天然高鐵蛋白粉及其製備方法
2023-05-30 03:23:31
專利名稱：天然高鐵蛋白粉及其製備方法
技術領域：
本發明屬於功能性食品領域，特別涉及一種天然高鐵蛋白粉及其制 備方法。
背景技術：
目前，缺鐵導致的疾病是一類嚴重影響人類健康的疾病。世界衛生
組織2002年發表的統計數據表明，全球有20億人患有鐵缺乏症，缺鐵 成為第九類健康風險因素。因此，改善鐵營養狀況，是世界也是我國迫 切需要解決的問題。目前使用的補血鐵劑主要是二價的非血紅素鐵，如 硫酸亞鐵以及有機酸亞鐵鹽類。由於這些補鐵劑具有副作用，易發生鐵 中毒，鐵吸收率不高，且生產或儲存都很困難，導致補鐵效果不理想， 所以開發更好的補鐵產品勢在必行。
豆類中的鐵元素主要存儲在鐵蛋白中，它的補鐵作用主要體現在人 體對鐵蛋白的吸收。鐵蛋白通常為由24個亞基組成的中空球狀分子，內 外直徑分別約為8以及12.5 nm。鐵蛋白包括8個3倍軸通道與6個4倍 軸通道，負責鐵蛋白與外部環境的物質交換，其中，3倍軸通道是鐵的主 要通道和Fe^氧化作用位點，鐵離子通過此通道進入核中。鐵蛋白廣泛 存在於動物、植物和微生物的細胞中，主要調節鐵的代謝平衡。當細胞 內Fe"濃度高時，鐵蛋白催化Fe"被氧氣分子氧化的反應，並把生成的 Fe"儲藏於其內部空腔中，1分子鐵蛋白可最多儲存4500個Fe3,當細胞 需要鐵時(Fe"濃度低時)，鐵蛋白在還原劑的幫助下將Fe"還原為Fe2+，使鐵從其內部釋放出來供其它蛋白質合成利用，所以鐵蛋白在細胞內具
有去除Fe^的毒性以及調節鐵代謝平衡的雙重作用。
近十幾年來，鐵蛋白(特別是植物鐵蛋白)的生物學功能得到了人 們極大關注，目前報導人體對大豆中鐵(主要以鐵蛋白形式存在)的吸
收率約為24.5%;人體對大豆鐵蛋白的吸收與對硫酸亞鐵的吸收沒有顯著 性差異，並表明大豆鐵蛋白是一種天然的新型補血鐵劑。由於植物鐵蛋 白具有良好的補鐵生物活性，它被看作是21世紀新型的補鐵劑，其應用 前景非常光明。
目前，對於動物鐵蛋白的研究較多，然而由於其生產成本很高使得 很少應用於功能食品的開發中。相對於動物體而言，從植物體中提取鐵 蛋白一方面成本比較低，另一方面具有高度的安全性。大豆不僅在我國， 在全世界都有著非常多的種植面積和非常高的產量，而工業生產主要應 用於榨油，對大豆蛋白包括鐵蛋白的損失非常大。利用大豆或者豆粕生 產一種天然高鐵蛋白粉的功能性食品有著非常好的應用前景，這在國內 外尚無報導。
傳統的補血鐵製劑主要是二價的非血紅素鐵(如硫酸亞鐵、有機 酸亞鐵鹽類等)，由於這些補鐵劑具有副作用並且鐵的吸收效率不高，導 致補鐵效果不理想；另一方面，如果體內鐵等金屬離子過多，則會誘發 體內產生大量自由基，從而破壞機體組織，損害心臟、大腦等器官，增 加罹患癌症的風險。因此，尋找一種安全、高效的補鐵製劑勢在必行。 然而，天然存在於生物體中的鐵蛋白的發現給了我們極大的啟示，由於 它不僅能夠貯藏大量的鐵(每分子鐵蛋白最多可容納4500個Fe3、而且 可以調節細胞內鐵的動態平衡，所以我們預想如果將鐵蛋白開發成功能 性食品，不僅可以起到補鐵作用，而且可以防止由於體內鐵素過多而引 起的中毒。已經證明鐵蛋白具有和硫酸亞鐵相同的補鐵效果，所以將鐵蛋白開發成功能食品是可行的。在已報導的植物鐵蛋白中，大豆種子中 鐵蛋白相對比較豐富。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種天然高鐵蛋白粉的製備方法，採用磨 豆漿、加熱離心、加鹽鹽析、離心沉澱和冷凍乾燥等步驟，可以大大提 高蛋白粉中的鐵蛋白和蛋白粉的含量。
本發明的另 一 目的是得到 一種採用上述方法製備的天然高鐵蛋白粉。
一種天然高鐵蛋白粉的製備方法，包括以下步驟
A. 磨豆漿'.稱取幹豆，浸泡8~ 12小時後，添加質量為幹豆質量1 ~ 2倍、濃度為50mM的PBS緩沖液，PBS緩衝液中添加的聚乙烯吡烷酮 為0.5~10克/升，PBS緩沖液的pH值為7~8,將幹豆和PBS緩衝液的 混合物打成漿，過濾去除豆渣，得到豆漿；
B. 加熱離心將所述豆漿在50 60。C溫水浴中加熱10~15分鐘， 冷卻至室溫後，以4500 ~ 8000rpm的速度離心10 ~ 20分鐘，棄去澱粉和 雜蛋白，耳又上清液；
C. 加鹽鹽析在所述上清液中先溶解氯化鎂，30 ~ 120分鐘後溶解 檸檬酸三鈉並混勻，在1 ~ 7。C攪拌8 ~ 12小時，得到含鹽豆漿；其中氯 化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別是200 ~ 600mM與300 ~ 700mM;
D. 離心沉澱在0 7。C時，將所述含鹽豆漿以大於10000rpm的速 度離心20 40分鐘，棄去上清液和油脂，回收沉澱部分；
E. 冷凍乾燥將所述的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵蛋白粉。 所述幹豆為大豆、黑豆或豌豆中的一種。 當所述幹豆為黑豆時，浸泡8 12小時後去皮。在加熱離心步驟中，將加熱並冷卻至室溫的豆漿以4500-6000 rpm 的速度離心IO分鐘。
在加鹽鹽析步驟中，將所述上清液在4。C攪拌10小時，氯化鎂和檸 才蒙酸三鈉的濃度分別是500mM與700mM。
在離心沉澱步驟中，將所述含鹽豆漿在4 。C時，以大於10000rpm的 速度離心30分鐘。
所述幹豆為大豆、黑豆或豌豆中的一種。
當所述幹豆為黑豆時，浸泡8 12小時後去皮。
在加熱離心步驟中，將加熱並冷卻至室溫的豆漿以4500 ~ 6000 rpm 的速度離心IO分鐘。
在加鹽鹽析步驟中，將所述上清液在4。C攪拌10小時，氯化鎂和檸 檬酸三鈉的濃度分別是500mM與700mM。
在離心沉澱步驟中，將所述含鹽豆漿在4 。C時，以大於10000rpm的 速度離心30分鐘。
一種天然高鐵蛋白粉，所述天然高鐵蛋白粉的製備包括以下步驟
A. 磨豆漿稱取幹豆，浸泡8~12小時後，添加質量為幹豆質量1 2倍、濃度為50mM的PBS緩沖液，PBS緩衝液中添加的聚乙烯吡烷酮 為0.5~10克/升，PBS緩衝液的pH值為7~8,將幹豆和PBS緩沖液的 混合物打成漿，過濾去除豆渣，得到豆漿；
B. 加熱離心將所述豆漿在50 60。C溫水浴中加熱10-15分鐘， 冷卻至室溫後，以4500 ~ 8000rpm的速度離心10 ~ 20分鐘，棄去澱4分和 雜蛋白，取上清液；
C. 加鹽鹽析在所述上清液中先溶解氯化鎂，30 ~ 120分鐘後溶解 檸檬酸三鈉並混勻，在1 7。C攪拌8 12小時，得到含鹽豆漿，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別是200 ~ 600mM與300 ~ 700mM;
D. 離心沉澱在0 - 7°C時，將所述含鹽豆漿以大於10000rpm的速 度離心20 40分鐘，棄去上清液和油脂，回收沉澱部分；
E. 冷凍乾燥將所述的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵蛋白粉。 本發明的有益效果在於
通過使用 一系列的蛋白分離技術，得到富含鐵蛋白的高鐵蛋白粉， 產品最終鐵蛋白含量能達到9.28%左右。在人類補鐵的功能性食品方面開 發出了一種新的更天然更有效的產品。本發明所採用的原料簡單易得， 又是天然食品，加工工藝簡單易操作。主要成份為含鐵鐵蛋白，既是一 種天然植物蛋白，又是一種新型有效的補鐵劑，通過對豆類種子的簡單 加工使鐵蛋白含量比原來提高了 150多倍，極大的提升了豆類和豆粕的 利用價值，也開拓了補鐵性功能食品的市場。
圖1_^為本發明的 一種天然高鐵蛋白粉的製備方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
本發明公開了 一種天然高鐵蛋白粉的製備方法，包括以下步驟 1.磨豆漿
本發明所處理的原料選自大豆、黑豆或者豌豆中的一種。根據需要， 也可以選用其他富含鐵質的豆類原料。
首先，原料需要浸泡處理，所需處理的時間一般為8~12小時。隨 後，進行打漿處理。由於產品補鐵功能性成分為鐵蛋白，鐵蛋白為水溶性蛋白，在生產過程中過高或者過低的pH值溶液會對鐵蛋白的穩定性和 產品含鐵量有比較大的影響。因此，PBS緩沖液的pH值為7~8。添加質 量為幹豆質量1 ~2倍、濃度為50mM的PBS緩衝液(即磷酸緩衝溶液)， 緩衝液中的PVP (即聚乙烯吡烷酮)為0.5 ~ 10克/升，將幹豆和PBS緩 衝液的混合物打成漿，過濾去除豆渣，得到豆漿。
2. 力口熱離心
由於鐵蛋白是一種耐熱蛋白，最高可耐75。C高溫。把磨製出的豆漿 在50 ~ 60。C溫水浴中加熱10 ~ 15分鐘，這個步驟是為了下一步離心除去 部分澱粉提供方便。
4巴加熱並冷卻至室溫的豆漿在4500 ~ 8000rpm速度下離心10 ~ 20分 鍾，除去豆漿中部分澱粉和雜蛋白，取上清液。
3. 加鹽鹽析
在上清液中先溶解氯化鎂，30 ~ 120分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻， 在1 ~ 7。C攪拌8 ~ 12小時。根據所處理的原料不同，氯化鎂和檸檬酸三 鈉的濃度分別是200 ~ 600mM與300 ~ 700mM,溫度和攪拌時間也可略
微調整。
這一步的目的是使鐵蛋白沉澱析出，當然會伴隨著其他一些雜蛋白 的沉澱。加鹽種類和濃度對最後產品中鐵蛋白的含量至關重要。
4. 離心糹咒澱
鹽析後的豆漿在0 ~ 7。C下以大於1 OOOOrpm的速度離心20 ~ 40分鐘， 棄去上清液和油脂，回收暗紅色沉澱部分，此部分即為所需要的高4失蛋 白，主要成分為含鐵鐵蛋白。5.冷凍乾燥
將上一步驟中離心沉澱得到的高鐵蛋白冷凍乾燥，即得到天然高鐵 蛋白粉。
本發明還公開了 一種採用上述方法製備的天然高鐵蛋白粉。 下面通過描述具體實施例對本發明進行進一步說明。 實施例l
原料為大豆，其鐵蛋白含量約為60mg/kg，含鐵量約為0.82mg/kg。
稱取2kg的幹大豆，浸泡10小時後，用質量為幹豆質量1.5倍、濃 度為50mM的PBS緩衝液打成漿，PBS緩衝液中的聚乙烯吡烷酮為0.5 ~ 10克/升，PBS緩衝液的pH值為7~8,用紗布過濾除豆渣，得到豆槳。
將上述豆漿在55。C溫水浴中加熱15分鐘，冷卻至室溫後以4500rpm 離心10分鐘，耳又上清液；
在上清液中先溶解氯化鎂，30分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻，4。C下 攪拌10小時，得到含鹽豆漿，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別為500 mM 與700mM ;
將含鹽豆漿在4。C以大於12000rpm的速度離心30分鐘，棄上清液， 耳又沉澱部分；
冷凍千燥將上一步驟中得到的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵 蛋白粉。
經檢測，天然高鐵蛋白粉中的最終蛋白粉為4.83g,鐵蛋白含量約為 68.7g/kg,含4失量約為0.137g/kg。
實施例2
原料為黑豆，其鐵蛋白含量約為50mg/kg,含鐵量約為0.7mg/kg。稱取2kg幹黑豆，浸泡10小時後去皮，用質量為幹豆質量1.5倍、 濃度為50mM的PBS緩沖液打成漿，PBS緩衝液中的聚乙烯吡烷酮為 0.5~10克/升，PBS緩衝液的pH值為7~8,用紗布過濾除豆渣，得到豆 漿。
將上述豆漿在55。C溫水浴中加熱15分鐘，冷卻至室溫後，以4500 rpm 離心IO分鐘，取上清液；
在上清液中先溶解氯化鎂，30分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻，4。C下 攪拌10小時，得到含鹽豆漿，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別為300 mM 與450mM ;
將含鹽豆漿在4。C以12000rpm離心30分鐘，棄上清液，取沉澱部分； 冷凍乾燥將上一步驟中得到的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵 蛋白粉。
經檢測，天然高鐵蛋白粉中的最終蛋白粉為4.21g,鐵蛋白含量約為 51.4g/kg,含鐵量約為0.117g/kg。
實施例3
原料為豌豆，其鐵蛋白含量約為50mg/kg，含鐵量約為0.49mg/kg。 稱取2kg幹豌豆，浸泡10小時後，用質量為幹大豆1.5倍、濃度為 50mM的PBS緩沖液打成漿，PBS緩衝液中的聚乙烯吡烷酮為0.5 ~ 10 克/升，PBS緩沖液的pH值為7~8，用紗布過濾除豆渣，得到豆漿；
將豆漿在55。C溫水浴中加熱15分鐘，冷卻至室溫後以4500rpm離心 IO分鐘，取上清液；
在上清液中先溶解氯化鎂，30分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻，4。C下 攪拌10小時，得到含鹽豆漿，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別為200 mM 與300mM ;將含鹽豆漿在4。C以12000rpm的速度離心30分鐘，棄上清液，取沉 澱部分；
冷凍乾燥將上一步驟中得到的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵 蛋白粉。
經鬥全測，天然高鐵蛋白粉中的最終蛋白粉為3.89g,鐵蛋白含量約為 96.7g/kg，含鐵量約為0.193g/kg。
權利要求
1.一種天然高鐵蛋白粉的製備方法，其特徵在於所述製備方法包括以下步驟A.磨豆漿稱取幹豆，浸泡8～12小時後，添加質量為幹豆質量1～2倍、濃度為50mM的PBS緩衝液，PBS緩衝液中添加的聚乙烯吡烷酮為0.5～10克/升，PBS緩衝液的pH值為7～8，將幹豆和PBS緩衝液的混合物打成漿，過濾去除豆渣，得到豆漿；B.加熱離心將所述豆漿在50～60℃溫水浴中加熱10～15分鐘，冷卻至室溫後，以4500～8000rpm的速度離心10～20分鐘，棄去澱粉和雜蛋白，取上清液；C.加鹽鹽析在所述上清液中先溶解氯化鎂，30～120分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻，在1～7℃攪拌8～12小時，得到含鹽豆漿；其中氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別是200～600mM與300～700mM；D.離心沉澱在0～7℃時，將所述含鹽豆漿以大於10000rpm的速度離心20～40分鐘，棄去上清液和油脂，回收沉澱部分；E.冷凍乾燥將所述的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵蛋白粉。
2. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述幹豆為大豆、 黑豆或豌豆中的一種。
3. 根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於當所述幹豆為黑 豆時，浸泡8 12小時後去皮。
4. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在加熱離心步驟中，將加熱並冷卻至室溫的豆漿以4500 ~ 6000 rpm的速度離心10分鐘。
5. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在加鹽鹽析步驟 中，將所述上清液在4。C攪拌10小時，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別 是500mM與700mM。
6. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在離心沉澱步驟 中，將所述含鹽豆漿在4 。C時，以大於10000rpm的速度離心30分鐘。
7. —種天然高鐵蛋白粉，其特徵在於所述天然高鐵蛋白粉的製備 包括以下步驟A. 磨豆漿稱取幹豆，浸泡8 12小時後，添加質量為幹豆質量1 2倍、濃度為50mM的PBS緩衝液，PBS緩衝液中添加的聚乙烯吡烷酮 為0.5~10克/升，PBS緩衝液的pH值為7~8，將幹豆和PBS緩衝液的 混合物打成漿，過濾去除豆渣，得到豆漿；B. 加熱離心將所述豆漿在50 60。C溫水浴中加熱10~15分鐘， 冷卻至室溫後，以4500 ~ 8000rpm的速度離心10 ~ 20分鐘，棄去澱4分和 雜蛋白，取上清液；C. 加鹽鹽析在所述上清液中先溶解氯化鎂，30 ~ 120分鐘後溶解 檸檬酸三鈉並混勻，在1 ~ 7。C攪拌8 ~ 12小時，得到含鹽豆漿，氯化鎂 和檸檬酸三鈉的濃度分別是200 ~ 600mM與300 ~ 700mM;D. 離心沉澱在0 7。C時，將所述含鹽豆漿以大於10000rpm的速 度離心20 40分鐘，棄去上清液和油脂，回收沉澱部分；E. 冷凍乾燥將所述的沉澱部分冷凍乾燥，得到天然高鐵蛋白粉。
全文摘要
本發明屬於功能性食品領域，特別涉及一種天然高鐵蛋白粉及其製備方法。該方法包括磨豆漿、加熱離心、加鹽鹽析、離心沉澱和冷凍乾燥，過程如下稱取幹豆，浸泡8～12小時後，用質量為幹豆質量1～2倍的濃度為50mM的PBS緩衝液打成漿，緩衝液中聚乙烯吡烷酮為0.5～10克/升，過濾去除豆渣；在50～60℃溫水浴中加熱10～15分鐘，冷卻至室溫，4500～8000rpm離心10～20分鐘，棄澱粉和雜蛋白，取上清液；溶解氯化鎂，30～120分鐘後溶解檸檬酸三鈉並混勻，在4℃攪拌8～12小時，氯化鎂和檸檬酸三鈉的濃度分別是200～600mM與300～700mM；0～7℃時，以大於10000rpm離心20～40分鐘，棄上清液和油脂，取沉澱部分；將沉澱部分冷凍乾燥。
文檔編號A23L1/304GK101606574SQ200910088248
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者拓 張, 胡小松, 趙廣華, 鄧建軍, 芳 陳 申請人:中國農業大學