CN1935016A - 一种高纯度、低分子量的大豆低聚肽粉的工业生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高纯度、低分子量的大豆低聚肽的生产方法。为了提高大豆蛋白的营养价值，充分利用植物蛋白资源来满足人体营养需要，采用大豆分离蛋白(原蛋白)为原料，经蛋白酶水解、分离、浓缩、脱色、喷雾干燥制成大豆低聚肽粉。大豆低聚肽粉不但是一种优质的蛋白质补充剂，而且是具有多种生理活性的功能配料，特别适于作婴幼儿、运动食品和临床营养膳食的营养添加剂，以及保健食品的功能配料。

Description

一种高纯度、低分子量的大豆低聚肽粉的工业生产方法

技术领域

本发明涉及到高纯度的大豆低聚肽工业化产品，其大豆肽含量在85％以上，90％的大豆肽的分子量在1000Dalton以下。本发明还涉及到大豆分离蛋白被有限地酶催化水解，生产成大豆低聚肽粉，用作保健食品和普通食品的原料。本分明还涉及工业化生产该大豆低聚肽的方法。

背景技术

大豆分离蛋白是优质的植物蛋白，具有多种功能特性，如凝胶性、乳化性、持水性等优点。大豆分离蛋白被广泛地用作食品配料。另一方面，大豆分离蛋白作为大豆原蛋白，具有一定的抗原性，易使人，特别是儿童过敏。在使用大豆分离蛋白制备酸性大豆蛋白饮料时，在等电点(pH4.2)易沉淀，影响产品感观。从而限制了大豆分离蛋白的应用。

利用蛋白酶催化水解方法，将大豆蛋白质水解制备成小分子的大豆低聚肽，与原蛋白相比，其水溶性和持水性有很大提高，在等电点亦易溶解，可用来制备酸性大豆蛋白饮料。大豆低聚肽分子量小，与原蛋白和同组成的氨基酸相比，在营养上更易被人体吸收。同时，大豆低聚肽具有原蛋白所有和所没有的生理活性。

因此，为了获得比大豆原蛋白质在营养，功能性及生理活性更加优良的大豆蛋白酶解制品，已进行了许多尝试来对大豆蛋白进行酶解。例如中国专利公开号CN 1067226C披露了一种酶解制备大豆肽氨基酸口服液的方法。该法用1398蛋白酶、胰蛋白酶、菠萝蛋白酶中的一种酶将大豆脱腥蛋白粉酶解，酶解料经静置沉降后，吸取上清液，经调味、过滤、真空包装、杀菌，制得大豆肽氨基酸口服液。该法属小试规模。CN1323535A专利以脱醒大豆蛋白制品为原料，用植物蛋白酶(试剂酶、木瓜蛋白酶、凤梨酶、脂肪蛋白酶)酶解，过滤，得到以小分子多肽为主的多肽和氨基酸混合液或经冷冻干燥大豆多肽和氨基酸混合粉末。该法属小试规模。CN1082345C披露的方法用脱脂大豆片为原料，经调浆，酸沉。再将酸沉淀凝乳调浆后，用胃蛋白酶水解，中和，喷雾干燥，得到大豆球蛋白含量低的大豆蛋白水解物。该专利属小试。CN1175753C披露了一种无苦大豆多肽粉的生产方法。该发以大豆分离蛋白为原料，用中性蛋白酶和胰蛋白酶对大豆蛋白料液进行两次酶解，酶解液先用帆布过滤，在滤液中加入高岭土粉末，进行第一次吸附去苦处理，料液静置沉降，虹吸吸出上清液。然后在分离出的清液中加入活性碳进行第二次去苦处理。将去苦后的酶解滤液真空浓缩，真空干燥，粉碎得到无苦大豆多肽粉末。该法为小试。CN1183258C披露了一种生产大豆蛋白寡肽的生产方法。该法以大豆蛋白包括大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕和豆饼为原料，用Alcalase硷性蛋白酶和酸性蛋白酶进行一次或二次水解，得到富含小分子寡肽的酶解液。该法亦属小试。由于以上这些方法仅限于小试，不适于工业生产。公知文献“复合酶法制备活性大豆低寡肽研究”采用2709硷性蛋白酶，1369中性蛋白质酶和胰蛋白酶组成的复合酶水解大豆分离蛋白液，酶解液加酸至大豆蛋白的等电点，离心和超滤分离，再经过活性碳脱色，离交脱盐，浓缩和喷雾干燥，得到大豆寡肽粉末。该法采用等电点沉淀分离，需加很多盐酸，会使后面处理困难，影响产物的口感，加上它亦是小试，无法实现工业化生产。

上述几种制备大豆肽粉的方法，均属小试，工艺条件和效果，尤其是分离方法难以在大型的工业化设备上实现。要实现高纯度的大豆低聚肽工业化生产，必须筛选合适的蛋白酶制剂，根据蛋白酶的性质确定最佳水解条件，对大豆蛋白进行有控制的水解。同时要选择分离纯化手段和脱盐去苦方法，从而形成一套完善的生产工艺和设备配置，才能生产出合格的、主要含有小分子肽、高纯度的大豆低聚肽粉产品。

发明内容

本发明的目的是提供高纯度、低分子量的大豆低聚肽粉制品，以及行之有效的工业化生产大豆低聚肽的方法，包括大豆蛋白质的控制酶解工艺，分离条件及其配套设备。

本发明人研究发现，大豆分离蛋白原料的纯度直接影响最终产品大豆低聚肽的纯度，因此，本发明要达到生产高纯度大豆低聚肽的目的，选择90％蛋白质含量(干基)的大豆分离蛋白原料。

本发明选择的生产用水是去离子水，水的电导率为10-20μs/cm。离子交换水去除了酸根离子和金属离子，减少了影响酶水解的因素，易控制酶水解条件。同时，简化了分离纯化处理，有利于提高产品的纯度。

本发明所使用的是市售的混合蛋白酶制剂，这种酶制剂是由，从植物、动物或微生物提取的多种蛋白酶组成。所述蛋白酶对大豆蛋白质的水解催化作用在pH2-9，温度40-65℃范围是有效的。

本蛋白质的水解度(DH)表示蛋白质被酶催化水解的程度，用来观察和控制酶水解过程。蛋白质水解度有不同的的测定和表示方法。本发明采用测定酸(TCL，即三氯乙酸)溶氮的方法来测定蛋白质的水解度。本发明的大豆蛋白酶解液的水解度达50～75％。

酸溶氮测定方法如下：分别称取10ml酶解液和相当于10ml酶解液中的固含量的大豆分离蛋白于具塞离心管中，各加入10ml15％TCL溶液，混匀后放置5min，然后在4000r/min的转速下离心10min，取全部上层清液，按照常规定氮方法进行处理、测定。另称取相当于10ml酶解液中的固含量的大豆分离蛋白按照常规定氮方法进行处理，测定总氮。然后按下式计算水解度：

DH＝(N₃-N₂)/(N₁-N₂)×％

式中：

DH-大豆蛋白的水解度；

N₁-大豆分离蛋白中的总氮；

N₂-大豆分离蛋白中的酸溶氮；

N₃-大豆蛋白水解液中的酸溶氮。

本发明采用组合分离系统进行大豆蛋白酶解液的分离处理。组合分离系统的单元设备之一是碟式分离机，其转速在4000r/min-12000r/min，处理量为10000L/h-20000L/h；组合分离系统的单元设备之二是陶瓷膜过滤装置，孔径为0.1μm-0.5μm，通水量为10T/h-20T/h。组合分离系统的单元设备之三是中空膜过滤装置，截留分子量为2000Dalton-15000Dalton，通水量为10T/h-20T/h。采用本发明的组合分离系统将大豆蛋白酶解液逐步分离，大分子愈来愈少，最后通过超滤即中空膜过滤，基本上除去了未水解的大分子蛋白质和部分水解的多聚肽，得到富含小分子低聚肽的透过液。

本发明将分离过滤得到的酶解透过液，经三效降膜蒸发浓缩装置浓缩至固含量25-40％，再用活性碳脱色去苦，最后经喷雾干燥成大豆抵聚肽粉末。

本发明的大豆低聚肽产品中的大豆肽含量可通过两方面来表述。众所周知，大豆分离蛋白是以大豆粕为原料，通过硷溶酸沉工艺生产的，所以大豆分离蛋白的蛋白质都是酸沉的。大豆低聚肽产品中的酸溶蛋白只包括小分子的肽和游离氨基酸。大豆肽的含量可以用酸溶蛋白减去游离氨基酸来表示。另一方面，通过测定产品的分子量分布，可以验证产品是否是肽。

本发明采用用液相色谱(氨基酸分析仪)测定大豆低聚肽产品中的游离氨基酸含量，并使用常规的18-20种氨基酸标样。

本发明采用高效凝胶过滤色谱法测定蛋白质和肽的分子量分布，方法如下：

仪器：

高效液相色谱仪，配有紫外检测器和含有数据处理软件的色谱工作站或积分仪；

流动相真空抽滤脱气装置

分子量校正曲线所用标准品：

1)细胞红素C(cyyochrome，MW12500)

2)抑菌酶(aprotinin，MW6500)

3)杆菌酶(bacitracin，MW1450)

乙氨酸-乙氨酸-酪氨酸-精氨酸(MW451)

乙氨酸-乙氨酸-乙氨酸(MW189)

色谱条件：

色谱柱：TSKgelG2000SWXL 300mm×7.8mm

流动相：乙腈∶水∶三氟乙酸，10∶90∶

检测波长：UV220nm

流速：0.5mL/min

柱温：30℃

进样体积：10μL

根据本发明，本发明是一个工业化生产大豆低聚肽的方法。本发明的特点是，采用含有多种蛋白酶的复合酶制剂，对大豆蛋白质进行多点定向酶切，有控制地催化水解，提高了水解的效率，使水解限制在小肽阶段，并进行有效的分离纯化，制得大豆低聚肽产品，大豆低聚肽生产工艺流程见说明书附图。根据本发明，大豆蛋白的水解度达40-70％，大豆低聚肽产品中分子量在2000 Dalton以下的小肽占90％以上。

用本发明生产的大豆低聚肽产品经动物及人体试验表明，能更有效地被人体吸收，降低高血压，降低血脂，增强免疫，抗疲劳等生理活性，是一种用途广泛的食品和保健食品的原料。

具体实施方式

以下详细叙述本发明的具体实施例。

实施例1

在10000L带水夹层的水解罐，加入6000L去离子水和500kg大豆分离蛋白粉，边加水边加料，防止调浆过快产生结块。搅拌均匀，用NaOH溶液，调pH至7.0-9.0。加入10kg复合蛋白酶，在40-60℃且酶解6小时后，将酶解液在135℃加热15秒。蛋白质的水解度达55％。将大豆蛋白酶解液用组合分离系统进行分离，即先用蝶片分离机进行离心分离，得到浆渣和离心清液。收集离心清液备用。用孔径为0.1μm-0.5μm的陶瓷膜微滤装置进行过滤分离，得到截留液和透过液，收集透过液备用。最后用截留分子量为10000Dalton的中空纤维膜超滤装置过滤上一步处理得到的超滤透过液，分离成截留液和透过液。用三效降膜蒸发器将透过液在蒸汽压力在0.1±0.02MPa蒸汽压力，40-80℃下蒸发浓缩至30-40％固含量。再用活性碳脱色去苦，最后经喷雾干燥，得到354kg大豆低聚肽粉末。分析结果表明，产品中大豆肽含量：82.6％；游离氨基酸含量：2.9％。

实施例2

取800kg大豆分离蛋白为原料，按实施例1的用酶比例添加蛋白酶和进行酶解加工处理，最后得到380kg大豆低聚肽粉末。分析结果表明，产品中大豆肽含量：81.3％；游离氨基酸含量：2.4％。

附图说明

根据本发明，大豆低聚肽是按图1所示的工艺流程来进行生产的。先将大豆分离蛋白用离子交换水调至一定的浓度，再用硷(氢氧化钠、氢氧化钠等)调至一定的pH。在料液中加入复合酶制剂，并在一定的温度下进行酶水解反应。当大豆蛋白质酶水解达到一定的水解度时，停止反应，立即进行灭酶处理。将酶大豆蛋白酶解料液进行组合分离提纯，得到高纯度的肽液。用活性碳将肽液进行脱苦脱色精制，然后用三效降膜蒸发器将肽液蒸发浓缩，再用活性碳将肽液进行脱苦脱色精制。最后将浓缩肽液喷雾干燥，得到最终产品大豆低聚肽粉。

Claims (9)

1.一种主要含有小分子肽、高纯度的大豆低聚肽粉产品，其特征是：总蛋白质含量(以干基计，换算因子6.25)：90.0％以上；酸(TCA)溶蛋白质含量(以干基计，换算因子6.25)：85.0％以上；游离氨基酸：4.0％以下。

2.一种如权利1要求所述的大豆低聚肽粉产品，其分子量(Dalton)分布特征是：

             分子量(Dalton)分布

   分子量范围    峰面积百分比(％，λ220mn)    ＞20002000～14001400～800800～300300～100＜100            ＜6.03.0～5.010.0～15.025.0～30.040.0～45.0＜10.0    数均分子量范围：150～3100重均分子量范围：160～4000

3.一种如权利1要求所述主要含有小分子肽、高纯度的大豆低聚肽粉产品，其游离氨基酸含量及组成特征是表1：

                  表1大豆低聚肽的游离氨基酸组成

氨基酸名称 含量范围(g/100g) 氨基酸名称 含量范围(g/100g) 天门冬氨酸(Asp)    0.05～0.50 赖氨酸(Lys)    0.05～0.20 天冬酰胺(Asn)    0.02～0.05 丙氨酸(Ala)    0.05～0.12 谷氨酸(Glu)    0.02～0.50 甘氨酸Gly)    0.05～0.15 谷氨酰胺(Gln)    0.02～0.10 色氨酸((TrP)    0.02～0.20 精氨酸(Arg)    0.02～0.50 蛋氨酸(Met)    0.01～0.10^* 亮氨酸(Leu)    0.10～1.0 脯氨酸(Pro)    0.01～0.10 异亮氨酸(Ile)    0.10～1.0 胱氨酸(Cys)    0.01～0.06 缬氨酸(Val)    0.05～0.50 组氨酸(His)    0.01～0.10 苯丙氨酸(Phe)    0.10～0.80 丝氨酸(Ser)    0.02～0.20 酪氨酸(Tyr)    0.10～0.60 苏氨酸(Thr)    0.05～0.15 总游离氨基酸(TAAC)    ＜5.0

4.一种如权利要求1所述的主要含有小分子肽、高纯度的大豆低聚肽粉工业化生产方法，其特征在于将高纯度大豆分离蛋白(蛋白质干基含量为88％～93％)加入8～12倍水，加温至90℃以上，降至50～65℃，加入混合蛋白酶，酶水解6～12小时，水解度60％以上。混合蛋白酶可以是由市售的，从植物、动物或微生物提取的多种蛋白酶组成。酶添加量为底物每克蛋白质所需酶单位2000～10000。

5.一种与权利要求4所述的主要含有小分子肽、高纯度的大豆低聚肽粉工业生产方法，其特征在于采用组合分离系统将大豆蛋白酶解液进行有效分离。这种组合系统将传统的离心，高新的微滤和超滤技术相结合，组成一套行之有效的、专门用来分离含有大分子蛋白质和小分子肽类的蛋白质酶解液的分离系统。这种组合分离系统的单元装置之一是工业生产用碟式分离机。利用碟片分离机，采用4000r～12000r/min的转速对大豆蛋白酶解液进行液渣分离，得到离心清液。本发明所选择的微滤处理方法是使用陶瓷膜系统，陶瓷膜装置的孔径为0.1μm～0.5μm。用选定的陶瓷膜装置将上一步离心处理得到的清液进行微滤分离，得到透过液。组合分离系统的最后一个单元装置是用来进行超滤处理的是中空膜过滤系统，本发明所选定的中空膜的截留分子量为2000Dalton～10000Dalton。用中空膜装置对陶瓷膜处理后得到的透过液进行超滤处理，得到富含小分子大豆低聚肽的透过液。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于采用三效降膜蒸发器，在0.1±0.02Mpa蒸汽压力，40-80℃下蒸发浓缩，直至浓缩液的固含量为20％～50％

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于采用粉末或颗粒活性碳对浓缩大豆低聚肽浓缩液进行脱苦、脱色处理，得到透明无色的料液。

8.根据权利要求4所述方法，其特征在于使用离心式用喷雾干燥装置对纯化后的大豆低聚肽浓缩液进行喷雾干燥，得到小分子、高纯度的大豆低聚肽粉。干燥条件设定为进口温度160-180℃，出口温度为80-90℃。

9.根据权利要求4所述方法，其特征在于大豆低聚肽的产率达到35％-55％。

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