装等，制成酸奶。这种酸奶富含火麻仁低聚肽，且因益生菌发酵产生的短链脂肪酸使得产品具有独特的风味和易于消化。
采用本发明的制备方法制得的火麻仁低聚肽，解决了以往火麻仁蛋白粉溶解性差、受热易形成絮凝沉淀、安全性不够、风味不佳等问题，提高了蛋白质的利用率。所得的火麻仁低聚肽质地均匀、稳定性好、分散度高，具有火麻仁特有的香气及发酵风味，可作为功能性食品配料运用于各种固态、液态等食品开发，适合大规模工业化生产。
本发明所述的含有火麻仁蛋白的原料例如火麻蛋白粉，所述的火麻仁蛋白粉可以是火麻仁榨油后剩余的火麻蛋白粉或者由其他现有技术制备的火麻仁蛋白粉。
附图说明
图1是不同工艺制备的火麻仁蛋白粉风味的比较；
图2是发酵前后的火麻仁蛋白粉可溶性蛋白含量分析；
图3是发酵前后的火麻仁蛋白粉稳定性分析，其中左图为火麻仁蛋白粉溶液(10％浓度干基)光谱图；右图为发酵火麻仁低聚肽溶液(10％浓度干基)光谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。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1火麻仁低聚肽制备方法
调制：将火麻仁蛋白粉(火麻仁榨油后剩余的火麻蛋白粉)与水按照1:9混合调制，搅拌分散15min。
调碱：用氢氧化钾溶液调至pH 8.5
预煮杀菌：加热至75℃维持15min进行杀菌，防止后期长时间酶解过程中微生物过度增殖，同时使蛋白质分子充分溶胀，提高后期酶解效率。
冷却：降温至50℃。
酶解：加入复合蛋白酶，添加量为0.5％(以火麻仁蛋白粉含量计)，酶解时间为6h。
离心：进行离心处理，条件为3000rpm，10min。去渣得酶解上清液。
调配：搅拌加入0.35％羧甲基纤维素钠及0.5％蔗糖(均以所得酶解上清液质量计)，搅拌40min。
灭酶杀菌：搅拌加热至90℃维持5min。
冷却：降温至37℃
接种发酵：接入0.005％植物乳杆菌和0.005％格式乳杆菌菌种，置于37℃条件下厌氧发酵14h，发酵液pH值为3.9～3.95时终止发酵。
加热均质：发酵液搅拌加热至50℃后进行均质，均质压力为20MPa，均质一遍。
杀菌：将料液加热至85℃维持5min杀菌。
喷粉：采用压力式喷雾设备进行喷粉，进风口温度为160℃，出风口温度为90℃。
实施例2火麻仁低聚肽制备方法
调制：将火麻仁蛋白粉与水按照1:6混合调制，搅拌分散20min。
调碱：用氢氧化钾溶液调至pH9.0。
预煮杀菌：加热至70℃维持20min进行杀菌，防止后期长时间酶解过程中微生物过度增殖，同时使蛋白质分子充分溶胀，提高后期酶解效率。
冷却：降温至55℃。
酶解：加入复合蛋白酶，添加量为0.4％(以火麻仁蛋白粉含量计)，酶解时间为8h。
离心：进行离心处理，条件为3500rpm，7min。去渣得酶解上清液。
调配：搅拌加入0.4％羧甲基纤维素钠及0.3％蔗糖(均以所得酶解上清液质量计)，搅拌55min。
灭酶杀菌：搅拌加热至80℃维持15min。
冷却：降温至38℃。
接种发酵：接入0.0005％植物乳杆菌和0.0005％格式乳杆菌菌种，置于38℃条件下厌氧发酵16h，发酵液pH值为3.9～3.95时终止发酵。
加热均质：发酵液搅拌加热至65℃后进行均质，均质压力为15MPa，均质一遍。
杀菌：将料液加热至80℃维持10min杀菌。
喷粉：采用压力式喷雾设备进行喷粉，进风口温度为180℃，出风口温度为100℃。
实施例3火麻仁低聚肽制备方法
调制：将火麻仁蛋白粉与水按照1:12混合调制，搅拌分散10min。
调碱：用氢氧化钾溶液调至pH 8.0。
预煮杀菌：加热至80℃维持10min进行杀菌，防止后期长时间酶解过程中微生物过度增殖，同时使蛋白质分子充分溶胀，提高后期酶解效率。
冷却：降温至36℃。
酶解：加入复合蛋白酶，添加量为0.6％(以火麻仁蛋白粉含量计)，酶解时间为4h。
离心：进行离心处理，条件2500rpm，15min。去渣得酶解上清液。
调配：搅拌加入0.3％羧甲基纤维素钠及0.6％蔗糖(均以所得酶解上清液质量计)，搅拌35min。
灭酶杀菌：搅拌加热至100℃维持2min。
冷却：降温至36℃
接种发酵：接入0.005％植物乳杆菌和0.005％格式乳杆菌菌种，置于38℃条件下厌氧发酵15h，发酵液pH值为3.9～3.95时终止发酵。
加热均质：发酵液搅拌加热至45℃后进行均质，均质压力为30MPa，均质一遍。
杀菌：将料液加热至90℃维持3min杀菌。
喷粉：采用压力式喷雾设备进行喷粉，进风口温度为150℃，出风口温度为85℃。
实施例4火麻仁低聚肽的主要参数测定
A、蛋白质含量分析。
由实施例1制备的火麻仁低聚肽的蛋白质含量大于75％。
B、不同相对分子质量分布的蛋白质水解物所占比例分析。
由实施例1制备的火麻仁低聚肽中，相对分子质量小于1000Da的蛋白质水解物所占比例为89.5％，显著高于相对分子质量小于1000Da的蛋白质水解物在火麻仁分离蛋白粉中所占的比例。
Figure BDA0002732981130000081
表1.不同相对分子质量分布的蛋白质水解物所占比例、有机酸含量分析。
由实施例1制备的火麻仁低聚肽中，富含有机酸，尤其是乳酸，含量高达81g/kg。乳酸是一种天然发酵酸，令发酵蛋白粉具有独特风味，同时乳酸具有很强的防腐保鲜功效，延长产品的保藏期。
有机酸种类 火麻仁低聚肽g/kg
乳酸 81
丁二酸 ＜0.25
柠檬酸 ＜0.05
苹果酸 ＜0.1
酒石酸 ＜0.05
富马酸 ＜0.00025
己二酸 ＜0.0005
表2.有机酸种类和含量
D、糖含量分析。
由实施例1制备的火麻仁低聚肽含糖量显著降低。发酵前的火麻仁蛋白粉中蔗糖含量为7.1g/100g，而火麻仁低聚肽中五种还原糖含量均小于0.2g/100g，说明经过乳酸菌发酵，将火麻仁蛋白粉中的糖类物质均转变为乳酸等代谢产物，降低了蛋白粉中的糖含量，使火麻仁低聚肽是一种近乎无糖的健康食品原料。
还原糖种类 火麻仁蛋白粉g/100g 火麻仁低聚肽g/100g
葡萄糖 ＜0.4 ＜0.2
果糖 ＜0.4 ＜0.2
蔗糖 7.1 ＜0.2
乳糖 ＜0.4 ＜0.2
麦芽糖 ＜0.4 ＜0.2
表3.糖含量分析
E、以不同工艺制备的火麻仁蛋白粉风味的比较。
如图1，由实施例1制备的火麻仁低聚肽，其酸度明显高于发酵前的火麻仁蛋白粉，涩味也略有增加。酶解后的进一步发酵提高了产品的丰富度。
F、可溶性蛋白含量分析。
如图2，由实施例1制备的火麻仁低聚肽的可溶性蛋白含量为28.43％，显著高于发酵前的13.93％，可溶性蛋白含量因为发酵提高了近2倍，显著增加了蛋白的食用加工性能。
G、蛋白粉稳定性分析。
如图3，由光谱图透射率可以看出，在离心力的作用下，由实施例1制备的火麻仁低聚肽溶液透射率变化幅度越来越小，透射率也越来越小，说明溶液中的粒子逐渐沉聚在样品瓶底部，出现分层；火麻仁低聚肽溶液的透射率几乎一致，样品底部的透射率轮廓线也很稳定，说明溶液中颗粒很稳定。因此，说明火麻仁低聚肽溶液的稳定性要明显好于发酵前的火麻仁蛋白粉。
实施例5
向实施例1制备的5g火麻仁低聚肽中加入100mL 52°浓香型白酒，常温浸泡3天后过滤，在此条件下制得的发酵火麻多肽酒，酒体微黄、清凉透明、口感柔和。
Figure BDA0002732981130000091
Figure BDA0002732981130000101
表4. 52°浓香型原酒与火麻仁低聚肽酒氨基酸含量对比
向5g火麻仁低聚肽中加入100mL 53°酱香型白酒，常温浸泡1～5天后过滤，在此条件下制得的火麻仁低聚肽酒，酒体淡黄、清凉透明、口感柔和。
实施例6
在本实施例中，运动后恢复类运动营养食品由支链氨基酸5g，谷氨酰胺3.5g，火麻仁低聚肽1～2g，火麻仁油微囊粉1g，姜黄提取物0.5g，柠檬果粉1g，速溶茶粉0.5g，通过配料、混合、内包、外包工序制成。
实施例7
利用火麻仁低聚肽制作吸吸冻：
将实施例1制备的火麻仁低聚肽15-30g，抗性糊精3-5g，果汁1g，通过水合、升温、溶胶、定容、热灌装、灭菌、摇匀、冷却工序制成。
制备成的发酵火麻仁吸吸冻是一种新颖的代餐食品，其低聚肽含量在85％以上，且益生菌发酵火麻仁蛋白产生的短链脂肪酸使得产品具有独特的风味和易于消化。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种火麻仁低聚肽的制备方法，其特征在于，所述的方法包括将含有火麻仁蛋白的原料进行酶解，灭酶杀菌，将酶解产物进行发酵得到；
所述酶解步骤包括：采用复合蛋白酶酶解2～10h；
所述的发酵步骤包括：采用乳杆菌厌氧发酵10～20h。
2.权利要求1所述的制备方法，所述的蛋白酶的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.4～0.6％；优选的，所述的蛋白酶的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.5％。
3.权利要求1所述的制备方法，所述的乳杆菌选自植物乳杆菌和/或格式乳杆菌。
4.权利要求3所述的制备方法，所述的乳杆菌的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.001～0.1％；优选的，所述的乳杆菌的添加量按照质量百分比为原料添加量的0.005％植物乳杆菌和0.005％格式乳杆菌。
5.权利要求1所述的制备方法，所述的发酵步骤为置于36～38℃条件下厌氧发酵14～16h，所述的发酵步骤中的发酵液pH值为3.9～3.95时终止发酵。
6.权利要求1所述的制备方法，所述的灭酶杀菌步骤包括：搅拌加热至80～100℃维持2～15min；优选的，所述的灭酶杀菌步骤包括：搅拌加热至90℃维持5min。
7.权利要求1所述的制备方法，所述的制备方法还包括：
a)酶解前的预处理步骤：调制、调碱、预煮杀菌、冷却，所述的调制为将含有火麻仁蛋白的原料与水按照1:6～1:12的比例混合调制；优选的，所述的调制为含有火麻仁蛋白的原料与水按照1:9的比例混合调制；
b)酶解后和发酵前的中间处理步骤：离心、调配、灭酶杀菌、冷却；
c)发酵后的后处理步骤：加热均质、杀菌、喷粉。
8.权利要求7所述的制备方法，所述的调配步骤包括：加入由所述的酶解步骤所得的酶解上清液质量的0.3～0.4％的羧甲基纤维素钠，搅拌35～55min；优选的，所述的调配步骤包括：加入由所述的酶解步骤所得的酶解上清液质量的0.35％的羧甲基纤维素钠，搅拌40min。
9.一种火麻仁低聚肽，其特征在于，所述的低聚肽是采用权利要求1所述的方法制备得到的。
10.权利要求9所述的火麻仁低聚肽在制备食品添加剂、食品、保健品种的应用；优选的，所述的食品为饮料、乳制品、酒、吸吸冻、糕点、面食或饼干。
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