专利名称：一种玉米低聚肽的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种玉米低聚肽的制备方法，属于生物技术领域。
背景技术：
玉米是世界上三大粮食作物之一，玉米深加工产业具有巨大市场潜力，每年有几千万吨玉米经过深加工生产淀粉、淀粉糖、酒精等产品。玉米蛋白粉是玉米淀粉生产的重要副产物之一，含有丰富的玉米蛋白，但多年来一直作为畜禽饲料使用，没有得到很好的开发，造成了极大的资源浪费。玉米蛋白粉也叫玉米麸质粉,主要由玉米蛋白组成,蛋白质高达60%以上，含有少量的淀粉和纤维。玉米蛋白质主要由玉米醇溶蛋白，谷蛋白，球蛋白和白蛋白组成，目前玉 米蛋白粉用于饲料或者自然排放，每年被自然排放的玉米蛋白高达10万吨，既浪费了粮食资源又造成了环境污染。同时玉米蛋白粉中还含有丰富的活性物质玉米黄色素，含量高达90 — 180mg/kg，是黄玉米的5倍以上。因此开发玉米蛋白粉产品具有重要的社会和经济意义。采用蛋白酶处理玉米蛋白质，使其水解成小分子的玉米肽后，可以完全溶解于水，从而使其在食品中的应用成为可能。新近研究发现，玉米肽富含支链氨基酸，具有在肌肉中促进蛋白质合成和抑制蛋白质分解的作用，可以用于运动员食品和临床营养品；玉米肽含有大量丙氨酸，可使身体吸收乙醇的速度减慢，并能促进酒精代谢，减少其毒性，可以大大减少饮酒引起的急性酒精中毒。另外，玉米肽具有降低血压、降低血脂，辅助治疗肝病和乳腺癌的生理活性作用。因此，开发玉米肽已成为玉米综合利用研究的一个新的热点。玉米黄色素是植物中广泛存在的一类天然食用色素，属于类胡萝卜素类，营养价值较高，食用后在人体内可转化成为维生素A，具有保护视力、促进人体生长发育、维持人体正常新陈代谢的作用。研究发现，玉米黄色素可有效预防和延缓老年性黄斑退化引起的视力衰退与白内障，是目前国际上功能性食品成分研究中的一个热点。玉米黄色素主要存在于玉米的角质胚乳中，含量约为20-30毫克/千克。在湿法玉米淀粉生产过程中，玉米黄色素作为脂溶性成分基本上进入到副产物玉米蛋白粉中，如能对玉米黄色素加以有效利用，将显著提高玉米深加工行业的附加值。迄今为止，国内外对玉米蛋白粉的深加工技术进行了长期不懈的研究，研究重点主要放在两个方面，一是除去杂质，提高蛋白含量，利用蛋白的独特性质在不同领域应用，二是将蛋白质水解，增大其溶解性，进而加以利用，这些研究都取得了不同程度的成果。张晓峰等以玉米蛋白粉为原料用碱性蛋白酶Alcalase AF2. 4L和风味蛋白酶进行水解，通过2h的水解反应，用6000分子量的超滤膜过滤、浓缩、喷雾干燥，制得玉米肽干粉，得率为50%左右。这项玉米肽制备技术中没有对原料蛋白质进行提纯处理，玉米肽的纯度在50%左右；陈艳丽等以玉米蛋白粉为原料，用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶进行酶解反应，水解三小时，在经过离心、脱色脱臭，冷冻干燥，粉碎，得到玉米蛋白粉，得率为65%。此研究中也没有对原料进行提纯除杂处理，最后得到的玉米肽纯度仅在50%左右；同时采用冷冻干燥，产品的制造成本比较高，工业化生产比较困难。张学忠(专利号200310115958. 7)用玉米蛋白粉为原料，经过调酸或调碱出去杂质，用碱性蛋白酶酶解、离心、浓缩、干燥精制成为粉状玉米肽，并在此基础上进行了动物抗疲劳试验，有一定的效果。这项发明是建立在实验室规模上的，专利上没有说明植被的玉米肽的粗蛋白质含量和肽的分子量分布数据。
发明内容
为克服以上不足，本发明提供一种玉米低聚肽的制备方法。以玉米蛋白粉为原料，首先通过连续逆流超声技术对蛋白粉进行预处理，提取黄色素。处理好的原料利用酶膜反应器进行酶解，收集合适分子量的肽片段，经过浓缩、真空带式干燥制备出具备多种生理活性功能的玉米低聚肽，具体工艺如下
(I)玉米蛋白粉预处理
①将玉米蛋白粉粉碎，过20-80目筛，由进料口输入到提取管内，同时将PH6. 5-8. 5、浓度为60-95%、温度为30-60°C的乙醇，由提取机的进液口输入到提取管内，料液比为 1:1. 2-1:10。②玉米蛋白粉和乙醇在连续逆流超声提取机的提取管内进行逆流超声提取30-150分钟，超声提取的条件为温度30-60°C，超声频率20_80kHz。③完成逆流超声提取后，由连续逆流超声提取机的排渣口排出脱色后的玉米蛋白粉，脱色后的玉米蛋白粉用于后续的酶解；由连续逆流超声提取机的排液口排出提取液。④提取液经过滤得到滤清液，浓缩回收乙醇，收集玉米黄色素，用于制备玉米黄色素产品。(2)玉米蛋白酶解
①将玉米蛋白调浆后加入到酶膜反应器的酶解罐中，调节所述玉米蛋白溶液的PH值为8. 0-9.0，并且加热到50 °C -70 °C ;然后将碱性蛋白酶Alcalase加入到所述酶解罐中，使玉米蛋白与碱性蛋白酶在搅拌状态下反应O. 5-4小时；其中玉米蛋白的质量浓度为2. O%-4. 5%，所加入的碱性蛋白酶与所述的玉米蛋白溶液中的玉米蛋白的配比为6000-15000U/g 玉米蛋白。②关闭所述酶膜反应器中超滤循环装置的超滤膜透过液出口，同时打开蠕动泵，使酶解液以35-60L/h的料液流量常压循环3-15min。③开启所述超滤膜透过液出口，使酶解液仍以35-60L/h的料液流量循环，调节超滤膜的操作压力为O. 04-0. OSMpa,进行酶解-膜分离偶联反应，反应过程中每隔30min向酶解te中补加玉米蛋白溶液维持反应系统体积和蛋白浓度恒定，冋时保持反应体系的pH值为7. 0-9. 5、温度为45°C -65°C，反映结束将收集的超滤液浓缩。所述膜截留分子量在2000-10000,反应过程中合适分子量片段的肽透过膜进入收集器，大片段的肽继续和酶作用。保证了玉米低聚肽产品分子量的集中和原料的充分利用，可控性好。④浓缩后的玉米低聚肽收集液在真空带式干燥机中干燥，最大限度保证了玉米低聚肽的活性。本发明的有益效果
本发明的玉米低聚肽制备方法在制备玉米低聚肽的同时利用连续逆流超声提取技术提取玉米黄色素，工艺简单，同时减少了溶剂的用量，是传统提取方法的40%-50%，产品得率提高了 20%-40%。使用酶膜反应器对蛋白粉进行酶解，可控性好，制备出的玉米低聚肽分子量集中、纯度提高了 10%-20%，具有解酒、护肝、免疫调节等生理功能活性。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1
(1)玉米蛋白粉预处理
①将玉米蛋白粉粉碎，过30目筛，由进料口输入到提取管内，同时将PH7、浓度为70%、温度为30°C的乙醇，由提取机的进液口输入到提取管内，料液比为1:4。
②玉米蛋白粉和乙醇在连续逆流超声提取机的提取管内进行逆流超声提取30分钟，超声提取的条件为温度30°C，超声频率40kHz。③完成逆流超声提取后，由连续逆流超声提取机的排渣口排出脱色后的玉米蛋白粉，脱色后的玉米蛋白粉用于后续的酶解；由连续逆流超声提取机的排液口排出提取液。④提取液经过滤得到滤清液，浓缩回收乙醇，收集玉米黄色素，用于制备玉米黄色素产品。
(2)玉米蛋白酶解
①将玉米蛋白调浆后加入到酶膜反应器的酶解罐中，调节所述玉米蛋白溶液的PH值为8. 0-9. 0，并且加热到50°C -55°C ;然后将碱性蛋白酶Alcalase加入到所述酶解罐中，使玉米蛋白与碱性蛋白酶在搅拌状态下反应I小时；其中玉米蛋白的质量浓度为2. 5%-3%，所加入的碱性蛋白酶与所述的玉米蛋白溶液中的玉米蛋白的配比为6000-8000U/g玉米蛋白。②关闭所述酶膜反应器中超滤循环装置的超滤膜透过液出口，同时打开蠕动泵，使酶解液以35-45L/h的料液流量常压循环3-5min。③开启所述超滤膜透过液出口，使酶解液仍以35_45L/h的料液流量循环，调节超滤膜的操作压力为O. 04-0. 05Mpa，进行酶解-膜分离偶联反应，反应过程中每隔30min向酶解te中补加玉米蛋白溶液维持反应系统体积和蛋白浓度恒定，冋时保持反应体系的pH值为7. 0-8. O、温度为45°C -50°C，反映结束将收集的超滤液浓缩。所述膜截留分子量在2000-10000。④浓缩后的玉米低聚肽收集液在真空带式干燥机中干燥。实施例2
(I)玉米蛋白粉预处理
①将玉米蛋白粉粉碎，过40目筛，由进料口输入到提取管内，同时将pH8、浓度为75%、温度为40°C的乙醇，由提取机的进液口输入到提取管内，料液比为1:6。②玉米蛋白粉和乙醇在连续逆流超声提取机的提取管内进行逆流超声提取60分钟，超声提取的条件为温度40°C，超声频率40kHz。③完成逆流超声提取后，由连续逆流超声提取机的排渣口排出脱色后的玉米蛋白粉，脱色后的玉米蛋白粉用于后续的酶解；由连续逆流超声提取机的排液口排出提取液。④提取液经过滤得到滤清液，浓缩回收乙醇，收集玉米黄色素，用于制备玉米黄色
素产品。(2)玉米蛋白酶解
①将玉米蛋白调浆后加入到酶膜反应器的酶解罐中，调节所述玉米蛋白溶液的PH值为8. 0-9. 0，并且加热到55°C -65°C ;然后将碱性蛋白酶Alcalase加入到所述酶解罐中，使玉米蛋白与碱性蛋白酶在搅拌状态下反应2小时；其中玉米蛋白的质量浓度为3%-3. 5%，所加入的碱性蛋白酶与所述的玉米蛋白溶液中的玉米蛋白的配比为8000-12000U/g玉米蛋白。②关闭所述酶膜反应器中超滤循环装置的超滤膜透过液出口，同时打开蠕动泵，使酶解液以45-50L/h的料液流量常压循环5-10min。 ③开启所述超滤膜透过液出口，使酶解液仍以45_50L/h的料液流量循环，调节超滤膜的操作压力为O. 05-0. 06Mpa,进行酶解-膜分离偶联反应，反应过程中每隔30min向酶解te中补加玉米蛋白溶液维持反应系统体积和蛋白浓度恒定，冋时保持反应体系的pH值为8. 0-9. O、温度为50°C -60°C，反映结束将收集的超滤液浓缩。所述膜截留分子量在2000-10000。④浓缩后的玉米低聚肽收集液在真空带式干燥机中干燥。实施例3
(I)玉米蛋白粉预处理
①将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，由进料口输入到提取管内，同时将pH8. 5、浓度为85%、温度为50°C的乙醇，由提取机的进液口输入到提取管内，料液比为1:8。②玉米蛋白粉和乙醇在连续逆流超声提取机的提取管内进行逆流超声提取90分钟，超声提取的条件为温度50°C，超声频率40kHz。③完成逆流超声提取后，由连续逆流超声提取机的排渣口排出脱色后的玉米蛋白粉，脱色后的玉米蛋白粉用于后续的酶解；由连续逆流超声提取机的排液口排出提取液。④提取液经过滤得到滤清液，浓缩回收乙醇，收集玉米黄色素，用于制备玉米黄色
素产品。(2)玉米蛋白酶解
①将玉米蛋白调浆后加入到酶膜反应器的酶解罐中，调节所述玉米蛋白溶液的PH值为8. 0-9. 0，并且加热到65°C -70°C ;然后将碱性蛋白酶Alcalase加入到所述酶解罐中，使玉米蛋白与碱性蛋白酶在搅拌状态下反应3小时；其中玉米蛋白的质量浓度为3. 5%-4%，所加入的碱性蛋白酶与所述的玉米蛋白溶液中的玉米蛋白的配比为12000-15000U/g玉米蛋白。②关闭所述酶膜反应器中超滤循环装置的超滤膜透过液出口，同时打开蠕动泵，使酶解液以50-60L/h的料液流量常压循环10-15min。③开启所述超滤膜透过液出口，使酶解液仍以50_60L/h的料液流量循环，调节超滤膜的操作压力为O. 06-0. 07Mpa,进行酶解-膜分离偶联反应，反应过程中每隔30min向酶解te中补加玉米蛋白溶液维持反应系统体积和蛋白浓度恒定，冋时保持反应体系的pH值为9. 0-9. 5、温度为60°C -65°C，反映结束将收集的超滤液浓缩。所述膜截留分子量在2000-10000。
④浓缩后的玉米低聚肽收集液在真空带式干燥机中干燥。
权利要求
1.一种玉米低聚肽的制备方法，其特征在于采用以下步骤(1)玉米蛋白粉预处理①将玉米蛋白粉粉碎，过20-80目筛，由进料口输入到提取管内，同时将PH6.5-8.5、浓度为60-95%、温度为30-60°C的乙醇，由提取机的进液口输入到提取管内，料液比为1:1. 2-1:10 ；②玉米蛋白粉和乙醇在连续逆流超声提取机的提取管内进行逆流超声提取30-150分钟；③完成逆流超声提取后，由连续逆流超声提取机的排渣口排出脱色后的玉米蛋白粉，脱色后的玉米蛋白粉用于后续的酶解；由连续逆流超声提取机的排液口排出提取液；④提取液经过滤得到滤清液，浓缩回收乙醇，收集玉米黄色素，用于制备玉米黄色素产品;(2)玉米蛋白酶解①将玉米蛋白调浆后加入到酶膜反应器的酶解罐中，调节所述玉米蛋白溶液的PH值为8. 0-9. 0，并且加热到50°C -70°C ;然后将碱性蛋白酶Alcalase加入到所述酶解罐中，使玉米蛋白与碱性蛋白酶在搅拌状态下反应O. 5-4小时；②关闭所述酶膜反应器中超滤循环装置的超滤膜透过液出口，同时打开蠕动泵，使酶解液以35-60L/h的料液流量常压循环3-15min ；③开启所述超滤膜透过液出口，使酶解液仍以35-60L/h的料液流量循环，调节超滤膜的操作压力为O. 04-0. 08Mpa，进行酶解-膜分离偶联反应，反应过程中每隔30min向酶解te中补加玉米蛋白溶液维持反应系统体积和蛋白浓度恒定，冋时保持反应体系的pH值为7.0-9. 5、温度为45°C _65°C，反映结束将收集的超滤液浓缩；④浓缩后的玉米低聚肽收集液在真空带式干燥机中干燥。
2.根据权利要求1所述的玉米低聚肽的制备方法，其特征在于步骤(I)②中连续逆流超声提取的条件为温度30-60°C，超声频率20-80kHz。
3.根据权利要求1所述的玉米低聚肽的制备方法，其特征在于步骤(2)①中玉米蛋白的质量浓度为2. 0%-4. 5%，所加入的碱性蛋白酶与所述的玉米蛋白溶液中的玉米蛋白的配比为6000-15000U/g玉米蛋白。
4.根据权利要求1所述的玉米低聚肽的制备方法，其特征在于步骤(2)③中所述膜截留分子量在2000-10000，反应过程中合适分子量片段的肽透过膜进入收集器，大片段的肽继续和酶作用，保证了玉米低聚肽产品分子量的集中和原料的充分利用，可控性好。
全文摘要
本发明涉及一种玉米低聚肽的制备方法，属于生物技术领域。以玉米蛋白粉为原料，通过连续逆流超声技术进行预处理，提取黄色素，处理好的原料采用酶膜反应器进行酶解，收集合适分子量的肽片段，经过浓缩、带式真空干燥制备出具备多种生理活性功能的玉米低聚肽。本发明的玉米低聚肽制备方法在制备玉米低聚肽的同时利用连续逆流超声提取技术提取玉米黄色素，工艺简单，同时减少了溶剂的用量，是传统提取方法的40%-50%，产品得率提高了20%-40%。使用酶膜反应器对蛋白粉进行酶解，可控性好，制备出的玉米低聚肽分子量集中、纯度提高了10%-20%，具有解酒、护肝、免疫调节等生理功能活性。
文档编号C12P21/06GK103014108SQ201210522678
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月8日 优先权日2012年12月8日
发明者刘宗利, 王乃强, 王彩梅, 王明珠, 李从从, 李方华 申请人:保龄宝生物股份有限公司