一種提高植物蛋白酶解效率的鹼熱處理方法與流程
2023-06-02 09:50:21 1
本發明涉及一種提高蛋白酶解效率的鹼熱處理方法，屬於食品加工技術領域。
背景技術：
蛋白降解產生的多肽與胺基酸在食品、藥品、保健品、化妝品、飼料等多種領域被廣泛應用。其作用包括：提升食品的鮮味特性和營養特性；易被轉運吸收，治療某些疾病；增強機體免疫力，提高身體素質；具有抗氧化作用，保持食品品質。
目前製備多肽與胺基酸鮮味調味品常用的原料是豬、牛、雞、羊、水產品等動物蛋白，不僅原料成本較高，而且膽固醇、激素等含量高，不利於身體健康。與動物蛋白相比，植物蛋白產量高、來源廣泛、提取工藝簡單、成本低、無膽固醇、激素等物質。因此，可用植物蛋白代替動物蛋白製備多肽與胺基酸。
植物蛋白質降解方法可分為酸水解法和鹼水解法，其中酸水解法最常用。酸水解過程中蛋白質被完全水解為胺基酸，不能形成多肽，色氨酸被完全破壞，而且易產生1,3-二氯-2-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇等有毒有害物質。隨著蛋白酶的生產成本降低，蛋白酶法降解生產多肽、胺基酸的研究日漸增多，該方法反應條件溫和，多肽含量高，無胺基酸損失，安全性高，應用於食品、醫藥等領域，風味更加豐富柔和，營養更加全面，功能更加多樣。但由於植物蛋白的結構較動物蛋白緊密，因此存在蛋白酶解速度很慢，蛋白酶用量多，酶解時間長，導致用酶成本和酶解生產成本高的缺陷。
技術實現要素：
針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種提高蛋白酶解效率的鹼熱處理方法。所述方法通過對植物蛋白進行鹼熱處理，使植物蛋白部分肽鍵斷裂，二級結構與三級結構破壞，繼而破壞了植物蛋白的緊密結構，蛋白酶解速度增加，蛋白酶用量降低，植物蛋白水解程度增加。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種提高植物蛋白酶解效率的鹼熱處理方法，所述方法步驟如下：
(1)將粉碎後的植物蛋白原料或植物蛋白提取物用水配製成料液；
其中，以水的總體質量為100％計，植物蛋白原料或植物蛋白提取物的質量分數為1％～20％；
優選植物蛋白原料或植物蛋白提取物在40目以上粉碎過篩；
所述植物蛋白原料可以是大豆、豆粕和花生粕等一種以上富含植物蛋白的原料；
所述植物蛋白提取物可以是從植物蛋白原料中提取的大豆濃縮蛋白、大豆分離蛋白、花生濃縮蛋白、花生分離蛋白、玉米蛋白和谷朊蛋白等一種以上。
(2)用鹼液調節料液的ph值至7～10，在80℃～100℃加熱處理5min～180min，或在101℃～121℃高壓蒸汽滅菌處理1min～60min，或在130℃～145℃超高溫滅菌處理15s～30min；冷卻後，調節料液的ph值至食品用商品蛋白酶的最適ph值；
其中，所述鹼為按照食品安全國家標準《食品添加劑使用標準》gb2760-2014中允許使用的鹼類物質，包括氫氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鉀和碳酸氫鈉等一種以上；
冷卻後，如需用酸調節料液的ph值，所述酸為符合食品安全國家標準《食品添加劑使用標準》gb2760-2014中的酸性類物質，優選為hcl。
(3)向具有食品用商品蛋白酶最適ph值的料液中加入食品用商品蛋白酶，得到反應液；
其中，優選以植物蛋白原料或植物蛋白提取物的蛋白總體質量為100％計，非液態食品用商品蛋白酶的質量分數為0.1％～20％，液態食品用商品蛋白酶的體積分數為0.1％～20％；
食品用商品蛋白酶可以是木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、中性蛋白酶、鹼性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、胰糜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、風味蛋白酶和protamex(novozymes)等一種以上；
當一種以上的食品用商品蛋白酶的最適ph值相差≤2時，同時酶解，ph值為給定條件下水解度最大時的ph值；最適ph值相差＞2時，需要分步酶解。
(4)攪拌反應液至充分混合，酶解時間為2h～12h；單一蛋白酶酶解時，酶解溫度為蛋白酶的最適溫度，兩種以上蛋白酶同時酶解時，酶解溫度為在給定的酶解條件下植物蛋白水解度最大時的溫度；
(5)加熱滅酶活。
有益效果
發明人通過對動物蛋白、植物蛋白和植物蛋白提取物分子結構的分析，發現植物蛋白/提取物特有的緊密β-片層結構限制了植物蛋白/提取物分子與蛋白酶的接觸，相同酶與底物蛋白量在相同條件下酶解速度僅為動物蛋白酶解速度的1/3～1/5；當植物蛋白經過鹼熱處理後，蛋白質的部分肽鍵斷裂，表現為水解度的上升1％～5％，二級結構與三級結構被破壞，其中二級結構中β-片層含量明顯降低，無規則捲曲含量增加，結構變得鬆散；基於上述發現，本發明提供了一種提高植物蛋白酶解效率的鹼熱處理方法，所述方法通過對植物蛋白或植物蛋白提取物進行鹼熱處理，隨後加入蛋白酶酶解2h～12h，增大了蛋白酶的酶解效率，水解度達到20％以上，有效解決了植物蛋白酶解效率低、蛋白酶用量大的難題。
具體實施方式
下面對本發明的優選實施方式做出詳細說明。
以下實施例中蛋白酶解液中的蛋白水解度均採用gb5009.235-2016中的甲醛滴定法進行測定。
實施例1
大豆分離蛋白的鹼熱處理
(1)稱取5g大豆分離蛋白(yp928c飲料型大豆分離蛋白，gb/t20371，100目，山東禹王生態食業有限公司)加入至250ml三角瓶中，隨後加入100ml蒸餾水，攪拌均勻，配製成大豆分離蛋白質量分數為5％的料液。
(2)利用2mol/l氫氧化鈉溶液調節料液的ph，攪拌均勻至最終ph值為9.0，100℃沸水浴加熱處理60min，冷卻後，用鹽酸調節料液的ph值為8.0。
(3)向ph值為8.0的料液中加入鹼性蛋白酶(novozymes)0.01g，得到反應液。
(4)於150轉/分攪拌反應液至充分混合，在50℃酶解6h，獲得蛋白酶解液，經測定，蛋白酶解液的蛋白水解度為23.4％。
(5)加熱至100℃，維持5min滅酶活。
實施例2
玉米蛋白的鹼熱處理
(1)將玉米蛋白(秦皇島驪驊澱粉股份有限公司)用九陽多功能料理機進行幹磨粉碎，過40目以上的篩，蛋白含量經測定(凱氏定氮法)為70％，稱取10g加入至250ml三角瓶中，隨後加入100ml蒸餾水，攪拌均勻，配製成玉米蛋白質量分數為10％的料液。
(2)用2mol/l氫氧化鈉溶液調節料液的ph，攪拌均勻至最終ph值為10.0，用高壓蒸汽滅菌鍋在121℃加熱處理15min；冷卻後，用鹽酸調節料液的ph值為8.0。
(3)向ph值為8.0的料液中加入鹼性蛋白酶(novozymes)0.05g，得到反應液。
(4)於150轉/分攪拌反應液至充分混合，在50℃酶解8h，獲得蛋白酶解液，經測定，酶解液的蛋白水解度為23.4％。
(5)加熱至100℃，維持5min滅酶活。
實施例3
花生蛋白粉的鹼熱處理
(1)稱取蛋白含量為52％花生蛋白粉(60目，河南亮健科技有限公司)15g加入250ml三角瓶中，加入100ml水，配製成花生蛋白質量分數為15％的料液。
(2)加入na2co3粉0.4g調節料液的ph，150轉/分攪拌至最終ph值為8.5，90℃水浴鍋加熱處理2h；冷卻後用2mol/l鹽酸調節料液的ph值至7.0。
(3)向ph值為7.0料液中加入木瓜蛋白酶0.25g(廣西南寧龐博生物工程有限公司)和風味蛋白酶(novozymes)0.25g，得到反應液。
(4)於150轉/分攪拌反應液至充分混合，在55℃酶解10h，獲得蛋白酶解液，經測定，花生蛋白酶解液的蛋白水解度為26.1％。
(5)加熱至100℃，維持5min滅酶活。
實施例4
谷朊粉的鹼熱處理
(1)稱取8g谷朊粉(gb/t21924-2008一級，蛋白含量85％，65目，北京天竹鳥食品添加劑有限公司)於250ml三角瓶中，隨後加入100ml水，攪拌均勻，配製成谷朊蛋白質量分數為8％的料液。
(2)加入2mol/l氫氧化鉀溶液調節料液的ph，攪拌均勻至最終ph值為9.0，在高壓蒸汽滅菌鍋中115℃加熱處理20min；冷卻後，用5m鹽酸調節料液的ph值為2.0。
(3)向ph值為2.0的料液中加入0.08g胃蛋白酶(四川德陽市生化製品有限公司)，得到反應液。
(4)於150轉/分攪拌反應液至充分混合，在37℃酶解8h，獲得蛋白酶解液，經測定，谷朊蛋白水解度為21.8％。
(5)加熱至100℃，維持5min滅酶活。
實施例5
大豆分離蛋白的鹼熱處理
(1)稱取0.5kg大豆分離蛋白(yp928c飲料型大豆分離蛋白，gb/t20371，100目，山東禹王生態食業有限公司)溶解於盛有10l水的塑料桶中，攪拌均勻配製成大豆分離蛋白質量分數為5％的料液。
(2)利用2mol/l氫氧化鈉溶液調節料液的ph值至8.0，經hz-sjj-實驗型超高溫殺菌設備(上海輝展實驗設備有限公司)在140℃超高溫滅菌30s，中間部分冷卻的料液接入1000ml燒杯中，約500ml，取100ml料液放入到250ml三角瓶中，用2mol/lhcl溶液調節料液的ph，充分混勻至最終ph值為6.5，
(3)向ph值為6.5的料液中加入0.15g中性蛋白酶(novozymes)，得到反應液。
(4)於150轉/分攪拌反應液至充分混合，在55℃酶解10h，獲得蛋白酶解液，測定水解度，經測定，大豆分離蛋白的水解度為31％。
(5)將酶解液加熱至100℃，維持5min滅酶活。