CN114875103B - 一种小肽螯合钙及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物蛋白及微量元素深加工技术领域,具体涉及一种小肽螯合钙及其制备方法和用途,通过选择半纤维素酶、α‑半乳糖苷酶、酸性蛋白酶和氨基肽酶的组合,以及控制酶加入的顺序以及添加的间隔时间,可以大大提高酶解效率,将植物蛋白酶解成的小肽分子,使得最终制备的小肽螯合钙的肽分子中,分子量在1000道尔顿以下的肽含量达到98wt%以上,使获得的小肽螯合钙100%溶于水,小肽分子可以快速把钙元素输送到细胞内参与生命运动,极大的提高了吸收率。植物蛋白酶解成的小肽分子对肌体无毒副作用,制备过程中以及制备的小肽螯合钙也无毒副作用物质。
Description
技术领域
本发明涉及植物蛋白及微量元素深加工技术领域,具体涉及一种小肽螯合钙及其制备方法和用途。
背景技术
钙是人体必需的常量元素,也是人体中含量最多的无机元素,成年人身体中的钙含量约占体重的1.5%-2.0%,人体总钙含量达1200-1400g,其中99%存在于骨骼和牙齿中,组成人体支架,成为肌体内钙的储存库;另外1%存在于软组织、细胞间隙和血液中,统称为混溶钙池,与骨钙保持着动态平衡。骨钙主要以非晶体的磷酸氢钙(CaHPO4)和晶体的羟磷灰石(3Ca3PO4×Ca(OH)2)形式存在,骨骼通过不断的成骨和溶骨作用使骨钙与血钙保持动态平衡。
钙对人体所有细胞功能的发挥起着重要的生理调节作用。钙是人体内200多种酶的激活剂,使人体各器官能够正常运作,由于钙元素参与人体的新陈代谢,因此,每天必须补充钙,钙在人体内含量不足或是过剩都会影响人体生长发育和健康。
第一代产品以无机盐为主,如:动物鲜骨、珍珠粉、贝壳、碳酸钙矿石、化学合成碳酸钙、磷酸氢钙和活性钙。这些无机盐往往呈碱性,在消化过程中要消耗大量的胃酸,对肠道有刺激作用,且吸收率低或存在不同程度的副作用。第二代产品主要以有机盐为主,如乳酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙等,这些有机酸盐制品,普遍存在含钙量低、吸收率低、且有不同程度的毒副作用。第三代补钙产品是L-苏糖酸钙,它是一种维生素C的深加工产品,它所用的原料是维生素C、碳酸钙,在合成过程中需要加一种氧化酶,把糖变成糖酸然后和钙结合,在此过程中容易产生双氧水,曾造成过双氧水含量超标风波,依然不是最佳的补钙制剂。
因此,提供一种人体更容易吸收利用,无副作用,能广泛的使用在饲料添加剂、营养配方食品、保健品、特医食品、药品等方面的小肽螯合钙的生产方法。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的补钙产品存在吸收率低和副作用的缺陷,从而提供一种人体更容易吸收利用、无副作用的小肽螯合钙及其制备方法和用途。
一种小肽螯合钙制备方法,包括如下步骤:
(1)、植物蛋白液的制备:向植物蛋白原料中加入水,搅拌升温;
(2)、酶解:向所述植物蛋白液中依次加入植物蛋白原料重量的0.6-0.8%的半纤维素酶、0.5-0.8%的α-半乳糖苷酶、1-1.5%的酸性蛋白酶和0.5-0.8%的氨基肽酶,相邻两种酶添加的时间间隔为0.25-0.5h,搅拌酶解,最后一种酶添加结束后,继续搅拌酶解3-3.5h;搅拌酶解的温度保持55-57℃;
(3)、灭酶;
(4)、固液分离;
(5)、将步骤(4)得到的分离液先用0.8-1.0 nm的纳滤膜进行过滤,留取透过液,再用0.18-0.2nm的纳滤膜过滤,留取膜截留液;
(6)将步骤(5)得到的膜截留液与钙、镁离子溶液进行螯合;
(7)将步骤(6)得到的螯合液浓缩、干燥。
可选的,植物蛋白液的制备:向植物蛋白原料中加入水,搅拌升温至55-57℃。
所述植物蛋白原料与水的重量体积比例为1g:7-8ml,或1kg: 7-8L。
所述步骤(2)中,搅拌酶解中的搅拌速度为36-42转/分。
可选的,所述半纤维素酶的酶活为28-32U/mg;
所述α-半乳糖苷酶的酶活为19-21U/mg;
所述酸性蛋白酶的酶活为19-21U/mg;
所述氨基肽酶的酶活为24-26U/mg。
所述的一种小肽螯合钙制备方法,步骤(3)中,将步骤(2)得到的酶解液升温至90-95℃,保持10-15min灭酶。
可选的,步骤(4)中,所述固液分离步骤中,先用卧螺离心机过滤除去固形物,再用板框过滤机过滤,最后用三相离心机离心纯化;
卧螺离心机转速为3600转/分;
板框过滤机中滤板孔径为0.3-0.4μm;
三相离心机的转速为18000转/分。
可选的,所述步骤(6)中,所述螯合的条件为:温度为 45-50℃,搅拌30-45min,搅拌转速保持30-45r/min。
可选的,所述步骤(6)中,向膜截留液中加入食品级碳酸钙和氢氧化镁,食品级碳酸钙的添加量为所述植物蛋白原料的重量的10-15wt%,氢氧化镁的添加量为所述植物蛋白原料的重量的5-7.5 wt %。
可选的,碳酸钙的添加量和氢氧化镁的添加量的重量比例为2:1。
一种由所述的一种小肽螯合钙制备方法制备得到的小肽螯合钙,所述小肽螯合钙的肽分子中,分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子的质量百分比为98wt%以上,所述小肽螯合钙中肽分子含量为95wt%以上。
可选的,所述小肽螯合钙中,二肽和三肽的总含量占总肽分子含量的百分比为>50wt%。
一种小肽螯合钙制备方法制备得到的小肽螯合钙或所述的小肽螯合钙在制备饲料添加剂、营养配方食品、保健品、特医食品或药品中的用途。
本发明技术方案,具有如下优点:
1、本发明提供的一种小肽螯合钙制备方法,通过选择半纤维素酶、α-半乳糖苷酶、酸性蛋白酶和氨基肽酶的组合,以及控制酶加入的顺序以及添加的间隔时间,可以大大提高酶解效率,同时避免酶解过度将小肽分子酶解成单个氨基酸,将植物蛋白酶解成的小肽分子,使得最终制备的小肽螯合钙的肽分子中,二肽和三肽的总含量占比高(以便于与钙镁元素相螯合并保持产品稳定),单个氨基酸含量占比低(单个氨基酸无法结合钙镁,会造成小肽螯合钙中钙镁含量低以及降低小肽分子收率),分子量在1000道尔顿以下的肽含量达到98wt%以上,因此,获得的小肽分子是完全蛋白活性肽,与其他螯合物相比,对钙具有更好的螯合性,且使获得的小肽螯合钙100%溶于水,小肽分子可以快速把钙元素输送到细胞内参与生命运动,极大的提高了吸收率和利用率;
进一步的,采用纳滤膜过滤,可以控制产品分子量,产品活性高,以便更好的与钙、镁元素螯合;
此外,植物蛋白酶解成的小肽分子对肌体无毒副作用,制备过程中以及制备的小肽螯合钙也无毒副作用物质。
2、本发明提供的一种小肽螯合钙制备方法,在固液分离步骤中,先采用卧螺离心机过滤除去固形物,再用板框过滤机过滤除去不溶物,最后用三相离心机离心纯化,可以去除酶解液中的不溶物,解决了后续的纳滤步骤中过滤难的问题。
3、本发明提供的一种小肽螯合钙制备方法,多酶组合中包括采用酸性蛋白酶,利于碳酸钙转化成氯化钙,便于肽钙螯合,便于肠胃吸收利用。酸性蛋白酶和氨基肽酶,能使产品分子量更小,氨基肽酶能选择性切除疏水性氨基酸残基,去掉肽键两端的苦味基团,不但使产品口感更好,而且能使小肽与微量元素更好螯合,充分满足食品和保健品原料的要求。α-半乳糖苷酶,能降解植物蛋白中的抗营养物质α-半乳糖苷糖,提高了产品的安全性。
4、本发明提供的一种小肽螯合钙制备方法,按2:1重量比添加碳酸钙和氢氧化镁,钙镁在肌体内是双生元素,镁利于肌体对钙的吸收利用。
5、本发明酶解蛋白采用多酶梯次酶解,并采用离心技术、纳米技术,螯合技术,使产品100%溶于水,肌体更易吸收利用,能更方便的添加在饲料、食品、保健品、药品中使用。
6、本发明提供的一种小肽螯合钙,所述小肽螯合钙的肽分子中,分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子的质量百分比为98wt%以上,所述小肽螯合钙中肽分子含量为95wt%以上,所述小肽螯合钙的分子结构更接近于钙在生物体中存在的天然形态,不但被肠道直接吸收利用,而且能透过胎盘,增加钙储备,肌体吸收率高,无副作用,可以广泛应用于饲料添加剂、营养配方食品、保健品、特医食品或药品中的用途。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
所述半纤维素酶由黑曲霉发酵得到,能降解植物中的木聚糖和甘露聚糖;所述α-半乳糖苷酶由黑曲霉发酵得到;所述酸性蛋白酶为内切酶,由地衣芽孢杆菌发酵得到;所述的氨基肽酶为外切蛋白酶,由米曲酶发酵得到。上述酶均可市售购买得到。下述实施例中使用的半纤维素酶、α-半乳糖苷酶、酸性蛋白酶、氨基肽酶的酶活分别为:30U/mg、20U/mg、20U/mg、25U/mg;卧螺离心机、三相离心机、纳滤膜分离装置为通用装置。
实施例1:
选取植物蛋白(花生蛋白粉)100g,加入700ml纯化水,搅拌升温至55℃;然后依次加入0.6g半纤维素酶、0.5g的α-半乳糖苷酶、1g酸性蛋白酶和0.5g的氨基肽酶,相邻两种酶添加的时间间隔0.5h,在上述过程中,保持搅拌速度36转/分,温度保持在55℃,最后一种酶添加结束后,然后再继续搅拌酶解3.0h,搅拌速度和温度保持不变;酶解完成后,升温至90℃,保持10min灭酶;先用卧螺离心机过滤(转速3600转/分),再用板框过滤机过滤(孔径为0.4μm);然后用三相离心机离心纯化(转速18000转/分),离心液用纳滤膜为1.0nm的纳滤机过滤,留取透过液;再用纳滤膜为0.2nm的纳滤机过滤,去除单个氨基酸和盐分,向得到的膜截留液中搅拌加入10g食品级碳酸钙和5g氢氧化镁,然后升温至45℃,搅拌器转速保持30r/min,搅拌30min,进行肽钙镁螯合,所得螯合液用双效浓缩器浓缩,所得浓缩液喷雾干燥后,即得到小肽螯合钙产品。
实施例2:
选取植物蛋白(花生蛋白粉)10kg,加入75L纯化水,搅拌升温至56℃;分别加入70g半纤维素酶、60g的α-半乳糖苷酶、120g酸性蛋白酶,60g的氨基肽酶,相邻两种酶添加时间间隔0.25h,搅拌速度保持不变(40转/分),温度保持在56℃,然后再搅拌酶解3.25h;酶解完成后,升温至92℃,保持12min灭酶;先用卧螺离心机过滤(转速3600转/分),再用板框过滤机过滤(滤板孔径为0.3μm);然后用三相离心机离心纯化(18000转/分),所得离心液用纳滤膜为0.8nm的纳滤机过滤,留取透过液;再用纳滤膜为0.18nm的纳滤机过滤,去除单个氨基酸和盐分,将得到的膜截留液中搅拌加入1.25kg食品级碳酸钙和0.625kg氢氧化镁,然后升温48℃,搅拌器转速保持40r/min,搅拌37分钟,进行肽钙镁螯合,所得螯合液用双效浓缩器浓缩,所得浓缩液喷雾干燥后,即得到小肽螯合钙产品。
实施例3:
选取植物蛋白(花生蛋白粉)100kg,加入800L纯化水,搅拌升温至57℃;分别加入800g半纤维素酶、800g的α-半乳糖苷酶、1.5kg酸性蛋白酶,800g的氨基肽酶,相邻两种酶添加的时间间隔0.5h,搅拌速度保持不变(42转/分),温度保持在57℃,然后再搅拌酶解3.5h;酶解完成后,升温至95℃,保持15min灭酶;先用卧螺离心机过滤(转速3600转/分),再用板框过滤机过滤(滤板孔径为0.4μm);然后用三相离心机离心纯化(18000转/分),离心液用纳滤膜为0.9nm的纳滤机过滤,留取透过液;再用纳滤膜为0.19nm的纳滤机过滤,去除单个氨基酸和盐分,留取膜截留液并向其中搅拌加入15kg食品级碳酸钙和7.5kg氢氧化镁,然后升温至50℃,搅拌器转速保持45r/min,搅拌45min,进行肽钙镁螯合,所得螯合液用双效浓缩器浓缩,所得浓缩液喷雾干燥后,即得到小肽螯合钙产品。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为,在酶解步骤中,同时加入半纤维素酶、α-半乳糖苷酶、酸性蛋白酶和氨基肽酶,上述酶的加入量与实施例1的相同,总的酶解时间与实施例1相同,酶解的温度和搅拌速度与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为,在酶解步骤中,多种酶的加入顺序为,半纤维素酶、酸性蛋白酶、α-半乳糖苷酶、氨基肽酶,上述酶的加入量与实施例1的相同,相邻两种酶添加的时间间隔与实施例1相同,总的酶解时间与实施例1相同,酶解的温度和搅拌速度与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别为,在酶解步骤中,相邻两种酶添加的时间间隔为0.1h,最后一种酶添加结束后,继续搅拌酶解4.2h,其他条件与实施例1相同。
实验例
1、小肽分子量分布测定
(1)、分别取实施例和对比例中固液分离后,开始纳滤过滤前的分离液进行干燥,然后进行小肽分子量分布测定,结果见下表。
表1、小肽分子量分布
分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子含量的百分比(wt%) | 二肽和三肽的总含量占总肽分子含量(wt%) | 单个氨基酸的总含量占总肽分子含量(wt%) | |
实施例1 | 95.5 | 45.6 | 4.1 |
实施例2 | 94.5 | 48.3 | 4.5 |
实施例3 | 94.8 | 47.3 | 4.3 |
对比例1 | 75.0 | 15.1 | 32.2 |
对比例2 | 78.1 | 17.2 | 30.1 |
对比例3 | 76.2 | 17.0 | 31.3 |
(2)、分别取实施例和对比例中最终制备的小肽螯合钙进行小肽分子量分布测定,测定结果如下表。
表2、小肽分子量分布
分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子含量的百分比(wt%) | 二肽和三肽的总含量占总肽分子含量(wt%) | 单个氨基酸的总含量占总肽分子含量(wt%) | 小肽螯合钙中肽分子含量(wt%) | |
实施例1 | 99.8 | 65.8 | 0.1 | 99.3 |
实施例2 | 99.7 | 67.5 | 0.2 | 99.4 |
实施例3 | 98.9 | 68.2 | 0.6 | 99.8 |
对比例1 | 81.1 | 23.2 | 18.9 | 45.4 |
对比例2 | 86.2 | 27.4 | 13.2 | 46.7 |
对比例3 | 85.3 | 24.3 | 13.8 | 46.0 |
身体健康的人群对钙的吸收利用率只有10-15%,而身体衰老和虚弱的人群只有1%左右;在生物学上,吸收不等同利用,这就造成钙在血管壁上沉积,从而造成血流不畅。大量老年人天天吃钙片,骨质疏松现象依然很难改善;而本发明的小肽螯合钙,由于分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子含量的百分比达到98wt%以上,人体无需消化可直接吸收,吸收率达到95-99%以上,且其中能够螯合钙的二肽和三肽的总含量占总肽分子含量达到60wt%以上,小肽分子尤其是二肽和三肽可以快速把钙元素输送到细胞内参与生命运动,极大的提高了人体对于钙的利用。相比较而言,对比例1-3中的分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子含量的百分比较低,二肽和三肽的总含量占总肽分子含量低,而单个氨基酸含量较高,小肽螯合钙中肽分子含量低,降低了人体对于钙的吸收和利用。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸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 (9)
1.一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)、植物蛋白液的制备:向植物蛋白原料中加入水,搅拌升温;
(2)、酶解:向所述植物蛋白液中依次加入植物蛋白原料重量的0.6-0.8%的半纤维素酶、0.5-0.8%的α-半乳糖苷酶、1-1.5%的酸性蛋白酶和0.5-0.8%的氨基肽酶,相邻两种酶添加的时间间隔为0.25-0.5h,搅拌酶解,最后一种酶添加结束后,继续搅拌酶解3-3.5h;搅拌酶解的温度保持55-57℃;所述的半纤维素酶、α-半乳糖苷酶、酸性蛋白酶、氨基肽酶的酶活分别为:30U/mg、20U/mg、20U/mg、25U/mg;
(3)、灭酶;
(4)、固液分离;
(5)、将步骤(4)得到的分离液先用0.8-1.0 nm的纳滤膜进行过滤,留取透过液,再用0.18-0.2nm的纳滤膜过滤,留取膜截留液;
(6)将步骤(5)得到的膜截留液与钙、镁离子溶液进行螯合;
(7)将步骤(6)得到的螯合液浓缩、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,步骤(3)中,将步骤(2)得到的酶解液升温至90-95℃,保持10-15min灭酶。
3.根据权利要求1或2所述的一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述固液分离步骤中,先用卧螺离心机过滤除去固形物,再用板框过滤机过滤,最后用三相离心机离心纯化;
卧螺离心机转速为3600转/分;
板框过滤机中滤板孔径为0.3-0.4μm;
三相离心机的转速为18000转/分。
4.根据权利要求1或2所述的一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,所述步骤(6)中,所述螯合的条件为:温度为 45-50℃,搅拌30-45min,搅拌转速保持30-45r/min。
5.根据权利要求4所述的一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,所述步骤(6)中,向膜截留液中加入食品级碳酸钙和氢氧化镁,食品级碳酸钙的添加量为所述植物蛋白原料的重量的10-15wt%,氢氧化镁的添加量为所述植物蛋白原料的重量的5-7.5 wt %。
6.根据权利要求5所述的一种小肽螯合钙制备方法,其特征在于,碳酸钙的添加量和氢氧化镁的添加量的重量比例为2:1。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的一种小肽螯合钙制备方法制备得到的小肽螯合钙,其特征在于,所述小肽螯合钙的肽分子中,分子量≤1000道尔顿的肽分子占总肽分子的质量百分比为98wt%以上,所述小肽螯合钙中肽分子含量为95wt%以上。
8.根据权利要求7所述的小肽螯合钙,其特征在于,所述小肽螯合钙中,二肽和三肽的总含量占总肽分子含量的百分比为>50wt%。
9.权利要求1-6任一项所述的一种小肽螯合钙制备方法制备得到的小肽螯合钙或权利要求7或8所述的小肽螯合钙在制备饲料添加剂、营养配方食品、保健品、特医食品或药品中的用途。
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