CN1392155A - 应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，属于蛋白质和肽的纯化和浓缩技术领域。以乳蛋白、丝蛋白、大豆蛋白、谷物蛋白、卵蛋白、肉蛋白、鱼蛋白、棉籽蛋白为原料，经处理得到蛋白溶液，调节温度、pH值等参数，然后进行酶法或酸法水解，达到要求的水解度后终止反应，离心、过滤，得到寡肽溶液，应用纳滤技术对寡肽溶液进行脱盐和浓缩，最后将浓缩液进行喷雾干燥得到寡肽粉末产品：大豆肽、玉米肽、酪蛋白磷酸肽、丝素肽等。本发明优点是流程简单、能耗较低、操作方便，纳滤具有脱盐和浓缩双重效果，效果很好，可实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，属于蛋白质和肽的纯化和浓缩技术领域。
背景技术
蛋白质的水解过程是蛋白质首先被水解成大分子肽，再经小分子肽，最后水解成游离氨基酸。分子链含相对较短肽链的小分子肽称之为寡肽。过去认为，蛋白质在体内是经体内蛋白酶水解成氨基酸后被吸收的，但最近的研究表明，蛋白质在体内消化后并不完全以氨基酸形式被吸收，而是以寡肽形式被吸收，而且以寡肽形式吸收的速度比以蛋白质和氨基酸的速度还快，因此，寡肽的生物效价和营养价值比氨基酸更高。近年来，大量的研究证实了某些寡肽还具有诸如调节人体生理机能、防病抗病的生理活性，迄今已发现的具有生理调节功能的活性肽有：促进免疫肽、抗菌肽(Nisin等)、降压肽(血管紧张素转化酶抑制剂，如丝素肽、大豆肽等)、促进矿物质的吸收肽(CPP)、降糖肽(丝素肽等)、肝性脑病防止肽(高F寡肽等)、促进免疫肽、抑制胆固醇作用肽(大豆肽等)和吗啡片肽等。除此之外，寡肽还具有较好的酸、热稳定性，水溶性、流动性好、粘度随浓度变化迟钝等特点，因此寡肽可作为功能因子添加到各种食品中。近年来，从食品蛋白质生产能满足人们特定需要的安全性很高的生理活性肽成为当前食品学界研究最为热门的课题。
一般采用酶法或酸法来生产寡肽。无论是采用酶法水解还是酸法水解，在水解过程或水解结束后都必须加入相当数量的碱来中和水解过程中产生的酸性基团，这样必然会使寡肽溶液具有较高的盐含量，因此必需对寡肽溶液进行脱盐。在寡肽产品的生产中，脱盐已成为能否生产出高品质产品的关键技术之一。
常用的脱盐方法包括离子交换层析法、凝胶过滤法等。离子交换层析法适于带有电荷的大、中、小及生物活性或非生物活性物质的分离纯化，纯化效率较高，但操作较复杂，树脂的转型和再生很麻烦；凝胶过滤法由于成本很高，一般只限于实验室使用或价值非常高的产品的纯化。
膜分离技术是一项新兴的分离技术，自从60年代开始大规模工业化应用以来，发展十分迅速，其品种日益丰富，被认为是20世纪末到21世纪初最有发展前途的高技术之一。它是用天然或人工合成的高分子膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。此技术具有分离效率高、分离条件温和、流程简单及能耗较低，及它的规模和处理能力可在很大范围内变化，而它的效率、设备单价、运行费用等都变化不大等优点，因此在蛋白质的浓缩、酶与发酵产品的分离与精制等方面应用广泛。常用的膜分离技术包括微滤、超滤、电渗析、反渗透、纳滤等。
纳滤是膜分离过程的一个新兴领域，其分离性能介于反渗透和超滤之间，是近年来国际上发展较快的膜品种之一。纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右，其截留相对分子质量通常为200～1000道尔顿，在压力驱动下允许一些无机盐和小分子有机物透过膜，既能使大分子有机物和小分子有机物分离，也能使有机物和无机盐分离兼使有机物浓缩。纳滤膜特有的功能是反渗透膜和超滤膜无法取代的。目前纳滤技术已成功地在水处理和生化分离领域实现了工业化应用，还可望在生物、纺织等行业得到应用。
与超滤、反渗透膜相比，纳滤膜具有两个独特的分离特点：对相对分子质量为数百的有机小分子物质具有较高的截留率；由于道南(Donnan)离子效应的影响，物料的荷电性、离子价数和浓度对纳滤膜的分离效率有很大影响。对寡肽脱盐来说，膜材料、膜组件、操作条件等的选择都直接关系到脱盐效果的好坏。在国内，应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩还未见报道。
发明内容
本发明目的是应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩。
本发明是一种纳滤技术的应用和寡肽产品的纯化与浓缩，通过纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，制备寡肽产品。具体步骤为：以乳蛋白、丝蛋白、大豆蛋白、谷物蛋白、卵蛋白、肉蛋白、鱼蛋白、棉籽蛋白等为蛋白质原料；经处理得到蛋白溶液；调节温度、pH值等参数，进行酶法或酸法水解；酶水解过程中还需滴加碱液以保持pH值稳定在适当范围；用pH-stat或TNBS等方法调节与监控水解度；达到要求的水解度后终止反应，离心、过滤，得滤液即寡肽溶液；寡肽溶液通过纳滤膜分离技术进行脱盐和浓缩，操作压力0.5～2.5MPa，操作温度20～80℃；浓缩后料液进行喷雾干燥，即得产品寡肽粉末。
进行脱盐和浓缩的寡肽溶液的寡肽为：大豆肽、玉米肽、酪蛋白磷酸肽、丝素肽、豌豆肽、卵白肽、畜产肽、水产肽等。
寡肽溶液脱盐和浓缩所用的纳滤(NF)膜为聚酰胺膜、聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜或聚乙烯醇膜等。
应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，脱盐率达到70～100％，寡肽溶液浓缩到10～60％(W/W)。
本发明优点是流程简单、能耗较低、操作方便。一般采用酶法或酸法来生产寡肽。酶水解时一般采用pH-stat法或TNBS法等来调节与监控水解度，在这过程中需要加入碱；酸水解结束后需要加入碱液中和料液。因此，无论是采用酶法还是酸法来制备寡肽，得到的寡肽溶液都含有较多的盐，需要进行脱盐处理。纳滤膜的截留相对分子质量介于超滤与反渗透之间，同时还存在道南(Donnan)离子效应，特别适合于分离低相对分子质量的有机物和盐类，且不影响分离物质的生物活性，溶剂水也会和盐一起被透过，所以纳滤技术应用于寡肽溶液会具有脱盐和浓缩双重效果，且效果很好，可实现工业化生产。
附图说明
附图为应用纳滤技术进行寡肽溶液脱盐和浓缩的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
用大豆为原料经过处理，脱油，脱脂粕，水萃取，去豆渣，酸沉淀，去乳清，分离得大豆蛋白，加水溶解得蛋白溶液。加氢氧化钠溶液调节pH值，加蛋白酶进行酶水解反应，控制水解度，加热灭酶，离心、过滤，得滤液即寡肽溶液。用聚酰胺纳滤膜采用间歇补加去离子水的浓缩液循环方式进行脱盐，操作压力1.5～1.7MPa，操作温度40～50℃，脱盐率达到90％后停止加去离子水，浓缩至30％(W/W)。脱盐后的浓缩液进行喷雾干燥，即制得产品大豆肽粉末。
实施例2
用玉米为原料，由玉米湿磨加工过程中从淀粉分离出的蛋白废水干燥而得到俗称玉米面筋粉(CGM)，CGM经加水，加热至95℃，保温得到蛋白溶液，加NaOH溶液调节pH值，加蛋白酶进行酶水解反应，控制水解度，加热灭酶，离心、抽滤，得滤液即寡肽溶液。用聚醚砜纳滤膜进行脱盐和浓缩，脱盐和浓缩方式同实施例1，操作压力1.6～1.8MPa，操作温度40～50℃，脱盐率为95％，玉米肽溶液浓缩到35％(W/W)。脱盐后浓缩液进行喷雾干燥，即制得产品玉米肽粉末。
实施例3
用干酪素为原料，经酶水解，再经分离提纯得到的含有磷酸丝氨酰基的肽，称为酪蛋白磷酸肽(CPP)。酪蛋白加水得酪蛋白溶液，加Alcalase酶进行酶水解反应，采用pH-stat法控制水解度(DH)＝20％。灭酶，离心、抽滤后，得滤液即酪蛋白寡肽溶液，用磺化聚砜纳滤膜进行脱盐和浓缩，脱盐和浓缩方式同实施例1，操作压力1.5～1.7MPa，操作温度35～45℃，脱盐率为90％，酪蛋白磷酸肽溶液浓缩到40％(W/W)。脱盐后料液进行喷雾干燥即制得酪蛋白磷酸肽粉末。
实施例4
以下脚蚕茧或废蚕丝为原料，经Na2CO3溶液精练后，再用CaCl2溶液加热溶解得溶丝液，用蛋白酶对溶丝液进行酶水解反应，控制水解度(DH)＝12％或10％。加热灭酶，离心、抽滤，得滤液即丝素寡肽溶液，再用纳滤技术脱除酶解液中高浓度的CaCl2。用醋酸纤维素纳滤膜进行脱盐和浓缩，脱盐和浓缩方式同实施例1，操作压力1.8～2.0MPa，操作温度40～50℃，脱盐率为98％，丝素肽溶液浓缩至35％(W/W)。脱盐后浓缩液进行喷雾干燥，即制得产品丝素寡肽粉末。
表1 脱盐前后料液钙离子含量的变化
| 料液 | 钙离子含量(g) | |
| DH＝10％ | DH＝12％ | |
| 脱盐前 | 742.33 | 1335.87 |
| 脱盐后脱盐率(％) | 11.9298.39 | 26.0498.05 |
Claims (5)
1.应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，其特征在于通过纳滤膜分离技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，制备寡肽粉产品，具体步骤为：1)以乳蛋白、丝蛋白、大豆蛋白、谷物蛋白、卵蛋白、肉蛋白、鱼蛋白、棉籽蛋白为蛋白质原料，2)经处理得到蛋白溶液，3)调节温度、pH值进行酶法或酸法水解，酶水解过程中还需滴加碱液以保持pH值稳定，用pH-stat或TNBS法监控水解度，4)达到要求的水解度后终止反应，离心、过滤，得到滤液即为寡肽溶液，5)通过纳滤膜分离技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，操作压力0.5～2.5MPa，操作温度20～80℃，6)脱盐后料液即浓缩液进行喷雾干燥，即得寡肽粉末产品。
2.如权利要求1所述的应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，其特征在于进行脱盐和浓缩的寡肽溶液为大豆肽、玉米肽、酪蛋白磷酸肽、丝素肽、豌豆肽、卵白肽、畜产肽、水产肽。
3.如权利要求1所述的应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，其特征在于寡肽溶液脱盐和浓缩所用的纳滤膜为聚酰胺膜、聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜或聚乙烯醇膜。
4.如权利要求1所述的应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，其特征在于寡肽溶液的脱盐率达70～100％。
5.如权利要求1所述的应用纳滤技术进行寡肽溶液的脱盐和浓缩，其特征在于将寡肽溶液浓缩到10～60％(W/W)。
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2002
- 2002-07-23 CN CN 02138015 patent/CN1392155A/zh active Pending
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