CN1559255A - 动物蛋白加压水解生产食用级蛋白胨的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动物蛋白加压水解生产食用级蛋白胨的方法，将动物肉、骨等各部洗净在反应釜中直接加温搅拌水解，水解温度150～200℃，压力0.5～1.5MPa，8～16小时。水解液喷雾干燥，即成食用级蛋白胨。本发明方法步骤少，原料利用率高，不加任何添加剂，系纯天然产品，质量指标达到食用级，可用作营养强化剂、食品添加剂、保健食品、发酵工业培养基及其它化工产品的添加剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种动物蛋白加压水解生产食用级蛋白胨的方法，生产的产品可作为营养强化剂、食品添加剂、保健食品、发酵工业培养基及其他化工产品的添加剂。属于生物工程技术领域。
背景技术
蛋白胨是一种氨基酸、肽、际、胨的混合物，是由蛋白质经水解分离纯化而得，是微生物培养基中必需的氮源，亦是大米、面粉、酱油及各种保健食品的蛋白质的主要添加剂。据统计，全世界蛋白胨及氨基酸需求量以年5～10％的速度递增，年产量在120万吨以上。行业标准中要求其总氮在14％以上，氨基氮应大于2.3％。动物是富含蛋白质和有益微量元素的天然资源，我国有大量的这类资源。但动物蛋白质易腐败，长期冷冻保存费用昂贵，将其变成蛋白胨或复合氨基酸，是一种长期保存蛋白质的有效方法。
从动物蛋白质制取蛋白胨或复合氨基酸基本有两种方法。一种是酸或碱水解法，另一种是酶水解法，也有两种混合使用的方法。
中国专利CN1086965A、CN1043934、CN1379019分别介绍用盐酸、硫酸对鸡、鸭等动物肉、蚕蛹、菜籽酸解制蛋白胨或复合氨基酸的方法。这类方法都存在去酸、脱色等问题，工艺复杂，势必效率低；设备腐蚀严重，生产环境差；而且产品为氨基酸盐类，产品灰份含量高。
纪庆芳，氨基酸，1998(1)：4-7报道用PH11的氢氧化钠水解棉籽饼制取氨基酸。碱法一般使氨基酸产生外销旋作用及部分脱氨基作用，产品灰份含量很高，蛋白胨生产一般不采用。
中国专利CN8610418A、CN1144273A、CN1084890A、EP436747报道用多种动物蛋白酶酶解蚕蛹、猪肉、动物血液以制取蛋白胨。酶法比酸解法条件温和，但酶价格昂贵，酶使用种类多、用量大时，成本必然提高，各种酶都有各自的酶切点，酶切点不完全，因此酶法一般氨基氮含量不高。
上海交通大学、上海大场肉联厂，国内贸易部科技成果三等奖，食用级蛋白胨生产，1996，报道用猪肉、骨等在120℃下，肉水比1∶5，煮3小时，经过滤、油水分离、浓缩、胰酶水解、干燥而得的食用级蛋白胨，氨基氮含量≤2.5％，是一种初级的加温加压法，氨基氮含量偏低。中国专利CN1068019A将温度提高为130～145℃对羽毛进行水解，时间40～80分钟，制得粗蛋白粉，仅可用作饲料；中国专利CN1192860A将范围扩大为蹄角、蚕蛹、羽毛，温度120～140℃，时间6～8小时，也只能制得饲料用蛋白粉。
动物蛋白质分子是由几十乃至几千个氨基酸按一定顺序以肽键首尾连接成多肽链，多肽链的肽基之间彼此以分子间力及氢键、二硫键结成层状或束状球状蛋白或纤维蛋白，从而形成蛋白质的稳定三度结构。肽键是一种酰胺键，其中C-N键的断裂能为203KJ/mol，蛋白质分子中主要其它键H-C、H-N、C-C、
的断裂能分别为365、350、245、145KJ/mol，氢键的断裂能为42KJ/mol。
蛋白质在热能的作用下水解时，首先克服分子间力与氢键、二硫键，成为球状与纤维蛋白，这在100℃以下都能做到。进一步水解使肽键断裂，成为多肽、二肽及氨基酸，同时亦会引起部分碳链断裂。因此只要控制适当，蛋白质在温度、压力、搅拌作用下，可以部分水解为氨基酸。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种动物蛋白加压水解生产食用级蛋白胨的方法，工艺简单，原料利用率高，成本低而收率高，同时对环境污染小。
为实现这样的目的，本发明以新鲜清洁的动物肉、骨等各部为原料，经水洗、搅拌后加温加压水解，再降压自蒸发、油水分离，水解液过滤后喷雾干燥得成品。加温加压水解时的固形物与水之比为：l∶1.5～4，温度为150～200℃，压力为0.5～1.5Mpa，时间为8～16小时，并且加温加压水解时应不停搅拌，转速为100～300转/分。
研究发现，动物蛋白在150℃以上，经过8小时以上直接水解，蛋白质中氢键、二硫键、肽键均可以断裂，产生水溶性多肽。不需添加任何添加剂或催化剂。只要控制得当，动物蛋白可以成为食用级蛋白胨，因此本发明获得的产品应该是纯天然的。压力增高、温度提高、时间加长，则蛋白质转化成水溶性多钛的成分越多，表现在氨基氮的浓度提高。
由于肽键的断裂能只比碳-碳键略低，温度过高或局部过热，都会使碳-碳键部分断裂，从而发生碳化现象，表现在产品色泽增加、灰份增加，苦味肽增多，苦味加剧，收率降低，而不适于作食品。本发明者发现水解温度不超过200℃；固形物：水的重量比≥1.5；水解时，不停搅拌，转速≥100转/分，可以避免碳化现象产生。
工程上，140～150℃水解可以用水蒸汽直接加热或水蒸汽夹套加热。但水解温度超过170℃时，一般工业锅炉蒸汽已难于达到该温度，而只能以电或载热体夹套加热。所以此时应保证温度控制、固形物与水的重量比、搅拌三个条件同时满足，才能满足食品级蛋白胨的生产条件。
通常动物蛋白的酸法或酶法水解制取蛋白胨、复合氨基酸的方法中都有进一步脱色过程以脱去水解液的黑褐色。通常用活性碳或脱色离子交换树脂。本发明的方法尽管水解温度要高于一般酸法、酶法、直接加压水解法的水解温度，但由于加强了温度控制及加大水解固形物与水的重量比及适当搅拌，不需特殊的水解液脱色过程，产品为淡米黄色。
本发明采用的原料为新鲜清洁的动物肉、骨，如猪、羊、牛、鱼等各部，亦可以是不同动物的混合物。
本发明与已有技术相比，水解过程简单，只需维持一定的温度与压力；水解设备简单、承压也容易实现；水解过程不添加任何催化剂、添加剂；水解液用静态油水分离，用普通离心或板框过程去除骨渣及水不溶物，喷雾干燥即可得产品。常规的油水分离、过滤、干燥技术成熟。因而本发明具有工艺简单、设备投资少、收率高、无污染、原料利用率高、成本低、经济效益显著等优点。产品不加任何添加剂，系纯天然产品，质量指标达到食用级，可用作营养强化剂、食品添加剂、保健食品、发酵工业培养基及其它化工产品的添加剂。
采用本发明工艺所获取的蛋白胨配成1％的水溶液按GB15193-94有关规定进行安全毒理学评价试验，样品对雌雄小白鼠的急性经口LD50均大于21500mg/kg，以急性毒性半数致死量毒性分级，属无毒性物质；微粒实验结果阴性；精子畸形实验结果阴性。
按GB4789-94卫生学指标对大肠菌群、致病菌、细菌总数检验，细菌总数小于1000个/克，大肠菌群小于90个/100克，致病菌未检出，符合食品级微生物指标。样品的重金属指标合格，因此本发明产品可用作食用级。
采用本发明工艺所获取的蛋白胨配成1％的水溶液，色淡、透明、无沉淀；沙门氏菌、大肠杆菌、肠球菌在该蛋白胨配的营养琼脂平板上生长状况良好，说明本发明产品可用作细菌培养用。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1：
将166.2克新鲜后臀尖猪肉切碎装入反应釜中，加水498.6克，肉水重量比为1∶3，测定该猪肉总氮量为2.336％，蛋白质含量为14.6％，脂肪37％，水45.4％。设备密封，开启搅拌，转速150转/分，自然升温至175℃，在此温度下，相应操作压力为0.8Mpa，保持12小时后，直接放至常压，水解液自蒸发后油水分离、猪油可用作食用油；水相离心过滤后得532.3克，滤渣用作饲料。喷雾干燥得米黄色固体粉末——蛋白胨24.6克。蛋白质回收率95％。肉蛋白胨粒径2～10μ，常温溶解度大于30克/100毫升水；含水量1.15％；灰份1.7％；1％水溶液淡黄色，PH4.5，味甘鲜；蛋白胨总氮量14.4％，氨基氮含量为5.42％，氨基酸水解率33.9％，氨基酸分布如表1。人体必须的氨基酸含量占氨基酸总量的38％。
表1氨基酸分布
| 名称 | 含量 g/100g | 名称 | 含量 g/100g | ||
| 方案1 | 方案2 | 方案1 | 方案2 | ||
| 天冬氨酸 | 0.52 | 1.16 | 异亮氨酸* | 0.60 | 1.48 |
| 苏氨酸* | 0.72 | 1.28 | 亮氨酸* | 2.04 | 2.92 |
| 丝氨酸 | 1.32 | 0.40 | 酪氨酸 | 0.90 | 1.80 |
| 谷氨酸 | 3.54 | 2.60 | 苯丙氨酸* | 2.32 | 3.00 |
| 脯氨酸 | 2.20 | 2.68 | 乌氨酸 | 2.04 | 0.56 |
| 甘氨酸 | 3.70 | 3.48 | 赖氨酸* | 1.44 | 1.12 |
| 丙氨酸 | 3.10 | 2.16 | 组氨酸 | 1.08 | 1.28 |
| 胱氨酸 | 2.04 | 1.40 | 精氨酸 | 0.76 | 1.44 |
| 缬氨酸* | 2.12 | 2.60 | 色氨酸* | 0.00 | 0.00 |
| 甲硫氨酸* | 3.64 | 4.04 | 总和 | 33.88 | 34.80 |
*为人体必须的氨基酸
实施例2：
将207.6克新鲜鲫鱼全鱼装入反应釜中，加水622.8克。测定该鲫鱼总氮量为2.736％，蛋白质含量为17.1％，脂肪2.7％，水份75.4％。
设备密封，开启搅拌，转速200转/分，自然升温至175℃，相应操作压力为0.8Mpa，在此温度下，保持12小时后，开启放料阀，水解液自蒸发后过滤，得滤液601.2克，喷雾干燥得米黄色固体粉末——蛋白胨34.5克，蛋白质回收率94.4％。
鱼蛋白胨粒径2～10μ；常温下溶解度大于30克/100毫升水；含水量0.90％；灰份1.8％；1％水溶液色淡黄，PH4.5，味甘鲜；蛋白胨总氮量为14.7％；氨基酸分布如表1；氨基氮含量为5.57％；氨基酸水解率34.8％；人体必须的氨基酸占氨基酸总量的47.2％。
上述两种蛋白胨经急性毒性试验均为无毒；微生物指标、理化指标、重金属指标均低于国内现行最新指标；外观、味觉、氨基氮含量均优于国产食用蛋白胨。因此，本产品可作食用级。
上述两种蛋白胨配成的营养琼脂平板用大肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌、赤灵芝菌试验，菌体形态、菌数、生长情况良好，说明本发明产品可用作细菌、真菌发酵培养用。
Claims (1)
1、一种动物蛋白加压水解生产食用级蛋白胨的方法，其特征在于以新鲜清洁的动物肉、骨为原料，经水洗、搅拌后放入反应釜中加温加压水解，再降压自蒸发、油水分离，水解液过滤后喷雾干燥得成品，加温加压水解时的固形物与水的重量比为：1∶1.5～4，温度为150～200℃，压力为0.5～1.5Mpa，时间为8～16小时，同时加温加压水解时应不停搅拌，转速为100～300转/分。
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|---|---|---|---|---|
| CN100371454C (zh) * | 2005-12-26 | 2008-02-27 | 灵武市泰运生化制品有限公司 | 一种蛋白胨的制备工艺 |
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2004
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