CN216404262U - 一种大豆小分子肽的提取浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大豆小分子肽的提取浓缩装置，属于蛋白质制备技术领域。装置包括：超滤膜，用于对大豆酶解液进行超滤处理；脱色釜，连接于超滤膜的渗透侧，用于对超滤膜的渗透液进行脱色处理；离子交换树脂柱，连接于脱色釜，用于对脱色处理后的料液进行离子交换脱盐处理；纳滤膜，连接于离子交换树脂柱，用于对脱盐处理后的料液进行浓缩处理；喷雾干燥器，连接于纳滤膜的浓缩侧，用于对纳滤膜的浓缩液进行干燥处理。本装置在使用中可以有效地通过对大豆酶解液进行纯化、分离处理，去除掉主要杂质，同时获得两种不同分子量级的小分子大豆肽。

Description

一种大豆小分子肽的提取浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及一种大豆小分子肽的提取浓缩装置，属于蛋白质制备技术领域。

背景技术

人体从外界摄取的蛋白类营养物质被分解后大多以小分子肽的形式被消化吸收，大分子肽及游离氨基酸被吸收的比例很小，且小分子肽的吸收更为迅速。脱脂大豆粉在发酵及酶解过程中可以产生一些具有特殊生理活性的植物源生物功能小分子肽。这些生物活性小分子肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质，还具有独特的生物学功能，可以抗血栓、抗高血压、抗高血脂、延缓衰老、抵抗疲劳、抗氧化、提高机体免疫力等-。通过活性益生菌对发酵的脱脂大豆粉酶解发酵，可以产生具有生物活性的小分子肽。小分子大豆肽具有较强的生物活性，易为人体消化吸收，具有抗疲劳、增强体力等特性，其氨基酸组成几乎完全与大豆蛋白质相同，必需氨基酸平衡良好且含量丰富，这些特点使大豆肽在食品加工领域中有着广泛的应用前景，目前已有多种生物活性肽如降血压肽、促进钙质吸收肽获得了工业化生产。然而对于大豆蛋白经过酶解得到小分子肽，仍然存在着工业化生产连续性低、产品纯度不好等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供了一种适用工业化生产的大豆小分子肽的浓缩提取装置，本装置在使用中可以有效地通过对大豆酶解液进行纯化、分离处理，去除掉主要杂质，同时获得两种不同分子量级的小分子大豆肽。

技术方案：

一种大豆小分子肽的提取浓缩装置，包括：

超滤膜，用于对大豆酶解液进行超滤处理；

脱色釜，连接于超滤膜的渗透侧，用于对超滤膜的渗透液进行脱色处理；

离子交换树脂柱，连接于脱色釜，用于对脱色处理后的料液进行离子交换脱盐处理；

纳滤膜，连接于离子交换树脂柱，用于对脱盐处理后的料液进行浓缩处理；

喷雾干燥器，连接于纳滤膜的浓缩侧，用于对纳滤膜的浓缩液进行干燥处理。

还包括：凝胶树脂柱，纳滤膜的浓缩侧通过凝胶树脂柱与喷雾干燥器连接，所述的凝胶树脂柱用于对纳滤浓缩液进行多肽的凝胶树脂分离处理。

所述的凝胶树脂柱中装填的是交联葡聚糖凝胶。

还包括：洗脱液加入口，连接于凝胶树脂柱，用于向凝胶树脂柱中加入多肽洗脱液。

还包括：第一洗脱液储罐和第二洗脱液储罐，连接于凝胶树脂柱，分别用于接收对凝胶树脂柱洗脱时含有第二个产物峰和第三个产物峰的洗脱液。

所述的超滤膜的截留分子量为0.05-10KD。

所述的脱色釜中装填的是硅藻土。

所述的纳滤膜截留分子量是200-600Da。

有益效果

本实用新型的方法可以有效地对大豆蛋白酶解液进行分离提纯，获得较高纯度的大豆小分子多肽，具有生产过程连续性好、产品纯度高的优点，同时可以将多肽切割为两种不同分子量级别的产品，分别为1000Da以上和500Da左右的多肽。

附图说明

图1是本专利的流程图；

图2是本专利的装置图；

图3是洗脱液的流出体积与标准肽相对分子量对数(gM)的标准曲线

图4是获得的小分子肽的分子量切割分布图。

其中，1、超滤膜；2、脱色釜；3、离子交换树脂柱；4、纳滤膜；5、凝胶树脂柱；6、洗脱液加入口；7、第一洗脱液储罐；8、第二洗脱液储罐；9、喷雾干燥器。

具体实施方式

本实用新型公开了一种大豆小分子肽的提取浓缩方法及装置。该方法包括一步法超滤系统、硅藻土脱色系统、离子交换脱盐系统、特种纳滤膜浓缩系统、喷雾干燥系统。

更具体地，其技术路线包括：

1)将大豆蛋白酶解液经过一步法超滤系统过滤，除去菌体、悬浮物以及大分子多糖等杂质，从而得到超滤清液。在本步骤中，所采用的酶解液是通过将大豆分离蛋白通过酶解后得到，这里所使用的酶没有特别的限制，可以是采用碱性蛋白酶或者复合风味酶进行酶解处理，并且酶解过程中的操作参数是pH7.5-9.0，温度35-55℃，底物浓度1-10％，酶用量0.2-1.0AU/g。所使用的超滤过程中，采用特制小分子量陶瓷超滤膜对大豆小分子肽酶解液进行超滤，超滤系统中采用的小分子量陶瓷膜截留分子量为0.5-10KD，更优选为1KD，超滤系统中采用的特制小分子量陶瓷膜元件为直径52mm、长度1.5m、61个通道且通道直径为4mm，单支膜管过滤面积为1.29m²。超滤系统中，系统运行压力为0.7-1Mpa，膜面流速为4m/s，浓缩倍数为7倍以上。

2)将上述超滤清液经过硅藻土脱色系统，除去色素杂质，从而获得硅藻土透过液。这里所采用的脱色系统主要是通过将硅藻土装填于吸附罐中对料液进行吸附处理。脱色的过程中，料液的流速可以控制在1-8BV/h，脱色温度控制在20-50℃。

3)将上述硅藻土透过液经过离子交换脱盐系统，除去盐分，从而得到无盐大豆小分子肽清液。这里所使用的离子交换脱盐主要是通过离子交换树脂进行处理，离子交换树脂可以是采用钠型阳离子交换树脂，料液的流速可以控制在1-10BV/h，脱色温度控制在10-40℃。

4)将上述无盐大豆小分子肽清液经过纳滤膜浓缩系统，脱除部分水分和小分子氨基酸等杂质，从而得到大豆小分子肽浓缩液和纳滤膜透过液；纳滤膜系统是指采用纳滤膜滤芯元件，该纳滤膜滤芯元件特征在于隔网的厚度在0.5～10mm之间，纳滤膜滤芯元件截留分子量约为200-600Da，系统运行压力为2.0～3.0Mpa，浓缩倍数为10倍以上。

纳滤膜透过液作为一步法超滤系统的透析水进行回用，从而提高大豆小分子肽产品收率；

纳滤的浓缩液再经过凝胶分段洗脱，可以获得两个不同分子量段的小分子多肽。这里所采用的凝胶没有特别的限定，可以从现有的用于分离多肽的凝胶材料中进行选取，例如采用交联葡聚糖凝胶(Sephadex G-25)等，进行上柱操作时，直接采用纳滤浓缩液进行上样，洗脱过程采用去离子水进行洗脱，并收集第二个产物峰和第三个产物峰的洗脱液，洗脱过程的流速控制在2-5BV/h，洗脱温度是15-35℃。其中，第二个产物峰的多肽分子量大小约800-1200，第三个产物峰的多肽分子量大小约为400-600。第一个产物峰为柱前峰。

5)将上述洗脱液经过喷雾干燥系统，从而得到大豆小分子肽粉体。该方法具有操作简单、节能减排等优点，具有广泛的社会效益。

基于以上的方法，采用的装置如图2所示，包括：

超滤膜1，用于对大豆酶解液进行超滤处理；

脱色釜2，连接于超滤膜1的渗透侧，用于对超滤膜1的渗透液进行脱色处理；

离子交换树脂柱3，连接于脱色釜2，用于对脱色处理后的料液进行离子交换脱盐处理；

纳滤膜4，连接于离子交换树脂柱3，用于对脱盐处理后的料液进行浓缩处理；

喷雾干燥器9，连接于纳滤膜4的浓缩侧，用于对纳滤膜4的浓缩液进行干燥处理。

还包括：凝胶树脂柱5，纳滤膜4的浓缩侧通过凝胶树脂柱5与喷雾干燥器9连接，所述的凝胶树脂柱5用于对纳滤浓缩液进行多肽的凝胶树脂分离处理。

所述的凝胶树脂柱5中装填的是交联葡聚糖凝胶。

还包括：洗脱液加入口6，连接于凝胶树脂柱5，用于向凝胶树脂柱5中加入多肽洗脱液。

还包括：第一洗脱液储罐7和第二洗脱液储罐8，连接于凝胶树脂柱5，分别用于接收对凝胶树脂柱5洗脱时含有第二个产物峰和第三个产物峰的洗脱液。

所述的超滤膜1的截留分子量为0.05-10KD。

所述的脱色釜2中装填的是硅藻土。

所述的纳滤膜4截留分子量是200-600Da。

在以下的实施例中，所采用的大豆酶解液的制备过程如下：配制8％浓度的大豆分离蛋白溶液，先加热至75℃，保温30min；调节pH至7.5-8.0左右，加入碱性蛋白酶Alcalase，酶加入量控制在0.55AU/g，于45-50℃条件下酶解1.5h后，升温至灭酶温度，冷却后离心，得到清液。

分子量的标准曲线通过以下方法得到：取杆菌肽(Mw＝1531)、氧化型谷胱甘肽(Mw638)、还原型谷胱甘肽(Mw＝316)、牛血清白蛋白各10mg,分别溶于1mL洗脱液中，制成标准溶液。将已处理好的交联葡聚糖凝胶(SephadexG-25)装柱，用洗脱液洗脱至基线平稳，加入标准溶液0.2L,并记录最大吸收峰出现时洗脱液的流出体积如L),并绘制洗脱液的流出体积与标准肽相对分子量对数(gM)的标准曲线，如图3所示。

多肽的含量采用凯式定氮法测定。

实施例1

将大豆蛋白酶解液采用截留分子量2KD的陶瓷膜进行过滤，采用的运行压力0.7Mpa，膜面流速为2m/s，浓缩倍数8倍。陶瓷膜清液送入装填有硅藻土的脱色釜中进行吸附脱色处理，料液的流速控制在4BV/h，脱色温度控制在30℃，透过液送入装填有钠型阳离子交换树脂的吸附塔进行脱盐处理，料液的流速控制在5BV/h，脱色温度控制在35℃，透过液通过纳滤浓缩提纯，纳滤膜截留分子量400Da，系统运行压力为2.0Mpa，浓缩倍数为10倍；纳滤透过液送入交联葡聚糖凝胶(Sephadex G-25)中进行吸附洗脱分离，吸附饱和后采用去离子水进行洗脱，洗脱液中收集主要含有第二个和第三个多肽物质峰的洗脱液，分别进行喷雾干燥，得到两种规格级别的大豆小分子多肽。

实施例2

将大豆蛋白酶解液采用截留分子量5KD的陶瓷膜进行过滤，采用的运行压力1Mpa，膜面流速为6m/s，浓缩倍数10倍。陶瓷膜清液送入装填有硅藻土的脱色釜中进行吸附脱色处理，料液的流速控制在2BV/h，脱色温度控制在35℃，透过液送入装填有钠型阳离子交换树脂的吸附塔进行脱盐处理，料液的流速控制在4BV/h，脱色温度控制在30℃，透过液通过纳滤浓缩提纯，纳滤膜截留分子量300Da，系统运行压力为2.0Mpa，浓缩倍数为10倍；纳滤透过液送入交联葡聚糖凝胶(Sephadex G-25)中进行吸附洗脱分离，吸附饱和后采用去离子水进行洗脱，洗脱液中收集主要含有第二个和第三个多肽物质峰的洗脱液，分别进行喷雾干燥，得到两种规格级别的大豆小分子多肽。

实施例3

将大豆蛋白酶解液采用截留分子量1KD的陶瓷膜进行过滤，采用的运行压力0.8Mpa，膜面流速为4m/s，浓缩倍数8倍。陶瓷膜清液送入装填有硅藻土的脱色釜中进行吸附脱色处理，料液的流速控制在5BV/h，脱色温度控制在40℃，透过液送入装填有钠型阳离子交换树脂的吸附塔进行脱盐处理，料液的流速控制在5BV/h，脱色温度控制在30℃，透过液通过纳滤浓缩提纯，纳滤膜截留分子量400Da，系统运行压力为3.0Mpa，浓缩倍数为10倍；纳滤透过液送入交联葡聚糖凝胶(Sephadex G-25)中进行吸附洗脱分离，吸附饱和后采用去离子水进行洗脱，洗脱液中收集主要含有第二个和第三个多肽物质峰的洗脱液，分别进行喷雾干燥，得到两种规格级别的大豆小分子多肽。

以上各实施例中制备得到的大豆小分子肽的相关质控数据如下：

实施例1中得到的洗脱液的分子量如图4所示，从图中可以看出，洗脱液主要含有三个洗脱峰，其中第一个洗脱峰主要为一些大分子杂质，第二和第三洗脱峰分别为两种不同分子量规格的小分子大豆多肽，经过GPC分析，第二和第三洗脱峰得到的洗脱液分别喷雾干燥后得到的两种规格的多肽，分子量分别1150-1300Da和530-560Da的级别。其纯度都在95％以上，并且由于第三洗脱峰的洗脱顺序靠后，此时已经有其它的一些杂质被洗脱，因此第三洗脱峰对应的多肽的纯度高于第二洗脱峰对应的多肽。

Claims (7)

1.一种大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，包括：

超滤膜（1），用于对大豆酶解液进行超滤处理；

脱色釜（2），连接于超滤膜（1）的渗透侧，用于对超滤膜（1）的渗透液进行脱色处理；

离子交换树脂柱（3）的，连接于脱色釜（2）的，用于对脱色处理后的料液进行离子交换脱盐处理；

纳滤膜（4）的，连接于离子交换树脂柱（3）的，用于对脱盐处理后的料液进行浓缩处理；

喷雾干燥器（9）的，连接于纳滤膜（4）的浓缩侧，用于对纳滤膜（4）的浓缩液进行干燥处理；

还包括：凝胶树脂柱（5），纳滤膜（4）的浓缩侧通过凝胶树脂柱（5）与喷雾干燥器（9）连接，所述的凝胶树脂柱（5）用于对纳滤浓缩液进行多肽的凝胶树脂分离处理。

2.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，所述的凝胶树脂柱（5）中装填的是交联葡聚糖凝胶。

3.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，还包括：洗脱液加入口（6），连接于凝胶树脂柱（5），用于向凝胶树脂柱（5）中加入多肽洗脱液。

4.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，还包括：第一洗脱液储罐（7）和第二洗脱液储罐（8），连接于凝胶树脂柱（5），分别用于接收对凝胶树脂柱（5）洗脱时含有第二个产物峰和第三个产物峰的洗脱液。

5.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，所述的超滤膜（1）的截留分子量为0.05-10KD。

6.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，所述的脱色釜（2）中装填的是硅藻土。

7.根据权利要求1所述的大豆小分子肽的提取浓缩装置，其特征在于，所述的纳滤膜（4）截留分子量是200-600Da。

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