CN1687444A - 利用酶－膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种利用酶－膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法及用途。本发明上述目的是通过以下技术手段实现的：先对干紫菜进行包括粉碎、脱脂、溶解与超声作用的预处理，再对紫菜溶液采用蛋白酶解与膜分离耦合的技术进行紫菜降血压肽的制备与分离，最后通过过滤、浓缩与干燥得到粉状的紫菜降血压肽产品。本发明采用的酶－膜耦合技术，在酶解反应的同时连续地借助超滤技术将反应产物——紫菜降血压肽等小分子物质分离出反应系统，以实现酶解反应的快速进行和蛋白酶的循环利用，提高了产品质量，减少了间歇式反应存在灭酶的操作。
Description
技术领域：
本发明涉及海洋植物蛋白的开发利用领域，具体涉及保健食品生产和生物制药技术，特指利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法及其用途。
背景技术：
紫菜中含有丰富的蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、糖类、脂肪酸、维生素、无机元素等，营养价值非常丰富。
国内外已经有一些开发利用紫菜的成果发表。例如在我国公开和授权的专利包括：“利用长叶紫菜生产高吸光度藻红素的用途及其方法”(公开号1520718)，以长叶紫菜为原料，萃取高吸光度比值的藻红素。通过提高单位重量藻红素的比值，达到降低单位成本及减少藻红素纯化步骤的功效；“一种海水植物提取液及其制备方法(专利号：97107097.0)”，提取液是以紫菜为原料提取的绛黄色紫菜原液，其主要成分为：碘、蛋白质、碳水化合物、纤维素、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C、维生素P、钙、铁、磷、硒、脂肪和水。目前有关紫菜开发利用的技术中，绝大多数仅仅停留在简单的粉碎、添加、成片等方面，少数几例研究涉及到紫菜多糖等有效成分的分离提取。因此整体讲，目前的紫菜加工以片状紫菜为主，产品开发不够，品种单一，缺乏竞争力。
我国是世界三个紫菜生产国之一，产量在日本和韩国之后。条斑紫菜含有丰富的蛋白质(含量30％以上)和多糖(含量20％左右)，有很高的开发利用价值，但目前对紫菜加工的水平相对低下。
现代医学研究证明，血管紧张素I转化酶(简称ACE)是调节人体血压的重要物质。ACE会促进体内血管紧张素I转化为血管紧张素II(血管紧张素II会导致血压升高)，还会降解缓激肽(缓激肽起降低血压的作用)。
目前，有少量关于利用食物蛋白通过酶解的方法制备能抑制ACE活性多肽(简称“降血压肽”)的研究，但传统工艺往往存在不能连续生产、酶的消耗量大等问题，有些方法过于复杂，不能应用于工业化生产。国内尚未见到关于借助酶解的方法进行紫菜多肽制备的研究报道或专利公开。
发明内容：
本发明的目的是提供一种利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法及用途。
本发明上述目的是通过以下技术手段实现的：先对干紫菜进行包括粉碎、脱脂、溶解与超声作用的预处理，再对紫菜溶液采用蛋白酶解与膜分离耦合的技术进行紫菜降血压肽的制备与分离，最后通过过滤、浓缩与干燥得到粉状的紫菜降血压肽产品。
预处理中将脱脂后的紫菜粉加水得到浓度为3％～10％的紫菜溶液，进行超声处理20~40min；对紫菜中蛋白进行酶法水解时，按照10～25AU蛋白酶/kg溶液的比例将蛋白酶加入到溶液中，调整溶液的pH值为3～10、温度为30℃～80℃；酶解反应液先用布袋过滤，再送入超滤设备，超滤膜的截留分子量为5～10kDa，超滤压力为0.1mPa～0.5mPa，酶-膜耦合反应时间3～5h；超滤膜截留物返回酶解反应釜，截留物中的蛋白质作为底物继续反应、截留物中蛋白酶返回继续使用，根据超滤膜的透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的数量，根据反应釜的pH值变化，动态地在线自动补充酸或碱液，保持pH在设定的值附近。
本发明对紫菜溶液的超声处理方法，将紫菜蛋白的溶解与超声破壁技术耦合，一方面有利于紫菜蛋白的快速溶出，另一方面超声效应对紫菜蛋白的改性有利于后续的酶解反应。本发明采用的酶-膜耦合技术，在酶解反应的同时连续地借助超滤技术将反应产物——紫菜降血压肽等小分子物质分离出反应系统，以实现酶解反应的快速进行和蛋白酶的循环利用，提高了产品质量，减少了间歇式反应存在灭酶的操作。
附图说明
图1是本发明利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法的工艺流程。
具体实施方式
第一步：原料的预处理
称取干紫菜，粉碎，并采用超临界CO2萃取技术，在萃取压力30MPa和萃取温度35℃下，脱除其中的油脂。得到富含EPA和DHA具有降血脂功能的紫菜保健油脂。然后，将脱脂紫菜粉加入去离子水或蒸馏水，形成浓度为3％～10％的紫菜溶液。再将紫菜溶液加入探头嵌入式循环超声处理设备，进行超声处理20～40min。
第二步：紫菜蛋白的酶-膜耦合反应
对经过超声处理的紫菜溶液，按照10～25AU蛋白酶/kg溶液的比例将蛋白酶加入到溶液中去，调整溶液的pH值为3～10、温度为30℃～80℃，进行酶法水解。所使用的蛋白酶包括：胰蛋白酶、复合蛋白酶、胃蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶，以及由其构成的复合酶。
酶解反应液先用布袋过滤，再被送入超滤设备。布袋过滤的目的是除去酶解液中的水不溶杂质。超滤膜的截留分子量为5～10kDa，超滤压力为0.1mPa～0.5mPa，酶-膜耦合反应时间3～5h。超滤膜截留物返回酶解反应釜，截留物中的蛋白质作为底物继续反应、截留物中蛋白酶返回继续使用。超滤膜的透过液即为所得紫菜降血压肽溶液。根据透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的比例，以保持酶解的底物浓度相对稳定；根据反应釜的pH值变化，动态地在线自动补充酸或碱液，保持pH在设定的值附近。
第三步：紫菜降血压肽的浓缩与干燥
将第二步得到的紫菜降血压肽溶液用真空浓缩装置至固形物含量30％左右，用喷雾干燥设备或冷冻干燥设备进行干燥，得到粉状紫菜降血压肽产品，可制成各种制剂，用于生产降血压保健食品或海洋药物。试验证明，该产品还具有具有提高免疫和抗衰老的功能。
下面结合实施例对本发明做进一步阐述：
实施例1
称取10kg干紫菜，进行粉碎，并在30MPa、35℃的条件下，采用超临界CO2萃取技术脱除其中的油脂，得到的紫菜油中EPA+DHA达到50％，可用于开发辅助降血脂功能食品。然后，向脱脂紫菜粉中加入10倍重量的去离子水，进行搅拌溶解，使得溶液浓度为10％，并在超声处理设备中循环超声作用20min。
量取10L经过超声处理的紫菜溶液，按照25AU蛋白酶/kg溶液的比例加入碱性蛋白酶，在pH为9、温度为60℃的条件下进行酶法水解。酶解反应液先用布袋过滤，再被送入超滤设备。超滤膜的截留分子量为5kDa，超滤压力为0.5mPa。超滤膜截留物返回酶解反应釜。超滤膜的透过液即为所得紫菜降血压肽溶液。根据透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的比例。酶-膜耦合连续循环反应的时间为5h。
将上述得到的紫菜降血压肽溶液用真空浓缩装置至固形物含量30％左右，用喷雾干燥设备或冷冻干燥设备进行干燥，得到粉状紫菜降血压肽产品，经测定其IC50值为1.2mg/mL。
实施例2
称取5kg脱脂紫菜粉，加入20倍重量的去离子水，进行搅拌溶解，使得溶液浓度为5％，并在超声处理设备中循环超声作用35min。
量取10L经过超声处理的紫菜溶液，按照15AU蛋白酶/kg的浓度加入中性蛋白酶，在pH为6.8、温度为45℃的条件下进行酶法水解。酶解反应液先用布袋过滤，再被送入超滤设备。超滤膜的截留分子量为10kDa，超滤压力为0.3mPa。超滤膜截留物返回酶解反应釜。超滤膜的透过液即为所得紫菜降血压肽溶液。根据透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的比例。酶-膜耦合连续循环反应的时间为3h。
将上述得到的紫菜降血压肽溶液用真空浓缩装置至固形物含量30％左右，用喷雾干燥设备或冷冻干燥设备进行干燥，得到粉状紫菜降血压肽产品，经测定其IC50值为0.91mg/mL。
实施例3
称取5kg脱脂紫菜粉，加入15倍重量的去离子水，进行搅拌溶解，使得溶液浓度为6.67％，并在超声处理设备中循环超声作用25min。
量取10L经过超声处理的紫菜溶液，按照21AU/kg的浓度加入复合蛋白酶，在pH为5.2、温度为30℃的条件下进行酶法水解。酶解反应液先用布袋过滤，再被送入超滤设备。超滤膜的截留分子量为10kDa，超滤压力为0.5mPa。超滤膜截留物返回酶解反应釜。超滤膜的透过液即为所得紫菜降血压肽溶液。根据透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的比例。酶-膜耦合连续循环反应的时间为4h。
将上述得到的紫菜降血压肽溶液用真空浓缩装置至固形物含量30％左右，用喷雾干燥设备或冷冻干燥设备进行干燥，得到粉状紫菜降血压肽产品，经测定其IC50值为0.72mg/mL。
Claims (5)
1.一种利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法，其特征在于：先对干紫菜进行包括粉碎、脱脂、溶解与超声作用的预处理，再对紫菜溶液采用蛋白酶解与膜分离耦合的技术进行紫菜降血压肽的制备与分离，最后通过过滤、浓缩与干燥得到粉状的紫菜降血压肽产品，选用的蛋白酶为胰蛋白酶、复合蛋白酶、胃蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶，以及由其构成的复合酶。
2.根据权利要求1所述的一种利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法，其特征在于：预处理中将脱脂后的紫菜粉加水得到浓度为3％～10％的紫菜溶液，进行超声处理20～40min。
3.根据权利要求1所述的一种利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法，其特征在于：对紫菜中蛋白进行酶法水解时，按照10～25AU蛋白酶/kg溶液的比例将蛋白酶加入到溶液中，调整溶液的pH值为3～10、温度为30℃～80℃。
4.根据权利要求1所述的利用酶-膜耦合技术制备紫菜降血压肽的方法及产品用途，其特征在于：酶解反应液先用布袋过滤，再送入超滤设备。超滤膜的截留分子量为5～10kDa，超滤压力为0.1mPa～0.5mPa，酶-膜耦合反应时间3～5h，超滤膜截留物返回酶解反应釜，截留物中的蛋白质作为底物继续反应、截留物中蛋白酶返回继续使用，根据超滤膜的透过液中多肽和水分的含量，设定向酶解反应釜补充紫菜溶液的数量，根据反应釜的pH值变化，动态地在线自动补充酸或碱液，保持pH在设定的值附近。
5.一种利用酶-膜耦合技术制备的紫菜降血压肽的用途，其特征在于：用于抑制体内血管紧张素I转化酶的活性。
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