一种水解植物蛋白的方法
【专利摘要】本发明公开了一种水解植物蛋白的方法，属于饲料加工领域，依次包括以下步骤：植物蛋白原料加入以下酶的混合物：质量比为α-淀粉酶：纤维素酶：半纤维素酶：果胶酶：α-半乳糖苷酶：植酸酶＝10:5:5:2:2:1，混合物加入量为3-8g/kg植物蛋白原料，水解2-5小时；加入中性蛋白酶，加入量为2-4g/kg植物蛋白原料，水解2-5小时；加入碱性蛋白酶，加入量为3-5g/kg植物蛋白原料，水解2-5小时；干燥得到粉状植物水解蛋白。本发明可以水解多种植物蛋白原料，水解过程彻底，可降低植物原料中的营养因子水平。
【专利说明】一种水解植物蛋白的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于饲料加工领域，尤其涉及使用多种水解酶分步水解植物蛋白生产饲料原料的方法。
【背景技术】
[0002]随着国内以及全球对肉制品需求量的增加，蛋白类饲料原料的需求量也持续增长。但是动物性蛋白原料产量并未大量增加，并且由于担心疯牛病等疾病的传播，动物蛋白原料的使用量还在减少。植物蛋白原料的使用量持续增长，但是由于植物进化选择的结果，植物蛋白原料含有多种抗营养因子，因此必须对植物蛋白原料进行预处理或者采用减少添加量的方法以减少应激反应的发生。除了采用热变性以失活蛋白类抗营养因子外，采用水解酶水解植物蛋白原料也是一种非常高效的降低抗营养因子的方法。在关于水解植物蛋白在养殖中的应用研究中，除了降低抗营养因子可以减少应激反应外，饲喂水解植物蛋白之后还可以提高动物的免疫能力、消化能力、改善肉的品质。Zhou等人(Effect ofFeeding Enzymolytic Soybean Meal on Performance, Digestion and Immunity of WeanedPigs1AJAS, 2011,24:101-109)在断奶仔猪料中添加酶解大豆蛋白之后可促进仔猪生长，提高消化能力和免疫力。Wang 等人(Effect of enzymolytic soybean meal on growthperformance, nutrient digestibility and immune function of growing broilers, AnimalFeed Science and Technology, 2011，169:224-229)证明肉鸡的采食量、日增重、料肉比、消化率和免疫力都与饲料中酶解大豆蛋白的添加量成正比。Gui等人(Effects of differentdietary levels of cottonseed meal protein hydrolysate on growth, digestibility, bodycomposition and serum biochemical indices in crucian carp(Carassius auratusgibelio),2010, 156:112-120)发现鲤鱼饲料中添加5%的酶水解棉蛋白可提高体重和消化率，还可增加鱼肉中的蛋白、锌和铁的含量。因此，大规模生产水解植物蛋白有非常重要的经济价值和社会价值。
[0003]现有技术中有一些植物蛋白水解物的生产方法，但是这些方法主要用于食品和医药领域，不能满足饲料原料的生产要求。另外，现有技术中的方法也仅能适用于某一种植物，水解过程也只能处理蛋白类的抗营养因子，不能更广泛深入地处理其他抗营养因子。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种水解植物蛋白原料的方法，可以水解多种植物蛋白原料，水解过程彻底，可降低植物原料中的抗营养因子水平。
[0005]本发明目的通过下述技术方案来实现:
[0006]一种水解植物蛋白的方法，依次包括以下步骤:
[0007]A)称取植物蛋白原料，加入相对原料质量5-8倍的温度为90_100°C的水，搅拌均勻，维持90°C以上20-30min ；
[0008]B)让温度冷却到50_60°C，边搅拌边调节pH到3_5，温度维持在50_60°C ；[0009]C)待pH及温度稳定后加入以下酶的混合物:质量比为α -淀粉酶:纤维素酶:半纤维素酶:果胶酶:α-半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量为3_8g/kg植物蛋白原料；
[0010]D)维持pH和温度稳定，水解2-5小时；
[0011]E)调节pH到6-8，温度调节到55-65°C ；
[0012]F)待pH及温度稳定后加入中性蛋白酶，加入量为2_4g/kg植物蛋白原料；
[0013]G)维持pH和温度稳定，水解2-5小时；
[0014]H)调节pH到8-9，温度调节到60_70°C ；
[0015]I)待pH及温度稳定后加入碱性蛋白酶，加入量为3_5g/kg植物蛋白原料；
[0016]J)维持pH和温度稳定，水解2-5小时；
[0017]K)调节 pH 到 6-8;
[0018]L)将酶解产物做高速匀浆处理后，进行喷雾干燥，得到粉状植物水解蛋白。
[0019]作为选择，所述植物蛋白原料选自豆柏、棉籽、小麦和大米中的一种或多种。
[0020]作为选择，所述B、K步骤中加入乳酸或盐酸调节pH。
[0021]作为选择，所述E、H步骤中加入氢氧化钙或者氢氧化钠调节pH。
[0022]作为进一步选择，所述的水解植物蛋白的方法，依次包括以下步骤:
[0023]A)称取植物蛋白原料，加入相对原料质量6-8倍的温度为90_100°C的水，搅拌均匀，维持90°C以上30min ；
[0024]B)让温度冷却到55 °C，边搅拌边调节pH到4.0-4.5，温度维持在55 °C ；
[0025]C)待pH及温度稳定后加入以下酶的混合物:质量比为α -淀粉酶:纤维素酶:半纤维素酶:果胶酶:α -半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量为6-6.5g/kg植物蛋白原料；
[0026]D)维持pH和温度稳定，水解3-4小时；
[0027]E)调节pH到7.0-7.5，温度调节到60°C ；
[0028]F)待pH及温度稳定后加入中性蛋白酶,加入量为3g/kg植物蛋白原料；
[0029]G)维持pH和温度稳定，水解3-5时；
[0030]H)调节pH到8.5-9.0，温度调节到70°C ；
[0031]I)待pH及温度稳定后加入喊性蛋白酶,加入量为4g/kg植物蛋白原料；
[0032]J)维持pH和温度稳定，水解3-5小时；
[0033]K)调节 pH 到 7-8 ；
[0034]L)将酶解产物做高速匀浆处理后，进行喷雾干燥，得到粉状植物水解蛋白。
[0035]前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案:如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
[0036]本发明人在研究工作中发现，加入α-淀粉酶、纤维素酶、果胶酶和半纤维素酶之后可以有效提闻蛋白水解度，提闻广品品质，而进一步加入α _半乳糖昔酶和植酸酶又可以水解棉籽糖、水苏糖和植酸，可以进一步有效降低抗营养因子含量。
[0037]在添加α -淀粉酶、纤维素酶、果胶酶和半纤维素酶预水解植物蛋白原料后，显著提高蛋白水解度；还增加了方案适用性，不仅适用于豆柏粉，还可用于棉籽蛋白、小麦蛋白粉和大米蛋白粉的水解。如附图一，水解过后，大豆、棉籽、小麦、大米的多肽分子量主要分布于2kDa到15kDa之间。
[0038]添加α-半乳糖苷酶后，植物蛋白原料中的水苏糖和棉籽糖含量降低了70% -90% ;添加植酸酶后，原料中的植酸降低了 60% -80%，这显著减少了原料中的抗营养因子水平，提高动物的生产性能。
[0039]在豆柏的水解产物中，蛋白类抗营养因子大豆球蛋白降低了 60% -90%，β-伴大豆球蛋白降低了 55 % -85 %，胰蛋白酶抑制因子降低了 60 % -95 %，表明该工艺适合于植物源蛋白的加工，蛋白水解比较彻底。
[0040]具体方案中，采取多步水解方案，首先热水环境使蛋白变性，加入α-淀粉酶、纤维素酶、果胶酶和半纤维素酶预水解植物蛋白原料和加入α-半乳糖苷酶和植酸酶水解棉籽糖、水苏糖和植酸降低抗营养因子含量，之后再依次进行中性蛋白酶和碱性蛋白酶的水解。特定的水解次序，酶加入量和pH、温度和时间控制，使得最终取得最佳的水解效果。
[0041]本发明的有益效果:适应性较广，可以水解多种植物蛋白原料；水解过程彻底，产物主要为100个以下的氨基酸残基组成的多肽；可降低植物原料中的各种抗营养因子水平，以降低动物摄食之后发生应激反应的可能性；能进行大规模工业化生产，满足饲料原料生产的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是本发明四种植物蛋白水解物的PAGE电泳图；
[0043]其中1、豆柏，2、豆柏水解物,3、棉籽蛋白水解物,4、小麦蛋白粉水解物,5、大米蛋白粉水解物。
【具体实施方式】
[0044]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0045]对比例1:
[0046]称取豆柏粉100g，加入水500ml，温度调整到55°C，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。温度调整到65°C，pH调整至IJ 8.0-8.5，加入碱性蛋白酶0.4g，水解2h。干燥粉碎，测定蛋白水解度为44.5%。
[0047]对比例2:
[0048]称取豆柏粉100g，加入水500ml，温度调整到55°C，pH调整到3.5-4。加入α -淀粉酶0.2g，水解2h。温度调整到55°C，pH调整至IJ 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。温度调整到65°C，pH调整到8.0-8.5，加入碱性蛋白酶0.4g，水解2h。干燥粉碎，测定蛋白水解度为52.4%。
[0049]对比例3:
[0050]称取豆柏粉100g，加入水600ml，温度调整到50°C，pH调整到4-4.5。加入α -淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶的混合物，质量比为10:5:5:2，共0.4g，水解3h。温度调整到60。。，pH调整到6.5-7.0，加入中性蛋白酶0.2g，水解3h。温度调整到70。。，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶0.5g，水解3h。干燥粉碎，测定蛋白水解度为65.6%。[0051]对比例4:
[0052]称取豆柏粉100g，加入沸水600ml，维持90°C以上半小时。温度调整到55°C，PH4-4.5，加入α-淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶混合物，质量比为10:5:5:2，共
0.6g，水解4h。温度调整到60°C，pH调整到 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶0.4g，水解3h。干燥粉碎，测定蛋白水解度为72.9%。
[0053]实施例1:
[0054]称取豆柏粉100g，加入沸水600ml，维持90°C以上半小时。温度调整到55°C，PH4-4.5，加入α-淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的混合物，质量比为10:5:5:2:2:1，共0.65g，水解4h。温度调整到60°C，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶0.4g，水解3h。干燥粉碎，测定蛋白水解度为71.7%。采用HPLC法测定水苏糖和棉籽糖的含量，水苏糖和棉籽糖的含量分别为1.0mg/g和6.2mg/g,相对于对比例4,含量分别降低了 90%和72%。采用GB/T5009.153-2003测定植酸含量，水解植物蛋白的植酸含量为3mg/g，相对于对比例4，植酸含量降低了 73%。
[0055]实施例2:
[0056]称取豆柏粉1000kg置反应釜中，加入90_100°C热水6000kg，维持90°C以上30分钟。温度调整到551:，？!1调整到4-4.5。加入α -淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶的复合物，质量比为10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。温度调整到60。。，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶4kg，水解3h。pH调整到7_8，匀浆后喷雾干燥，测定蛋白水解度为 67.2%。
[0057]实施例3:
[0058]称取小麦蛋白粉1000kg置反应釜中，加入90-100°C热水8000kg，维持90°C以上30分钟。温度调整到55°C，pH4_4.5。加入α -淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的复合物，质量比为10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。温度调整到60°C，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶4kg，水解5h。pH调整到7-8，匀浆后喷雾干燥，测定蛋白水解度为62.4%。
[0059]实施例4:
[0060]称取大米蛋白粉1000kg置反应釜中，加入90-100°C热水6000kg，维持90°C以上30分钟。温度调整到55°C，pH4_4.5。加入α -淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的复合物，质量比为10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。温度调整到60°C，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解5h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶4kg，水解4h。pH调整到7-8，匀浆后喷雾干燥，测定蛋白水解度为58.1 %。
[0061]实施例5:
[0062]称取棉籽蛋白粉1000kg置反应釜中，加入90-100°C热水7000kg，维持90°C以上30分钟。温度调整到55°C，PH4-4.5。加入α -淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶的复合物，质量比为10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。温度调整到60°C，pH调整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解4h。温度调整到70°C，pH调整到8.5-9.0，加入碱性蛋白酶4kg，水解4h。pH调整到7_8，匀浆后喷雾干燥，测定蛋白水解度为 69.2%。
[0063]前述水解植物蛋白水解度测定。可溶性蛋白采用三氯乙酸法测定，具体操作如下:称取样品约2至3克，置于烧杯中，加蒸馏水75mL，室温下电磁搅拌45分钟。将烧杯中的溶液及沉淀摇匀，折入离心试管中，在转速4000r/min下离心10分钟，收集上清液A。取上清液A25mL，加入25mL20%的三氯乙酸溶液，混合后静置20分钟。将烧杯中的溶液及沉淀摇匀，折入离心试管中，在转速4000r/min下离心10分钟，收集上清液B。取上清液B25mL，采用凯氏定氮法测定蛋白含量。采用GB/T6432 — 94测定粗蛋白的含量。
[0064]水解度=可溶性蛋白含量/粗蛋白含量X 100%。
[0065]前述原料均为市售品，各种酶购自于DSM、苏柯汉(潍坊)生物工程有限公司、宁夏夏盛实业集团有限公司。
[0066]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水解植物蛋白的方法，其特征在于依次包括以下步骤: A)称取植物蛋白原料，加入相对原料质量5-8倍的温度为90-100°C的水，搅拌均匀，维持 90°C 以上 20-30min ； B)让温度冷却到50-60°C，边搅拌边调节pH到3-5，温度维持在50_60°C； C)待pH及温度稳定后加入以下酶的混合物:质量比为α-淀粉酶:纤维素酶:半纤维素酶:果胶酶:α-半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量为3_8g/kg植物蛋白原料； D)维持pH和温度稳定，水解2-5小时； E)调节pH到6-8，温度调节到55-650C； F)待pH及温度稳定后加入中性蛋白酶，加入量为2-4g/kg植物蛋白原料； G)维持pH和温度稳定，水解2-5小时； H)调节pH到8-9，温 度调节到60-70°C； I)待PH及温度稳定后加入碱性蛋白酶，加入量为3-5g/kg植物蛋白原料； J)维持PH和温度稳定，水解2-5小时； K)调节pH到6-8 ； L)将酶解产物做高速匀浆处理后，进行喷雾干燥，得到粉状植物水解蛋白。
2.如权利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述植物蛋白原料选自豆柏、棉籽、小麦和大米中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述B、K步骤中加入乳酸或盐酸调节pH。
4.如权利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述E、H步骤中加入氢氧化钙或者氢氧化钠调节pH。
5.如权利要求1、2、3或4所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于依次包括以下步骤: A)称取植物蛋白原料，加入相对原料质量6-8倍的温度为90-100°C的水，搅拌均匀，维持 90°C 以上 30min ； B)让温度冷却到55°C，边搅拌边调节pH到4.0-4.5，温度维持在55°C ； C)待pH及温度稳定后加入以下酶的混合物:质量比为α-淀粉酶:纤维素酶:半纤维素酶:果胶酶:α -半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量为6-6.5g/kg植物蛋白原料； D)维持pH和温度稳定，水解3-4小时； E)调节pH到7.0-7.5，温度调节到60°C ； F)待pH及温度稳定后加入中性蛋白酶，加入量为3g/kg植物蛋白原料； G)维持pH和温度稳定，水解3-5小时； H)调节pH到8.5-9.0，温度调节到700C ； I)待pH及温度稳定后加入喊性蛋白酶,加入量为4g/kg植物蛋白原料； J)维持PH和温度稳定，水解3-5小时； K)调节pH到7-8 ； L)将酶解产物做高速匀浆处理后，进行喷雾干燥，得到粉状植物水解蛋白。
【文档编号】A23K1/14GK104012775SQ201410299812
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】唐旭 申请人:成都美溢德生物技术有限公司