一種半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)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(shí)，得到植物蛋白質(zhì)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(fā)明利用具有流散性的植物蛋白豆粕在半濕固態(tài)條件下，緩慢酶解植物蛋白，通過(guò)經(jīng)低壓控制的擠壓膨化設(shè)備的強(qiáng)制混合，使酶制劑與植物蛋白充分接觸，增加半濕固態(tài)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??；該方法極大地提高了工藝處理產(chǎn)能，顯著降低了噴霧干燥烘干的生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飼料原料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法，具體涉及一種在半濕固態(tài)條件下溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以豆柏植物蛋白為原料，采用液態(tài)酶解、負(fù)壓濃縮、噴霧干燥方法生產(chǎn)小肽的加工技術(shù)比較成熟。植物蛋白原料經(jīng)粉碎，在液態(tài)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(shí)間在3_8h，水解度一般大于20%。豆柏蛋白質(zhì)中的大豆球蛋白和β_伴球蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子在酶解過(guò)程中被降解，從而顯著提高豆柏的消化率和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
[0003]在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，液態(tài)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(fù)壓濃縮后，經(jīng)霧化、高溫氣流干燥，即噴霧干燥，負(fù)壓濃縮液根據(jù)酶解后物料的粘性和流動(dòng)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(dǎo)致生產(chǎn)成本過(guò)高，影響了小肽產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用；同時(shí)，由于液態(tài)酶解時(shí)間短，酶解劇烈，蛋白質(zhì)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(chǎn)生苦味肽，當(dāng)小肽添加量超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，對(duì)動(dòng)物采食量有嚴(yán)重負(fù)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(huì)使小肽物質(zhì)焦化，從而降低甚至失去營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。加工成本高、苦味肽對(duì)采食的負(fù)面影響和工藝處理中營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(guò)2%將明顯增加配方成本，同時(shí)降低動(dòng)物采食量，這與豆柏酶解和后處理以提高豆柏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收率的作用抵消了。
[0004]因此，除液態(tài)酶解工藝外，如何實(shí)現(xiàn)其它形式的酶解工藝技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)大產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本和能源消耗，提高豆柏小肽的添加量，獲得優(yōu)質(zhì)植物蛋白小肽是生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵；由于植物蛋白酶解物的流動(dòng)性差，吸潮性強(qiáng)，后處理干燥工藝不容易進(jìn)行，解決后處理等工藝問(wèn)題也十分重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在半濕固態(tài)條件下對(duì)植物蛋白緩慢酶解即半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法，該方法產(chǎn)能大，成本低，能得到水解度合適，苦味值小，小肽質(zhì)量比較好的酶解植物蛋白小肽。
[0006]本發(fā)明的構(gòu)思如下:利用豆柏植物蛋白在半濕固態(tài)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(qiáng)制混合的方法使復(fù)合蛋白酶制劑與植物蛋白質(zhì)充分混合，顯著提高半濕固態(tài)條件下溫和酶解的效果；采用遠(yuǎn)超液態(tài)酶解時(shí)間的靜置半濕固態(tài)緩慢溫和酶解的方法，彌補(bǔ)在半濕固態(tài)條件下蛋白酶水解活性不如液態(tài)狀態(tài)下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半濕固態(tài)條件下的大量快速繁殖成為優(yōu)勢(shì)菌，抑制其他雜菌繁殖，同時(shí)保持最適酶解所需溫度范圍；針對(duì)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(dòng)性，第一次烘干后進(jìn)入破碎機(jī)破碎，再進(jìn)入溫?zé)釟饬鲬腋〉诙魏娓?，至水分小?2wt%，粉碎，包裝，即得成品。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法，該方法是以豆柏為原料，按質(zhì)量百分比計(jì),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(shí)，得到植物蛋白質(zhì)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(tài)溫和酶解生產(chǎn)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(zhì)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(tài)物料
[0013]按所述的質(zhì)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(jī)內(nèi)的豆柏中，邊噴入邊混合均勻，第一次混合制備半濕固態(tài)物料；
[0014](3)半濕固態(tài)物料的第二次混合
[0015]第一次混合制備的半濕固態(tài)混合料，在常溫下進(jìn)入擠壓膨化機(jī)再次強(qiáng)制混合，采用四倍孔徑特制出料螺芯，控制膨化腔體內(nèi)壓強(qiáng)< 0.4MPa，出料速度>設(shè)計(jì)速度的3倍，在高速剪切強(qiáng)制混合狀態(tài)下使酶制劑與植物蛋白充分混合，顯著提高半濕固態(tài)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(tài)物料盛裝在容器中，靜止酶解48小時(shí)到72小時(shí)；
[0018](5)烘干、破碎、再烘干
[0019]流動(dòng)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(dòng)性；第一次烘干后進(jìn)入破碎機(jī)破碎，再進(jìn)入溫?zé)釟饬鲬腋〉诙魏娓?，至水分?2wt% ；
[0020](6)粉碎、成品包裝:烘干的物料經(jīng)粉碎和包裝后得成品。
[0021]上述方法制得的植物蛋白小肽產(chǎn)品的粗蛋白質(zhì)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(zhì)的水解度彡15.0%。
[0022]本發(fā)明的豆柏植物蛋白小肽產(chǎn)品中的成分采用以下檢測(cè)方法:
[0023]1、水分GB6435-86 飼料水分的測(cè)定方法
[0024]2、粗蛋白質(zhì) GB/T6432-94 飼料中粗蛋白測(cè)定方法
[0025]3、超濾膜超濾-雙縮脲顯色法測(cè)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(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液:用0.0lMol/LNaOH溶液精確配制4.0000g/L的牛白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液。
[0031]1.5硫酸銅，化學(xué)純。
[0032]1.6酒石酸鉀鈉，化學(xué)純。
[0033]1.7碘化鉀，化學(xué)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(chǎn)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(jí)用水的規(guī)定。
[0037]二、儀器設(shè)備
[0038]2.1實(shí)驗(yàn)室常用儀器設(shè)備。
[0039]2.2電熱數(shù)字顯示恒溫水浴鍋。
[0040]2.3UV751⑶紫外/可見(jiàn)光光度計(jì)。
[0041]2.4 高速離心機(jī):12000r/min。
[0042]2.5 離心機(jī):4000r/min。
[0043]2.6分析天平:感量0.0001克。
[0044]2.71.0Oml 標(biāo)準(zhǔn)取液槍。
[0045]2.8高速萬(wàn)能粉碎機(jī):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(jī)超微粉碎，全部通過(guò)0.15mm孔篩，混勻，裝入密閉容器中，保存?zhèn)溆谩?br> [0049]四、分析步驟
[0050]4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
[0051]準(zhǔn)確移取0.00,1.00,2.00,3.00,4.00和5.0OmL牛白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液于試管中，用去離子水補(bǔ)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(yīng)30min,測(cè)定540nm處的吸光值，以A540為橫座標(biāo)，以牛白蛋白的濃度為縱座標(biāo)，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)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(yàn)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(zhǔn)確移取20.0OmL待測(cè)樣品溶液于離心管中，4000r/min下離心lOmin。離心結(jié)束后小心傾出上清液，準(zhǔn)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(guò)液為試驗(yàn)溶液。
[0054]4.3 測(cè)定
[0055]準(zhǔn)確移取試驗(yàn)溶液0.50ml，用去離子水補(bǔ)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(yīng)30min，測(cè)定540nm處的吸光值A(chǔ)540。
[0056]五、結(jié)果的計(jì)算與表述
[0057]5.1計(jì)算公式
[0058]把所測(cè)試驗(yàn)溶液的吸光值A(chǔ)540代入標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程C1=K^A54JB中，計(jì)算出樣品中的肽濃度C1 (mg/mL )。
[0059]試驗(yàn)溶液中的肽濃度C1 (mg/mL)的計(jì)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(shù)。
[0062]B——回歸方程的常數(shù)。
[0063]A540——試驗(yàn)溶液在540nm處的吸光值。
[0064]樣品中總肽含量X (%)的計(jì)算公式:
[0065]A (%) = 2°ClxFl X100%
' ' 1000M
[0066]式中:X-樣品中肽含量的質(zhì)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(cè)定結(jié)果用算術(shù)平均值表示，保留小數(shù)點(diǎn)后一位。
[0071]4、蛋白質(zhì)水解物水解度的測(cè)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(yù)先中和)。
[0077]1.4 甘氨酸。
[0078]1.5 標(biāo)準(zhǔn) NaOH 溶液(0.lmol/L)。
[0079]1.62%硼酸溶液(w/w)等及有關(guān)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(jí)用水的規(guī)定。
[0081]二、儀器設(shè)備
[0082]2.1721分光光度計(jì)(上海產(chǎn))。
[0083]2.2精密pH計(jì)(上海產(chǎn))。
[0084]2.3半自動(dòng)凱氏定氮儀(江蘇宜興產(chǎn))。
[0085]2.4磁力攪拌器(上海產(chǎn))。
[0086]二、分析步驟
[0087]3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
[0088]取0.1OOOg干燥過(guò)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(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。取
2.0Oml測(cè)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(shí)作空白試驗(yàn)；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(diào)零于570nm處測(cè)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(shù)的A-C關(guān)系:標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程(^=κ*α57(ι+β。
[0090]3.2甲醛固定法測(cè)定水解蛋白液中一NH2基的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定pH=8.2時(shí)，加入已中和好的甲醛溶液20ml，記錄將其PH值滴至9.2時(shí)所消耗的0.1mol/LNaOH溶液的體積，然后計(jì)算其一NH2基的含量(μ mol/ml)。
[0092]把所測(cè)蛋白質(zhì)水解物溶液的吸光值A(chǔ)570代入標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程(^=Κ*Α57(ι+Β中，計(jì)算出測(cè)試樣品中的一 NH2基濃度C1 ( μ mo I /ml)。
[0093]測(cè)試溶液中的一 NH2基濃度C1 ( μ mo I/ml)的計(jì)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(shù)。
[0097]B——回歸方程的常數(shù)。
[0098]A570——測(cè)試溶液在570nm處的吸光值。
[0099]3.3水解蛋白液中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定
[0100]取1.0Oml水解液進(jìn)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(zhì)的含量表不為NX6.25mg/ml。
[0101]四、結(jié)果的計(jì)算與表述
[0102]蛋白質(zhì)水解物水解度DH的計(jì)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(zhì)中游離一NH2基濃度(mmol/g)。
[0106]N-測(cè)試樣品中的氮含量(mg/ml)。
[0107]6.25——氮元素和蛋白質(zhì)的換算系數(shù)。
[0108]7.8-每克蛋白質(zhì)中一NH2基的平均濃度(mmol/g)。
[0109]本發(fā)明的有益效果:
[0110]本發(fā)明采用的制備方法首先利用豆柏植物蛋白在半濕固態(tài)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(qiáng)制混合的方法使復(fù)合蛋白酶制劑與植物蛋白質(zhì)充分混合，顯著提高半濕固態(tài)條件下溫和酶解的效果；采用遠(yuǎn)超液態(tài)酶解時(shí)間的靜置半濕固態(tài)緩慢溫和酶解的方法，彌補(bǔ)在半濕固態(tài)條件下蛋白酶水解活性不如液態(tài)狀態(tài)下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半濕固態(tài)條件下的大量快速繁殖成為優(yōu)勢(shì)菌，抑制其他雜菌繁殖，同時(shí)保持最適酶解所需溫度范圍50?55°C ;針對(duì)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(dòng)性，第一次烘干后進(jìn)入破碎機(jī)破碎，再進(jìn)入溫?zé)釟饬鲬腋〉诙魏娓?，至水?lt; 12wt%，粉碎，包裝，即得成品。此制備方法生產(chǎn)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(zhì)的水解度< 15%，酶解過(guò)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(chǎn)能，顯著降低了噴霧干燥烘干的生產(chǎn)成本。本發(fā)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(shí)施方式】
[0111]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限制本發(fā)明:
[0112]實(shí)施例1
[0113]一、配方
[0114]

【權(quán)利要求】
1.一種半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)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(zhì)量百分比計(jì)，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(shí)，得到植物蛋白質(zhì)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(jù)權(quán)利要求1所述的半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)植物蛋白小肽的方法，其特征在于，它是以豆柏為原料，按質(zhì)量百分比計(jì)，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(jìn)行緩慢溫和酶解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半濕固態(tài)溫和酶解生產(chǎn)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(zhì)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(tài)物料 按所述的質(zhì)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(jī)內(nèi)的豆柏中，邊噴入邊混合均勻，第一次混合制備半濕固態(tài)物料； (3)半濕固態(tài)物料的第二次混合 第一次混合制備的半濕固態(tài)混合料，在常溫下進(jìn)入擠壓膨化機(jī)再次強(qiáng)制混合，采用四倍孔徑特制出料螺芯，控制膨化腔體內(nèi)壓強(qiáng)< 0.4MPa，出料速度>設(shè)計(jì)速度的3倍，在高速剪切強(qiáng)制混合狀態(tài)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(tài)物料盛裝在容器中，靜止酶解48小時(shí)到72小時(shí)； (5)烘干、破碎、再烘干 流動(dòng)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(jìn)入破碎機(jī)破碎，再進(jìn)入溫?zé)釟饬鲬腋〉诙魏娓?，至水分^ 12wt% ； (6)粉碎、成品包裝:烘干的物料經(jīng)粉碎和包裝后得成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法制得的植物蛋白小肽產(chǎn)品，其特征在于，該產(chǎn)品粗蛋白質(zhì)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(zhì)的水解度彡15.0%。
【文檔編號(hào)】A23K1/14GK104161168SQ201310413360
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊瑞生, 李亮, 董志國(guó), 蘭淼泉, 郭永軍 申請(qǐng)人:上海新農(nóng)飼料股份有限公司