一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法
2023-05-29 15:38:31 1
專利名稱：一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法
技術領域：
本發明屬於大米深加工技術領域，尤其是一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法。
背景技術：
大米蛋白作為一種高營養、低過敏性的穀物蛋白，非常適合作為嬰兒、老人和病人等人群的蛋白補充劑，因此成為世界蛋白市場上的寵兒。大米蛋白產品根據蛋白純度可分為飼料級和食品級，飼料級蛋白含量為40% 70%，食品級蛋白含量在80%以上，蛋白純度上的差異導致兩者價格差距非常大。食品級大米蛋白產品每噸價格可高達3 5萬元， 而目前大多國內企業生產的大米蛋白產品，屬於飼料級大米蛋白產品，在工藝上採取簡單的鹼提酸沉工藝，產品蛋白含量低，品質差，每噸價格僅為5000元左右，鹼提酸沉方法製備的粗大米蛋白中主要含有大米澱粉、纖維、脂肪等雜質。大米蛋白水解成短肽或胺基酸後，還可以製成營養價值更高的多肽或胺基酸營養液，而進一步用於保健品、飲料、調味品、化妝品等行業，高純度大米多肽產品價格可高達每噸10萬以上，寡肽含量，是衡量多肽產品品質的關鍵指標。目前國內生產的大米多肽產品， 寡肽含量較低，普遍低於50 %，提高寡肽含量，降低大分子量多肽和游離胺基酸含量，是多肽製備工藝革新的重要目標。目前多肽的生產方法，主要有酶解法、微生物發酵法、酸解法和鹼解法、化學合成法、生物工程法等等，其中酶解法是目前較為普遍的方法，工業上可行， 安全性高，而且綠色環保，但多肽酶解程度的控制是一個工藝和技術上的難點。目前廣泛應用的間歇式酶解工藝，在酶解完成之前，多肽產物和蛋白酶始終在一個反應體系裡，多肽水解的程度難以控制，如果水解程度過大，將會產生過多的游離胺基酸，但如果水解程度較小，雖然游離胺基酸的量會減少，但分子量較大的多肽的量也會增加，所以在此工藝下，降低游離胺基酸的含量和提高寡肽的含量產生了矛盾。通過開發新的方法和技術，製備高純度的大米蛋白和大米肽，對大米深加工產業具有重要的意義。據檢索，發現如下專利文獻與本申請相關，其中CN1900123公開了一種大米澱粉和大米蛋白的製備方法，先將碎米、陳米、秈米、粳米或糯米作為原料進行初粉碎成大米粗粉，再將大米粗粉進行超微粉碎，加水，加鹼性蛋白酶進行酶解反應，離心分離，沉澱用水洗後乾燥即為大米澱粉；上清液加熱滅酶，濃縮、噴霧乾燥製得大米蛋白；(1)原料粉碎原料碎米、陳米、秈米、粳米或糯米進行初粉碎成大米粗粉，要求過80-100目篩網；( 超微粉碎要求過180目篩網；C3)酶解反應超微粉碎後的大米粉加水，大米粉與水的質量比控制為1 6 1 8，pH為7. 5-8. 5，加入2709鹼性蛋白酶，加酶量0. 20-0. 25g/100g大米粉，溫度控制50-55°C，酶解時間保持7-8h ;(4)離心分離將反應料液離心分離，離心條件為3000r/min，20min ； 水洗沉澱得大米澱粉將離心得到的沉澱加水洗滌，用水量控制為原料大米粉的3 4倍，洗滌1 2次，攪拌均勻後再離心分離，水洗離心後的沉澱進行氣流乾燥，使水分含量為12%以下，得到的產品即為大米澱粉；(6)處理上清液得大米蛋白上清液90°C，5-10min滅酶，上清液進行濃縮，濃縮條件為溫度60_65°C，濃縮至固形物濃度為20% -25%;濃縮後的料液進行噴霧乾燥，出風溫度為85°C，使水分含量為5%以下， 乾燥後的產品即為大米蛋白。CN101U9156公開了一種顆粒狀大米蛋白，該大米蛋白可由下述方法製備獲得以大米為原料，在大米中加入水和澱粉酶，在溫度為50 120°C，PH為 5.0 7.0的條件下酶解60 300分鐘；其中大米和水的重量比為1 1. 5 5 ；酶解結束後，過濾分離出濾液和濾餅，濾餅在溫度80 95°C的條件下烘乾1 6小時後即得顆粒狀大米蛋白。CN101253925公開了以大米為原料，經粉碎、鹼溶酸沉、離心分離、上清液等電點沉澱、沉澱洗滌、加水均質後再經精製中性蛋白酶水解、離心分離、上清液經冷凍乾燥得到了分子量分布範圍在392 1367Da，具有抗氧化活性的大米蛋白肽。CN101717808A公開了一種具有高可溶性大米蛋白的製備方法，製備過程包括以米為原料，經鹼提酸沉分離出的大米蛋白在複合酶多位點定向改性後，與多糖接枝共聚，濃縮，噴霧乾燥得到；所述的複合酶多位點定向改性是指將大米蛋白與水調漿製成懸浮液，調pH至8. 0 9. 0後，加入佔大米蛋白懸浮液 2% w/w複合酶，45 50°C下酶解3 5h，滅酶後離心，收集上清液即酶法改性的大米蛋白液，所述的複合酶為鹼性蛋白酶胰蛋白酶木瓜蛋白酶=0. 90 1. 10 0.60 0.80 0.40 0.60 ；所述的多糖接枝共聚是指將大米蛋白液調PH至11 13，按大米蛋白與多糖質量配比1 5 7加入多糖攪拌，調pH值至10 11，攪拌，90 100°C反應，得到大米蛋白與多糖接枝共聚液。經過比對，本申請與上述專利文獻的方法存在較大區別。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足之處，提供一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法，本方法製備後大米蛋白的蛋白含量高於90%，大米肽的多肽含量高於 70%、寡肽含量高於50%。本發明實現目的的技術方案如下一種高純度大米蛋白的製備方法，其特徵在於首先將粉碎的大米經鹼液提取、等電點沉澱、離心後過濾得到粗大米蛋白，再將粗大米蛋白經複合蛋白酶酶解除雜，離心收集獲得高純度大米蛋白，所述複合蛋白酶包括纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶。而且，所述纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶的酶活力比例為1 G 5) 0 3)而且，所述等電點沉澱的步驟是取鹼液提取後的含蛋白上清液，用0. IM HCl調 pH值至5. 5，靜置30min後。一種高純度大米肽的製備方法，其特徵在於以權利要要求1所述高純度大米蛋白的製備方法製備的高純度大米蛋白為原料，大米蛋白再通過複合蛋白酶酶解生成多肽， 在酶解的同時酶解液以一定的時間間隔經過中空纖維膜進行超濾，超濾時酶解液在反應器和超濾中空纖維膜中循環，經過3-5次酶解和超濾循環，最後將超濾所得濾過液乾燥，即為高純度大米肽，所述蛋白酶酶製劑含鹼性蛋白酶、胰酶和中性蛋白酶，三者的酶活力比例 G 5) (1.5 2) 1，添加量為 700-900u/g。而且，所述中空纖維膜的孔徑為膜截留分子量3000 6000Da。而且，所述高純度大米肽的多肽含量高於70%，200-1200Da寡肽含量高於50%。本發明的優點和積極效果是1、本發明能夠製備高附加值的高純度大米蛋白和大米肽，使大米蛋白的蛋白含量高於90 %，大米肽的蛋白含量高於90 %，多肽含量高於70 %、寡肽含量高於50 %，對於推動大米深加工產業工藝革新具有重要意義。2、本發明針對高純度大米蛋白製備開發的除雜專用高效複合酶、大米蛋白水解專用高效複合酶以及交替式酶解超濾偶聯技術，是本技術研究的主要創新點，鹼提酸沉方法製備的粗大米蛋白中主要含有大米澱粉、纖維、脂肪等雜質，針對這些雜質，本研究通過對澱粉酶、纖維素酶和脂肪酶的優化組合開發了大米蛋白除雜專用的高效複合酶製劑，經過除雜使大米蛋白的含量超過了 90%，而糖含量小於1%，脂肪含量小於1%。3、本方法以大米或碎米為原料，在鹼提酸沉方法製備大米蛋白粗品的基礎上，再通過由澱粉酶、纖維素酶和脂肪酶組成的高效複合酶的除雜作用去除其中的非蛋白類物質，並進一步在此基礎上通過複合蛋白酶作用和交替式酶解超濾偶聯技術，控制大米蛋白的水解程度，採用多種方法複合後提取蛋白和多肽，提取更加充分、徹底，提高大米利用率。4、本方法開發的交替式酶解超濾偶聯技術，使攪拌式反應器中的酶解和中空纖維膜超濾裝置中的超濾以一定的時間間隔交替進行，使大米蛋白在可控水解方面得到很大提高。超濾時酶解液在攪拌式反應器和超濾裝置中循環流動，通過及時分離酶解生成的寡肽而避免它們被進一步過度水解，從而能夠控制蛋白的水解程度，增加寡肽的含量。5、本方法採用的交替式酶解超濾偶聯技術，與連續式酶解超濾偶聯技術相比有所改進，在同樣實現可控水解和多肽分離的同時，減少了超濾的運行時間，降低了相應的水耗和能耗，同時也由於超濾是間隔進行，降低了運行中濃差極化形成和膜汙染的程度。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的， 不能以下述實施例來限定本發明的保護範圍。實施例1 一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法，步驟如下(1)原料粉碎取IKg大米，粉碎至80目；(2)鹼液提取添加8L的0. 09M NaOH溶液，50°C攪拌反應汕；
(3)離心然後;3500r/min離心20min，取蛋白上清液；(4)等電點沉澱用0. IM HCl調pH值至5. 5，靜置30min ；(5)離心5000r/min離心20min，收集的蛋白沉澱；(6)複合酶除雜按照固液重量比1 9添加蒸餾水，均質後調節pH值至5. 5，添加重量百分比為0. 25%除雜專用複合酶製劑(複合酶中含有纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶， 三者的酶活力比例為1 4 2)，50°C攪拌反應池，(7)離心5000r/min離心20min，收集的蛋白沉澱；(8)乾燥粉碎既可以經氣流乾燥後得到蛋白含量高於90%的高純度大米蛋白， 也可以繼續用於製備高純度大米肽；(9)交替式酶解超濾偶聯技術蛋白沉澱按固液重量比1 9添加蒸餾水，均質後調節PH至8. 5，添加複合蛋白酶酶製劑(此蛋白酶酶製劑含鹼性蛋白酶、胰酶和中性蛋白酶，酶活力比例5 2 l)750U/g，50°C攪拌酶解，30min後啟動超濾(天津膜天膜公司的中控纖維超濾組件，膜截留分子量6000Da)，酶解液在攪拌反應器和超濾裝置之間形成循環，超濾運行15min後停止，補充pH 8. 5的水溶液，繼續攪拌酶解30min，然後再超濾15min，如此共重複5次，收集濾液；(10)噴霧乾燥乾燥後得到蛋白含量高於90%、多肽含量高於70%、200-1200Da 寡肽含量高於50%的高純度大米肽。實施例2 一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法，步驟如下(1)原料粉碎取IKg碎米，粉碎至80目；(2)鹼液提取添加9L的0. 09M NaOH溶液，50°C攪拌反應3h ；(3)離心然後;3500r/min離心20min，取蛋白上清液；(4)等電點沉澱用0. IM HCl調pH值至5. 5，靜置30min ；(5)離心5000r/min離心20min，收集的蛋白沉澱；(6)複合酶除雜按照固液重量比1 8添加蒸餾水，均質後調節pH值至5. 5，添加0. 5%除雜專用複合酶製劑(複合酶中含有纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶，三者的酶活力比例為1 4 2)，50°C攪拌反應3h ；(7)離心5000r/min離心20min，收集的蛋白沉澱；(8)乾燥粉碎既可以經氣流乾燥後得到蛋白含量高於90%的高純度大米蛋白， 也可以繼續用於製備高純度大米肽；(9)交替式酶解超濾偶聯技術蛋白沉澱按固液重量比1 9添加蒸餾水，均質後調節PH至8. 5，添加複合蛋白酶酶製劑(含鹼性蛋白酶、胰酶和中性蛋白酶，酶活力比例5 2 l) 1000u/g，5(TC攪拌酶解，40min後啟動超濾(天津膜天膜公司的中控纖維超濾組件，膜截留分子量6000Da)，酶解液在攪拌反應器和超濾裝置之間形成循環，超濾運行 20min後停止，補充pH8. 5的水溶液，繼續攪拌酶解40min，然後再超濾20min，如此共重複4 次，收集濾液；(10)噴霧乾燥乾燥後得到蛋白含量高於90%、多肽含量高於70%、200-1200Da 寡肽含量高於50%的高純度大米肽。本發明實現其目的的技術方案需要說明的是本研究開發的大米蛋白和大米多肽製備技術，首先是通過已有的鹼提酸沉方法製備大米蛋白粗品，然後通過高效複合酶的除雜去除其中的非蛋白類物質來製備高純度的大米蛋白，並進一步在此基礎上通過高效的複合蛋白酶和交替式酶解超濾偶聯技術控制大米蛋白的水解，製備高品質多肽。其中，針對高純度大米蛋白製備開發的除雜專用高效複合酶、大米蛋白水解專用高效複合酶以及交替式酶解超濾偶聯技術，是本技術研究的主要創新點。鹼提酸沉方法製備的粗大米蛋白中主要含有大米澱粉、纖維、脂肪等雜質，針對這些雜質，本研究通過對澱粉酶、糖化酶、纖維素酶和脂肪酶的優化組合開發了大米蛋白除雜專用的高效複合酶製劑，經過除雜使大米蛋白的含量超過了 90%，而糖含量小於1%，脂肪含量小於1%。在大米蛋白水解酶製劑方面，本方法通過對單一蛋白酶酶製劑的復配，開發了適合大米蛋白水解的專用複合蛋白酶製劑。在大米蛋白可控水解方面，本方法開發的交替式酶解超濾偶聯技術，使攪拌式反應器中的酶解和中空纖維膜超濾裝置中的超濾以一定的時間間隔交替進行。目前超濾的應用，一般是在間歇式酶解完成之後，作為單獨的膜分離技術對多肽進行純化，也有採用連續式酶解超濾偶聯技術對多肽進行製備。在連續式酶解超濾偶聯技術中，酶解和超濾連續進行，由於酶解生成的寡肽可以及時通過超濾脫離酶解體系，避免了進一步的過度水解，從而實現了蛋白的可控水解，使得多肽分子量的分布相對間歇式酶解更加集中。本方法採用的交替式酶解超濾偶聯技術，與連續式酶解超濾偶聯技術相比有所改進，在同樣實現可控水解和多肽分離的同時，減少了超濾的運行時間，降低了相應的水耗和能耗，同時也由於超濾是間隔進行，降低了運行中濃差極化形成和膜汙染的程度。通過專用的蛋白酶複合酶製劑和交替式酶解超濾偶聯技術製備的大米多肽，蛋白含量達到90%以上，多肽含量達到了 70%以上，200-1200Da的寡肽含量達到了 50%以上。
權利要求
1.一種高純度大米蛋白的製備方法，其特徵在於首先將粉碎的大米經鹼液提取、等電點沉澱、離心後過濾得到粗大米蛋白，再將粗大米蛋白經複合蛋白酶酶解除雜，離心收集獲得高純度大米蛋白，所述複合蛋白酶包括纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶。
2.根據權利要求1所述的高純度大米蛋白的製備方法，其特徵在於所述纖維素酶、澱粉酶和脂肪酶的酶活力比例為1 G 5) 0 3)。
3.根據權利要求1所述的高純度大米蛋白的製備方法，其特徵在於所述等電點沉澱的步驟是取鹼液提取後的含蛋白上清液，用0. IM HCl調pH值至5. 5，靜置30min後。
4.一種高純度大米肽的製備方法，其特徵在於以權利要要求1所述高純度大米蛋白的製備方法製備的高純度大米蛋白為原料，大米蛋白再通過複合蛋白酶酶解生成多肽，在酶解的同時酶解液以一定的時間間隔經過中空纖維膜進行超濾，超濾時酶解液在反應器和超濾中空纖維膜中循環，經過3-5次酶解和超濾循環，最後將超濾所得濾過液乾燥，即為高純度大米肽，所述蛋白酶酶製劑含鹼性蛋白酶、胰酶和中性蛋白酶，三者的酶活力比例 G 5) (1.5 2) 1，添加量為 700-900u/g。
5.根據權利要求4所述的高純度大米肽的製備方法，其特徵在於所述中空纖維膜的孔徑為膜截留分子量3000 6000Da。
6.根據權利要求4所述的高純度大米肽的製備方法，其特徵在於所述高純度大米肽的多肽含量高於70%，200-1200Da寡肽含量高於50%。
全文摘要
本發明涉及一種高純度大米蛋白和高純度大米肽的製備方法，本方法以大米或碎米為原料，在通過鹼提酸沉方法製備大米蛋白粗品的基礎上，通過由澱粉酶、纖維素酶和脂肪酶組成的高效複合酶的除雜作用去除其中的非蛋白類物質，製備蛋白含量高於90％的高純度大米蛋白，並進一步在此基礎上通過複合蛋白酶作用和交替式酶解超濾偶聯技術，控制大米蛋白的水解程度，分離製備得到蛋白含量高於90％、多肽含量高於70％、200-1200Da寡肽含量高於50％的蛋白高純度大米肽。
文檔編號C07K1/34GK102229643SQ20111014225
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者劉逸寒, 李玉, 毛淑紅, 王建玲, 王洪彬, 王靜, 路福平, 黎明 申請人:天津科技大學