一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝的製作方法
2023-06-07 11:06:01 2
一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，以豬腸黏膜或其提取肝素後的腸渣為原料，包括如下步驟：1)將水和原料按質量比15-30:100的比例混合後，在35-40℃的條件下攪拌30-60min；2)按鹼性蛋白酶和原料質量比0.05-1:100的比例向步驟1)所得水和原料的混合物中加入鹼性蛋白酶，升溫至40-60℃後調節pH至9.0-11.0，在40-60℃條件下保溫水解1-4h，獲得水解液；3)將水解液噴霧乾燥或滾筒乾燥製得腸膜蛋白粉。採用少量的水和鹼性蛋白酶在鹼性條件下水解製備腸膜蛋白粉，具有操作簡單、水解時間短、節能環保、水和鹼性蛋白酶用量少，製備成本低等特點，能夠滿足大規模工業化生產的需要。
【專利說明】-種腸膜蛋白粉的生產加工工藝
【技術領域】
[0001] 本發明屬於生物化工【技術領域】，尤其是涉及一種採用豬小腸黏膜萃取肝素過程的 副產物水解製備腸膜蛋白粉的生產加工工藝。
【背景技術】
[0002] 蛋白水解物主要是由動物或植物蛋白經過酶、酸或鹼水解後獲得的胺基酸和肽的 混合物，一般叫做蛋白腖。蛋白水解物富含有機氮化合物，也含有一些維生素和糖類，可以 作為發酵用底物、人或動物用優質蛋白原等。
[0003] 豬腸黏膜或腸渣中含有56. 2%的粗蛋白，其中各種胺基酸的含量與優質魚粉相 近。腸膜蛋白粉以豬小腸和腸黏膜為來源，經一系列蛋白酶長時間水解與特殊酶解處理，而 後經高溫滅菌和乾燥等過程製造出來的新型蛋白水解物。腸膜蛋白粉中含有豐富的蛋白 質、胺基酸、寡肽、鈣、磷、纖維素以及其他一些常量和微量元素。幼齡動物尤其是仔豬在早 期飼養過程中，由於消化功能不完善，免疫機能發育不全，因此需要在日糧中添加大量的優 質蛋白原。因此，像魚粉、噴霧乾燥血漿蛋白粉等廣泛地應用於早期仔豬的飼料當中。腸膜 蛋白粉作為優質蛋白原，是一種比較新的仔豬蛋白補充料，可替代斷奶仔豬日糧中血漿蛋 白和乳清粉等較昂貴的動物蛋白原料，能夠在降低成本的同時保持甚至提高斷奶仔豬的生 長性能。腸膜蛋白粉中的主要成分肽蛋白具有高效的吸收特點和特殊的功能特性，能夠提 高動物機體對蛋白質的利用率，增強動物體的抗應激能力，從而達到提高動物體生產性能 的目的。肽蛋白的抗原性遠遠小於其他大分子的結構蛋白，能夠減少動物幼仔因抗原物質 或抗營養因子而產生的腹瀉等應激狀況的發生。
[0004] 腸膜蛋白粉是利用豬小腸黏膜萃取肝素過程的副產物採用蛋白酶水解後，與賦形 劑充分混合，最後經高溫滅菌及乾燥等工序加工而成。採用腸渣製備腸黏膜蛋白既可以降 低肝素生產過程中氮的排放，又可以獲得附加值高的蛋白質飼料。
[0005] 專利CN101209082B公開了一種功能性飼料蛋白腸膜蛋白粉的製備方法，解決了 現有腸膜蛋白粉製備工藝中多種酶同時水解會影響水解度、肽蛋白得率，特別小肽得率較 低的問題。技術方案包括（1)原料前處理；（2)加入蛋白酶水解；（3)加入載體；(4)噴霧幹 燥製得，其中，在蛋白酶水解步驟中，將中性蛋白酶、木瓜蛋白酶及鹼性蛋白酶中的至少任 意兩種，採用多蛋白酶分階段水解方法進行水解。由該方法製得的功能性飼料蛋白腸膜蛋 白粉在肽蛋白得率和小肽得率方面具有明顯優勢，與其它飼料混合餵食能顯著提高動物幼 仔的生產性能。
[0006] 現有技術腸渣蛋白酶水解製備腸膜蛋白粉過程中需要使用大量的水，底物濃度 小，不僅不利於環保，酶解液需經過高倍濃縮，才能噴霧乾燥，給生產帶來不便，也增加了幹 燥的成本，並且蛋白酶用量大、水解步驟複雜，水解時間長，不適合工業化大規模生產。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種節能環保、操作簡單、製備成本低的腸膜蛋白粉的生產 加工工藝，尤其適合腸膜蛋白粉的大規模工業化生產。
[0008] -種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，以豬腸黏膜或其提取肝素後的腸渣為原料，包 括如下步驟：
[0009] 1)將水和原料按質量比15-30:100的比例混合後，在35_40°C的條件下攪拌 3〇-60min ；
[0010] 2)按鹼性蛋白酶和原料質量比0. 05-1:100的比例向步驟1)所得水和原料的混合 物中加入鹼性蛋白酶，升溫至40-60°C後調節pH至9. 0-11. 0,在40-60°C條件下保溫水解 l_4h，獲得水解液；
[0011] 3)將水解液噴霧乾燥或滾筒乾燥製得腸膜蛋白粉。
[0012] 本發明採用豬腸黏膜或其提取肝素後的腸渣為原料，所述腸渣為鹽解法生產肝素 後的剩餘物。
[0013] 現有技術中，酶促反應大多在水溶液中進行，採用比較低的底物濃度。在低底物 濃度範圍內，隨著底物濃度的增高，反應速率也隨著增高。隨著底物濃度的增高，反應速率 接近於一個恆定值，增加底物濃度對反應速率沒有什麼影響。當底物濃度增加到一定程度 以後，由於底物抑制作用，水解度和水解速率都會降低，從而導致生成的肽蛋白的分子量較 大，反應時間延長。現有技術的酶水解反應中大多採用大量的水，以獲得較小分子量的肽蛋 白。本發明克服現有技術的偏見，在原料中加入少量的水，將底物攪拌成糊狀，使酶促反應 在糊狀的底物中進行，生成分子量較小的肽蛋白。
[0014] 本發明步驟1)中向100重量份的原料中加入15-30重量份的水，在25-40°C條件 下攪拌30-60min，使原料呈糊狀。腸黏膜蛋白含有大量親水性基團，與水接觸後會發生溶 脹，一部分自由水容易和腸黏膜蛋白結合成結合水。本發明向原料中加入少量的水，既能 夠保證腸黏膜蛋白充分溶脹，又能保證存在自由水，有利於下一步的水解反應，並且還能避 免加入水量過大，底物濃度太低，酶解液需經過高倍濃縮，才能噴霧乾燥，給生產帶來不便。 在25-40°C條件下攪拌，一方面能夠使原料呈均勻的糊狀，使腸黏膜蛋白在水中分散均勻， 防止腸黏膜蛋白濃度過大，分散困難，甚至結團，阻礙了鹼性蛋白酶與底物的充分接觸，水 解度下降；另一方面，機械攪拌能夠改變腸黏膜蛋白分子內部結構，使其二級結構和三級結 構發生改變，使其理化性質發生變化，蛋白質分子結構舒張開來，肽鍵部位暴露，更易於被 鹼性蛋白酶水解。腸黏膜蛋白的空間結構使通過氫鍵、範德華力、離子鍵等次級鍵維持的， 由於攪拌的作用，蛋白質分子內部的次級鍵被破壞，蛋白質分子就從原來有序的捲曲的緊 密結構變為無序的鬆散的伸展結構，原來處於分子內部的疏水基團由於結構鬆散而大量暴 露在分子表面，親水基團的分布則相對減少，與腸黏膜蛋白結合的結合水量減少，吸水量減 少，蛋白質表面的水化層受到破壞，有利於蛋白質與酶相接觸，並且分子結構鬆散，更容易 被鹼性蛋白酶水解。
[0015] 在攪拌的過程中，如果溫度高於40°C，蛋白質分子發生熱變性，形成塊狀凝膠，甚 至發生凝固現象，粘度增加，吸水量增加，並且還會引起胺基酸氧化，阻止酶的水解，所以在 攪拌的過程中需要控制溫度低於40°C。
[0016] 將原料加水攪拌至糊狀後，加入鹼性蛋白酶。鹼性蛋白酶是在鹼性條件下水解蛋 白質肽鍵的酶類，屬於絲氨酸型內切蛋白酶，是一類非常重要的工業用酶。鹼性蛋白酶廣泛 存在於動、植物及微生物中。微生物蛋白酶均為胞外酶，不僅具有動植物蛋白酶所具有的全 部特性,還有下遊技術處理相對簡單、價格低廉、來源廣、菌體易於培養、產量高、高產菌株 選育簡單、快速、易於實現工業化生產等諸多優點。鹼性蛋白酶能水解蛋白質分子肽鏈生成 多肽或胺基酸，具有較強的分解蛋白質的能力，廣泛應用於食品、醫療、釀造、洗滌、絲綢、制 革等行業。
[0017] 本發明研究人員在研究中發現，使用單一酶對腸黏膜蛋白進行酶解時，鹼性蛋白 酶的水解效果優於木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和酸性蛋白酶。本發明研究人員以腸渣為原料， 對酶解工藝中的多種影響因素、工藝參數進行了研究。探索出了鹼性蛋白酶水解腸黏膜蛋 白的最佳工藝參數。
[0018] 酶濃度高，會加速酶解反應，但酶濃度過高，提高了生產成本，導致反應產物的感 官性能降低；過少的酶，則使反應速度降低，無法得到肽高得率的產品，因此，選擇合適的酶 濃度是十分必要的。本發明中鹼性蛋白酶和原料質量比為〇. 05-1:100。
[0019] 鹼性蛋白酶的最適溫度範圍為40_60°C。
[0020] 鹼性蛋白酶pH對水解度的影響，隨著pH值的提高，水解度呈下降的趨勢，酶與底 物均有一定pH為9. 0-11. 0時水解度最高。本發明將加入了鹼性蛋白酶的物料溫度升高到 40-60°C後調節pH至9. 0-11. 0,能夠防止在升溫的過程中pH值發生變化。
[0021] 鹼性蛋白酶水解速度快，水解度逐漸增大且增大速度快，水解4h後酶解繼續進 行，但水解的多是小分子部分，隨著酶不斷被消耗，活性降低，與酶作用的肽鍵逐漸減少，水 解度變化不大。但是反應時間過長，增加了能耗及生產成本。本發明在酶解前對原料進行 了加熱攪拌處理，加快了水解速率，所以本發明中適宜的反應時間為l_4h。
[0022] 本發明所製備的腸膜蛋白粉含有豐富的小肽極易被家畜消化吸收，富含短肽鏈和 平衡的胺基酸，是一種優質蛋白原料，具有增強動物特別是幼小動物的生產性能和健康水 平；以短肽形式存在的胺基酸和自由胺基酸具有較高的生物活性，可作為多種動物的蛋白 飼料源。既減少了環境汙染又提高了生產和社會效益。
[0023] 所述步驟2)中採用固體NaOH調節pH。
[0024] 採用固體NaOH調節pH能夠避免採用NaOH溶液引起加入水量過大，底物濃度太 低，酶解液需經過高倍濃縮，才能噴霧乾燥，給生產帶來不便。
[0025] 優選的，所述步驟2)中按鹼性蛋白酶和原料質量比0. 05-0. 5:100的比例向步驟 1)所得水和原料的混合物中加入鹼性蛋白酶，升溫至50-55°C後調節pH至9. 0-10. 0,在 50-55°C條件下保溫水解l_2h，獲得水解液。
[0026] 更優選的，所述步驟2)中按鹼性蛋白酶和原料質量比0. 1:100的比例向步驟1) 所得水和原料的混合物中加入鹼性蛋白酶，升溫至55°C後調節pH至9. 0,在55°C條件下保 溫水解lh,獲得水解液。
[0027] 優選的，所述步驟1)中將水和原料按質量比15-25:100的比例混合後，在37°C的 條件下攪拌30-40min。
[0028] 本發明研究人員發現，在37°C的條件下攪拌水和原料的混合物能夠使原料中的腸 黏膜蛋白快速溶脹，提高水和原料的混合效果，且能夠減少腸黏膜蛋白的吸水量，水解效果 更好。
[0029] 更優選的，所述步驟1)中將水和原料按質量比15-20:100的比例混合後，在37°C 的條件下攪拌30min。
[0030] 所述步驟1)中攪拌速度為80-150轉/分。
[0031] 優選的，所述步驟1)中攪拌速度為100-120轉/分。
[0032] 所述鹼性蛋白酶酶活為8-10萬U/g。
[0033] 本發明所製備的腸膜蛋白粉所製備的腸膜蛋白粉中肽蛋白含量佔絕乾物質質量 的53-56%，酸溶蛋白含量佔絕乾物質質量的40-45%，其中分子量為181Da以下的肽蛋白 佔肽蛋白總質量的9-12 %，分子量為181-1000Da的肽蛋白佔肽蛋白總質量的50-55%，分 子量為1000-3000Da的肽蛋白佔肽蛋白總質量的8-9%。腸黏膜中蛋白質的水解率高達 94. 30-99. 64%，幾乎完全水解，並且所得腸膜蛋白粉分子量小，可以有效的替代血漿蛋白 粉，而不影響仔豬的生產性能，其中的寡肽可促進免疫器官發育、提高血清免疫球蛋白濃度 和豬瘟抗體0D值、血液中淋巴細胞數，提高斷奶仔豬的免疫功能，降低仔豬的腹瀉指數，並 提高仔豬的日增重和飼料轉化率。
[0034] 本發明具有的優點和積極效果是：
[0035] 1)採用少量的水，酶解液無需經過高倍濃縮，即可噴霧乾燥，生產方便且益於環 保；
[0036] 2)將原料與水在25_40°C條件下攪拌後水解，加速了水解速率，縮短了水解周期；
[0037] 3)鹼性蛋白酶的用量少，大大降低了生產成本，具有較高的生產和社會效益；
[0038] 4)原料中粗蛋白的水解率高達94. 30-99. 64%，且所製備的腸膜蛋白粉分子量 小，酸溶蛋白含量高。
【具體實施方式】
[0039] 實施例1
[0040] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入150kg水，在25°C條件下以80轉/ 份的轉速攪拌40min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入5kg的鹼性蛋白 酶，升溫至40°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至9. 0,混合均勻後，在40°C的條件下保溫 4h，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0041] 實施例2
[0042] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入200kg水，在37°C條件下以150轉 /份的轉速攪拌20min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入0. 5kg的鹼性 蛋白酶，升溫至55°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至10. 0,混合均勻後，在55°C的條件下 保溫2h，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0043] 實施例3
[0044] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入250kg水，在40°C條件下以100轉 /份的轉速攪拌30min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入10kg的鹼性 蛋白酶，升溫至60°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至11. 0，混合均勻後，在60°C的條件下 保溫lh，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0045] 實施例4
[0046] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入300kg水，在37°C條件下以120轉 /份的轉速攪拌30min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入lkg的鹼性蛋 白酶，升溫至55°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至9. 0,混合均勻後，在55°C的條件下保 溫2h，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0047] 實施例5
[0048] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入250kg水，在37°C條件下以120轉 /份的轉速攪拌40min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入2kg的鹼性蛋 白酶，升溫至50°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至9. 0,混合均勻後，在50°C的條件下保 溫3h，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0049] 實施例6
[0050] 稱取豬腸黏膜提取肝素後的腸渣1000kg，加入150kg水，在37°C條件下以100轉 /份的轉速攪拌40min，獲得腸漁和水的混合物。向腸漁和水的混合物中加入lkg的鹼性蛋 白酶，升溫至60°C，加入氫氧化鈉固體粉末調節pH至10. 0，混合均勻後，在60°C的條件下保 溫lh，獲得水解液。將水解液噴霧乾燥，獲得腸膜蛋白粉。
[0051] 表1本發明實施例1-6所得腸膜蛋白粉中肽蛋白成分含量
[0052]
【權利要求】
1. 一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，以豬腸黏膜或其提取肝素後的腸渣為原料，其特 徵在於：包括如下步驟： 1) 將水和原料按質量比15-30:100的比例混合後，在25-40°C的條件下攪拌 2〇-40min ； 2) 按鹼性蛋白酶和原料質量比0. 05-1:100的比例向步驟1)所得水和原料的混合物中 加入鹼性蛋白酶，升溫至40-60°C後調節pH至9. 0-11. 0,在40-60°C條件下保溫水解l_4h， 獲得水解液； 3) 將水解液噴霧乾燥或滾筒乾燥製得腸膜蛋白粉。
2. 根據權利要求1所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述步驟2) 中採用固體NaOH調節pH。
3. 根據權利要求1或2所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述步 驟2)按鹼性蛋白酶和原料質量比0. 05-0. 5:100的比例向步驟1)所得水和原料的混合 物中加入鹼性蛋白酶，升溫至50-55°C後調節pH至9. 0-10. 0,在50-55°C條件下保溫水解 l-2h，獲得水解液。
4. 根據權利要求3所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述步驟2) 按鹼性蛋白酶和原料質量比〇. 1:100的比例向步驟1)所得水和原料的混合物中加入鹼性 蛋白酶，升溫至55°C後調節pH至9. 0,在55°C條件下保溫水解lh，獲得水解液。
5. 根據權利要求1所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述步驟1) 中將水和原料按質量比15-25:100的比例混合後，在37°C的條件下攪拌30-35min。
6. 根據權利要求5所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述步驟1) 中將水和原料按質量比15-20:100的比例混合後，在37°C的條件下攪拌30min。
7. 根據權利要求1任意一項所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所 述步驟1)中攪拌速度為80-150轉/分。
8. 根據權利要求7任意一項所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所 述步驟1)中攪拌速度為100-120轉/分。
9. 根據權利要求1所述的一種腸膜蛋白粉的生產加工工藝，其特徵在於：所述鹼性蛋 白酶酶活為8-10萬U/g。
【文檔編號】C12P21/06GK104059958SQ201410291382
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】李炳潔 申請人:李炳潔