一種半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法
【專利摘要】本發明公開了一種半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法。該方法是以豆粕為原料，加入4～6%的中性蛋白酶、0.5～1.5%的木瓜蛋白酶、4～6%的混合益生菌液、0.5～1.5%的葡萄糖、0.5～1.5%的酵母膏和55～65%的水，在50～55℃條件下，緩慢溫和酶解48～72小時，得到植物蛋白質的水解度≤15%，分子量小于2000道爾頓的小肽含量≥25.0wt%的植物蛋白小肽。本發明利用具有流散性的植物蛋白豆粕在半濕固態條件下，緩慢酶解植物蛋白，通過經低壓控制的擠壓膨化設備的強制混合，使酶制劑與植物蛋白充分接觸，增加半濕固態條件下溫和酶解的效果。該方法制得的豆粕植物蛋白小肽，水解度合適，苦味值小；該方法極大地提高了工藝處理產能，顯著降低了噴霧干燥烘干的生產成本。
【專利說明】一種半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飼料原料加工【技術領域】，涉及一種生產植物蛋白小肽的方法，具體涉及一種在半濕固態條件下溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法。
【背景技術】
[0002]以豆柏植物蛋白為原料，采用液態酶解、負壓濃縮、噴霧干燥方法生產小肽的加工技術比較成熟。植物蛋白原料經粉碎，在液態條件下，加入蛋白酶酶解，酶解液的固含量在一般8.0-16.0wt%,酶解溫度45-55°C，酶解時間在3_8h，水解度一般大于20%。豆柏蛋白質中的大豆球蛋白和β_伴球蛋白等抗營養因子在酶解過程中被降解，從而顯著提高豆柏的消化率和營養價值。
[0003]在實際生產實踐中，液態酶解豆柏植物蛋白的固含量比較低，高昂的干燥成本阻礙了其直接被干燥處理，酶解液需要負壓濃縮后，經霧化、高溫氣流干燥，即噴霧干燥，負壓濃縮液根據酶解后物料的粘性和流動性及霧化效果，其固含量范圍為28.0-35.0%，如此低固含量液體的噴霧干燥導致生產成本過高，影響了小肽產品的廣泛應用；同時，由于液態酶解時間短，酶解劇烈，蛋白質的水解度大于20.0%，分子量2000道爾頓以下的小肽含量在35-50wt%，劇烈酶解使疏水性氨基酸大量暴露，產生苦味肽，當小肽添加量超過一定數量時，對動物采食量有嚴重負面影響。低固含量酶解液不但烘干成本高，而且由于噴霧干燥的氣流高溫也會使小肽物質焦化，從而降低甚至失去營養價值。加工成本高、苦味肽對采食的負面影響和工藝處理中營養價值的流失限制了其廣泛的使用，酶解小肽使用量一般小于2%，超過2%將明顯增加配方成本，同時降低動物采食量，這與豆柏酶解和后處理以提高豆柏營養物質消化吸收率的作用抵消了。
[0004]因此，除液態酶解工藝外，如何實現其它形式的酶解工藝技術，提高生產效率，擴大產能，降低生產成本和能源消耗，提高豆柏小肽的添加量，獲得優質植物蛋白小肽是生產工藝技術創新的關鍵；由于植物蛋白酶解物的流動性差，吸潮性強，后處理干燥工藝不容易進行，解決后處理等工藝問題也十分重要。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種在半濕固態條件下對植物蛋白緩慢酶解即半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，該方法產能大，成本低，能得到水解度合適，苦味值小，小肽質量比較好的酶解植物蛋白小肽。
[0006]本發明的構思如下:利用豆柏植物蛋白在半濕固態條件下能被蛋白酶緩慢溫和酶解的先決條件，采用一次混合吸附，二次高速剪切強制混合的方法使復合蛋白酶制劑與植物蛋白質充分混合，顯著提高半濕固態條件下溫和酶解的效果；采用遠超液態酶解時間的靜置半濕固態緩慢溫和酶解的方法，彌補在半濕固態條件下蛋白酶水解活性不如液態狀態下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半濕固態條件下的大量快速繁殖成為優勢菌，抑制其他雜菌繁殖，同時保持最適酶解所需溫度范圍；針對牙膏狀被酶解的物料，第一次采用薄層烘干至物料水分小于18wt%，以增加物料的流動性，第一次烘干后進入破碎機破碎，再進入溫熱氣流懸浮第二次烘干，至水分小于12wt%，粉碎，包裝，即得成品。
[0007]為達到以上目的，本發明采用以下技術方案來實現:
[0008]一種半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，該方法是以豆柏為原料，按質量百分比計,加入4?6%的中性蛋白酶、0.5?1.5%的木瓜蛋白酶、4?6%的混合益生菌液、0.5?1.5%的葡萄糖、0.5?1.5%的酵母膏和55?65%的水，在50?55°C條件下，緩慢溫和酶解48?72小時，得到植物蛋白質的水解度彡15%，分子量小于2000道爾頓的小肽含量彡25.0wt%的植物蛋白小肽。
[0009]上述半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，具體按以下步驟操作:
[0010](I)混合溶液的配制
[0011]按所述的質量配比，將混合益生菌液、葡萄糖、酵母膏、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶溶解于一半的水中，攪拌至完全溶解；
[0012](2)第一次混合制備半濕固態物料
[0013]按所述的質量配比，將上一步配制的混合溶液加入剩余另一半水中，混合均勻，再將混合均勻的液體噴入混合機內的豆柏中，邊噴入邊混合均勻，第一次混合制備半濕固態物料；
[0014](3)半濕固態物料的第二次混合
[0015]第一次混合制備的半濕固態混合料，在常溫下進入擠壓膨化機再次強制混合，采用四倍孔徑特制出料螺芯，控制膨化腔體內壓強< 0.4MPa，出料速度>設計速度的3倍，在高速剪切強制混合狀態下使酶制劑與植物蛋白充分混合，顯著提高半濕固態條件下溫和酶解的效果；
[0016](4)靜置酶解
[0017]將兩次混合后的半濕固態物料盛裝在容器中，靜止酶解48小時到72小時；
[0018](5)烘干、破碎、再烘干
[0019]流動性差、呈牙膏狀的被酶解植物蛋白物料，第一次采用薄層烘干至物料水分(18wt%,以增加物料的流動性；第一次烘干后進入破碎機破碎，再進入溫熱氣流懸浮第二次烘干，至水分彡12wt% ；
[0020](6)粉碎、成品包裝:烘干的物料經粉碎和包裝后得成品。
[0021]上述方法制得的植物蛋白小肽產品的粗蛋白質含量> 48.0wt%，分子量小于2000道爾頓的小肽含量彡25.0wt%，水分含量彡12.00wt%，植物蛋白質的水解度彡15.0%。
[0022]本發明的豆柏植物蛋白小肽產品中的成分采用以下檢測方法:
[0023]1、水分GB6435-86 飼料水分的測定方法
[0024]2、粗蛋白質 GB/T6432-94 飼料中粗蛋白測定方法
[0025]3、超濾膜超濾-雙縮脲顯色法測定小肽含量
[0026]一、試劑和材料
[0027]1.10.0IMoI/LNaOH 溶液。
[0028]1.20.2Mol/LNa0H 溶液。
[0029]1.3牛白蛋白:色譜純。
[0030]1.4標準蛋白溶液:用0.0lMol/LNaOH溶液精確配制4.0000g/L的牛白蛋白標準溶液。
[0031]1.5硫酸銅，化學純。
[0032]1.6酒石酸鉀鈉，化學純。
[0033]1.7碘化鉀，化學純。
[0034]1.8雙縮脲試劑:
[0035]4.50g酒石酸鉀鈉，2.50g碘化鉀，用0.2Mol/LNa0H溶解，加入1.50g硫酸銅，混勻，讓產生的沉淀完全溶解，定容至500ml。
[0036]所用試劑均為分析純，水為去離子水，符合GB/T6682三級用水的規定。
[0037]二、儀器設備
[0038]2.1實驗室常用儀器設備。
[0039]2.2電熱數字顯示恒溫水浴鍋。
[0040]2.3UV751⑶紫外/可見光光度計。
[0041]2.4 高速離心機:12000r/min。
[0042]2.5 離心機:4000r/min。
[0043]2.6分析天平:感量0.0001克。
[0044]2.71.0Oml 標準取液槍。
[0045]2.8高速萬能粉碎機:FW100型。
[0046]2.9Vivaspin超濾濃縮離心管:截留分子量為lOOOODalton。
[0047]三、試樣制備
[0048]選取有代表性的樣品至少500g，四分法縮減至100g，高速離心機超微粉碎，全部通過0.15mm孔篩，混勻，裝入密閉容器中，保存備用。
[0049]四、分析步驟
[0050]4.1標準曲線的繪制
[0051]準確移取0.00,1.00,2.00,3.00,4.00和5.0OmL牛白蛋白標準溶液于試管中，用去離子水補充至總體積為5.00mL，分別加入5.0OmL雙縮脲試劑，在20°C _25°C下反應30min,測定540nm處的吸光值，以A540為橫座標，以牛白蛋白的濃度為縱座標，做標準曲線，計算出一元一次線性回歸方程，回歸方程形式:C1=K*A220+B，R2 ^ 0.9990。
[0052]4.2試驗溶液的制備
[0053]稱取2.5g樣品，精確至0.0OOlg，加離子水溶解后定容至100mL。準確移取20.0OmL待測樣品溶液于離心管中，4000r/min下離心lOmin。離心結束后小心傾出上清液，準確移取傾出的上清液1.50mL于截留分子量為1000Dalton的Vivaspin超濾濃縮離心管中，12000rpm下離心1min,濾過液為試驗溶液。
[0054]4.3 測定
[0055]準確移取試驗溶液0.50ml，用去離子水補充至總體積為5.00mL，加入5.0OmL雙縮脲試劑，在20°C -25°C下反應30min，測定540nm處的吸光值A540。
[0056]五、結果的計算與表述
[0057]5.1計算公式
[0058]把所測試驗溶液的吸光值A540代入標準曲線的回歸方程C1=K^A54JB中，計算出樣品中的肽濃度C1 (mg/mL )。
[0059]試驗溶液中的肽濃度C1 (mg/mL)的計算公式A1=K^A54crHB
[0060]式中:C1——樣品中的肽濃度(mg/mL )。
[0061]K——回歸方程的系數。
[0062]B——回歸方程的常數。
[0063]A540——試驗溶液在540nm處的吸光值。
[0064]樣品中總肽含量X (%)的計算公式:
[0065]A (%) = 2°ClxFl X100%
' ' 1000M
[0066]式中:X-樣品中肽含量的質量百分比(％)。
[0067]C1——樣品中的肽濃度(mg/mL)。
[0068]V1-樣品液的總體積(mL )。
[0069]M-樣品總重量(g)。
[0070]8.2平行測定結果用算術平均值表示，保留小數點后一位。
[0071]4、蛋白質水解物水解度的測定
[0072]一、試劑和材料
[0073]1.1茚三酮顯色劑
[0074]茚三酮0.5g、果糖 0.3g、Na3HPO4.1H2OlOg 及 KH2P046g，定容至 10ml。
[0075]1.240% 乙醇溶液(乙醇:水=40:60v/v)。
[0076]1.3甲醛溶液(預先中和)。
[0077]1.4 甘氨酸。
[0078]1.5 標準 NaOH 溶液(0.lmol/L)。
[0079]1.62%硼酸溶液(w/w)等及有關指示劑。
[0080]所用試劑均為分析純，水為去離子水，符合GB/T6682三級用水的規定。
[0081]二、儀器設備
[0082]2.1721分光光度計(上海產)。
[0083]2.2精密pH計(上海產)。
[0084]2.3半自動凱氏定氮儀(江蘇宜興產)。
[0085]2.4磁力攪拌器(上海產)。
[0086]二、分析步驟
[0087]3.1標準曲線的繪制
[0088]取0.1OOOg干燥過的甘氨酸溶解后定容至100ml，取出2.00ml定容至10ml得20yg/ml的溶液。取此液再分別稀釋成含量為2-20 μ g/ml的溶液用于標準曲線繪制。取
2.0Oml測定用稀釋液于試管中加入1.0Oml顯色劑,混勻后沸水浴中加熱15min,同時作空白試驗；然后冷水冷卻，加入5.0Oml40%乙醇溶液混勻,放置15min后用Icm比色杯，以空白管調零于570nm處測定A值。
[0089]甘氨酸的分子量為75.07，可將其換算成一NH2基的μ mol數的A-C關系:標準曲線的回歸方程(^=κ*α57(ι+β。
[0090]3.2甲醛固定法測定水解蛋白液中一NH2基的測定
[0091]取水解蛋白液5.0Oml于小燒杯中，加入60ml去CO2水，磁力攪拌并用精密pH指示其pH值。先用0.lmol/L標準NaOH滴定pH=8.2時，加入已中和好的甲醛溶液20ml，記錄將其PH值滴至9.2時所消耗的0.1mol/LNaOH溶液的體積，然后計算其一NH2基的含量(μ mol/ml)。
[0092]把所測蛋白質水解物溶液的吸光值A570代入標準曲線的回歸方程(^=Κ*Α57(ι+Β中，計算出測試樣品中的一 NH2基濃度C1 ( μ mo I /ml)。
[0093]測試溶液中的一 NH2基濃度C1 ( μ mo I/ml)的計算公式:
[0094]C1=K=KA57t^B
[0095]式中=C1——樣品中的一 NH2基濃度(μ mo I/ml)。
[0096]K——回歸方程的系數。
[0097]B——回歸方程的常數。
[0098]A570——測試溶液在570nm處的吸光值。
[0099]3.3水解蛋白液中蛋白質含量的測定
[0100]取1.0Oml水解液進行濕法消化處理，然后在蒸餾儀上蒸餾并人工滴定氮，蛋白質的含量表不為NX6.25mg/ml。
[0101]四、結果的計算與表述
[0102]蛋白質水解物水解度DH的計算公式:
[0103]
Ci (umol/ml)
!—(minol/g)
DH= 100% X6 25.Ν (mg/ml)_
7.8 (mmol/g)
[0104]式中A——樣品中的一NH2基濃度(μ mo I/ml)。
[0105]C2-原料蛋白質中游離一NH2基濃度(mmol/g)。
[0106]N-測試樣品中的氮含量(mg/ml)。
[0107]6.25——氮元素和蛋白質的換算系數。
[0108]7.8-每克蛋白質中一NH2基的平均濃度(mmol/g)。
[0109]本發明的有益效果:
[0110]本發明采用的制備方法首先利用豆柏植物蛋白在半濕固態條件下能被蛋白酶緩慢溫和酶解的先決條件，采用一次混合吸附，二次高速剪切強制混合的方法使復合蛋白酶制劑與植物蛋白質充分混合，顯著提高半濕固態條件下溫和酶解的效果；采用遠超液態酶解時間的靜置半濕固態緩慢溫和酶解的方法，彌補在半濕固態條件下蛋白酶水解活性不如液態狀態下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半濕固態條件下的大量快速繁殖成為優勢菌，抑制其他雜菌繁殖，同時保持最適酶解所需溫度范圍50?55°C ;針對牙膏狀被酶解的物料，第一次采用薄層烘干至物料水分< 18wt%，以增加物料的流動性，第一次烘干后進入破碎機破碎，再進入溫熱氣流懸浮第二次烘干，至水分< 12wt%，粉碎，包裝，即得成品。此制備方法生產的小肽，酶解緩慢溫和，分子量小于2000道爾頓的小肽含量> 25.0被％，植物蛋白質的水解度< 15%，酶解過程中混合益生菌的繁殖消耗了游離疏水性氨基酸，苦味值小。二次烘干的后處理方法極大地提高了工藝處理產能，顯著降低了噴霧干燥烘干的生產成本。本發明的方法酶解工藝緩慢溫和，采用該方法制得的豆柏植物蛋白小肽，水解度合適，苦味值小。
【具體實施方式】
[0111]下面結合具體的實施例對本發明作進一步描述，但不限制本發明:
[0112]實施例1
[0113]一、配方
[0114]
【權利要求】
1.一種半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，其特征在于，該方法是以豆柏為原料，按質量百分比計，加入4?6%的中性蛋白酶、0.5?1.5%的木瓜蛋白酶、4?6%的混合益生菌液、0.5?1.5%的葡萄糖、0.5?1.5%的酵母膏和55?65%的水，在50?55°C條件下，緩慢溫和酶解48?72小時，得到植物蛋白質的水解度< 15%，分子量小于2000道爾頓的小肽含量> 25.0wt%的植物蛋白小肽。
2.根據權利要求1所述的半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，其特征在于，它是以豆柏為原料，按質量百分比計，加入5%的中性蛋白酶、1%的木瓜蛋白酶、5%的混合益生菌液、1%的葡萄糖、1%的酵母膏和60%的水，進行緩慢溫和酶解。
3.根據權利要求1或2所述的半濕固態溫和酶解生產植物蛋白小肽的方法，其特征在于，具體按以下步驟操作: (1)混合溶液的配制 按所述的質量配比，將混合益生菌液、葡萄糖、酵母膏、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶溶解于一半的水中，攪拌至完全溶解； (2)第一次混合制備半濕固態物料 按所述的質量配比，將上一步配制的混合溶液加入剩余另一半水中，混合均勻，再將混合均勻的液體噴入混合機內的豆柏中，邊噴入邊混合均勻，第一次混合制備半濕固態物料； (3)半濕固態物料的第二次混合 第一次混合制備的半濕固態混合料，在常溫下進入擠壓膨化機再次強制混合，采用四倍孔徑特制出料螺芯，控制膨化腔體內壓強< 0.4MPa，出料速度>設計速度的3倍，在高速剪切強制混合狀態下使酶制劑與植物蛋白充分混合； (4)靜置酶解 將兩次混合后的半濕固態物料盛裝在容器中，靜止酶解48小時到72小時； (5)烘干、破碎、再烘干 流動性差、呈牙膏狀的被酶解植物蛋白物料，第一次采用薄層烘干至物料水分(18被％;第一次烘干后進入破碎機破碎，再進入溫熱氣流懸浮第二次烘干，至水分^ 12wt% ； (6)粉碎、成品包裝:烘干的物料經粉碎和包裝后得成品。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法制得的植物蛋白小肽產品，其特征在于，該產品粗蛋白質含量彡48.0wt%,分子量小于2000道爾頓小肽含量彡25.0wt%,水分含量(12.00wt%，植物蛋白質的水解度彡15.0%。
【文檔編號】A23K1/14GK104161168SQ201310413360
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】楊瑞生, 李亮, 董志國, 蘭淼泉, 郭永軍 申請人:上海新農飼料股份有限公司