一种半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法
【专利摘要】本发明公开了一种半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法。该方法是以豆粕为原料，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℃条件下，缓慢温和酶解48～72小时，得到植物蛋白质的水解度≤15%，分子量小于2000道尔顿的小肽含量≥25.0wt%的植物蛋白小肽。本发明利用具有流散性的植物蛋白豆粕在半湿固态条件下，缓慢酶解植物蛋白，通过经低压控制的挤压膨化设备的强制混合，使酶制剂与植物蛋白充分接触，增加半湿固态条件下温和酶解的效果。该方法制得的豆粕植物蛋白小肽，水解度合适，苦味值小；该方法极大地提高了工艺处理产能，显著降低了喷雾干燥烘干的生产成本。
【专利说明】一种半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于饲料原料加工【技术领域】，涉及一种生产植物蛋白小肽的方法，具体涉及一种在半湿固态条件下温和酶解生产植物蛋白小肽的方法。
【背景技术】
[0002]以豆柏植物蛋白为原料，采用液态酶解、负压浓缩、喷雾干燥方法生产小肽的加工技术比较成熟。植物蛋白原料经粉碎，在液态条件下，加入蛋白酶酶解，酶解液的固含量在一般8.0-16.0wt%,酶解温度45-55°C，酶解时间在3_8h，水解度一般大于20%。豆柏蛋白质中的大豆球蛋白和β_伴球蛋白等抗营养因子在酶解过程中被降解，从而显著提高豆柏的消化率和营养价值。
[0003]在实际生产实践中，液态酶解豆柏植物蛋白的固含量比较低，高昂的干燥成本阻碍了其直接被干燥处理，酶解液需要负压浓缩后，经雾化、高温气流干燥，即喷雾干燥，负压浓缩液根据酶解后物料的粘性和流动性及雾化效果，其固含量范围为28.0-35.0%，如此低固含量液体的喷雾干燥导致生产成本过高，影响了小肽产品的广泛应用；同时，由于液态酶解时间短，酶解剧烈，蛋白质的水解度大于20.0%，分子量2000道尔顿以下的小肽含量在35-50wt%，剧烈酶解使疏水性氨基酸大量暴露，产生苦味肽，当小肽添加量超过一定数量时，对动物采食量有严重负面影响。低固含量酶解液不但烘干成本高，而且由于喷雾干燥的气流高温也会使小肽物质焦化，从而降低甚至失去营养价值。加工成本高、苦味肽对采食的负面影响和工艺处理中营养价值的流失限制了其广泛的使用，酶解小肽使用量一般小于2%，超过2%将明显增加配方成本，同时降低动物采食量，这与豆柏酶解和后处理以提高豆柏营养物质消化吸收率的作用抵消了。
[0004]因此，除液态酶解工艺外，如何实现其它形式的酶解工艺技术，提高生产效率，扩大产能，降低生产成本和能源消耗，提高豆柏小肽的添加量，获得优质植物蛋白小肽是生产工艺技术创新的关键；由于植物蛋白酶解物的流动性差，吸潮性强，后处理干燥工艺不容易进行，解决后处理等工艺问题也十分重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在半湿固态条件下对植物蛋白缓慢酶解即半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，该方法产能大，成本低，能得到水解度合适，苦味值小，小肽质量比较好的酶解植物蛋白小肽。
[0006]本发明的构思如下:利用豆柏植物蛋白在半湿固态条件下能被蛋白酶缓慢温和酶解的先决条件，采用一次混合吸附，二次高速剪切强制混合的方法使复合蛋白酶制剂与植物蛋白质充分混合，显著提高半湿固态条件下温和酶解的效果；采用远超液态酶解时间的静置半湿固态缓慢温和酶解的方法，弥补在半湿固态条件下蛋白酶水解活性不如液态状态下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半湿固态条件下的大量快速繁殖成为优势菌，抑制其他杂菌繁殖，同时保持最适酶解所需温度范围；针对牙膏状被酶解的物料，第一次采用薄层烘干至物料水分小于18wt%，以增加物料的流动性，第一次烘干后进入破碎机破碎，再进入温热气流悬浮第二次烘干，至水分小于12wt%，粉碎，包装，即得成品。
[0007]为达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现:
[0008]一种半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，该方法是以豆柏为原料，按质量百分比计,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条件下，缓慢温和酶解48?72小时，得到植物蛋白质的水解度彡15%，分子量小于2000道尔顿的小肽含量彡25.0wt%的植物蛋白小肽。
[0009]上述半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，具体按以下步骤操作:
[0010](I)混合溶液的配制
[0011]按所述的质量配比，将混合益生菌液、葡萄糖、酵母膏、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶溶解于一半的水中，搅拌至完全溶解；
[0012](2)第一次混合制备半湿固态物料
[0013]按所述的质量配比，将上一步配制的混合溶液加入剩余另一半水中，混合均匀，再将混合均匀的液体喷入混合机内的豆柏中，边喷入边混合均匀，第一次混合制备半湿固态物料；
[0014](3)半湿固态物料的第二次混合
[0015]第一次混合制备的半湿固态混合料，在常温下进入挤压膨化机再次强制混合，采用四倍孔径特制出料螺芯，控制膨化腔体内压强< 0.4MPa，出料速度>设计速度的3倍，在高速剪切强制混合状态下使酶制剂与植物蛋白充分混合，显著提高半湿固态条件下温和酶解的效果；
[0016](4)静置酶解
[0017]将两次混合后的半湿固态物料盛装在容器中，静止酶解48小时到72小时；
[0018](5)烘干、破碎、再烘干
[0019]流动性差、呈牙膏状的被酶解植物蛋白物料，第一次采用薄层烘干至物料水分(18wt%,以增加物料的流动性；第一次烘干后进入破碎机破碎，再进入温热气流悬浮第二次烘干，至水分彡12wt% ；
[0020](6)粉碎、成品包装:烘干的物料经粉碎和包装后得成品。
[0021]上述方法制得的植物蛋白小肽产品的粗蛋白质含量> 48.0wt%，分子量小于2000道尔顿的小肽含量彡25.0wt%，水分含量彡12.00wt%，植物蛋白质的水解度彡15.0%。
[0022]本发明的豆柏植物蛋白小肽产品中的成分采用以下检测方法:
[0023]1、水分GB6435-86 饲料水分的测定方法
[0024]2、粗蛋白质 GB/T6432-94 饲料中粗蛋白测定方法
[0025]3、超滤膜超滤-双缩脲显色法测定小肽含量
[0026]一、试剂和材料
[0027]1.10.0IMoI/LNaOH 溶液。
[0028]1.20.2Mol/LNa0H 溶液。
[0029]1.3牛白蛋白:色谱纯。
[0030]1.4标准蛋白溶液:用0.0lMol/LNaOH溶液精确配制4.0000g/L的牛白蛋白标准溶液。
[0031]1.5硫酸铜，化学纯。
[0032]1.6酒石酸钾钠，化学纯。
[0033]1.7碘化钾，化学纯。
[0034]1.8双缩脲试剂:
[0035]4.50g酒石酸钾钠，2.50g碘化钾，用0.2Mol/LNa0H溶解，加入1.50g硫酸铜，混匀，让产生的沉淀完全溶解，定容至500ml。
[0036]所用试剂均为分析纯，水为去离子水，符合GB/T6682三级用水的规定。
[0037]二、仪器设备
[0038]2.1实验室常用仪器设备。
[0039]2.2电热数字显示恒温水浴锅。
[0040]2.3UV751⑶紫外/可见光光度计。
[0041]2.4 高速离心机:12000r/min。
[0042]2.5 离心机:4000r/min。
[0043]2.6分析天平:感量0.0001克。
[0044]2.71.0Oml 标准取液枪。
[0045]2.8高速万能粉碎机:FW100型。
[0046]2.9Vivaspin超滤浓缩离心管:截留分子量为lOOOODalton。
[0047]三、试样制备
[0048]选取有代表性的样品至少500g，四分法缩减至100g，高速离心机超微粉碎，全部通过0.15mm孔筛，混匀，装入密闭容器中，保存备用。
[0049]四、分析步骤
[0050]4.1标准曲线的绘制
[0051]准确移取0.00,1.00,2.00,3.00,4.00和5.0OmL牛白蛋白标准溶液于试管中，用去离子水补充至总体积为5.00mL，分别加入5.0OmL双缩脲试剂，在20°C _25°C下反应30min,测定540nm处的吸光值，以A540为横座标，以牛白蛋白的浓度为纵座标，做标准曲线，计算出一元一次线性回归方程，回归方程形式:C1=K*A220+B，R2 ^ 0.9990。
[0052]4.2试验溶液的制备
[0053]称取2.5g样品，精确至0.0OOlg，加离子水溶解后定容至100mL。准确移取20.0OmL待测样品溶液于离心管中，4000r/min下离心lOmin。离心结束后小心倾出上清液，准确移取倾出的上清液1.50mL于截留分子量为1000Dalton的Vivaspin超滤浓缩离心管中，12000rpm下离心1min,滤过液为试验溶液。
[0054]4.3 测定
[0055]准确移取试验溶液0.50ml，用去离子水补充至总体积为5.00mL，加入5.0OmL双缩脲试剂，在20°C -25°C下反应30min，测定540nm处的吸光值A540。
[0056]五、结果的计算与表述
[0057]5.1计算公式
[0058]把所测试验溶液的吸光值A540代入标准曲线的回归方程C1=K^A54JB中，计算出样品中的肽浓度C1 (mg/mL )。
[0059]试验溶液中的肽浓度C1 (mg/mL)的计算公式A1=K^A54crHB
[0060]式中:C1——样品中的肽浓度(mg/mL )。
[0061]K——回归方程的系数。
[0062]B——回归方程的常数。
[0063]A540——试验溶液在540nm处的吸光值。
[0064]样品中总肽含量X (%)的计算公式:
[0065]A (%) = 2°ClxFl X100%
' ' 1000M
[0066]式中:X-样品中肽含量的质量百分比(％)。
[0067]C1——样品中的肽浓度(mg/mL)。
[0068]V1-样品液的总体积(mL )。
[0069]M-样品总重量(g)。
[0070]8.2平行测定结果用算术平均值表示，保留小数点后一位。
[0071]4、蛋白质水解物水解度的测定
[0072]一、试剂和材料
[0073]1.1茚三酮显色剂
[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(预先中和)。
[0077]1.4 甘氨酸。
[0078]1.5 标准 NaOH 溶液(0.lmol/L)。
[0079]1.62%硼酸溶液(w/w)等及有关指示剂。
[0080]所用试剂均为分析纯，水为去离子水，符合GB/T6682三级用水的规定。
[0081]二、仪器设备
[0082]2.1721分光光度计(上海产)。
[0083]2.2精密pH计(上海产)。
[0084]2.3半自动凯氏定氮仪(江苏宜兴产)。
[0085]2.4磁力搅拌器(上海产)。
[0086]二、分析步骤
[0087]3.1标准曲线的绘制
[0088]取0.1OOOg干燥过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。取此液再分别稀释成含量为2-20 μ g/ml的溶液用于标准曲线绘制。取
2.0Oml测定用稀释液于试管中加入1.0Oml显色剂,混勻后沸水浴中加热15min,同时作空白试验；然后冷水冷却，加入5.0Oml40%乙醇溶液混勻,放置15min后用Icm比色杯，以空白管调零于570nm处测定A值。
[0089]甘氨酸的分子量为75.07，可将其换算成一NH2基的μ mol数的A-C关系:标准曲线的回归方程(^=κ*α57(ι+β。
[0090]3.2甲醛固定法测定水解蛋白液中一NH2基的测定
[0091]取水解蛋白液5.0Oml于小烧杯中，加入60ml去CO2水，磁力搅拌并用精密pH指示其pH值。先用0.lmol/L标准NaOH滴定pH=8.2时，加入已中和好的甲醛溶液20ml，记录将其PH值滴至9.2时所消耗的0.1mol/LNaOH溶液的体积，然后计算其一NH2基的含量(μ mol/ml)。
[0092]把所测蛋白质水解物溶液的吸光值A570代入标准曲线的回归方程(^=Κ*Α57(ι+Β中，计算出测试样品中的一 NH2基浓度C1 ( μ mo I /ml)。
[0093]测试溶液中的一 NH2基浓度C1 ( μ mo I/ml)的计算公式:
[0094]C1=K=KA57t^B
[0095]式中=C1——样品中的一 NH2基浓度(μ mo I/ml)。
[0096]K——回归方程的系数。
[0097]B——回归方程的常数。
[0098]A570——测试溶液在570nm处的吸光值。
[0099]3.3水解蛋白液中蛋白质含量的测定
[0100]取1.0Oml水解液进行湿法消化处理，然后在蒸馏仪上蒸馏并人工滴定氮，蛋白质的含量表不为NX6.25mg/ml。
[0101]四、结果的计算与表述
[0102]蛋白质水解物水解度DH的计算公式:
[0103]
Ci (umol/ml)
!—(minol/g)
DH= 100% X6 25.Ν (mg/ml)_
7.8 (mmol/g)
[0104]式中A——样品中的一NH2基浓度(μ mo I/ml)。
[0105]C2-原料蛋白质中游离一NH2基浓度(mmol/g)。
[0106]N-测试样品中的氮含量(mg/ml)。
[0107]6.25——氮元素和蛋白质的换算系数。
[0108]7.8-每克蛋白质中一NH2基的平均浓度(mmol/g)。
[0109]本发明的有益效果:
[0110]本发明采用的制备方法首先利用豆柏植物蛋白在半湿固态条件下能被蛋白酶缓慢温和酶解的先决条件，采用一次混合吸附，二次高速剪切强制混合的方法使复合蛋白酶制剂与植物蛋白质充分混合，显著提高半湿固态条件下温和酶解的效果；采用远超液态酶解时间的静置半湿固态缓慢温和酶解的方法，弥补在半湿固态条件下蛋白酶水解活性不如液态状态下水解活性不足的缺陷；采用混合益生菌在半湿固态条件下的大量快速繁殖成为优势菌，抑制其他杂菌繁殖，同时保持最适酶解所需温度范围50?55°C ;针对牙膏状被酶解的物料，第一次采用薄层烘干至物料水分< 18wt%，以增加物料的流动性，第一次烘干后进入破碎机破碎，再进入温热气流悬浮第二次烘干，至水分< 12wt%，粉碎，包装，即得成品。此制备方法生产的小肽，酶解缓慢温和，分子量小于2000道尔顿的小肽含量> 25.0被％，植物蛋白质的水解度< 15%，酶解过程中混合益生菌的繁殖消耗了游离疏水性氨基酸，苦味值小。二次烘干的后处理方法极大地提高了工艺处理产能，显著降低了喷雾干燥烘干的生产成本。本发明的方法酶解工艺缓慢温和，采用该方法制得的豆柏植物蛋白小肽，水解度合适，苦味值小。
【具体实施方式】
[0111]下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明:
[0112]实施例1
[0113]一、配方
[0114]
【权利要求】
1.一种半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，其特征在于，该方法是以豆柏为原料，按质量百分比计，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条件下，缓慢温和酶解48?72小时，得到植物蛋白质的水解度< 15%，分子量小于2000道尔顿的小肽含量> 25.0wt%的植物蛋白小肽。
2.根据权利要求1所述的半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，其特征在于，它是以豆柏为原料，按质量百分比计，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，进行缓慢温和酶解。
3.根据权利要求1或2所述的半湿固态温和酶解生产植物蛋白小肽的方法，其特征在于，具体按以下步骤操作: (1)混合溶液的配制 按所述的质量配比，将混合益生菌液、葡萄糖、酵母膏、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶溶解于一半的水中，搅拌至完全溶解； (2)第一次混合制备半湿固态物料 按所述的质量配比，将上一步配制的混合溶液加入剩余另一半水中，混合均匀，再将混合均匀的液体喷入混合机内的豆柏中，边喷入边混合均匀，第一次混合制备半湿固态物料； (3)半湿固态物料的第二次混合 第一次混合制备的半湿固态混合料，在常温下进入挤压膨化机再次强制混合，采用四倍孔径特制出料螺芯，控制膨化腔体内压强< 0.4MPa，出料速度>设计速度的3倍，在高速剪切强制混合状态下使酶制剂与植物蛋白充分混合； (4)静置酶解 将两次混合后的半湿固态物料盛装在容器中，静止酶解48小时到72小时； (5)烘干、破碎、再烘干 流动性差、呈牙膏状的被酶解植物蛋白物料，第一次采用薄层烘干至物料水分(18被％;第一次烘干后进入破碎机破碎，再进入温热气流悬浮第二次烘干，至水分^ 12wt% ； (6)粉碎、成品包装:烘干的物料经粉碎和包装后得成品。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法制得的植物蛋白小肽产品，其特征在于，该产品粗蛋白质含量彡48.0wt%,分子量小于2000道尔顿小肽含量彡25.0wt%,水分含量(12.00wt%，植物蛋白质的水解度彡15.0%。
【文档编号】A23K1/14GK104161168SQ201310413360
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】杨瑞生, 李亮, 董志国, 兰淼泉, 郭永军 申请人:上海新农饲料股份有限公司