一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法
【专利摘要】本发明提供的是一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法，以小麦谷朊粉和小麦胚芽为原料，主要是通过微生物发酵作用将植物大分子蛋白转化为生物活性肽，其步骤为小麦谷朊粉、小麦胚芽预处理和比例混合；灭菌后接种；发酵；纯化干燥。本发明技术成熟，各项工艺参数可靠稳定，发酵条件温和，其最终产品质量稳定且具有明显的生物功能特性；充分保护并利用了小麦工业加工中下脚料的有效活性成分，实现了小麦深加工过程中的副产品有效增值，社会效益和经济效益均十分显著。
【专利说明】一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及小麦蛋白深加工【技术领域】，具体涉及一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法。
【背景技术】
[0002]谷朊粉的主要成分是小麦面筋蛋白，是较为复杂的蛋白质水合物，面筋中除含有少量的脂肪、糖类、淀粉、类脂化合物外，主要有分子量较小、呈球状、具有较好延伸性的醇溶蛋白与分子量较大、成纤维状、具有较强弹性的麦谷蛋白组成。它是营养丰富、物美价廉的植物性蛋白源。小麦胚芽占整个小麦籽粒的3%左右。小麦胚芽蛋白质含量高，在25%以上,清蛋白质达到蛋白质总量26%，球蛋白质达到20%，醇溶性蛋白质达到14%，谷蛋白质达到0.4%，其它均为不溶于水蛋白39.6%。，因此，小麦胚芽含有丰富的营养成分以供给小麦生长发育。此外小麦胚芽中含有脂类、碳水化合物、维生素及矿物质，适宜于人体利用且对人体健康有很好的保障作用。
[0003]在以小麦为原料进行深加工的企业中，如生产淀粉，淀粉糖、有机酸、氨基酸等产品的工厂，都会产生大量的下脚料，在这些下脚料中大约可以分离出占原料重量5%~6%的蛋白。据不完全统计，仅我国小麦蛋白粉的年产量在60万吨以上，然而，有相当多的工厂未作任何利用而自然排放，每年随废液排放的蛋白高达10万多吨，既浪费了宝贵的粮食资源，又造成了环境污染。
[0004]蛋白质在酶解后会产生具有独特生理活性的肽，即生物活性肽，其使用价值非常高，还有广泛的生理功能，如可降血压、降低胆固醇、促进免疫以及促进营养物质的吸收。
[0005]目前，从学者的研究来看，国内对生物活性肽的研究多集中于用单一的酶制剂进行酶解处理或酶解工艺的优化，但是由于酶解过程的随机性以及酶解产物的易变性、多样性、复杂性，目前，蛋白质酶解存在速度较慢、水解不彻底、水解液味苦、目标成分含量低以及产品难以分离等问题。本发明采用发酵法生产小麦蛋白生物活性肽，通过微生物作用对某些苦味肽基团进行修饰和重组，使小肽之间、小肽与氨基酸之间发生移接、重排。制得的小麦蛋白生物活性肽具有溶解性好，无苦味和异味，口感好，溶解粘度小，受热不凝固等优点，且条件温和，工艺先进，成本较低。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法，包括以下步骤:(1)以小麦谷朊粉(酶解预处理)、小麦胚芽(将小麦胚芽粉碎至60目-120目)，以其中一种或两种任意比例混合；(2)加水配制成重量百分比浓度为5% -20%，调整pH值为5.5-7.5 ； (3)然后在106 °C -121 °C进行灭菌15分钟-25分钟，冷却至30 V -40 V，按体积百分比为0.8%_12.0%接入培养成熟的枯草芽孢杆菌液体菌种；(4)然后放入发酵罐中发酵，发酵罐中通入无菌空气，进行搅拌发酵，搅拌转数80-200rpm，发酵时保持温度在30°C -40°C，发酵周期为18-100小时；(5)发酵结束后，迅速将温度升至42°C _65°C，保持1.5-5.0小时，然后再将温度升至106°C _121°C进行高温灭活，高温灭活后，先进行离心分离除渣，上清液再经PES膜过滤浓缩至体积比为20% _45%，透析除盐后进行喷雾干燥制成粉末状小麦生物活性肽产品O
[0009]所述步骤(1)中以谷朊粉作为主发酵原料时，对其进行预处理:配制60%_80%的谷朊粉浆，再加入0.6%的蛋白酶(相对于谷朊粉的质量)搅拌后，加入1.2%。的淀粉酶，搅匀。于60°C保温1-3小时，降温40°C加入1.5%。的糖化酶(相对于谷朊粉的质量)，常温保存待用。
[0010]所述步骤(3)中的枯草芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为本单位实验筛选所保藏的菌种。
[0011]所述步骤(3)中的斜面培养方法为:以下为重量百分数，牛肉膏0.5%-12.0%，蛋白胨 0.5% -12.0%,NaCl0.3% -5.0%，琼脂 1.0% -3.0%，水为溶剂，pH5.5-7.5 ;121°C灭菌20分钟，摆成斜面冷却，接种后29°C -38°C静置培养12-48小时，备用；三角瓶液体培养方法为:以下为重量百分数，处理过的谷朊粉浆10.0% -25.0%，小麦胚芽1.0^-6.0%,KH2P040.1 % -5.0 %, MgS040.05 % -2.0 %, NaCl0.3 % -5.0 %，搅拌均匀，ρΗ5.5-7.5 ；106°C _121°C灭菌15-25分钟，冷却至30°C _45°C，接入经过斜面培养的枯草芽孢杆菌菌种，29 0C -38 °C摇床培养12-72小时，用于发酵罐接种。
[0012]所述步骤(5)中的离心分离除渣后，先过丽10000的PES膜，再过丽300的PES膜，
经过透析除盐后，喷雾干燥制成小麦生物活性肽。
[0013]与现有技术相比，本发明能够减少副产物，并且工艺简单、成本低、制得的小麦生物活性肽口感好、水溶性高，更有利于产业化的生产及加工；而且本发明采用发酵法生产，发酵上清液可浓缩成蛋白饲料，除有少量洗罐水外，无工艺废水排放，也没有其它污染物，生产工艺环保，从而变废为宝，增加产品的附加值，降低生产成本。
【具体实施方式】
[0014]实施例一
[0015]斜面培养基的制备和菌种培养:
[0016]按重量百分数，牛肉膏3.0%，蛋白胨1.5%，NaC10.3%，琼脂1.5%，水为溶剂，PH7.0。121°C灭菌20分钟，摆成斜面冷却，接种后37°C静置培养26小时，备用。
[0017]三角瓶液体培养基的制备和菌种培养:
[0018]以下为重量百分数，处理过的谷朊粉浆10.0%，小麦胚芽3.0%，KH2P042.0%,MgS040.8%,NaC10.3%，搅拌均匀，pH7.0 ； 106°C _121°C灭菌 20 分钟，冷却至 37°C，接入经过斜面培养的枯草芽孢杆菌菌种，37°C摇床培养28小时，用于发酵罐接种。
[0019]发酵罐培养基的制备和发酵控制:
[0020]配制70%的谷朊粉浆，再加入0.6%的蛋白酶(相对于谷朊粉的质量)搅拌后，加入1.2%。的淀粉酶，搅匀。于60°C保温2小时，降温40°C加入1.5%。的糖化酶(相对于谷朊粉的质量)，加水配制成重量百分比浓度为7%(相对于谷朊粉的质量)，调整pH值为7.0，然后121°C灭菌20分钟，冷却至37°C，按体积百分比为10.0 %接入培养成熟的枯草芽孢杆菌液体菌种。发酵罐中通入无菌空气，进行搅拌发酵，发酵前5小时,搅拌转数IOOrpm,发酵至6小时-24小时,搅拌转数160rpm,发酵至24小时后,搅拌转数140rpm,这期间不断调整无菌空气的通气量。发酵时温度控制在37°C，发酵周期为72小时。
[0021]发酵结束后，迅速将温度升至42°C，保持3.0小时。然后再将温度升至115°C进行高温灭活，高温灭活后，离心分离除渣后，先过丽10000的PES膜，再过丽300的PES膜，经过透析除盐后，喷雾干燥制成小麦生物活性肽。蛋白质的提取率达到95.46wt%，收率为83%。
[0022]实施例二
[0023]斜面培养基的制备和菌种培养、三角瓶液体培养基的制备和菌种培养同实例一。
[0024]发酵罐培养基的制备和发酵控制:
[0025]配制60%的谷朊粉浆，再加入0.7%的蛋白酶(相对于谷朊粉的质量)搅拌后，加入
1.0%。的淀粉酶，搅匀，于60°C保温3小时，降温40°C加入1.5%。的糖化酶(相对于谷朊粉的质量)，小麦胚芽粉碎至100目，加水配制成重量百分比浓度为6% (相对于谷朊粉和小麦胚芽总量，谷朊粉:小麦胚芽为4:1)，调整pH值为7.0，然后121°C灭菌20分钟，冷却至37°C，按体积百分比为12.0%接入培养成熟的枯草芽孢杆菌液体菌种。发酵罐中通入无菌空气，进行搅拌发酵，发酵前5小时,搅拌转数IOOrpm,发酵至6小时-24小时,搅拌转数160rpm,发酵至24小时后，搅拌转数140rpm，这期间不断调整无菌空气的通气量。发酵时温度控制在37°C，发酵周期为96小时。
[0026]发酵结束后，迅速将温度升至42°C，保持3.0小时。然后再将温度升至115°C进行高温灭活，高温灭活后，离心分离除渣后，先过丽10000的PES膜，再过丽300的PES膜，经过透析除盐后，喷雾干燥制成小`麦生物活性肽。蛋白质的提取率达到93.26wt%，收率为76%。
[0027]实施例三
[0028]斜面培养基的制备和菌种培养、三角瓶液体培养基的制备和菌种培养同实例一。
[0029]发酵罐培养基的制备和发酵控制:
[0030]将小麦胚芽粉碎至100目，加水配制成重量百分比浓度为10% (相对于小麦胚芽的质量)，调整PH值为7.0，然后121 °C灭菌20分钟，冷却至37°C，按体积百分比为8.0%接入培养成熟的枯草芽孢杆菌液体菌种。发酵罐中通入无菌空气，进行搅拌发酵，发酵前5小时，搅拌转数IOOrpm,发酵至6小时-24小时,搅拌转数160rpm,发酵至24小时后,搅拌转数140rpm，这期间不断调整无菌空气的通气量。发酵时温度控制在37°C，发酵周期为48小时。
[0031]发酵结束后，迅速将温度升至42°C，保持3.0小时。然后再将温度升至115°C进行高温灭活，高温灭活后，离心分离除渣后，先过丽10000的PES膜，再过丽300的PES膜，经过透析除盐后，喷雾干燥制成小麦生物活性肽。蛋白质的提取率达到89.74wt%，收率为20%。
【权利要求】
1.一种发酵法生产小麦生物活性肽的方法，其特征在于包括以下步骤(1) 以小麦谷朊粉(酶解预处理)、小麦胚芽(将小麦胚芽粉碎至60目-120目)，以其中一种或两种任意比例混合；(2)加水配制成重量百分比浓度为5% -20%，调整pH值为5.5-7.5 ; (3)然后在106°C _121°C进行灭菌15分钟-25分钟，冷却至30°C _40°C，按体积百分比为0.8% -12.0%接入培养成熟的枯草芽孢杆菌液体菌种；(4)然后放入发酵罐中发酵，发酵罐中通入无菌空气，进行搅拌发酵，搅拌转数80-200rpm，发酵时保持温度在30°C _40°C，发酵周期为18-100小时；(5)发酵结束后，迅速将温度升至42°C -65°C,保持1.5-5.0小时，然后再将温度升至106°C _121°C进行高温灭活，高温灭活后，先进行离心分离除渣，上清液再经PES膜过滤浓缩至体积比为20% -45%，透析除盐后进行喷雾干燥制成粉末状小麦生物活性肽产品。
2.根据根据权利要求1所述的发酵法生产小麦生物活性肽的方法，其特征在于:以谷朊粉作为主发酵原料时，对其进行预处理:配制60%-80%的谷朊粉浆，再加入0.6%的蛋白酶(相对于谷朊粉的质量)搅拌后，加入1.2%。的淀粉酶，搅匀。于60°C保温1-3小时，降温40°C加入1.5%。的糖化酶(相对于谷朊粉的质量)，常温保存待用。
3.根据权利要求1所述的发酵法生产小麦生物活性肽的方法，其特征在于:所述的枯草芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为本单位实验筛选所保藏的菌种。
4.根据权利要求1、2所述的发酵法生产小麦生物活性肽的方法，其特征在于:所述的斜面培养方法为:以下为重量百分数，牛肉膏0.5% -12.0%，蛋白胨0.5% -12.0%,NaCl 0.3% -5.0%，琼脂 1.0% -3.0%，水为溶剂，ρΗ5.5-7.5 ;121°C灭菌 20 分钟，摆成斜面冷却，接种后29°C _38°C静置培养12-48小时，备用；三角瓶液体培养方法为:以下为重量百分数，处理 过的谷朊粉浆10.0% -25.0%，小麦胚芽1.0% -6.0%, KH2PO40.1%-5.0%,MgSO40.05% -2.0%,NaCl 0.3% -5.0%，搅拌均匀，ρΗ5.5-7.5 ； 106°C -121。。灭菌15-25分钟，冷却至30°C _45°C，接入经过斜面培养的枯草芽孢杆菌菌种，29°C -38°C摇床培养12-72小时，用于发酵罐接种。
5.根据权利要求1所述的发酵法生产小麦生物活性肽的方法，其特征在于:所述的离心分离除渣后，先过丽10000的PES膜，再过丽300的PES膜，经过透析除盐后，喷雾干燥制成小麦生物活性肽。
【文档编号】C12P21/06GK103642885SQ201310624196
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】冯军伟, 苏雪锋, 侯银臣, 游倩倩, 杨铭乾, 王文, 刁大鹏 申请人:郑州市中食农产品加工研究院