专利名称：玉米蛋白高f值低聚肽的生产方法
技术领域：
本发明属于保健食品加工技术。
背景技术：
在氨基酸混合物中，支链氨基酸(Branched chain amino acid，简称BCAA)与芳香族氨基酸(Aromatic amino acid，简称AAA)的摩尔比称为Fisc小时er，简称F值。高F值低聚肽是蛋白酶作用于蛋白质后形成的一种具有特殊生理功能的低分子量生理活性肽，是肝脏疾病患者的营养补充剂和食品配料。现代医学及营养学研究证明，高F值低聚肽具有抑制肝性脑病、改善肝脏病人的蛋白质营养状况、提高机体抗疲劳能力的功能。有资料报道1990年Shin-ya T.等采用嗜碱蛋白酶和肌动蛋白酶降解玉米醇溶蛋白研制出无苦味的高F值低聚肽，得率达56％，F值20.47，AAA含量为1.86％。1992年Shuji A.等以牛乳酪蛋白为原料制取高F值低聚肽混合物。高F值低聚肽具有良好的风味，丰富的营养，易消化吸收，对治疗肝性脑病具有显著功效。但是，目前这一领域的研究尚未完全成熟，有关它的工程化技术，产业化方法还停留在实验规模。作为一种功能性食品基料，应最大限度的开发原料资源，扩大其生产能力，把它真正能广泛用于相关功能食品的生产，为改善全民的蛋白质营养和健康水平发挥应有的作用。
玉米是世界三大粮食作物之一，不仅在农业生产中占有重要的地位，在工业生产中也是淀粉、葡萄糖、酒精生产的主要原料。玉米中含有淀粉、碳水化合物、蛋白质、矿物质、纤维等物质，蛋白质含量平均为12％左右，高于其他谷类作物。玉米蛋白质有四种醇溶蛋白、谷蛋白、白蛋白、球蛋白。湿法生产玉米淀粉产生的主要副产品是玉米黄粉(玉米蛋白粉)，其主要成分是玉米醇溶蛋白。醇溶蛋白具有独特的溶解性，它不溶于水，也不溶于无水醇类，但可以溶解于60％-95％的乙醇水溶液中，醇溶蛋白分子中含有大量的疏水性氨基酸，具有很大的商业价值，已成为当今各国学者研究的热点。但是，未经处理的玉米黄粉颜色棕黄，具有强烈的异杂气味，脂类含量高，对醇溶蛋白的提取及酶解有较强的不良影响。为提高玉米醇溶蛋白的提取率及蛋白水解物的品质，应最大限度除去其所含的脂类和异杂味物质。常规方法一般采用酶法、碱洗、有机溶剂处理等。酶法操作繁琐，易给产品引入异源蛋白，产品质量不易控制；碱法及有机溶剂处理易给产品带来化学污染。超临界 CO2流体兼有液体和气体二者的特性，具有良好的穿透性和溶出性，超临界CO2流体萃取具有操作方便，选择性好，脱脂率高，兼有脱色脱异杂味作用，萃取剂无毒、无残留等优点，可以明显提高产品的产率、纯度和质量，并且节能、省时，可自动化操作。
玉米醇溶蛋白不溶于水，如不采用适当的方法对其进行增溶处理，而将其直接用来酶解生产高F值低聚肽，则酶解效率极低。传统多采用还原剂、酸、碱、热处理等增溶方法，操作繁琐，且易带来化学污染。
发明内容
本发明旨在提供一种以玉米黄粉为原料制取玉米蛋白高F值低聚肽的方法。本发明采取的技术方案是包括下列步骤首先将玉米黄粉采用超临界CO2流体萃取技术脱除脂类及异杂味物质，萃取工作压力10MPa～45MPa，温度35℃～60℃，时间0.5小时～3.0小时，CO2流量15～40L/小时，萃取后的玉米黄粉颜色淡黄，无异杂味，脂类物质含量小于0.2％；将脱脂、脱杂后的玉米黄粉用浓度为60％～90％的乙醇进行提取，玉米黄粉与乙醇溶液的质量比为18～12，提取温度为50℃～60℃，pH值8.0～9.0；将提取物分离、脱水、干燥及粉碎得玉米醇溶蛋白粉。该蛋白粉蛋白质含量大于95％；再将玉米醇溶蛋白粉加适量水润料处理，使其含水量在15％～30％，将润料处理的玉米醇溶蛋白粉投入挤出机中进行高温高压挤出处理，挤出温度120℃～160℃，进料速度15～40kg/小时，对挤出后的物料进行干燥，使挤出物含水量小于8％，对干燥后的物料进行粉碎，使所得粉状物粒度控制在可全部通过100目筛即可；最后利用蛋白酶对玉米醇溶蛋白进行两步酶解。第1步酶解选用可将蛋白质多肽链切割成短肽且切割位置绝大多数在芳香族氨基酸与支链氨基酸的连接处的蛋白酶，使酶解后生成的短肽其末端是芳香族氨基酸，工艺条件为底物浓度5％～13％，酶浓度1.5～9.0％，温度45℃～60℃，pH值8.0～10.0，时间2小时～5小时，酶解后进行分离得酶解液；第2步酶解选用可将短肽末端的芳香族氨基酸切掉的蛋白酶，工艺条件为温度45℃～60℃，酶浓度1％～9％，底物浓度5％～13％，时间2～6小时，pH值6.5～9.0；为脱除玉米蛋白高F值低聚肽的苦味，也可于第2步酶解后，在酶解液中添加0.5％的风味蛋白酶进行再次酶解，酶解条件为温度55℃，pH值7.0，时间1小时；酶解结束后，得到含芳香族氨基酸、支链氨基酸及低聚肽的混合物，利用活性炭吸附纯化该混合物，除去芳香族氨基酸。活性炭吸附纯化工艺条件为温度20℃～35℃，活性炭和待纯化液的质量比为1∶5～15，pH值2.5～5.0。
按本发明方法制取的玉米蛋白低聚肽混合物，没有苦味，F值大于20，产品得率大于60％。
本发明采用的超临界CO2流体萃取技术具有脱脂率高的优点，同时兼有脱色脱异杂味作用，提高了玉米醇溶蛋白的提取率，与碱法、酸法及酶法相比具有高效，低耗，无毒、无污染，无有害物质残留、操作方便、选择性好等优点，并可使生产连续化、自动化，与传统方法相比，可提高生产效率1倍以上，在玉米黄粉的脱脂脱杂纯化方面具有其他方法无可比拟的优势。本发明采用高温高压挤出工艺改善了玉米醇溶蛋白的酶解特性，实现对物料的改性增溶处理。高温、高压挤出时，对玉米蛋白产生强大的摩擦、剪切、熔融降解作用，使物料中所含的过热状态的水分瞬间汽化而产生爆炸效果，拉断或切断玉米醇溶蛋白的不溶性长链分子，有限度地降低其分子量，并对分子加以修饰，改变玉米醇溶蛋白部分化学结构及相对分子量，破坏了玉米醇溶蛋白的坚硬组织，使其变得疏松，可溶性增强，肽键和亲水基团等酶作用点暴露出来，与酶接触面积增加，更其易被酶分解，进而大幅度提高玉米醇溶蛋白的水解度，而且该操作简便易掌握，节能，无废气、废水产生，属于环保操作。
以玉米黄粉为原料，采用本发明方法制取高F值低聚肽，玉米醇溶蛋白提取率至少提高10％，将高纯度且经挤出改性增溶处理的玉米醇溶蛋白经复合酶解制取高F值低聚肽，与传统方法相比玉米醇溶蛋白水解度至少提高23％，高F值低聚肽得率可提高20％以上。
具体实施例方式
以玉米淀粉厂或玉米酒精厂的副产物玉米黄粉为原料。
实施例11.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界CO2流体萃取，萃取压力10MPa，温度35℃，时间0.5小时，CO2流量15L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取以超临界CO2流体萃取后的玉米黄粉为原料，在乙醇浓度为60％、玉米黄粉与乙醇溶液质量比为1∶8、提取温度为50℃、pH值8.0的条件下提取2小时得玉米醇溶蛋白溶液，将玉米醇溶蛋白溶液在转速3000rpm的条件下离心分离5min得上清液，将上清液用蒸馏水稀释至乙醇浓度为30％且有浑浊现象产生时用4molHCI溶液调整pH值为6.5，加入总体积2％的饱和氯化钠溶液促进醇溶蛋白沉淀析出，在转速4000rpm条件下离心分离5min，分离得到玉米醇溶蛋白沉淀物，将沉淀物用纯净水洗2次，然后真空干燥，粉碎得玉米醇溶蛋白粉。
3.润料处理将玉米醇溶蛋白粉加入适量25℃的饮用水，搅拌均匀，放置15分钟，使玉米醇溶蛋白粉充分吸水，并保证其含水量在15％。
4.高温高压挤出处理将单螺杆挤出机预热，设定温度120℃，当模头温度达到120℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度15kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于120℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为5％，酶浓度(E/S)1.5％，温度45℃，pH值8.0，时间2小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度45℃，酶浓度(E/S)1％，底物浓度5％，pH值6.5，时间2小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度20℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶5，pH值2.0，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例21.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界'CO2流体萃取，萃取压力20MPa，温度45℃，时间1小时，CO2流量20L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取以超临界CO2流体萃取后的玉米黄粉为原料，在乙醇浓度为70％、玉米黄粉与乙醇溶液质量比为1∶9、提取温度为55℃、pH值8.5的条件下提取2小时得玉米醇溶蛋白溶液，以下同实施例1。
3.润料处理将玉米醇溶蛋白粉中加入适量25℃的饮用水，搅拌均匀，放置15分钟，使玉米醇溶蛋白粉充分吸水，并保证其含水量在20％。
4.高温高压挤出处理将双螺杆挤出机预热，设定温度130℃，当模头温度达到130℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度20kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于130℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为7％，酶浓度(E/S)3.0％，温度50℃，pH值9.0，时间3小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度50℃，酶浓度(E/S)3％，底物浓度7％，pH值7.5，时间3小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度25℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶7，pH值3.0，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例31.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界CO2流体萃取，萃取压力30MPa，温度45℃，时间1.5小时，CO2流量25L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取以超临界CO2流体萃取后的玉米黄粉为原料，在乙醇浓度为80％、玉米黄粉与乙醇溶液质量比为1∶10、提取温度为60℃、pH值9.0的条件下提取2小时得玉米醇溶蛋白溶液，以下同实施例1。
3.润料处理将玉米醇溶蛋白粉中加入适量25℃的饮用水，搅拌均匀，放置15分钟，使玉米醇溶蛋白粉充分吸水，并保证其含水量在25％。
4.高温高压挤出处理将双螺杆挤出机预热，设定温度140℃，当模头温度达到140℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度25kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于140℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为9％，酶浓度(E/S)4.5％，温度55℃，pH值9.0，时间4小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度55℃，酶浓度(E/S)5％，底物浓度9％，pH值7.5，时间4小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度30℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶9，pH值3.0，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例41.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界CO2流体萃取，萃取压力40MPa，温度50℃，时间2.0小时，CO2流量30L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取以超临界CO2流体萃取后的玉米黄粉为原料，在乙醇浓度为90％、玉米黄粉与乙醇溶液质量比为1∶11、提取温度为60℃、pH值9.0的条件下提取2小时得玉米醇溶蛋白溶液，以下同实施例1。
3.润料处理将玉米醇溶蛋白粉加入适量25℃的饮用水，搅拌均匀，放置15分钟，使玉米醇溶蛋白粉充分吸水，并保证其含水量在30％。
4.高温高压挤出处理将单螺杆挤出机预热，设定温度150℃，当模头温度达到150℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度30kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于150℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为11％，酶浓度(E/S)6.0％，温度60℃，pH值10，时间5小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度60℃，酶浓度(E/S)7％，底物浓度11％，pH值8.0，时间5小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度35℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶11，pH值3.5，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例51.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界CO2流体萃取，萃取压力45MPa，温度55℃，时间2.5小时，CO2流量35L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取以超临界CO2流体萃取后的玉米黄粉为原料，在乙醇浓度为90％、玉米黄粉与乙醇溶液质量比为1∶12、提取温度为60℃、pH值9.0的条件下提取2小时得玉米醇溶蛋白溶液，以下同实施例1。
3.润料处理同实施例4。
4.高温高压挤出处理将单螺杆挤出机预热，设定温度160℃，当模头温度达到160℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度35kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于160℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为13％，酶浓度(E/S)7.5％，温度60℃，pH值10，时间5小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度60℃，酶浓度(E/S)9％，底物浓度13％，pH值8.5，时间6小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度35℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶13，pH值4.5，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例61.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理将玉米黄粉进行超临界CO2流体萃取，萃取压力45MPa，温度60℃，时间3.0小时，CO2流量40L/小时。
2.玉米醇溶蛋白的提取同实施例5。
3.润料处理同实施例4。
4.高温高压挤出处理将单螺杆挤出机预热，设定温度160℃，当模头温度达到160℃时，起动挤出机进行挤出操作，控制进料速度40kg/小时，挤出过程中，显示温度不应低于160℃，将得到的挤出物，进行热风干燥或自然风干，使其含水量小于8％，然后进行粉碎，使得到的粉状物能全部通过100目筛。
5.酶解及分离纯化①碱性蛋白酶酶解以挤出处理的玉米醇溶蛋白为原料进行酶解，底物浓度为13％，酶浓度(E/S)9.0％，温度60℃，pH值10，时间5小时。然后分离得酶解液。
②木瓜蛋白酶酶解以碱性蛋白酶酶解产物为原料，温度60℃，酶浓度(E/S)9％，底物浓度9％，pH值9.0，时间6小时。
③活性炭吸附分离纯化将步骤②所得产物进行活性炭吸附纯化，温度35℃，活性炭和待处理酶解液的质量比为1∶15，pH值5.0，最大限度地除去芳香族氨基酸，保留支链氨基酸组分。
实施例7
1.玉米黄粉脱脂、脱异杂味处理同实施例6。
2.玉米醇溶蛋白的提取同实施例5。
3.润料处理同实施例4。
4.高温高压挤出处理同实施例6。
5.酶解及分离纯化木瓜蛋白酶酶解后，在酶解液中添加0.5％的风味蛋白酶进行酶解，酶解条件为温度55℃，pH值7.0，时间1小时。
其余内容同实施例6。
权利要求
1.一种玉米蛋白高F值低聚肽的生产方法，包括下列步骤首先将玉米黄粉采用超临界CO2流体萃取技术脱除脂类及异杂味物质，萃取工作压力10MPa～45MPa，温度35℃～60℃，时间0.5小时～3.0小时，CO2流量15～40L/小时，萃取后的玉米黄粉颜色淡黄，无异杂味，脂类物质含量小于0.2％；将脱脂、脱杂后的玉米黄粉用浓度为60％～90％的乙醇进行提取，玉米黄粉与乙醇溶液的质量比为1∶8～12，提取温度为50℃～60℃，pH值8.0～9.0；将提取物分离、脱水、干燥及粉碎得玉米醇溶蛋白粉。该蛋白粉蛋白质含量大于95％；再将玉米醇溶蛋白粉加适量水润料处理，使其含水量在15％～30％，将润料处理的玉米醇溶蛋白粉投入挤出机中进行高温高压挤出处理，挤出温度120℃～160℃，进料速度15～40kg/小时，对挤出后的物料进行干燥，使挤出物含水量小于8％，对干燥后的物料进行粉碎，使所得粉状物粒度控制在可全部通过100目筛即可；最后利用蛋白酶对玉米醇溶蛋白进行两步酶解第1步酶解选用可将蛋白质多肽链切割成短肽且切割位置绝大多数在芳香族氨基酸与支链氨基酸的连接处的蛋白酶，使酶解后生成的短肽其末端是芳香族氨基酸，工艺条件为底物浓度5％～13％，酶浓度1.5～9.0％，温度45℃～60℃，pH值8.0～10.0，时间2小时～5小时，酶解后进行分离得酶解液；第2步酶解选用可将短肽末端的芳香族氨基酸切掉的蛋白酶，工艺条件为温度45℃～60℃，酶浓度1％～9％，底物浓度5％～13％，时间2～6小时，pH值6.5～9.0；为脱除玉米蛋白高F值低聚肽的苦味，也可于第2步酶解后，在酶解液中添加0.5％的风味蛋白酶进行再次酶解，酶解条件为温度55℃，pH值7.0，时间1小时；酶解结束后，得到含芳香族氨基酸、支链氨基酸及低聚肽的混合物，利用活性炭吸附纯化该混合物，除去芳香族氨基酸。活性炭吸附纯化工艺条件为温度20℃～35℃，活性炭和待纯化液的质量比为1∶5～15，pH值2.5～5.0。
2.根据权利要求1所述的玉米蛋白高F值低聚肽的生产方法，其特征在于利用蛋白酶对玉米醇溶蛋白进行两步酶解第1步酶解选用碱性蛋白酶，第2步酶解选用木瓜蛋白酶。
3.根据权利要求1或2所述的玉米蛋白高F值低聚肽的生产方法，其特征在于利用蛋白酶对玉米醇溶蛋白进行两步酶解后，在酶解液中添加0.5％的风味蛋白酶进行酶解。
全文摘要
玉米蛋白高F值低聚肽的生产方法。属于保健食品加工技术。以玉米黄粉为原料，进行超临界CO
文档编号A23J3/34GK1733928SQ20051001703
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月9日 优先权日2005年8月9日
发明者王大为, 张艳荣 申请人:吉林农业大学