专利名称：大豆蛋白水解物的生产方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及大豆蛋白质水解物，特别是涉及以去脂豆粕为原料，经酶促水解及离子交换纯化步骤生产大豆蛋白质水解物的方法，以及所说的大豆蛋白水解物在饮料生产及食品加工工业中的应用。
历史上大豆作为人类食用消耗最多的豆科植物种子，在食品加工工业中占有十分重要的位置。例如，在古代中国，人们很早就知道将大豆与其他谷物粉混合制作均衡营养食品，并用大豆的水提取物制作豆腐、豆浆，以及生产酱油等各种微生物(特别是霉菌)发酵食品和调味品。
近半个多世纪以来，随着生物化学技术的发展，和对大豆成分的深入分析与研究，大豆多糖、寡糖、磷脂、皂甙及异黄酮等活性成分的保健及医疗价值逐渐被发掘出来，并在医药工业上得到广泛应用。然而，迄今对大豆蛋白酶解工艺研究与具体开发应用相对研究较少。
大豆蛋白质富含天冬氨酸、赖氨酸和谷氨酸等多种氨基酸，对于补充和平衡人和动物的营养起到其他动物和植物来源的蛋白质难以替代的作用。大豆蛋白质经酶促水解后可得到包括游离氨基酸、寡肽和多肽在内的肽混合物，据信这种混合物比大豆蛋白质更易于被人或动物体吸收，故可作为营养补充剂使用，特别是适用于各种原因引起的胃肠功能紊乱或衰竭的病人，以及其他难以依赖正常动物或植物蛋白质补充氨基酸营养素的病人服用。美国专利5,667,999号公开了一种含有大豆肽的，具有SOD活性的发酵产品。中国专利95119835.1号公开了在高温高压条件下生产大豆全脂脱腥大豆粉的方法。另外，同一发明人的中国专利96118928.2号公开了以所说的脱腥大豆粉为原料，并添加有某些常规辅助成分的营养补充剂。
本发明的一个目的是提供一种生产大豆蛋白水解物的方法，特征在于使用脱脂豆粕作为原料，加水浸泡并磨碎制成大豆乳后用碱性蛋白酶水解，水解产物经超滤后，过离子交换柱并脱色。
根据本发明的这一目的的优选实施方案，其中用于水解大豆蛋白质的酶是动物、植物和微生物来源的碱性蛋白水解酶。
根据本发明这一目的的优选实施方案，其中所说的用于水解大豆蛋白质的碱性蛋白酶选自最适pH7-9之间的胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、蜂霉蛋白酶、沙霉蛋白霉和地衣形芽胞杆菌蛋白酶。
根据本发明这一目的的优选实施方案其中所说的蛋白酶水解是在35-50℃，pH7-9条件下水解处理6-10小时。
根据本发明这一目的的优选实施方案，其中所说的大豆蛋白水解物是分子量范围在5000以下的大豆蛋白水解产物。
根据本发明这一目的的优选实施方案其中所说的大豆蛋白水解物还含有少量大豆多糖、大豆寡糖、大豆异黄酮、大豆皂甙及游离氨基酸。
本发明的另一个目的是提供按本发明方法制得的大豆蛋白水解物。
本发明的再一个目的是提供按本发明方法制备的大豆蛋白水解物用于生产功能性饮料及作为食品添加剂和营养补充剂使用。
本发明的再一个目的是提供一种以大豆蛋白水解物为基本成分的保健饮料，其中含有约1-10％(W/V)的按本发明方法生产的大豆蛋白提取物、0.05-0.5％(W/V)的牛磺酸、0.1-1.0％(W/V)的柠檬酸以及适当量的甜味剂和香味剂。
根据本发明这一目的优选实施方案，其中所说的甜味剂包括蛋白糖和蔗糖或木糖醇。
本发明涉及大豆蛋白水解物，特别是涉及以粉碎(100目以下)的去脂豆粕为原料经蛋白酶水解和超滤分离后，再经离子交换层析纯化，以生产分子量约在5000以下的大豆蛋白水解物的方法。本发明进一步涉及大豆蛋白水解物作为营养补充剂及其他健康相关食品的应用，特别是在生产保健饮料中的应用。
大豆种子，特别是脱脂大豆种子(豆粕)中含量最多的成分是蛋白质。大豆蛋白水解物，俗称大豆肽，为大豆蛋白质经酶促水解或酸、碱水解后得到的产物。大豆蛋白水解物基本上是由寡肽和多肽组成的，平均分子量约为100-8000，主要被用作营养补充剂及健康相关食品的成分之一。大豆粉或脱脂大豆粉的酶水解产物中除含有上述这些肽类分子外，还含有大豆本身所固有的多糖、寡糖等糖类物质以及大豆磷脂、异黄酮和皂甙等小分子物质。近年来发现，这些物质具有调节脂代谢、营养神经组织及调节钙磷代谢等有益的生理功能。因此受到广泛关注并在药品生产中得到充分利用。
为了按照本发明的方法以高回收率得到可用于生产人类营养补充剂及用作药品添加剂的大豆水解物首先于室温下用大约10倍体积的温水(约30-40℃)将低温脱脂豆粕浸泡2-3小时。待豆粕充分软化后，用常规高速剪切粉碎或研磨装置将吸水膨胀的豆粕粉碎并通过100-200目网筛过滤。控制滤液中总蛋白质含量达到1.0-3.0％(W/V)。将该大豆蛋白乳液于常温下或60℃以下的温度下减压浓缩或以反渗析方法浓缩至蛋白质含量约为5-10％(W/V)。为了方便起见，亦可使用超滤装置过滤浓缩以保留分子量在5000以上的多肽和蛋白质分子。虽然超滤浓缩可导致部分大豆寡糖、皂甙、异黄酮等生物学活性物质的漏失，但继后仍可从滤出物中回收这些物质。
然后按每毫升约200-500单位的量(约相当于8000-10000单位/克蛋白质)向所得浓缩蛋白乳液中加入最适pH在7-9之间的碱性蛋白水解酶。并于大约35-50℃温度下消化处理约6-10小时。其中所说的碱性蛋白酶是最适pH在碱性一侧的蛋白水解酶，并且可以是动物、植物或微生物来源的天然酶或以DNA重组技术生产的酶。本发明中使用的蛋白水解酶包括但不只限于胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、蜂霉蛋白酶、沙霉蛋白酶及地衣形芽胞杆菌蛋白酶，但其中优选的是地衣形芽胞杆菌蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶。实践中，可以单独使用一种或联合使用两种或两种以上的酶。
水解完成后，使用常规超滤装置，例如截留分子量为4000-6000的中空纤维超滤装置对如上得到的蛋白酶水解产物进行超滤处理，以除去未完全水解的蛋白质分子。
收集流过超滤纤维的滤出液，并将其分别过阴离子和阳离子交换柱以除去盐及某些重金属离子。离子交换层析后，可以进一步使用活性碳进行脱色处理，最终得到纯化的淡黄色澄清的大豆蛋白水解液。
以常规凯氏定氮法测定大豆粕原料中和按本发明方法制得的大豆蛋白水解液中蛋白质或酶水解肽混合物的含量，并按照下列公式计算大豆蛋白水解物的回收率(％)回收率(％)＝肽含量/原料总量×原料中的总蛋白质含量×100％结果可见，按本发明方法制得的大豆蛋白水解物的回收率为大于50％。另外，对本发明的大豆蛋白水解物进行氨基酸组成分析，结果显示所说的水解物中含有16种以上的氨基酸，其中含量最高的依次是谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸。
因为上述操作基本是在无菌条件下完成的，所以可以将如上得到的大豆蛋白水解液直接用于生产含大豆蛋白水解物(即所谓大豆肽)的保健饮料。例如可以在这样的大豆蛋白水解液中加入适当量的L-肉碱、牛磺酸、高级不饱和脂肪酸、维生素C、维生素E、维生素A、B族维生素及矿物质等制成特别适于儿童、老年人、运动员、肥胖者、手术后病人、中晚期肿瘤病人、胃肠功能紊乱病人及各种原因引起的机体衰竭病人饮用的功能性保健饮料。
另外，也可以将上述方法制得的大豆蛋白提取液超滤浓缩，并以低温干燥或喷雾干燥法制成极细的可流动固体粉末，作为用时即配的“固体饮料”或食品或保健药品添加剂。作为保健食品或其添加剂时可加入适当的载体或赋形剂，按常规方法将所说的固体粉末制成粉末剂、片剂或胶囊剂。
根据本发明的一个优选实施方案，本发明特别提供一种以大豆蛋白水解物为主要固形成分的并适于广泛人群饮用的功能性保健饮料。本发明的保健饮料除含有1-10％(W/V)按本发明方法制备的大豆蛋白水解物外，还含有约0.05％-0.5％(W/V)的牛磺酸、0.1-1.0％(W/V)的柠檬酸及适当量的甜味剂和香味剂。
牛磺酸(2-氨基乙磺酸)是以高浓度广泛存在于动物细胞(特别是神经细胞和骨骼肌细胞)中的不含羧基，也不参予蛋白质组成的独特氨基酸。牛磺酸的主要功能是调节离子跨膜迁移，特别是调节钙分布(Schaffer et al.，TaurineFunctional Neurochemistry，Physio-logy and Cardiology，pp.217-225，1990)，并对中枢神经系统、循环系统和肝胆系统均具有明显的药学活性。特别是牛磺酸对细胞膜具有保护作用，因而可提高细胞的存活能力。另外，牛磺酸参予胆固醇脂质代谢，并具有降低血胆固醇和稳定血小板的功能。
本发明的含大豆蛋白水解物饮料中所添加的柠檬酸是食品饮料工业中最常用的食用有机酸，主要用于调节pH并调整食品和饮料的口味，另外，所使用的甜味剂包括葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖等单糖或双糖，也可使用有很高甜度但又不过多增加热量的蛋白糖(阿斯巴糖)和木糖醇。所使用的香味剂包括具有各种不同香味的天然或合成的水果汁或食用香精。必要时，可根据需要在本发明的大豆蛋白水解物中加入稳定剂、pH调节剂及防腐剂等其他饮料生产上可接受的辅助剂。
下列实施例旨在举例说明而不是以任何方式限制本发明待批权利要求的范围。
实施例1大豆蛋白水解物的制备称取大豆脱脂豆粕1kg，向其中加入10升温度约35℃的温水浸泡3小时。但豆粕充分软化后，用高速组织粉碎机将吸水膨胀的豆粕粉碎，并过200目滤筛。以紫外分光光度法监测(280nm)监测蛋白质浓度，向滤液中加入适量的水以使其中的蛋白质浓度达到2％(W/V)。用截留分子量6000的中空纤维超滤机(中国河北大城净化技术工程公司生产)超滤所得到的乳液并收集未通过的部分，作进一步的酶促消化处理。通过超滤机的滤出液和过网筛后得到的豆粕渣则用作分离提取大豆寡糖、大豆皂甙和大豆异黄硐的原料。
按照300单位/ml的比例向浓缩的大豆蛋白乳液中加入枯草杆菌蛋白酶(中国无锡酶制剂厂生产)，并于45℃下保温处理8小时。水解完成后，使用上述同样的中空纤维超滤机(截留分子量5000)过滤如此得到的大豆蛋白酶促水解产物，以除去未被充分水解的分子量在5000以上的多肽和蛋白质分子(即被截留部分)。
收集通过超滤装置的滤出液，依次上阳离子和阴离子交换层析柱，以除去盐及污染的重金属离子。离子交换层析后，用活性碳(100g)脱色，得到带淡黄色的澄清液。
以凯氏定氮法测定所得大豆蛋白水解液中的总肽含量及原料中的总蛋白质含量按前述公式计算本方法制得的大豆肽提取物的回收率约为52％。对本实施例制得的大豆蛋白水解物的氨基酸组成分析的结果如下列表1所示。
表1大豆蛋白水解物的氨基酸组成分析
权利要求
1.一种生产大豆蛋白水解物的方法，特征在于使用脱脂豆粕作为原料，加水浸泡并磨碎制成大豆乳后用碱性蛋白酶水解，水解产物经超滤后，过离子交换柱并脱色。
2.根据权利要求1的方法，其中用于水解大豆蛋白质的酶是动物、植物和微生物来源的碱性蛋白水解酶。
3.根据权利要求1的方法，其中所说的用于水解大豆蛋白质的碱性蛋白酶选自最适pH7-9.1之间的胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、蜂霉蛋白酶、沙霉蛋白霉和地衣形芽胞杆菌蛋白酶。
4.根据权利要求1的方法，其中所说的蛋白酶水解是在35-50℃，pH7-9条件下水解处理6-10小时。
5.根据权利要求1的方法，其中所说的大豆蛋白水解物是分子量范围在5000以下的大豆蛋白水解产物。
6.根据根据权利要求1的方法，其中所说的大豆蛋白水解物还含有少量大豆多糖、大豆寡糖、大豆异黄酮、大豆皂甙及游离氨基酸。
7.按照权利要求1至7中任一项的方法制得的大豆蛋白水解物。
8.按本发明方法制备的大豆蛋白水解物用于生产功能性饮料及作为食品添加剂和营养补充剂使用。
9.一种以大豆蛋白水解物为基本成分的保健饮料，其中含有约1-10％(W/V)的按本发明方法生产的大豆蛋白提取物、0.05-0.5％(W/V)的牛磺酸、0.1-1.0％(W/V)的柠檬酸以及适当量的甜味剂和香味剂。
10.根据权利要求9的保健饮料，其中所说的甜味剂包括蛋白糖、木糖醇和蔗糖。
全文摘要
本发明总的涉及大豆蛋白质水解物,特别是涉及以去脂豆粕为原料,经酶促水解及离子交换树脂纯化步骤生产大豆蛋白质水解物的方法,以及所说的大豆蛋白水解物在饮料生产及食品加工工业中的应用。
文档编号A23J3/34GK1377590SQ0110793
公开日2002年11月6日 申请日期2001年3月30日 优先权日2001年3月30日
发明者张永坚, 吴炳新 申请人:吴炳新