本发明涉及一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法。
背景技术：
挤压膨化是集混合、搅拌、粉碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型等一体的高新技术,是改善蛋白质营养品质的一种有效途径。物料进行膨化加工时，膨化腔的高温以及产生的瞬时高压以及剪切力都会导致蛋白质发生变性，使得分子结构会变得松散非常有利于酶解作用，从而提高蛋白质的消化率。同时，挤压膨化的过程中可以钝化植酸、单宁等抗营养因子,释放与单宁、植酸结合的蛋白质，促使蛋白得以较好利用。
固态发酵法具有培养基简单、产率高、能耗低、环境污染较少、适合规模制备等优点。固态发酵法关键在于选择合适的菌种，该菌种能分泌合适的蛋白酶在体外将蛋白切成合适的肽段，得到肽产品。该方法的优点是直接对蛋白原料进行发酵，同时可降解原料中部分抗营养因子。
紫苏籽粕为紫苏籽制油后的副产品，蛋白质含量高达40％，且蛋白中氨基酸组成较为全面、合理，是优良的植物蛋白原料源。因紫苏籽粕中含有单宁、植酸等抗营养因子，限制了紫苏蛋白的应用，导致提油后的紫苏籽粕只能廉价处理为饲料粕用，长期以来，未被食品工业所利用，影响了紫苏的经济价值及其紫苏产业链的发展。
肽是蛋白质的水解产物，其氨基酸组成几乎完全与蛋白质一样，也具有必需氨基酸比例平衡、含量丰富的特点。肽有很好的吸收性，可作为肠道营养剂用于对蛋白质消化吸收不良或体内缺乏酶系统而不能分解和吸收蛋白质的人群。肽还具有促进氨基酸、矿物质元素的吸收利用的功能；促进瘤胃微生物对营养物质的利用等营养功能，还能阻碍脂肪吸收，促进脂质代谢。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，该方法对环境友好，反应条件温和，能充分发挥微生物的水解蛋白作用和降解硫甙作用，是一种低成本、适用工业化大批量制备紫苏籽活性肽的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法,其特征在于包括以下步骤：
a、将紫苏籽粕干燥粉碎，获得粉碎的紫苏籽粕；
b、将粉碎的紫苏籽粕用挤压膨化装置进行挤压膨化处理，并粉碎；
c、制备复合菌发酵剂；
d、将步骤c中的发酵剂接入步骤b中所述粉碎的紫苏籽粕，进行固态发酵，得培养基；
e、加水提取步骤d中的培养基，分离去除残渣，得到紫苏籽活性肽的粗提液；
f、步骤e中的粗提液经过脱色、脱盐和干燥获得紫苏籽活性肽。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法,其特征在于步骤a中粉碎后的紫苏籽粕的粒径为40-80目。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于制备紫苏籽粕的原料是普通药食两用的紫苏籽，所述紫苏籽通过压榨或浸出制油工艺得到。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于紫苏籽粕的挤压膨化处理条件为：物料湿度20-30％，机筒温度130-145℃，螺杆转速140-160r/min，粉碎后的紫苏籽粕的粒径为40-80目。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于步骤c中发酵剂按照以下工艺制备：
c1、配制无菌营养液，其成分为蛋白栋1g，葡萄糖2g，kh2po40.1g，mgso40.05g，水100ml,ph值为4.0-10.0；
c2、将活化、扩大培养后的微生物菌种，分别用c1所述无菌营养液配制成菌含量或孢子含量为1×105-1×108个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于步骤c2所述的微生物菌种为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆杆菌、植物乳杆菌、黑曲霉、米曲霉和产朊假丝酵母中的一种或两种以上的混合物。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于：步骤d所述发酵条件为：发酵剂的接入量为粉碎的紫苏籽粕质量的1-4倍，发酵温度为20-40℃，发酵时间3-6天，环境湿度40-100％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。
如上所述的一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于步骤e所述提取条件为：采用去离子水或自来水，固液比为1：10-40，提取温度为30-60℃，提取时间30-180min，提取1-3次。
如上所述挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于步骤e所述分离去除残渣的方法为过滤法或离心法，过滤法采用真空过滤器或压力过滤器，离心法采用的离心力为5000-15000g。
如上所述挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法，其特征在于步骤f中采用活性炭脱色、脱苦，离子交换树脂或反渗透脱盐，采用减压浓缩或热风干燥或冷冻干燥或喷雾干燥方式干燥提取液得紫苏籽肽粉。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
本发明直接以紫苏籽粕为原料固态发酵生产紫苏籽肽，原料来源广泛，价格低廉，不需要对其进行酸、碱的处理，更不需要分离出紫苏籽蛋白，生产工艺简单、成本低，而且变废为宝，有利于环境保护，以微生物发酵取代纯酶制剂水解紫苏籽蛋白制备活性肽，可以节省大量昂贵的生物酶制剂。同时不同微生物混合发酵时产生多种代谢产物和酶类，能有效降解紫苏籽粕的有毒物质，水解蛋白质，达到人和动物的食用标准，用食品级的微生物发酵生产的活性肽除具有肽本身的营养价值外，还含有多种对人体有益的功能因子。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1固体发酵制备紫苏籽活性肽的菌种筛选
筛选对象：乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆杆菌、植物乳杆菌、黑曲霉、米曲霉和产朊假丝酵母
发酵剂的制备：活化后的菌种扩大培养后，用无菌水稀释发酵种子，使菌体或者孢子浓度达到8×106个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。
调整紫苏籽粕的湿度为20-30％，在机筒温度130-145℃，螺杆转速140-160r/min的条件下进行挤压膨化处理，处理后粉碎粒径为40-80目紫苏籽粕粉。按固液比为1:2-1:3(质量比)的比例接入发酵剂，发酵温度为30℃-35℃，环境湿度80％-90％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。发酵4天后，按照固液比为1:20(质量比)的比例加入去离子水，控制提取温度为50℃，提取时间90min，采用10000g离心力高速离心去杂，得到紫苏籽活性肽粗提液，共提取2次。
通过比较不同菌种发酵后紫苏籽粕的氨基酸态氮、活性肽的得率及粗提液中活性肽的分子量和抗氧化性，得出产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、纳豆杆菌、乳酸菌的发酵效果较好。
实施例2固体发酵制备紫苏籽活性肽
发酵剂的制备：活化后的产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌扩大培养后，用无菌水稀释发酵种子，使菌体或者孢子浓度达到8×106个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。
调整紫苏籽粕的湿度为20-30％，在机筒温度130-145℃，螺杆转速140-160r/min的条件下进行挤压膨化处理，处理后粉碎粒径为60目紫苏籽粕粉。按固液比为1:2-1:3(质量比)的比例接入发酵剂，发酵温度为30℃-35℃，环境湿度80％-90％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。发酵4天后，按照固液比为1:20(质量比)的比例加入去离子水，控制提取温度为50℃，提取时间90min，采用10000g离心力高速离心去杂，得到紫苏籽活性肽粗提液，共提取2次。
将紫苏籽活性肽粗提液经活性炭柱、脱盐柱(g-25,流速40ml/min)进行脱色、脱苦、脱盐，然后进行处理得到紫苏籽活性肽粉，其蛋白质含量(干基，n×6.25)为82％，分子量在1000da-5000da的肽含量为45％，活性肽浓度为0.15mg/ml时，dpph自由基清除率达到了70％。
实施例3
本发明一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法,包括以下步骤：
a、将通过压榨或浸出制油工艺得到的紫苏籽粕干燥粉碎，获得粉碎的紫苏籽粕；粉碎后的紫苏籽粕的粒径为40目。
b、将粉碎的紫苏籽粕用挤压膨化装置进行挤压膨化处理，并粉碎；紫苏籽粕的挤压膨化处理条件为：物料湿度20％，机筒温度130℃，螺杆转速140r/min，粉碎后的紫苏籽粕的粒径为45目。
c、制备复合菌发酵剂；具体按照以下方法制备：c1、配制无菌营养液，其成分为蛋白栋1g，葡萄糖2g，kh2po40.1g，mgso40.05g，水100ml,ph值为4.0；
c2、将活化、扩大培养后的枯草芽孢杆菌，分别用c1所述无菌营养液配制成菌含量或孢子含量为1×105个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。
d、将步骤c中的发酵剂接入步骤b中所述粉碎的紫苏籽粕，进行固态发酵，得培养基；发酵剂的接入量为粉碎的紫苏籽粕质量的1倍，发酵温度为20℃，发酵时间3天，环境湿度40％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。
e、加水提取步骤d中的培养基，分离去除残渣，得到紫苏籽活性肽的粗提液；采用去离子水或自来水，固液比为1：10，提取温度为30℃，提取时间30min，提取1次。所述分离去除残渣的方法为过滤法或离心法，过滤法采用真空过滤器或压力过滤器，离心法采用的离心力为5000g。
f、步骤e中的粗提液经过脱色、脱盐和干燥获得紫苏籽活性肽。采用活性炭脱色、脱苦，离子交换树脂或反渗透脱盐，采用减压浓缩或热风干燥或冷冻干燥或喷雾干燥方式干燥提取液得紫苏籽肽粉。
实施例4
本发明一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法,包括以下步骤：
a、将通过压榨或浸出制油工艺得到的紫苏籽粕干燥粉碎，获得粉碎的紫苏籽粕；粉碎后的紫苏籽粕的粒径为60目。
b、将粉碎的紫苏籽粕用挤压膨化装置进行挤压膨化处理，并粉碎；紫苏籽粕的挤压膨化处理条件为：物料湿度30％，机筒温度145℃，螺杆转速160r/min，粉碎后的紫苏籽粕的粒径为80目。
c、制备复合菌发酵剂；具体按照以下方法制备：c1、配制无菌营养液，其成分为蛋白栋1g，葡萄糖2g，kh2po40.1g，mgso40.05g，水100ml,ph值为10.0；
c2、将活化、扩大培养后的微生物菌种，分别用c1所述无菌营养液配制成菌含量或孢子含量为1×108个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、纳豆杆菌、乳酸菌中的一种或两种以上的混合物。
d、将步骤c中的发酵剂接入步骤b中所述粉碎的紫苏籽粕，进行固态发酵，得培养基；发酵剂的接入量为粉碎的紫苏籽粕质量的4倍，发酵温度为40℃，发酵时间6天，环境湿度100％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。
e、加水提取步骤d中的培养基，分离去除残渣，得到紫苏籽活性肽的粗提液；采用去离子水或自来水，固液比为1：40，提取温度为60℃，提取时间180min，提取3次。所述分离去除残渣的方法为过滤法或离心法，过滤法采用真空过滤器或压力过滤器，离心法采用的离心力为15000g。
f、步骤e中的粗提液经过脱色、脱盐和干燥获得紫苏籽活性肽。采用活性炭脱色、脱苦，离子交换树脂或反渗透脱盐，采用减压浓缩或热风干燥或冷冻干燥或喷雾干燥方式干燥提取液得紫苏籽肽粉。
实施例5
本发明一种挤压膨化处理固体发酵制备紫苏籽活性肽的方法,包括以下步骤：
a、将通过压榨或浸出制油工艺得到的紫苏籽粕干燥粉碎，获得粉碎的紫苏籽粕；粉碎后的紫苏籽粕的粒径为70目。
b、将粉碎的紫苏籽粕用挤压膨化装置进行挤压膨化处理，并粉碎；紫苏籽粕的挤压膨化处理条件为：物料湿度25％，机筒温度140℃，螺杆转速150r/min，粉碎后的紫苏籽粕的粒径为75目。
c、制备复合菌发酵剂；具体按照以下方法制备：c1、配制无菌营养液，其成分为蛋白栋1g，葡萄糖2g，kh2po40.1g，mgso40.05g，水100ml,ph值为7.0；
c2、将活化、扩大培养后的微生物菌种，分别用c1所述无菌营养液配制成菌含量或孢子含量为1×106个/ml的悬浊液，混合后即为发酵剂。所述微生物菌种为产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、纳豆杆菌、乳酸菌的混合物。
d、将步骤c中的发酵剂接入步骤b中所述粉碎的紫苏籽粕，进行固态发酵，得培养基；发酵剂的接入量为粉碎的紫苏籽粕质量的2倍，发酵温度为30℃，发酵时间5天，环境湿度80％，发酵容器为发酵罐或发酵缸。
e、加水提取步骤d中的培养基，分离去除残渣，得到紫苏籽活性肽的粗提液；采用去离子水或自来水，固液比为1：25，提取温度为45℃，提取时间100min，提取2次。所述分离去除残渣的方法为过滤法或离心法，过滤法采用真空过滤器或压力过滤器，离心法采用的离心力为10000g。
f、步骤e中的粗提液经过脱色、脱盐和干燥获得紫苏籽活性肽。采用活性炭脱色、脱苦，离子交换树脂或反渗透脱盐，采用减压浓缩或热风干燥或冷冻干燥或喷雾干燥方式干燥提取液得紫苏籽肽粉。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。