CN1712516A - 一种蛋白胨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蛋白胨产品及其制备方法，所述的蛋白胨粒径2－10μ，含水量为0.9－1.5％，灰份0.5－4.0％，总氮含量为18.5－23.6％,氨基酸含量为31.40－45.48％，氨基酸水解率为38.0－43.6％。本发明采用柠檬酸与蛋白质水解液中的钙、镁等金属离子发生络合反应，生成一种稳定的络合有机酸盐，这种有机酸盐与现有传统的磷酸盐沉淀法形成的磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸镁等微溶性或难溶性盐类相比，溶解性和电离度要更小，有机酸金属离子去除方法较现有传统磷酸盐沉淀法去除金属离子更彻底。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白胨及其制备方法，属于生物技术领域。
背景技术
培养基主要由水、氮源、碳源、无机盐、生长因子和维生素等营养成分构成，其中氮源主要来源于蛋白胨、动物组织细胞浸出物、氨基酸等，培养基产品的质量好坏，完全取决于培养基材料，其中蛋白胨是最为关键的原材料之一，被广泛应用于现代生物医学研究、临床细菌检验、流行病学调研、商品检疫、卫生防疫、国防科研、基因工程、细胞工程以及微生物发酵工程等行业领域。
蛋白胨是一种外观呈淡黄色的粉剂，具有肉香的特殊气息。它作为微生物培养基的主要原料，在抗生素，医药工业，发酵工业，生化制品及微生物学科研等领域中的用量均很大；在国际市场上，蛋白胨也属于货紧价昂的短线品种之一。
不同的生物体需要特定的氨基酸和多肽，因此存在各种蛋白胨，一般来说，用于蛋白胨生产的蛋白包括动物蛋白(酪蛋白、肉类)和植物蛋白(豆类)两种。
蛋白胨是蛋白质的水解产物，是最重要的培养基原材料，主要由胨、多肽、小肽(又名寡肽)、氨基酸等组成，
蛋白胨的制备主要通过蛋白质的降解得到。
蛋白质的降解主要通过酸水解法、碱水解法和酶水解法。蛋白质水解程度的大小、水解产物质量的好坏均与水解催化介质有着直接的关系。生产优质的细菌学蛋白胨、胰酪胨等产品，选择优质的生物原材料是关键，但水解方法以及后续分离纯化等工艺的选择对于产品诸如澄清度、氨基酸的含量、总氮含量、灰份含量、NaCl含量、产品色泽等重要的技术性能指标起着决定性的作用。
传统的酸水解多用盐酸、硫酸、磷酸等作为水解剂，但此法使色氨酸几乎全部破坏，部分丝氨酸、苏氨酸亦被破坏，而且色氨酸分解后转变成一种腐黑质，使产品颜色变深；碱水解多采用稀苛性钠溶液作为水解剂，在高压锅内进行，该种方法几乎使所有的氨基酸产生外消旋作用及部分脱氨基作用，精氨酸可变成鸟氨及尿素；胱氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、苏氨酸均分解；与酸水解法一样，碱水解法产生灰分含量很高，颜色较深。且酸碱水解均会带来对环境的污染问题。
在蛋白质水解结束后，要去除产品中多余的钙、镁等金属离子的干扰，其目的是要保证细菌学蛋白胨产品水溶液澄清、透明，并在碱性及磷酸盐条件下高压灭菌后不产生任何沉淀。这是细菌学蛋白胨产品需要确保的一项重要的技术指标。
目前国内外普遍采用的去除金属离子技术是先用盐酸调整PH值，在酸性加热条件下，杂蛋白变性沉淀后分离去除，然后进行干燥制得半成品，这是第一步；第二步，要将已经干燥过的半成品再次溶解，在特定的浓度下，加入过量的磷酸，使溶液中的钙、镁等金属离子转化成磷酸盐沉淀后去除(简称磷酸盐沉淀法)。传统工艺的最大缺点一是采用二步去除法，加大了生产周期，增加生产费用：二是由于反复溶解，蛋白胨营养破坏严重；三是反复、超量地加入酸、碱后，产品盐份含量超标，色泽超标严重。
因此，蛋白胨生产在水解和金属离子的去除环节有着不断优化的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种蛋白胨产品，所述的产品被广泛应用于现代生物医学研究、临床细菌检验、流行病学调研、商品检疫、卫生防疫、国防科研、基因工程、细胞工程以及微生物发酵工程等行业领域。
本发明的另一目的是提供上述蛋白胨的制备方法。
本发明蛋白胨粒径2-10μ，含水量为0.9-1.5％，灰份0.5-4.0％，总氮含量为18.5-23.6％，氨基酸含量为31.40-45.48％，氨基酸水解率为38.0-43.6％，氨基酸含量分布如下：
天冬氨酸 0.62-1.26(g/100g，下同)
苏氨酸 0.92-1.68
丝氨酸 0.32-1.40
谷氨酸 2.74-3.80
脯氨酸 2.20-2.88
甘氨酸 3.56-3.74
丙氨酸 2.20-3.10
胱氨酸 1.60-2.30
缬氨酸 2.14-2.80
半胱氨酸 1.10-1.50
异亮氨酸 0.64-1.50
亮氨酸 2.10-3.02
酪氨酸 0.94-1.90
苯丙氨酸 2.14-3.02
乌氨酸 0.60-2.06
赖氨酸 1.22-1.64
组氨酸 1.06-1.36
精氨酸 0.82-1.48
甲硫氨酸 3.68-4.02
色氨酸 0.80-1.02
以上氨基酸含量总计：31.40-45.48g/100g。
本发明所述的蛋白胨制备原料包括以下重量份的组分：
动物鲜骨：12-20
动物心： 0.5-1.5
动物肝： 0.5-1.5
动物胎盘：1-3
上述配比优选动物鲜骨∶动物心∶动物肝∶动物胎盘＝16∶1∶1∶2。
本发明所述的蛋白胨的制备方法包括以下步骤：
A.将动物鲜骨、心、肝、胎盘破碎，按照上述比例混合，加入1-5倍量的水蒸煮，蒸煮压力0.1-0.2Mpa，温度为150-200℃，蒸煮时间为5-15小时，将液态部分进行油水分离，得骨汤，骨汤浓度为4-5波美度(30℃)；
B.将骨汤温度控制在45-50℃，加入碱性蛋白酶，进行水解，反应1-3小时，当pH为7.5时，加入胰蛋白酶进行第二步水解，反应3-5小时，当pH降至7.0时，将骨汤升温至70℃，加入木瓜蛋白酶进行第三步水解，反应1.5-3小时结束，得水解液；
C.将水解液升温至90℃，加入水解液重量1-5％的柠檬酸，当pH为6.0-6.5时，结束反应，精滤去除沉淀，得滤液，经脱盐处理、超滤、浓缩干燥、粉碎过筛，得成品蛋白胨。
上述的碱性蛋白酶可以是2709碱性蛋白酶。
上述的胰酶为自制得到：将新鲜的动物胰脏粉碎成浆，加入胰浆总量6-8％的95％乙醇，搅拌均匀后静置6-24小时，得胰酶。
上述的碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶活性不低于10万μ/g。
上述步骤C中精滤使用不锈钢板框过滤器进行操作。
上述步骤C中的脱盐处理采用二级反渗透超滤凡方式进行。
上述步骤C中超滤过程的膜透过分子量为10000-30000，优选为20000分子量，可使用中空纤维超滤器进行。
上述步骤C中的浓缩操作可使用真空浓缩设备进行；干燥方式为喷雾干燥，优选离心式喷雾干燥。
上述步骤C中的粉碎操作应使颗粒细度达到100目。
上述步骤B得到的水解液pH为6.5-7.0，低于现有技术中同样情况下的水解液pH为7.5，由于水解过程是一个由碱变酸的过程，说明本发明方法的水解过程较现有技术是一个更彻底的水解过程。
本发明产品理化指标见下表：
| 项目 | 指标 |
| 透明度 | 2％水溶液，透明无杂物 |
| 色泽 | 浅黄色、浅棕色或黄色 |
| 碱性沉淀 | 无 |
| 磷酸盐沉淀 | 无 |
| 氨基酸含量 | ≥2.50％ |
| 总氮含量 | ≥14.5％ |
| 总氨基酸含量 | ≥85％ |
| 游离氨基酸含量 | ≥10％ |
| 氧化物 | ≤3％ |
| 灰份 | ≤4.0％ |
| 水分 | ≤4.5％ |
| 亚硝酸盐 | 0 |
| pH | 5.5-6.5 |
本发明产品细菌学指标：
| 项目 | 指标 |
| 硫化氢试验 | 沙门氏杆菌显阳性反应，大肠杆菌显阴性反应 |
| 靛基质试验 | 沙门氏杆菌显阴性反应，大肠杆菌显阳性反应 |
| V-P试验 | 产气杆菌显阳性反应，大肠杆菌显阴性反应 |
| 可发酵糖试验 | 大肠杆菌和伤寒菌均显阴性反应 |
| 色素生成实验 | 绿浓杆菌产生绿色色素+++，金黄色葡萄球菌产生金黄色色素+++ |
| 溶血试验 | 肺炎双球菌应呈典型的α溶血环，乙型溶血性链球菌应呈典型的β型溶血环 |
| 营养试验 | 接种金黄色葡球菌和大肠杆菌，37℃培养24小时，菌落直径应在1.0mm以上，95％应为S型 |
| 灵敏度试验 | 32210菌落生长至10-6，7316菌落生长应在10-7 |
| 热源检查 | 无标准，达到美国DIFCO公司细菌学蛋白胨(≤12.5EU/g) |
本发明采用柠檬酸与蛋白质水解液中的钙、镁等金属离子发生络合反应，生成一种稳定的络合有机酸盐，这种有机酸盐与现有传统的磷酸盐沉淀法形成的磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸镁等微溶性或难溶性盐类相比，溶解性和电离度要更小，因此，本发明有机酸金属离子去除方法较现有传统磷酸盐沉淀法去除金属离子更彻底。其最直接的体现就是本发明蛋白胨产品在人为特定的碱性和磷酸盐条件下进行检测，经过高压(1.5Kg/cm2，30分钟)后不再产生任何沉淀，因此能够充分满足相关特殊行业的技术要求，而采用现有磷酸盐沉淀技术，经过碱性、磷酸盐高压后，总会产生部分沉淀。
附图说明
图1是蛋白胨制备过程技术路线图。
具体实施方式
实施例1
将羊鲜骨1200Kg破碎，牛心100Kg、牛肝100Kg、牛胎盘200Kg绞碎，放入压力式蒸煮罐(9m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1101)，加入3000Kg水，在0.1Mpa、150℃下蒸煮5小时，弃渣排汤，将液态部分进行油水分离，得骨汤，骨汤浓度控制在4波美度(30℃)；
将新鲜的牛羊胰脏20Kg在胰酶激活器(0.3m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1104)中粉碎成浆，加入1.2Kg的95％乙醇，搅拌均匀后静置8小时，得胰酶。
将骨汤降温至50℃，置于水解罐中(4m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1102)加入2709碱性蛋白酶2.5Kg(10万μ/g，北京美的生物技术有限责任公司)，进行水解，反应2小时，pH为7.5，加入胰酶水解，反应5小时，pH降至7.0，然后将骨汤升温至70℃，加入木瓜蛋白酶1.5Kg(10万μ/g，广西邕宁蒲庙木瓜酶制品厂)进行第三步水解，反应2小时结束，得水解液；
将水解液升温至90℃，加入6.0Kg的柠檬酸，使金属离子沉淀，当pH为6.0时，使用不锈钢板框过滤器(10m3/h，型号：F1101，申江环保设备有限公司)进行精滤，去除沉淀，得滤液，经二级反渗透纯化水设备(规格：2T/h，型号：X1204，长春市中兴药械设备厂)脱盐处理、超滤(20000分子量，设备规格：CC-05-2.5，型号：F1103，江苏泰兴常华超滤设备厂)、浓缩干燥、使用涡轮自冷式无尘粉碎机(规格：TF-305B，M1202，常州星干干燥设备有限公司)粉碎、振动筛粉机(型号：ZS-600，M1203，常州星干干燥设备有限公司)过筛，得成品蛋白胨，蛋白胨粒径2μ，含水量为0.9％，灰份1.5％，总氮含量为23.6％，氨基酸含量为31.40％，氨基酸水解率为38.0％，氨基酸含量分布如下：
天冬氨酸 0.62(g/100g，下同)
苏氨酸 1.68
丝氨酸 0.32
谷氨酸 3.80
脯氨酸 2.20
甘氨酸 3.74
丙氨酸 2.20
胱氨酸 2.30
缬氨酸 2.14
半胱氨酸 1.50
异亮氨酸 0.64
亮氨酸 3.02
酪氨酸 0.94
苯丙氨酸 3.02
乌氨酸 0.60
赖氨酸 1.64
组氨酸 1.06
精氨酸 1.48
甲硫氨酸 3.68
色氨酸 1.02。
实施例2
将牛鲜骨1600Kg破碎，牛心150Kg、牛肝150Kg、牛胎盘300Kg绞碎，放入压力式蒸煮罐(9m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1101)，加入5000Kg水，在0.2Mpa、200℃下蒸煮15小时，弃渣排汤，将液态部分进行油水分离，得骨汤，骨汤浓度控制在4波美度(30℃)；
采用实施例1中的胰酶。
将骨汤降温至48℃，置于水解罐中(4m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1102)加入2709碱性蛋白酶2.5Kg(10万μ/g，北京美的生物技术有限责任公司)，进行水解，反应1小时，pH为7.5，加入胰酶水解，反应4.5小时，pH降至7.0，然后将骨汤升温至70℃，加入木瓜蛋白酶1.5Kg(10万μ/g，广西邕宁蒲庙木瓜酶制品厂)进行第三步水解，反应1.5小时结束，得水解液；
将水解液升温至90℃，加入15.0Kg的柠檬酸，使金属离子沉淀，当pH为6.0时，使用不锈钢板框过滤器(10m3/h，型号：F1101，申江环保设备有限公司)进行精滤，去除沉淀，得滤液，经脱盐处理、超滤(10000分子量，设备规格：CC-05-2.5，型号：F1103，江苏泰兴常华超滤设备厂)、浓缩干燥、使用涡轮自冷式无尘粉碎机(规格：TF-305B，M1202，常州星干干燥设备有限公司)粉碎、振动筛粉机(型号：ZS-600，M1203，常州星干干燥设备有限公司)过筛，得成品蛋白胨，得成品蛋白胨，蛋白胨粒径10μ，含水量为1.1％，灰份0.5％，总氮含量为21.6％，氨基酸含量为37.15％，氨基酸水解率为39.1％，氨基酸含量分布如下：
天冬氨酸 1.26(g/100g，下同)
苏氨酸 0.92
丝氨酸 1.40
谷氨酸 2.74
脯氨酸 2.88
甘氨酸 3.56
丙氨酸 3.10
胱氨酸 1.60
缬氨酸 2.80
半胱氨酸 1.10
异亮氨酸 1.50
亮氨酸 2.10
酪氨酸 1.90
苯丙氨酸 2.14
乌氨酸 2.06
赖氨酸 1.22
组氨酸 1.36
精氨酸 0.82
甲硫氨酸 4.02
色氨酸 0.80。
实施例3
将牛鲜骨2000Kg破碎，牛心50Kg、牛肝50Kg、牛胎盘100Kg绞碎，放入压力式蒸煮罐(9m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1101)，加入7000Kg水，在0.1Mpa、150℃下蒸煮5小时，弃渣排汤，将液态部分进行油水分离，得骨汤，骨汤浓度控制在4-5波美度(30℃)；
同实施例1的胰酶。
将骨汤降温至50℃，置于水解罐中(4m3，温州金榜轻工机械有限公司，型号：R1102)加入2709碱性蛋白酶2.5Kg(10万μ/g，北京美的生物技术有限责任公司)，进行水解，反应3小时，pH为7.5，加入胰酶水解，反应3小时，pH降至7.0，然后将骨汤升温至70℃，加入木瓜蛋白酶1.5Kg(10万μ/g，广西邕宁蒲庙木瓜酶制品厂)进行第三步水解，反应3小时结束，得水解液；
将水解液升温至90℃，加入3.5Kg的柠檬酸，使金属离子沉淀，当pH为6.5时，使用不锈钢板框过滤器(10m3/h，型号：F1101，申江环保设备有限公司)进行精滤，去除沉淀，得滤液，经脱盐处理、超滤(30000分子量)、浓缩，真空喷雾干燥、使用涡轮自冷式无尘粉碎机(规格：TF-305B，M1202，常州星干干燥设备有限公司)粉碎、振动筛粉机(型号：ZS-600，M1203，常州星干干燥设备有限公司)过筛，得成品蛋白胨，得成品蛋白胨，蛋白胨粒径4μ，含水量为1.5％，灰份3.5％，总氮含量为18.5％，氨基酸含量为45.48％，氨基酸水解率为43.6％，氨基酸含量分布如下：
天冬氨酸 0.96(g/100g，下同)
苏氨酸 1.22
丝氨酸 0.50
谷氨酸 2.98
脯氨酸 2.56
甘氨酸 3.58
丙氨酸 3.04
胱氨酸 2.19
缬氨酸 2.44
半胱氨酸 1.32
异亮氨酸 1.10
亮氨酸 2.76
酪氨酸 1.14
苯丙氨酸 2.32
乌氨酸 1.90
赖氨酸 1.30
组氨酸 1.24
精氨酸 1.28
甲硫氨酸 3.84
色氨酸 0.94。
Claims (10)
1、一种蛋白胨，其特征在于，所述的蛋白胨粒径2-10μ，含水量为0.9-1.5％，灰份0.5-4.0％，总氮含量为18.5-23.6％，氨基酸含量为31.40-45.48％。
2、根据权利要求1所述的蛋白胨，其特征在于，所述的蛋白胨氨基酸百分含量分布如下：
天冬氨酸 0.62-1.26
苏氨酸 0.92-1.68
丝氨酸 0.32-1.40
谷氨酸 2.74-3.80
脯氨酸 2.20-2.88
甘氨酸 3.56-3.74
丙氨酸 2.20-3.10
胱氨酸 1.60-2.30
缬氨酸 2.14-2.80
半胱氨酸 1.10-1.50
异亮氨酸 0.64-1.50
亮氨酸 2.10-3.02
酪氨酸 0.94-1.90
苯丙氨酸 2.14-3.02
乌氨酸 0.60-2.06
赖氨酸 1.22-1.64
组氨酸 1.06-1.36
精氨酸 0.82-1.48
甲硫氨酸 3.68-4.02
色氨酸 0.80-1.02。
3、根据权利要求1或2所述的蛋白胨，其特征在于，所述的蛋白胨由蛋白质水解得到，其氨基酸水解率为38.0-43.6％。
4、根据权利要求1或2所述的蛋白胨，其特征在于，所述的蛋白胨制备原料包括以下重量份的组分：
动物鲜骨：12-20
动物心： 0.5-1.5
动物肝： 0.5-1.5
动物胎盘：1-3。
5、根据权利要求4所述的蛋白胨，其特征在于，所述的蛋白胨制备原料为以下重量份的组分：
动物鲜骨： 16
动物心： 1
动物肝： 1
动物胎盘： 2。
6、一种蛋白胨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A.将动物鲜骨、心、肝、胎盘破碎，混合，加入1-5倍量的水蒸煮，蒸煮压力0.1-0.2Mpa，温度为150-200℃，蒸煮时间为5-15小时，将液态部分进行油水分离，得骨汤，骨汤浓度为4-5波美度(30℃)；
B.将骨汤温度控制在45-50℃，加入碱性蛋白酶，进行水解，反应1-3小时，当pH为7.5时，加入胰蛋白酶进行第二步水解，反应3-5小时，当pH降至7.0时，将骨汤升温至70℃，加入木瓜蛋白酶进行第三步水解，反应1.5-3小时结束，得水解液；
C.将水解液升温至90℃，加入水解液重量1-5％的柠檬酸，当pH为6.0-6.5时，结束反应，精滤去除沉淀，得滤液，经脱盐处理、超滤、浓缩干燥、粉碎过筛，得成品蛋白胨。
7、根据权利要求6所述的蛋白胨的制备方法，其特征在于，所述的蛋白胨制备原料包括以下重量份的组分：
动物鲜骨：12-20
动物心： 0.5-1.5
动物肝： 0.5-1.5
动物胎盘：1-3。
8、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的碱性蛋白酶是2709碱性蛋白酶。
9、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的胰酶为自制得到：将新鲜的动物胰脏粉碎成浆，加入胰浆总量6-8％的95％乙醇，搅拌均匀后静置6-24小时，得胰酶。
10、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中的粉碎操作应使颗粒细度达到100目。
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