專利名稱：酶水解蛋白質的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種酶水解蛋白質技術，更具體地說是涉及一種從動物體或者糧食的蛋白質中經(jīng)酶水解得到具有高活性酶解液的酶水解蛋白質的方法。
背景技術：
目前，國內外在蛋白質水解方面主要是采用了三種方法酸水解法、堿水解法和酶水解法。其中酸水解法和堿水解法屬于化學水解，而酶水解法屬于生物酶水解方法。酸水解法常用強酸即硫酸或鹽酸水解，在酸的摩爾濃度為6摩爾/升，高溫110℃的條件下水解20個小時以上，此方法的缺點是水解時間長，酸性物質腐蝕設備；酸水解后，其中天冬酰胺和谷胺酰胺分別被完全水解為天冬氨酸和谷氨酸，色氨酸則被完全破壞；絲氨酸和蘇氨酸被部分水解，損失分別為10％和5％。并且反應條件需要高溫，強酸，對環(huán)境污染嚴重。堿水解法一般采用氫氧化鈉或氫氧化鉀，長時間水解，多數(shù)氨基酸會遭到不同程度的破壞。比如絲氨酸、蘇氨酸、精氨酸以及半胱氨酸遭到破壞，其它氨基酸外消旋化，從而使其產(chǎn)品酶解液的營養(yǎng)價值降低，經(jīng)濟效益減少。
而酶水解法的反應條件溫和，能量消耗較少，氨基酸不被破壞，也不產(chǎn)生消旋作用，且效率高，在營養(yǎng)成分的保留上具有不可比擬的優(yōu)點。酶水解中酶來源的途徑有多種，可利用生物組織細胞中自身存在的各種水解酶對細胞組織進行分解，還可以通過加入適合反應體系的外源酶對細胞組織進行分解。而細胞組織中自身存在的水解酶種類很多，活力各不相同，而且還會受到體內其它物質的影響，體內存在的自溶水解酶活性容易喪失。而且，利用體內存在的自溶水解酶水解蛋白質，存在著反應時間長，效率不高，產(chǎn)率低，且自溶水解酶容易失活等缺點。因此，要利用動物體或者糧食自身存在的水解酶對其快速水解是十分有限和困難的。
然而動物體或者糧食經(jīng)過水解生產(chǎn)的酶解液保持了較高活性，具有較高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟效益。因酶解液含有氨基酸、小分子肽、核苷酸、甘油、脂肪酸等多種高活性物質，以此為基礎生產(chǎn)含有活性酶、活性肽等活性物質的氨基酸營養(yǎng)液、氨基酸葉面肥和氨基酸農(nóng)藥等。比如用作動物用復合氨基酸營養(yǎng)液，該水解產(chǎn)物高活性酶解液中的氨基酸組成與畜禽及魚類等體內組織蛋白質的氨基酸的組成相仿，并且水解產(chǎn)物中含有抗病和促進動物生長等多種功能的活性多肽，根據(jù)營養(yǎng)學理論，如果將各種必需氨基酸以最適宜的比例投喂動物體，喂動物體，則能得到最高的利用效率，動物能充分的吸收，極大促進生長；味精中的鮮味是谷氨酸，而酶解液中谷氨酸占氨基酸總含量的10％，其酶解液中氨基酸種類齊全，可使養(yǎng)殖動物肉嫩鮮美，品質提高。
因而動物體或糧食經(jīng)過水解生產(chǎn)的酶解液具有廣闊的市場前景。有機食品已成為我國沿海城市和內陸大中城市人們追求的目標。因此，大力發(fā)展天然的動物營養(yǎng)飼料添加劑和安全、無毒、無污染、無公害的新型氨基酸肥料必會極大促進無公害有機食品的生產(chǎn)。從而對高活性、安全無毒、無公害、綠色環(huán)保的蛋白質酶解液的需求量必將大大增加。研究一種水解蛋白質的有效方法，生產(chǎn)出高活性、安全無毒、無公害、綠色環(huán)保的蛋白質酶解液，正是本發(fā)明的目的所在。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是針對蛋白質現(xiàn)有水解方法所存在的不足，提供一種酶水解蛋白質的方法。該方法遵循綠色、高效、可循環(huán)利用蛋白質和水解蛋白酶的原則，選擇外源酶水解動物體或者糧食蛋白質，從而得到具有高活性蛋白質酶解液；且反應過程中不需要高溫高壓，水解劑也不是強酸強堿；反應條件溫和，反應時間短，方法簡便、易行，可操作性強；且水解產(chǎn)物中的氨基酸不被破壞，構型不發(fā)生改變，產(chǎn)出率高，基本上完全保留了營養(yǎng)成分和活性成分，并可重復利用外源酶和未反應完全的蚓體蛋白和糧食。
本發(fā)明的目的是采用以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明酶水解蛋白質的方法，其工藝步驟如下(1)清洗、除雜以動物體或糧食為待水解的蛋白質，以克或千克計量，以外源酶中性蛋白酶或堿性蛋白酶或中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的混合復合蛋白酶為酶水解體系中的水解酶，以克或千克計量，以緩沖溶液為酶水解體系中pH值的控制溶液，以毫升或升計量，用清水清洗待酶水解的蛋白質、并除去雜質、均勻破碎；(2)酶水解蛋白質酶水解蛋白質時水解酶與蛋白質、緩沖溶液的配比分別為水解酶的質量(g)∶蛋白質的質量(g)＝1∶(1000～10)；水解酶的質量(g)∶緩沖溶液的體積(ml)＝1∶(100000～1000)；將計量好的蛋白質放入反應容器，然后加入計量好的水解酶和緩沖溶液進行混合，振蕩、加熱使其在反應容器中起生化反應，使反應溫度在20℃～75℃之間；反應時間至少為2小時，即得含有氨基酸、小分子肽、核苷酸、甘油、脂肪酸為主要成分的多種物質組成的高活性蛋白質酶解液。
本發(fā)明以動物作酶水解蛋白質時蛋白質為蚯蚓。
本發(fā)明以糧食作酶水解蛋白質時蛋白質為大米或米糠或谷殼。
酶水解體系中控制其pH值的緩沖溶液為磷酸或硼酸—硼砂或硼砂—氫氧化鈉。
本發(fā)明將酶水解的蛋白質、水解酶即中性蛋白酶或堿性蛋白酶或中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶和緩沖溶液分別加入溶器中。
本發(fā)明水解酶的加酶量控制在600U/g～600000U/g之間；蛋白質的質量分數(shù)控制在0.1％～100％之間；酶水解反應體系中的pH值控制在1～12之間；本發(fā)明所說中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶中，中性蛋白酶和堿性蛋白酶的質量比分別為中性蛋白酶占復合蛋白酶總量的0.1％～85％，堿性蛋白酶也占復合蛋白酶總量的0.1％～85％。
本發(fā)明可循環(huán)利用蛋白質和水解蛋白酶，即將未反應完全的蚓體蛋白或糧食和蛋白酶從反應體系中沉淀分離出來，以便并入下一次的反應體系中循環(huán)利用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下特點1、本發(fā)明從綠色高效可循環(huán)利用蛋白質和水解蛋白酶的原則出發(fā)，用外源酶中性蛋白酶或堿性蛋白酶或復合蛋白酶進行水解，水解率可達48.49％以上。
2、本發(fā)明可將未反應完全的蚓體蛋白或糧食和蛋白酶從反應體系中沉淀分離出來，以便并入下一次的反應體系中循環(huán)利用，蚓體蛋白或糧食和中性蛋白酶、堿性蛋白酶或復合蛋白酶幾乎沒有損失。
3、本發(fā)明與現(xiàn)行工藝相比較，反應條件溫和，構型不發(fā)生改變；而且反應時間短，效率、產(chǎn)率高，基本上完全保留了營養(yǎng)成分和活性成分；更重要的是加入的外源酶和未反應完全的蚓體蛋白或糧食可重復利用，降低其生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
下面用實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。
實施例1將蚯蚓清洗、吐沙、除雜、均勻破碎，取蚯蚓0.5克，將中性蛋白酶2.5毫克加入到裝有50毫升緩沖溶液的反應容器中，進行振蕩，加熱使反應溫度為50℃，水解酶的加酶量為15000U/g，蛋白質質量分數(shù)為1.0％，反應體系中pH值為7.0，反應時間為5小時。待充分反應后，用茚三酮顯色法在分光光度計上測定氨基酸的含量，水解率可達65.98％以上。
實施例2將蚯蚓清洗、吐沙、除雜、均勻破碎。取蚯蚓15克，將堿性蛋白酶30毫克加到1000毫升緩沖溶液的反應容器中，加熱使反應溫度為50℃，水解酶的加酶量為6000U/g，蛋白質質量分數(shù)為1.5％，反應體系中的pH值為8.4，反應時間為5小時。待充分反應后，用茚三酮顯色法在分光光度計上測定氨基酸的含量，水解率可達48.49％以上。
實施例3將蚯蚓清洗、吐沙、除雜、均勻破碎。取蚯蚓0.5克，將復合蛋白酶即中性蛋白酶和堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶5毫克，其中中性蛋白酶4毫克，堿性蛋白酶1毫克，加入到裝有50毫升緩沖溶液的反應容器中，加熱使反應溫度為50℃，復合蛋白酶的加酶量為30000U/g，蛋白質質量分數(shù)為1.0％，反應體系中的pH值為7.2，反應時間為5小時。待充分反應后，用茚三酮顯色法在分光光度計上測定氨基酸的含量，水解率可達58.76％以上。
權利要求
1.一種酶水解蛋白質的方法，其特征在于工藝步驟如下(1)清洗、除雜以動物體或糧食為酶水解的蛋白質，以克或千克計量，以外源酶中性蛋白酶或堿性蛋白酶或中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶為水解酶，以克或千克計量，以緩沖溶液為酶水解體系中pH值的控制溶液，以毫升或升計量，用清水清洗待酶水解的蛋白質、并去除雜質、均勻破碎；(2)酶水解蛋白質酶水解蛋白質時水解酶與蛋白質、緩沖溶液的配比分別為水解酶的質量(g)∶蛋白質的質量(g)＝1∶(1000～10)；水解酶的質量(g)∶緩沖溶液的體積(ml)＝1∶(100000～1000)；將計量好的蛋白質放入反應容器，然后加入計量好的水解酶和緩沖溶液進行混合，振蕩、加熱使其在反應容器中起生化反應，使反應溫度在20℃～75℃之間；反應時間至少為2小時，即得含有氨基酸、小分子肽、核苷酸、甘油、脂肪酸為主要成分的多種物質組成的高活性蛋白質酶解液。
2.根據(jù)權利要求1所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于以動物作酶水解蛋白質時蛋白質為蚯蚓。
3.根據(jù)權利要求1所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于以糧食作酶水解蛋白質時蛋白質為大米或米糠或谷殼。
4.根據(jù)權利要求1所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于酶水解體系中控制其pH值的緩沖溶液為磷酸或硼酸-硼砂或硼砂-氫氧化鈉。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于將酶水解的蛋白質、水解酶和緩沖溶液分別加入溶器中。
6.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于酶水解體系中水解酶的加酶量控制在600U/g～600000U/g之間；蛋白質的質量分數(shù)控制在0.1％～100％之間；酶水解體系中的pH值控制在1～12之間。
7.根據(jù)權利要求5所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于酶水解體系中水解酶的加酶量控制在600U/g～600000U/g之間；蛋白質的質量分數(shù)控制在0.1％～100％之間；酶水解體系中的pH值控制在1～12之間。
8.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于所說中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶中，中性蛋白酶和堿性蛋白酶的質量比分別為中性蛋白酶占復合蛋白酶總量的0.1％～85％，堿性蛋白酶也占復合蛋白酶總量的0.1％～85％。
9.根據(jù)權利要求7所述的酶水解蛋白質的方法，其特征在于所說中性蛋白酶與堿性蛋白酶混合而成的復合蛋白酶中，中性蛋白酶和堿性蛋白酶的質量比分別為中性蛋白酶占復合蛋白酶總量的0.1％～85％，堿性蛋白酶也占復合蛋白酶總量的0.1％～85％。
全文摘要
本發(fā)明是一種酶水解蛋白質的方法。工藝步驟為將待水解的蛋白質進行清洗、除雜，再將蛋白質進行酶水解。酶水解時以外源酶中性蛋白酶或堿性蛋白酶或中性蛋白酶與堿性蛋白酶而成的混合復合蛋白酶為水解酶，以緩沖溶液控制酶水解反應體系中的pH值，以蚯蚓或糧食為待水解的蛋白質，將計量好的蛋白質、水解酶、緩沖溶液加入反應容器，反應溫度為20℃～75℃之間，反應時間至少為2小時，即得含有氨基酸、小分子肽、核苷酸、甘油、脂肪酸等為主要成分的多種物質組成的高活性酶解液。該方法工藝簡單、可操作性強，而且反應條件溫和，水解產(chǎn)物中的氨基酸不被破壞，酶解液的生物活性高；并可重復利用外源酶和未反應完全的蚓體蛋白和糧食，經(jīng)濟成本低。
文檔編號C12P21/00GK1661032SQ200410081498
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權日2004年12月16日
發(fā)明者趙仕林, 楊麗雪, 王錫宇, 廖洋 申請人:四川師范大學, 遂寧市興宇生態(tài)農(nóng)藝有限公司