一种用改造谷朊粉发酵生产氨基酸的方法

：本发明属于食品工程，具体涉及一种用改造谷朊粉发酵生产氨基酸的方法。

背景技术

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背景技术：

1、谷朊粉又称面筋粉，是小麦加工工艺中一种常见的副产物，其中的主要成分为谷朊蛋白与麦醇溶蛋白，目前通常的利用谷朊粉生产游离氨基酸的方式为高浓度强酸高温水解，以及使用多种复合蛋白酶进行酶解。但高温强酸水解能耗较高，且产物需重新喷干或置换酸后再处理，工艺流程较为复杂，且食品中添加该方法所产生氨基酸需再处理；而多种酶的酶解水解水平较低，其产物中含有多种多肽，由于酶的酶切位点限制，无法完全利用。

2、发酵法生产游离氨基酸也是一种可行的方式，但谷朊粉富含谷朊蛋白、麦醇溶蛋白，沾水后形成致密的网格结构的湿面筋，若以传统制曲方式进行制曲，成曲后板结结块，并且湿面筋不易形成疏松多孔结构，不适用于米曲霉发酵，导致了其制曲时会大量结块，人工剪碎后成曲过程中会再次结块，无法完全发酵，致使无法有效的利用谷朊粉采用发酵法生产游离氨基酸。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明要解决的技术问题是传统的谷朊粉制曲时会大量结块，人工剪碎后成曲过程中会再次结块，无法完全发酵，致使无法有效的利用谷朊粉采用发酵法生产游离氨基酸。

2、为解决上述问题，本发明对谷朊粉进行了高温高压剪切的改造，利用谷朊粉中的麦醇溶蛋白含有较为丰富的巯基，在高温状态下相较于谷朊蛋白更易发生非共价键介导的构象变化，如巯基发生断裂，其内部网格结构重构等，从而降低了谷朊蛋白聚集体的形成和谷朊蛋白网络的凝固，并促使蛋白质溶解度和谷朊蛋白网络强度降低，避免了谷朊蛋白遇水形成新的网格结构，并且修饰了麦醇溶蛋白、谷朊蛋白亚基结构，使其更有可能被米曲霉的酶系利用，此时再接种米曲霉对谷朊粉进行发酵，利用米曲霉分泌的高效蛋白酶对谷朊粉进行酶解产生游离氨基酸，其时间较快，酶解较为彻底，且产生了如多种醇类和酯类挥发性风味物质一类的新的风味物质，对于食品中添加本品，由于米曲霉作为可食用菌，其发酵产物可直接作为食品，具有广阔的市场前景。

3、为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，一种用改造谷朊粉发酵生产氨基酸的方法，包括以下步骤：

4、(1)改造谷朊粉：将谷朊粉加水制成含水量为20-40％的原料；可以更高的范围高温高压剪切；高温同样提升蛋白质水合程度和变性，同时发生二硫醚-巯基交换反应也使得蛋白质结构重拍，降低了谷朊蛋白聚集体的形成和谷朊蛋白网络的凝固，并促使蛋白质溶解度和谷朊蛋白网络强度降低，避免了遇水形成新的网格结构，并且修饰了麦醇溶蛋白、谷朊蛋白亚基结构，使其更有可能被米曲霉的酶系利用。

5、(2)制曲：将麦麸烘烤后加入谷朊粉，均匀喷水使其浸润，待数小时后灭菌；麦麸烘烤过程中，发生美拉德反应，产生较多风味物质，增香，并且控制水分。浸润使得曲料内水分提升，适于米曲霉萌发。灭菌方式为巴氏杀菌。60～90℃加热5s～30min，优选为60℃下灭菌30min。

6、(3)接种：选取米曲霉进行米曲霉孢子的接种，充分搅拌均匀；

7、(4)培养：将步骤(3)得到的曲培养48～70h，直至其表面完全呈黄绿色；

8、(5)发酵：在步骤(4)的曲中加入16～20％的盐水，进行发酵即可。

9、进一步的，步骤(1)将谷朊粉和大豆分离蛋白按照质量比6:1～1.5:1的比例混合后，加水进行高温高压剪切。大豆分离蛋白可以帮助谷朊粉在高温高压作用下蛋白结构重构，如果减少大豆分离蛋白或使其难以挤压成型，实验中粘黏阻塞双螺杆挤压机，增多大豆分离蛋白比例则减少谷朊粉的有益物质。谷朊粉中的谷朊蛋白、麦醇溶蛋白作为自然界中较大的蛋白质，其中富含的二硫键被证明是维持三维构象和流变特征的重要因素。由于高温使谷朊蛋白、麦醇溶蛋白中的二硫键断裂成游离巯基基团，并在高温高压环境下，重新形成麦谷蛋白-麦醇溶蛋白反应，构象重排。

10、进一步的，步骤(1)中高温高压剪切为用双螺杆挤压机，机头温度设置为30℃-50℃-80℃-110℃-150℃-120℃，转速为50-120rpm，给料速度为20g/min。

11、步骤(2)中麦麸和谷朊粉的质量比为1:1～1:4，麦麸用以支撑谷朊粉形成疏松多孔的空间结构。缺失麦麸导致米曲霉较难利用曲料，麦麸过多导致曲料含氮量较低。

12、进一步的，步骤(3)中米曲霉的接种量为曲质量的万分之四至千分之一，优选为万分之六，超过千分之一时对米曲霉生长速度影响较小，低于万分之四时，随之降低发酵速度。

13、进一步的，步骤(4)的培养条件为温度28～30℃，相对湿度90～97％。优选为30℃，相对湿度95％。该数值为公认米曲霉最适环境条件。

14、进一步的，步骤(5)中的发酵条件为38～40℃下发酵时间2～6个月，该温度有利于嗜盐酵母、乳酸菌等利用环境中营养物质进行发酵。

15、进一步的，步骤(5)发酵时添加万分之五之千分之一的复合蛋白酶，加水至原体积的3～10倍，50～60℃下水浴3～6h即可。经过测定，发现当复合酶比例超过千分之一后对水解提升贡献较小，平时比例在万分之五之千分之一，优选为1‰；50～60℃为最佳水解温度范围，最适温度为55℃，实际测试中3h即可完成水解过程，推测3～6h内水解已然较为充分。酶解可有利于将谷朊粉长肽链中酶切位点暴露，使其与米曲霉充分接触，有利于进一步的发酵进程，使发酵更为彻底，避免在发酵过程中时间较长，谷朊粉利用不充分的问题，能够在较快时间内释放谷朊粉当中的氨基酸，并且产生新的风味物质；但如果仅采用酶解的方式，则不会产生更多的风味物质，且氨基酸态氮等的成分含量降低。

16、进一步的，上述复合蛋白酶具体为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、淀粉酶中的一种或一种以上的混合物。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)本发明经过改造后的谷朊粉，制曲时不会结块，接种后内部能够完全发酵，解决了传统谷朊粉容易结块，发酵效率低的问题。

19、(2)本发明首次利用米曲霉对谷朊粉进行发酵，利用生物酶体系的发酵过程较为彻底，且米曲霉作为一种优质蛋白酶、淀粉酶来源，其发酵产物含有丰富的游离氨基酸，提供了一种利用谷朊粉的新思路。

技术特征：

1.一种用改造谷朊粉发酵生产氨基酸的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)将谷朊粉和大豆分离蛋白按照质量比6:1～1.5:1的比例混合后，加水进行高温高压剪切。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中高温高压剪切为用双螺杆挤压机，机头温度设置为30℃-50℃-80℃-110℃-150℃-120℃，转速为50-120rpm，给料速度为20g/min。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中麦麸和谷朊粉的质量比为1:1～1:4。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中米曲霉的接种量为曲质量的万分之四至千分之一。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)的培养条件为28～30℃，相对湿度90～97％。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中的发酵条件为38～40℃下发酵2～6个月。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)发酵时添加万分之五之千分之一的复合蛋白酶，加水至原体积的3～10倍，50～60℃下水浴3～6h即可。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(5)的复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、淀粉酶中的一种或一种以上的混合物。

技术总结
本发明属于食品工程技术领域，具体涉及一种用改造谷朊粉发酵生产氨基酸的方法。本发明对谷朊粉进行了高温高压剪切的改造，再接种米曲霉对谷朊粉进行发酵，利用其高效的蛋白酶对谷朊粉进行酶解产生游离氨基酸，其时间较快，蛋白质分解较为彻底，且产生了新的风味物质，对于食品中添加本品，由于米曲霉作为可食用菌，其发酵产物可直接作为食品，具有广阔的市场前景。

技术研发人员：薛长湖,王立昊,渠文慧,温运启,李若姝,刘红英
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15