一种制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的方法，尤其是一种以小麦蛋白制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的方法，属于医药、食品、农产品加工技术领域。
【背景技术】
[0002]小麦水解蛋白是以小麦蛋白(谷朊粉)为原料，经生物酶解的功能性富肽产品，是一种具有很高的营养价值、良好消化性能和保健功能的蛋白质原料。小麦水解蛋白已广泛应用于保健品、肉制品、焙烤制品等食品领域，在饲料中代替昂贵且具有高致病风险的血浆蛋白做为牛犊代乳品、乳猪教槽料、三文鱼等高档水产饲料，小麦水解蛋白是不含抗营养因子和无转基因风险的优良蛋白质。其中富含的谷氨酰胺肽，具有显著的增强机体免疫功能和肠道健康、修复肠道损伤、促进肌肉蛋白质合成等功效，在医药、肠道营养品、保健品、功能食品、功能饲料、化妆品中具有广阔的用途。
[0003]由于小麦蛋白(谷阮粉)中含有大量的疏水性氨基酸且分子内的疏水作用区域较大，导致其溶解性比较差，且形成非常粘稠的胶状溶液。这也使得酶解时蛋白酶不易靠近酶切位点，导致其酶解速度缓慢，效率低，且小麦蛋白溶液黏度大，一般的膜分离很难用于小麦水解蛋白肽的分离。目前往往通过降低小麦蛋白浓度，增加蛋白酶用量来提高酶解效率，最后通过浓缩获得小麦水解蛋白产品。目前的工艺不但能耗很高，且普遍存在生产过程分批操作、酶耗大、蛋白转化率低、产物无法及时从反应体系中分离出去，造成底物浪费，工艺成本高等弊端。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的方法，以小麦蛋白浆液为底物，在由振动膜设备与酶反应器耦联而成的酶膜反应器中进行蛋白酶解反应，实现小分子量水解产物的连续分离，大分子底物及酶返回酶反应器继续反应，减少底物抑制作用，减少游离氨基酸含量。
[0005]在本发明的一种实施方式中，所述方法主要包括以下步骤:
[0006](I)将水与小麦蛋白(谷阮粉)在调浆罐进行调浆，小麦蛋白的质量浓度为30-50 %，温度为40-60°C，pH为4_10，加入20_80U/g的蛋白酶，反应l_3h，实现小麦蛋白液化增溶，得到小麦蛋白浆液；
[0007](2)将(I)步骤得到的小麦蛋白浆液加入到酶反应器中，温度设为10-80°C、pH为
4-10，加入20-80U/g的蛋白酶，实现酶促水解反应，得到小麦蛋白酶解液；
[0008](3)在酶促水解反应同时，将小麦蛋白酶解液连续引入振动膜设备中，振动膜设备中设有分子截流量为3kDa-10kDa的超滤膜，超滤膜操作压力0.02?0.05Mpa，循环流量20?40L/h ;通过振动膜设备及时滤出小分子(〈lOkDa)目标肽，流入产品收集罐，将截留的大分子底物和酶返回酶反应器继续酶解反应；有渗流液流入产品收集罐时，开启补料泵，补充步骤(I)得到的小麦蛋白浆液，补料速度与渗流液流速相当，使酶反应罐液面维持不变，整个装置进行连续酶解反应；
[0009](4)将(3)步骤产品收集罐中的酶解产品，灭酶后得到富肽水解小麦蛋白。
[0010]在本发明的一种实施方式中，步骤(I)所述蛋白酶是碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶中的一种或几种。
[0011]在本发明的一种实施方式中，步骤(I)将水与小麦蛋白在调浆罐进行调浆，小麦蛋白的质量浓度为50%。
[0012]在本发明的一种实施方式中，步骤(I)将水与小麦蛋白在调浆罐进行调浆，小麦蛋白的质量浓度为50%，温度为60°C，pH为10，加入80U/g的碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶，反应l_3h，实现小麦蛋白液化增溶，得到小麦蛋白浆液。
[0013]在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述蛋白酶是胰酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶、复合风味蛋白酶中的一种或几种。
[0014]在本发明的一种实施方式中，步骤(2)将(I)步骤得到的小麦蛋白浆液加入到酶反应器中，温度设为40-80°C、pH为8-10，加入20_80U/g的胰酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶，实现酶促水解反应，得到小麦蛋白酶解液。
[0015]在本发明的一种实施方式中，步骤(3)振动膜设备中设有分子截流量为6kDa_10kDa的超滤膜。
[0016]在本发明的一种实施方式中，步骤(3)振动膜设备中设有分子截流量为1kDa的超滤膜。
[0017]在本发明的一种实施方式中，步骤(3)将(2)步骤得到的小麦蛋白酶解液，由罐底连续引入振动膜设备中，设有膜分子截流量为S-1OkDa的超滤膜，超滤膜操作压力0.05Mpa，循环流量30L/h ;通过振动膜设备及时滤出小分子目标肽，流入产品收集罐，将截留的大分子底物和酶返回酶反应器继续酶解反应；有渗流液流入产品收集罐时，开启补料泵，补料速度相当于渗流液流速。
[0018]在本发明的一种实施方式中，步骤(4)将产品收集罐中的酶解产品于80_90°C灭酶20-40分钟。
[0019]在本发明的一种实施方式中，步骤(4)还包括将灭酶后的富肽水解小麦蛋白进行喷雾干燥，得到高谷氨酰胺结合肽含量的富肽水解小麦蛋白产品。
[0020]本发明还提供一种配合所述制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的方法的装置，主要包括:调浆罐、酶反应器、振动膜设备、产品收集罐、搅拌器、压力控制装置、温度控制装置、PH控制装置、连接管道以及动力装置。
[0021]在本发明的一种实施方式中，所述振动膜设备设有超滤膜。
[0022]在本发明的一种实施方式中，所述连接管道包括水浴出水管、水浴进水管以及反应底物、产物输送管道。
[0023]在本发明的一种实施方式中，所述动力装置包括酶反应器进料泵、振动膜设备配套真空泵。
[0024]本发明的有益效果:本发明以小麦蛋白(谷阮粉)为原料，首先经调浆增加小麦蛋白浓度，然后再由振动膜设备与酶反应器耦联而成的酶膜反应器中进行复合蛋白酶解，实现小分子量水解产物的连续分离，并截留大分子底物及酶，减少底物抑制作用，减少游离氨基酸含量。振动膜分离装置是通过超频振动技术，使膜片以动态的方式进行物料分离，从而解决静态膜分离高黏度蛋白溶液的膜污染和堵塞问题。本发明所制备的高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品，投料浓度可达到50%，水溶性>99%、多肽含量>60%、谷氨酰胺结合肽含量>30%、灰分〈1%。
【附图说明】
[0025]图1振动膜设备与酶反应器耦联制备高谷氨酰胺结合肽含量的富肽产品的工艺路线；1:调浆罐，2:酶反应器进料泵，3:pH计，4:恒温水浴，5:水浴出水管，6:水浴进水管，
7:酶反应器，8:搅拌器，9:膜分离设备配套真空泵，10:进口压力计，11:振动膜，12:产品收集罐。
[0026]图2实施例1产品肽分子量分布
[0027]图3实施例2产品肽分子量分布
【具体实施方式】
[0028]水溶性采用氮溶解指数(NSI % )表示，将I %的样品溶液，搅拌Ih使样品溶解，然后8000r/min离心1min,用福林酚法测上清液蛋白质含量，利用牛血清白蛋白作标准曲线。凯氏定氮法测量样品中蛋白质。NSI% =上清液中蛋白质含量/样品中总蛋白质含量*100%
[0029]多肽含量检测方法采用三氯乙酸氮溶指数(TCA_NSI)_法；谷氨酰胺结合肽含量的测定，采用BTI对非氮端谷氨酰胺进行保护，使之转化为L-2，4- 二氨基丁酸，通过检测L-2，4-二氨基丁酸的量间接得出有效谷氨酰胺的含量；灰分的含量采用按GB/T 6438的规定执行。
[0030]实施例1
[0031]将水与小麦蛋白(谷阮粉)加入调浆罐进行调浆，温度为60°C，pH为10，小麦蛋白的的质量浓度为50%，加入总活力80U/g小麦蛋白的碱性蛋白酶(40U/g小麦蛋白)和木瓜蛋白酶(40U/g小麦蛋白)；反应3小时后，将小麦蛋白浆液加入到酶反应器中，温度设为80°C、pH为10，加入总活力80U/g小麦蛋白的胰酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶和复合风味蛋白酶进行酶解，同时由酶反应器底部将酶解液连续引入振动膜(分子截流量为