CN117481250A - 一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用 - Google Patents

一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用,属于蛋白质组合物技术领域。选择副产物制备培养基,接种富硒酵母菌发酵获得干净的富硒酵母菌泥,与发酵后酿酒酵母菌泥混合,预处理,采用超声波+紫外线+机械破壁处理,加入酶和促溶剂,加热酶解,调节溶液的pH值,离心,获得粗蛋白,活性炭吸附,超滤,获得含硒酵母蛋白,与酪蛋白、玉米低聚肽混合均匀,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物,具有很好的增强免疫力、抗氧化、抗炎、抗癌、保肝护肝、解酒醒酒的作用,营养价值高,是一种有价值的乳清蛋白替代产品,具有广阔的应用前景。

Description

一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及蛋白质组合物技术领域,具体涉及一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用。
背景技术
乳清蛋白(whey protein)是一种高营养价值的蛋白质,被称为“蛋白之王”。它易消化,生物利用率高,含有人体所需的20种氨基酸,且各成分配比均匀,生物价(BV)为104、蛋白质效率比(PER)为3 .2和净蛋白利用率(NPU)为92。乳清蛋白支链氨基酸含量较高,占比达到26%,可以促进胰岛素、生长激素释放,它还含有大量的赖氨酸和精氨酸,能刺激合成代谢激素的分泌,促进肌肉生长,含有的谷氨酰胺,有利于肌糖原更新,防止运动员过度训练后导致免疫功能下降。乳清蛋白具有免疫调节,抗菌抗炎,抵御氧化应激损伤,抗癌作用,减轻应激、抑郁和焦虑,促进口腔健康,增进胃肠道健康等作用。而且乳清蛋白具有良好的功能特性,例如乳化性、起泡性、溶解性、凝胶性、持水性等,可将其作为乳化剂、稳定剂、凝胶剂、功能食品的添加成分、食品配料、能量物质、预防细胞免疫功能失衡等,将乳清蛋白应用在食品工业已经成为发展趋势,乳清蛋白还广泛应用于航天食品中,可显著捉高航天食品的蛋白质消化吸收率、补充钙质、防止肌肉萎缩、增强抗氧化效果以及提高机体免疫力,满足航天食品对于营养和吸收特性的需求。
乳清蛋白作为食品原料具有较高的营养价值,且用途广泛。但是目前我国乳清蛋白粉生产量较少,所需的乳清产品主要来自欧美进口,可能制约我国食品行业的瓶颈问题,而且生产乳清蛋白会造成更多温室气体排放,对土地面积需求也更多,目前常见的解决方法是使用植物蛋白和动物蛋白进行复配,没有完全使用植物蛋白进行替代的研究,为了解决这一问题,符合国家可持续发展需求,寻找一种蛋白组合物替代乳清蛋白就成了当务之急。
植物源性蛋白作为其替代品已经进行了研究,但是由于其含有多种抗营养因子,这些抗营养因子包括有黏性的聚糖和凝集素,这些物质可附着于肠壁,引起自体免疫反应,并作为胰蛋白酶抑制剂限制蛋白质的消化,对人体健康不利。随着研究深入,发现酵母还具有很好的营养价值,其蛋白质含量在40%以上,且氨基酸群完整,如将酵母中的蛋白提取后作为食品食用,将会成为一种很好的乳清蛋白替代产品,但是,如何将酵母蛋白进行处理,从而获得和乳清蛋白功能相似的产品,目前还没有相关技术研究。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物、制备方法及应用,口感好,无异味和苦味,营养价值高,具有很好的增强免疫力、抗氧化、抗炎、抗癌、保肝护肝、解酒醒酒的作用,且营养丰富,含有多种氨基酸及微量元素,营养价值高,是一种有价值的乳清蛋白替代产品,具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备方法,选择副产物制备培养基,接种富硒酵母菌发酵获得干净的富硒酵母菌泥,与发酵后酿酒酵母菌泥混合,预处理,采用超声波+紫外线+机械破壁处理,加入酶和促溶剂,加热酶解,调节溶液的pH值,离心,获得粗蛋白,活性炭吸附,超滤,获得含硒酵母蛋白,与酪蛋白、玉米低聚肽混合均匀,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
作为本发明的进一步改进,包括以下步骤:
S1.副产物制备培养基:将小麦淀粉废水、魔芋飞粉、硒源、维生素和无机盐混合均匀,灭菌,制得培养基;
S2.富硒酵母发酵:向步骤S1制得的培养基中接种活化的富硒酵母菌菌种种子液,发酵培养,离心,去除上清液,固体洗涤,压榨,获得干净的富硒酵母菌泥;
S3.酵母泥的预处理:将步骤S2制得的富硒酵母菌泥和发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入无菌水,搅拌混合均匀后,过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,搅拌反应,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的混合酵母泥;
S4.超声波+紫外线+机械破壁处理:将步骤S3制得的混合酵母泥加入水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨,获得破壁酵母粉;
S5.酶促自溶反应:将步骤S4制得的破壁酵母粉加入水中,加入复合酶和促溶剂,加热酶解,灭酶,调节溶液的pH值,离心,获得粗蛋白;
S6.含硒酵母蛋白的精制:将步骤S5制得的粗蛋白溶于水中,加入活性炭,搅拌吸附,过滤,滤液超滤处理,截留分子量为10-100KDa的蛋白液,冷冻干燥,制得含硒酵母蛋白;
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将步骤S6制得的含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽混合均匀,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
作为本发明的进一步改进,步骤S1中所述小麦淀粉废水、魔芋飞粉、硒源、维生素和无机盐的质量比为1000:20-40:5-10:5-7:3-5,所述硒源为亚硒酸钠或硒酸钠,所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸铜、氯化镁,质量比为15-20:7-10:2-3:0.5-1:0.1-0.5:0.1-0.2:1-2,所述维生素包括维生素C、维生素B1、维生素B12、维生素E、维生素A,质量比为10-12:3-5:1-2:2-4:2-3。
作为本发明的进一步改进,步骤S2中所述活化的富硒酵母菌菌种种子液的接种量为2-4v/v%,所述活化的富硒酵母菌菌种种子液的含菌量为108-109cfu/mL,所述发酵培养的条件为45-50℃,时间为56-72h。
作为本发明的进一步改进,步骤S3中所述富硒酵母菌泥和发酵后酿酒酵母菌泥的质量比为10-15:52-55,所述无菌水的加入量为酵母泥的2-4倍质量,所述过滤的筛网目数为50-80目,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的5-7wt%,所述搅拌反应的时间为0.5-1h。
作为本发明的进一步改进,步骤S4中所述混合酵母泥和水的质量比为10-12:100,所述紫外线照射的时间为30-40min,所述加热超声波处理的温度为35-40℃,超声波功率为700-1000W,处理方法为超声波处理8-12min,停止8-12min,再处理8-12min,所述球磨的时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进,步骤S5中所述破壁酵母粉、水、复合酶和促溶剂的质量比为100-120:1000:5-7:10-12,所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为3-5:7,所述促溶剂包括表面活性剂和氯化钠,质量比为5-7:10,所述表面活性剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种,所述加热酶解的温度为45-55℃,时间为2-4h,所述调节溶液的pH值为4.2-4.5。
作为本发明的进一步改进,步骤S6中所述粗蛋白、水、活性炭的质量比为10-12:100:7-10,所述搅拌吸附的时间为20-30min;步骤S7中所述含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽的质量比为15-20:3-5:3-5。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
本发明进一步保护一种上述的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物在制备代餐粉、代餐棒、高蛋白食品、动物饲料中的应用。
本发明具有如下有益效果:
小麦的产量巨大,在制备小麦淀粉过程中,会产生大量的废水,由于其BOD(生物耗氧量)含量较高,给废水处理带来的严重的负担,小麦淀粉废水中含有丰富的小麦蛋白、氨基酸等物质,可以作为培养基中的氮源,另外,魔芋飞粉是在魔芋精粉的加工过程中产生的副产物,含有一些涩味物质和腥味物,其成分包括含粗蛋白质,可溶性糖,淀粉,粗纤维,多种氨基酸,以及丰富的微量元素如钙、铁、锌、锰、锰和镁等,可以作为培养基中的氮源和碳源,以及其他微量元素的补给。本发明将小麦淀粉废水和魔芋飞粉进行废物利用,减轻了副产物处理的压力,同时,能够实现副产物的资源化利用,大大提高了这些副产物的经济附加值。
本发明采用富硒酵母菌进行发酵,将人体难以吸收利用的无机硒转化为有机硒,从而获得富硒蛋白,大大提高了产物的含硒量,硒是天然胰岛素,可以加快血液循环、帮助消化,提高免疫力,能增强人体免疫功能,抵抗病毒入侵,调节人体机能,增强体质,提高机体抗病能力,帮助清除体内自由基和修复膜分子损伤,维持细胞正常生理功能,防止机体细胞发生遗传变异或癌变,从而使得制得的酵母蛋白组合物的保健价值更高。
啤酒酵母蛋白是一种优质的天然完全蛋白,且富含人体必需的八种氨基酸,其含量占菌体干重的40%-60%。酵母蛋白的营养价值介于乳清蛋白和大豆蛋白之间,其支链氨基酸的含量高于乳清蛋白,是一种慢消化蛋白。啤酒发酵成熟后,有大量的酵母泥形成,除一部分留作啤酒发酵接种外,大部分随废水排放掉或直接用作饲料,因其丰富的营养而增加了排水的BOD负荷,从而大大增加的废水处理的难度。
本发明将混合酵母泥经过过滤处理,去除了大颗粒酒花、树脂、谷物粒子、死酵母细胞壁等杂质,同时,能去除酒花等杂质带来的苦味。进一步利用小苏打进行预处理,可使酒花成分皂化分解,并能有效地去除苦味和异味,工艺简单,成本较低,得到的产物苦味大大降低,粗蛋白损失率也最低。
破壁预处理技术能显著地加速酵母菌水解过程中产物的溶出,超声波可粉碎酵母细胞壁,紫外线可穿透酵母细胞壁,导致酵母细胞壁穿孔,从而使得蛋白质释放出来,两者协同,能很大程度地加速酵母细胞的破壁,从而起到加速酵母蛋白释放的作用,能够进一步增强破壁作用。进一步采用球磨机械破壁后,能够使得酵母菌体的细胞壁大部分被破碎,从而促进内容物的溶出。
酵母菌体会借助内源酶(蛋白酶、核酸酶、碳水化合物水解酶等)将菌体的高分子物质水解成小分子而溶解,在外加酶包括蛋白酶和葡聚糖酶的作用下,可加速酵母内大分子物质的水解,同时,加入促溶剂能够促进内容物的进一步溶出,从而使得酵母菌中几乎全部的蛋白质均被提取出来,表面活性剂和细胞膜的磷脂及脂蛋白相互作用,破坏膜结构,增加膜的透过性,在促溶剂作用后,在外加酶和酵母自身酶的协同作用下,大部分蛋白质被溶解,同时也有一部分核酸杂质溶解在此蛋白液中,因此,将溶液调至pH值4.2-4.5,使得大量蛋白质凝聚析出,从而能避免其他杂质(如核酸等)的掺混。
进一步向粗蛋白溶液中加入活性炭,活性炭不仅对蛋白液有较好的脱色效果,而且还能祛除部分异味及苦味,进而在超滤技术过程中,能够脱除大部分色素分子,截取得到较纯净的分子量为10-100KDa的含硒酵母蛋白。
酪蛋白是构成肌肉、骨骼、血液、皮肤、头发等组织和器官的重要成分,是肌肉生长和修复所必需的蛋白质,能够促进肌肉增长和修复受损组织,促进免疫系统的功能,增强人体的免疫力,玉米低聚肽中含有丰富的丙氨酸、亮氨酸,具有醒酒护肝的功效,能够促进酒精分解,保护肝脏,降低胆固醇水平,抑制血管紧张素转化酶水解,降低血压,降低血脂,保护心血管,缓解疲劳,增强人体免疫力,从而进一步提高了本发明制得的酵母蛋白组合物的营养保健价值。
本发明将含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽混合后,制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物,口感好,无异味和苦味,营养价值高,具有很好的增强免疫力、抗氧化、抗炎、抗癌、保肝护肝、解酒醒酒的作用,且营养丰富,含有多种氨基酸及微量元素,营养价值高,是一种有价值的乳清蛋白替代产品,具有广阔的应用前景。
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
小麦淀粉废水由河南莲花味精股份公司小麦淀粉二厂提供。
魔芋飞粉由湖北一致魔芋生物科技股份有限公司提供。
富硒酵母菌由安琪酵母股份有限公司提供。
发酵后酿酒酵母菌泥由无锡狮王太湖水啤酒有限公司提供。
葡聚糖酶,5万U/g,由重庆天润生物制品有限公司提供;木瓜蛋白酶,1万U/g,由上海源叶生物科技有限公司提供。
乳清蛋白,含量>99%,由广州华钰生物科技有限公司提供。
实施例1
本实施例提供一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1.副产物制备培养基:将1000重量份小麦淀粉废水、20重量份魔芋飞粉、5重量份亚硒酸钠、5重量份维生素和3重量份无机盐,搅拌混合15min,灭菌,制得培养基;
所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸铜、氯化镁,质量比为15:7:2:0.5:0.1:0.1:1;
所述维生素包括维生素C、维生素B1、维生素B12、维生素E、维生素A,质量比为10:3:1:2:2;
S2.富硒酵母发酵:向步骤S1制得的培养基中接种含菌量为108cfu/mL的活化的富硒酵母菌菌种种子液,接种量为2v/v%,45℃,100r/min,发酵培养56h,离心,去除上清液,固体洗涤,压榨,获得干净的富硒酵母菌泥;
S3.酵母泥的预处理:将10重量份步骤S2制得的富硒酵母菌泥和52重量份发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入2倍质量无菌水,搅拌混合20min后,用50目筛网过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的5wt%,搅拌反应0.5h,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的混合酵母泥;
S4.超声波+紫外线+机械破壁处理:将10重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨1h,获得破壁酵母粉;
所述紫外线照射的时间为30min,所述加热超声波处理的温度为35℃,超声波功率为700W,处理方法为超声波处理8min,停止8min,再处理8min;
S5.酶促自溶反应:将100重量份步骤S4制得的破壁酵母粉加入1000重量份水中,加入5重量份复合酶和10重量份促溶剂,加热至45℃,酶解2h,灭酶,调节溶液的pH值为4.2,离心,获得粗蛋白;
所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为3:7;
所述促溶剂包括吐温-20和氯化钠,质量比为5:10;
S6.含硒酵母蛋白的精制:将10重量份步骤S5制得的粗蛋白溶于100重量份水中,加入7重量份活性炭,搅拌吸附20min,过滤,滤液超滤处理,截留分子量为10-100KDa的蛋白液,冷冻干燥,制得含硒酵母蛋白;
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将15重量份步骤S6制得的含硒酵母蛋白与3重量份酪蛋白、3重量份玉米低聚肽,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
实施例2
本实施例提供一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1.副产物制备培养基:将1000重量份小麦淀粉废水、40重量份魔芋飞粉、10重量份硒酸钠、7重量份维生素和5重量份无机盐,搅拌混合15min,灭菌,制得培养基;
所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸铜、氯化镁,质量比为20:10:3:1:0.5:0.2:2;
所述维生素包括维生素C、维生素B1、维生素B12、维生素E、维生素A,质量比为12:5:2:4:3;
S2.富硒酵母发酵:向步骤S1制得的培养基中接种含菌量为109cfu/mL的活化的富硒酵母菌菌种种子液,接种量为4v/v%,50℃,100r/min,发酵培养72h,离心,去除上清液,固体洗涤,压榨,获得干净的富硒酵母菌泥;
S3.酵母泥的预处理:将15重量份步骤S2制得的富硒酵母菌泥和55重量份发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入4倍质量无菌水,搅拌混合20min后,用80目筛网过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的7wt%,搅拌反应1h,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的混合酵母泥;
S4.超声波+紫外线+机械破壁处理:将12重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨3h,获得破壁酵母粉;
所述紫外线照射的时间为40min,所述加热超声波处理的温度为40℃,超声波功率为1000W,处理方法为超声波处理12min,停止12min,再处理12min;
S5.酶促自溶反应:将120重量份步骤S4制得的破壁酵母粉加入1000重量份水中,加入7重量份复合酶和12重量份促溶剂,加热至55℃,酶解4h,灭酶,调节溶液的pH值为4.5,离心,获得粗蛋白;
所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为5:7;
所述促溶剂包括吐温-40和氯化钠,质量比为7:10;
S6.含硒酵母蛋白的精制:将12重量份步骤S5制得的粗蛋白溶于100重量份水中,加入10重量份活性炭,搅拌吸附30min,过滤,滤液超滤处理,截留分子量为10-100KDa的蛋白液,冷冻干燥,制得含硒酵母蛋白;
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将20重量份步骤S6制得的含硒酵母蛋白与5重量份酪蛋白、5重量份玉米低聚肽,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
实施例3
本实施例提供一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1.副产物制备培养基:将1000重量份小麦淀粉废水、30重量份魔芋飞粉、7重量份亚硒酸钠、6重量份维生素和4重量份无机盐,搅拌混合15min,灭菌,制得培养基;
所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸铜、氯化镁,质量比为17:8.5:2.5:0.7:0.3:0.15:1.5;
所述维生素包括维生素C、维生素B1、维生素B12、维生素E、维生素A,质量比为11:4:1.5:3:2.5;
S2.富硒酵母发酵:向步骤S1制得的培养基中接种含菌量为109cfu/mL的活化的富硒酵母菌菌种种子液,接种量为3v/v%,47℃,100r/min,发酵培养62h,离心,去除上清液,固体洗涤,压榨,获得干净的富硒酵母菌泥;
S3.酵母泥的预处理:将12重量份步骤S2制得的富硒酵母菌泥和54重量份发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入3倍质量无菌水,搅拌混合20min后,用80目筛网过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的6wt%,搅拌反应1h,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的混合酵母泥;
S4.超声波+紫外线+机械破壁处理:将11重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨2h,获得破壁酵母粉;
所述紫外线照射的时间为35min,所述加热超声波处理的温度为37℃,超声波功率为850W,处理方法为超声波处理10min,停止10min,再处理10min;
S5.酶促自溶反应:将110重量份步骤S4制得的破壁酵母粉加入1000重量份水中,加入6重量份复合酶和11重量份促溶剂,加热至50℃,酶解3h,灭酶,调节溶液的pH值为4.4,离心,获得粗蛋白;
所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为4:7;
所述促溶剂包括吐温-80和氯化钠,质量比为6:10;
S6.含硒酵母蛋白的精制:将11重量份步骤S5制得的粗蛋白溶于100重量份水中,加入8.5重量份活性炭,搅拌吸附25min,过滤,滤液超滤处理,截留分子量为10-100KDa的蛋白液,冷冻干燥,制得含硒酵母蛋白;
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将17重量份步骤S6制得的含硒酵母蛋白与4重量份酪蛋白、4重量份玉米低聚肽,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
实施例4
与实施例3相比,不同之处在于,复合酶为单一的葡聚糖酶。
实施例5
与实施例3相比,不同之处在于,复合酶为单一的木瓜蛋白酶。
实施例6
与实施例3相比,不同之处在于,促溶剂为单一的吐温-80。
实施例7
与实施例3相比,不同之处在于,促溶剂为单一的氯化钠。
对比例1
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S3中未添加富硒酵母菌泥。
具体如下:
S3.酵母泥的预处理:将66重量份发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入3倍质量无菌水,搅拌混合20min后,用80目筛网过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的6wt%,搅拌反应1h,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的酵母泥。
对比例2
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S3中未添加发酵后酿酒酵母菌泥。
具体如下:
S3.酵母泥的预处理:将66重量份步骤S2制得的富硒酵母菌泥加入3倍质量无菌水,搅拌混合20min后,用80目筛网过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的6wt%,搅拌反应1h,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的酵母泥。
对比例3
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S4中未进行紫外线照射。
具体如下:
S4.超声波+机械破壁处理:将11重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨2h,获得破壁酵母粉;
所述加热超声波处理的温度为37℃,超声波功率为850W,处理方法为超声波处理10min,停止10min,再处理10min。
对比例4
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S4中未进行超声波处理。
具体如下:
S4.紫外线+机械破壁处理:将11重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,在紫外线照射下,离心,干燥,球磨2h,获得破壁酵母粉;
所述紫外线照射的时间为35min。
对比例5
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S4中未进行球磨处理。
具体如下:
S4.超声波+紫外线处理:将11重量份步骤S3制得的混合酵母泥加入100重量份水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,获得破壁酵母粉;
所述紫外线照射的时间为35min,所述加热超声波处理的温度为37℃,超声波功率为850W,处理方法为超声波处理10min,停止10min,再处理10min。
对比例6
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S5中未添加促溶剂。
具体如下:
S5.酶促自溶反应:将110重量份步骤S4制得的破壁酵母粉加入1000重量份水中,加入6重量份复合酶,加热至50℃,酶解3h,灭酶,调节溶液的pH值为4.4,离心,获得粗蛋白;
所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为4:7。
对比例7
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S5中未添加复合酶。
具体如下:
S5.自溶反应:将110重量份步骤S4制得的破壁酵母粉加入1000重量份水中,加入11重量份促溶剂,加热至50℃,酶解3h,灭酶,调节溶液的pH值为4.4,离心,获得粗蛋白;
所述促溶剂包括吐温-80和氯化钠,质量比为6:10。
对比例8
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S7中未添加酪蛋白。
具体如下:
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将17重量份步骤S6制得的含硒酵母蛋白、4重量份玉米低聚肽,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
对比例9
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S7中未添加玉米低聚肽。
具体如下:
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将17重量份步骤S6制得的含硒酵母蛋白与4重量份酪蛋白,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
对比例10
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S7中未添加含硒酵母蛋白。
具体如下:
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将4重量份酪蛋白、4重量份玉米低聚肽,搅拌混合15min,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
测试例1 氨基酸含量检测:按照《GB5009.124-2016 食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》方法测定本发明实施例和对比例制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物中18种氨基酸的含量,包括8种必需氨基酸(essential amino acid,EAA)和10种非必需氨基酸(nonessential aminoacid,NEAA),计算EAA占氨基酸总量( total aminoacid,TAA)的比值(EAA/TAA)。
结果见表1。
表1
由上表可知,本发明实施例1-3制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物中必须氨基酸含量较高。
测试例2 功效实验
SPF级Sprague-Dawley大鼠,雄性,60-80g,4-5周龄,随机分18组,每组8只,分别给予含有实施例和对比例制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物以及乳清蛋白制得的饲料(蛋白质组合物或乳清蛋白的添加量为18%)喂饲28d,每3d测一次动物体重和体长,每日精确称取动物饲料摄入量。计算每组动物的蛋白质功效比(protein eficiency ratio,PER),PER=体重增长值(g)/蛋白摄入量(g)。
结果见表2。
表2
由上表可知,本发明实施例1-3制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物营养价值高,能明显促进小鼠进食,促进其体重增长。
测试例3 抗氧化活性
将实施例和对比例制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物以及乳清蛋白配制成5mg/mL水溶液,为样品溶液。
1、DPPH自由基清除活性:
称取0.0128gDPPH溶解于50mL水中,得到DPPH溶液。取DPPH溶液5mL,加入2mL样品溶液及参照液,用二次蒸馏水定容于10mL容量瓶中,置于20℃水浴锅恒温30min,于517nm波长下测定吸光度。
DPPH自由基的清除率(%)=[1-(Ai-Aj)/A0]×100%
其中:A0——DPPH+80%乙醇溶液;Ai——DPPH+样品溶液;Aj——样品溶液+80%乙醇溶液。
2、羟基自由基清除活性:
取具塞试管,每支试管各加入9mmol/L FeSO4 1mL,2mL 9mmol/L水杨酸-乙醇溶液,加入2mL样品溶液,最后加入2mL 8.8mol/L H2O2启动反应,37℃反应0.5h。以蒸馏水作空白调零,在510nm处测定样品的吸光度。
羟基自由基清除率(%)=(A0-Ax)/A0×100%
其中:A0——空白对照液的吸光度;AX——加入提取液的吸光度。
3、脂质过氧化反应的抑制作用:
用pH7.4 0.1mol/L PBS配制1:25稀释的卵磷脂悬浊液,取此悬浊液lmL,加入2mL样品溶液,0.5mmol/L硫酸亚铁溶液,用上述PBS补足至5mL,对照管除不加样品溶液外其他试剂同前,并提前加入20%三氯乙酸溶液0.5mL,对照管和样品管37℃水浴15min,取出后加入20%三氯乙酸溶液0.5mL,静置10min,离心,取上清液2mL,分别加入1mL 0.8%硫代巴比妥酸混匀,沸水浴15min,取出冷却,在532nm测吸光值。
脂质过氧化清除率(%)=(A0-Ax)/A0×100%
式中,A0——对照管的吸光度;A1——样品管的吸光度。
结果见表3。
表3
由上表可知,本发明实施例1-3制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物具有较好的抗氧化活性。
测试例4
取SPF级昆明种小鼠,14-18g,随机分为19组,每组10只。治疗组分别给予实施例1-7和对比例1-10制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物,乳清蛋白,10g/kg;空白对照组给予等质量的生理盐水。灌胃1次/d,连续灌胃10d,于末次灌胃后次日,处死小鼠,称体重,取脾脏、胸腺称湿重,以胸腺或脾脏的体质量(mg)与小鼠体质量(g)之比作为胸腺或脾指数。
结果见表4。
表4
注释:为与空白对照组相比,P<0.05。
实施例4、5与实施例3相比,复合酶为单一的葡聚糖酶或木瓜蛋白酶。对比例7与实施例3相比,步骤S5中未添加复合酶。总氨基酸含量下降,必须氨基酸含量下降,促进小鼠进食能力下降,促进其体重增长比例下降,抗氧化性能下降,增强免疫力能力下降,酵母菌体会借助内源酶(蛋白酶、核酸酶、碳水化合物水解酶等)将菌体的高分子物质水解成小分子而溶解,在外加酶包括蛋白酶和葡聚糖酶的作用下,可加速酵母内大分子物质的水解,在促溶剂作用后,在外加酶和酵母自身酶的协同作用下,大部分蛋白质被溶解,同时也有一部分核酸杂质溶解在此蛋白液中,因此,将溶液调至pH值4.2-4.5,使得大量蛋白质凝聚析出,从而能避免其他杂质(如核酸等)的掺混。
实施例6、7与实施例3相比,促溶剂为单一的吐温-80或氯化钠。对比例6与实施例3相比,步骤S5中未添加促溶剂。总氨基酸含量下降,必须氨基酸含量下降,促进小鼠进食能力下降,促进其体重增长比例下降,抗氧化性能下降,增强免疫力能力下降。本发明加入促溶剂能够促进内容物的进一步溶出,从而使得酵母菌中几乎全部的蛋白质均被提取出来,表面活性剂和细胞膜的磷脂及脂蛋白相互作用,破坏膜结构,增加膜的透过性。
对比例1、2与实施例3相比,步骤S3中未添加富硒酵母菌泥或发酵后酿酒酵母菌泥。总氨基酸含量下降,必须氨基酸含量下降,促进小鼠进食能力下降,促进其体重增长比例下降,抗氧化性能下降,增强免疫力能力下降。本发明采用富硒酵母菌进行发酵,将人体难以吸收利用的无机硒转化为有机硒,从而获得富硒蛋白,大大提高了产物的含硒量,硒是天然胰岛素,可以加快血液循环、帮助消化,提高免疫力,能增强人体免疫功能,抵抗病毒入侵,调节人体机能,增强体质,提高机体抗病能力,帮助清除体内自由基和修复膜分子损伤,维持细胞正常生理功能,防止机体细胞发生遗传变异或癌变,从而使得制得的酵母蛋白组合物的保健价值更高。发酵后酿酒酵母菌泥能明显提高组合物中蛋白质的含量,从而提高组合物的增强体质等作用。
对比例3、4与实施例3相比,步骤S4中未进行紫外线照射或超声波处理。对比例5与实施例3相比,步骤S4中未进行球磨处理。总氨基酸含量下降,必须氨基酸含量下降,抗氧化性能下降,增强免疫力能力下降。破壁预处理技术能显著地加速酵母菌水解过程中产物的溶出,超声波可粉碎酵母细胞壁,紫外线可穿透酵母细胞壁,导致酵母细胞壁穿孔,从而使得蛋白质释放出来,两者协同,能很大程度地加速酵母细胞的破壁,从而起到加速酵母蛋白释放的作用,能够进一步增强破壁作用。进一步采用球磨机械破壁后,能够使得酵母菌体的细胞壁大部分被破碎,从而促进内容物的溶出。
对比例8、9、10与实施例3相比,步骤S7中未添加酪蛋白、玉米低聚肽或含硒酵母蛋白。总氨基酸含量下降,必须氨基酸含量下降,促进小鼠进食能力下降,促进其体重增长比例下降,抗氧化性能下降,增强免疫力能力下降。酪蛋白是构成肌肉、骨骼、血液、皮肤、头发等组织和器官的重要成分,是肌肉生长和修复所必需的蛋白质,能够促进肌肉增长和修复受损组织,促进免疫系统的功能,增强人体的免疫力,玉米低聚肽中含有丰富的丙氨酸、亮氨酸,具有醒酒护肝的功效,能够促进酒精分解,保护肝脏,降低胆固醇水平,抑制血管紧张素转化酶水解,降低血压,降低血脂,保护心血管,缓解疲劳,增强人体免疫力,从而进一步提高了本发明制得的酵母蛋白组合物的营养保健价值。本发明将含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽混合后,制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物,口感好,无异味和苦味,营养价值高,具有很好的增强免疫力、抗氧化、抗炎、抗癌、保肝护肝、解酒醒酒的作用,且营养丰富,含有多种氨基酸及微量元素,营养价值高,是一种有价值的乳清蛋白替代产品,具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备方法,其特征在于,选择副产物制备培养基,接种富硒酵母菌发酵获得干净的富硒酵母菌泥,与发酵后酿酒酵母菌泥混合,预处理,采用超声波+紫外线+机械破壁处理,加入酶和促溶剂,加热酶解,调节溶液的pH值,离心,获得粗蛋白,活性炭吸附,超滤,获得含硒酵母蛋白,与酪蛋白、玉米低聚肽混合均匀,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.副产物制备培养基:将小麦淀粉废水、魔芋飞粉、硒源、维生素和无机盐混合均匀,灭菌,制得培养基;
S2.富硒酵母发酵:向步骤S1制得的培养基中接种活化的富硒酵母菌菌种种子液,发酵培养,离心,去除上清液,固体洗涤,压榨,获得干净的富硒酵母菌泥;
S3.酵母泥的预处理:将步骤S2制得的富硒酵母菌泥和发酵后酿酒酵母菌泥混合均匀,加入无菌水,搅拌混合均匀后,过滤,去除杂质,滤液中加入碳酸氢钠,搅拌反应,离心,去除上清液,固体用无菌水洗涤,离心,获得干净的混合酵母泥;
S4.超声波+紫外线+机械破壁处理:将步骤S3制得的混合酵母泥加入水中,在紫外线照射下,进行加热超声波处理,离心,干燥,球磨,获得破壁酵母粉;
S5.酶促自溶反应:将步骤S4制得的破壁酵母粉加入水中,加入复合酶和促溶剂,加热酶解,灭酶,调节溶液的pH值,离心,获得粗蛋白;
S6.含硒酵母蛋白的精制:将步骤S5制得的粗蛋白溶于水中,加入活性炭,搅拌吸附,过滤,滤液超滤处理,截留分子量为10-100KDa的蛋白液,冷冻干燥,制得含硒酵母蛋白;
S7.可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物的制备:将步骤S6制得的含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽混合均匀,制得可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述小麦淀粉废水、魔芋飞粉、硒源、维生素和无机盐的质量比为1000:20-40:5-10:5-7:3-5,所述硒源为亚硒酸钠或硒酸钠,所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸铜、氯化镁,质量比为15-20:7-10:2-3:0.5-1:0.1-0.5:0.1-0.2:1-2,所述维生素包括维生素C、维生素B1、维生素B12、维生素E、维生素A,质量比为10-12:3-5:1-2:2-4:2-3。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述活化的富硒酵母菌菌种种子液的接种量为2-4v/v%,所述活化的富硒酵母菌菌种种子液的含菌量为108-109cfu/mL,所述发酵培养的条件为45-50℃,时间为56-72h。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述富硒酵母菌泥和发酵后酿酒酵母菌泥的质量比为10-15:52-55,所述无菌水的加入量为酵母泥的2-4倍质量,所述过滤的筛网目数为50-80目,所述碳酸氢钠的添加量为体系总质量的5-7wt%,所述搅拌反应的时间为0.5-1h。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述混合酵母泥和水的质量比为10-12:100,所述紫外线照射的时间为30-40min,所述加热超声波处理的温度为35-40℃,超声波功率为700-1000W,处理方法为超声波处理8-12min,停止8-12min,再处理8-12min,所述球磨的时间为1-3h。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S5中所述破壁酵母粉、水、复合酶和促溶剂的质量比为100-120:1000:5-7:10-12,所述复合酶包括葡聚糖酶和木瓜蛋白酶,质量比为3-5:7,所述促溶剂包括表面活性剂和氯化钠,质量比为5-7:10,所述表面活性剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种,所述加热酶解的温度为45-55℃,时间为2-4h,所述调节溶液的pH值为4.2-4.5。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S6中所述粗蛋白、水、活性炭的质量比为10-12:100:7-10,所述搅拌吸附的时间为20-30min;步骤S7中所述含硒酵母蛋白与酪蛋白、玉米低聚肽的质量比为15-20:3-5:3-5。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物。
10.一种如权利要求9所述的可替代乳清蛋白的酵母蛋白组合物在制备代餐粉、代餐棒、高蛋白食品、动物饲料中的应用。
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