一种以花生粕为原料生产低聚肽、多糖和膳食纤维的方法与流程

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技术领域:

本发明涉及一种以花生粕为原料生产低聚肽、多糖和膳食纤维的方法,属于生物技术领域。



背景技术:

中国是世界最大的花生产地,产量占全球的40%以上,据统计,2012年我国花生的年产量为1611万吨,占油料作物的50%左右,而其中50%-60%用于榨油,90%榨油企业采用热榨工艺,因此每年产生大约500万吨花生粕(马浩良等,2014)花生粕中含有丰富的活性成分,如蛋白质含量高达48%以上,糖类含量高达30%左右,还有黄酮类、鞣质、三萜或甾体类化合物;mg、k、ca、fe、na和zn含量也较高,是很好的矿物营养源(谢秋涛等,2102)

刘大川等(2009)研究将花饼粕粉碎,过20目筛,在50℃下,用60%乙醇溶液浸取,固液比1:8的条件下,对低温花生粕浸取5次(30min/次)。然后将浸提物分离,固相干燥即得花生浓缩蛋白,其粗蛋白含量为68.15%。

刘玉兰等(2009)研究采用混合溶剂浸洗工艺提取花生浓缩蛋白,溶剂比(正己烷:75%乙醇)3.5:6.5,时间60min,温度50℃,料液比1:11,萃取4次,在此条件下所得的产品粗蛋白含量70.50%。

王存章等(2009)研究以低温顶榨花生饼粕为原料,经viscozyme酶解处理后再用碱溶酸沉法提取蛋白。底物浓度为15%,温度为45℃,酶用量1.26%,ph4.3,反应时间134min,蛋白提取率为79.38%。

熊振海等(2009)研究采用碱提取法在温度60℃,ph9.0,料液比1:8,浸提时间为60min条件下,提取产物中花生蛋白含量为89.94%。

yujiam-mei等(2007)研究通过等电沉淀法制备了花生浓缩蛋白,蛋白含量达85%。

张伟等(2006)研究对花生饼粕中蛋白质的提取进行了优化,并在相同提取条件下进行二次浸提,得花生蛋白含量达90.43%的产品。

李明姝等(2004)研究采用碱提酸沉法,料液比1:8,ph8.2,浸提温度60℃,重复提取2次,每次2h,酸沉ph4.5的条件下制得的花生蛋白纯度达90.21%。

杨伟强等(2009)研究采用碱提酸沉法从脱脂花生蛋白粉中提取花生分离蛋白,通过单因素实验和正交实验优化了提取工艺条件,得到了蛋白含量达95.65%的分离蛋白。

高云中等(2009)研究对花生饼进行超微粉碎,通过盐溶碱提酸沉工艺,花生分离蛋白的纯度最高达91.63%。

刘大川等(1998)研究采用超滤膜法制备花生分离蛋白,产品蛋白得率高达95.8%。

马涛等(2011)研究通过对碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶水解花生饼粕中的蛋白质,确定了碱性蛋白酶来制备花生抗氧化肽,通过响应面法优化,最终得到了羟自由基清除率为62.15%的花生肽。

王英瑶等(2005)研究采用水酶法,利用alcacase蛋白酶制得花生肽,其相对分子量189-2000da范围内,具有抑制血管ace(血管紧张素转化酶)活性。

陈贵堂等(2008)研究用alcacase蛋白酶水解花生分离蛋白的条件进行了优化,得到的花生肽分子量主要集中在5000以下,对亚油酸的氧化具有很好的抑制。

李瑞等(2010)研究采用复合蛋白酶对花生饼粕中的蛋白质进行水解,得到的花生肽的分子量集中在800-1200u之间。

柳杰等(2011)研究以枯草芽孢杆菌20029作为花生饼粕的发酵菌种,在发酵温度30℃,ph8.0,发酵时间49.5h的条件下,得到对dpph清除率达63.28%花生抗氧肽。

hwangjean-yu等(2001)研究采用esperase蛋白酶水解花生蛋白,得到抗氧化活性为27.5的活性多肽(相当于vc9.5的抗氧化活性)

马治良等(2016)研究通过排杂法将花生粕中的淀粉酶解水溶,建立了热榨花生粕蛋白生物酶法的制备工艺,最佳条件为:料液比1:8,淀粉酶加量0.55%,ph6.0,温度60℃,酶解时间1h,制备的花生蛋白纯度为81.38%。

王莹等(2014)研究以低温花生粕为原料利用碱溶酸沉法提取花生分离蛋白,最佳条件为:ph9.5,碱提温度55℃,料液比1:11,提取时间2.5h,此条件下,花生分离蛋白的得率可达90.25%。

刘红梅等(2014)研究复合酶法水解花生粕制备抗氧化肽的工艺优化:碱性蛋白酶和中性蛋白酶对花生粕具有较强的水解能力,二者以2:1比例对花生粕水解时,较优的条件为温度50℃,ph8.54,底物质量分数8.34%,在此条件下,酶解16h,花生肽的收率为65.80%,浓度0.55mg/ml时对dpph自由基的清除率为25.77%。

梁蓉等(2008)研究以高温花生粕为原料,研究内肽酶和端解酶复合处理制备低苦味花生混合肽的工艺,最佳条件为:ph7.0,温度50℃,料液比1:25,as1398加量为4500u/g、flavourzyme500mg酶加入量为3%,反应时间1.5h,在此条件下回收率为82.33%,水解肽液苦味值为2,干燥所得的花生肽nsi高。

刘大川等(2010)研究以脱脂花生粕为原料,采用alcalase碱性蛋白酶水解制备花生蛋白水解产品,最佳条件为:底物浓度30g/l,ph9.5,温度60℃,酶加量7%,时间4h,脱色活性炭用量3%,温度60℃,时间40min,在此条件下水解度达27.81%,氮回收率70.01%。

沈瑞敏等(2011)研究利用木瓜蛋白酶和中性蛋白酶水解花生粕提取花生蛋白。确定最佳工艺条件为:料液比1:25,加酶量为3%,水解时间为2h,在此条件下蛋白转化率为80%。

宁庆鹏等(2016)研究酶解制备花生粕醒酒肽,最佳工艺条件为料液比1:30,alcalaseaf2.4l加量5000u/g,ph9.5,温度35℃,酶解3h,该条件花生肽分子量在1000u-3000u,体外动物乙醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase,adh)激活率为30.47%,对小鼠有显著防醉醒酒作用。

刘英丽等(2014)研究采用碱性蛋白酶、复合蛋白酶、复合风味酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解花生粕制备抗氧化肽,经筛选确定最佳为碱性蛋白酶,最佳工艺参数为:底物浓度7%,酶添加量为2%,ph8.0,温度为65℃,酶解时间为4h,在此条件下得到的多肽水解度为14.86%,dpph清除率为55.31%。

白水连等(2009)研究,用木瓜蛋白酶水解花生粕蛋白得到多肽的最佳工艺条件为:底物浓度10%,温度45℃,ph7.5,加酶量6300u/g,酶解时间5h。

阎欲晓等(2013)研究超声波协同复合酶提取花生粕多糖的最佳工艺为:中性蛋白酶1.5%、纤维素酶1.5%、果胶酶1.5%,ph6.0.料液比1:25,时间2h后进行超声处理,功率104w,时间20min,在此条件下多糖提取率为9.59%。

高思思等(2015)研究比较了热水提取法和微波提取法从花生粕中提取多糖,结果表明:热水浸提法的提取条件料液比1:40,提取温度100℃,提取时间120min,提取率为10.35%;微波提取的适宜条件为料液比1:25,微波功率300w。提取时间2min,提取率为9.93%。

任初杰等(2008)研究碱提花生粕中水溶性多糖的工艺,最佳工艺条件为:料液比1:34,碱浓度0.68mol/l,提取温度88℃,提取时间2.4h,对应预测得率为9.78%,实际得率为9.79%。

任初杰等(2007)研究酸提花生多糖的工艺,最佳工艺条件为:酸浓度0.17mol/l,提取温度87℃,提取时间74min,料液比1:25,对应预测得率为9.41%,实际得率9.39%。

刘洁等(2011)研究纤维素酶法提取花生粕多糖的工艺,结果表明:提取时间253min,提取温度43℃,ph5.9,酶添加量0.3%,花生多糖的提取率达6.77%。

苗敬芝(2012)研究用超声结合酶法提取花生粕中总膳食纤维的研究。结果:超声水提法最佳工艺条件为:料液比1:15,功率150w,时间15min,提取率为80.51;超声结合酶法提取的最佳工艺条件为加酶量4%,料液比1:15,超声波150w,时间15min,提取率为83.83%。

陈辉等(2011)研究酶法提取花生粕中不溶性膳食纤维的工艺,结果表明:α-淀粉酶加量2%,ph4.0,温度60℃,时间30min;调ph7.0,温度80℃,加木瓜蛋白酶11%,时间2h,花生粕不溶性膳食纤维提取率达37.72%。

秦洁等(2011)研究双酶法提取花生粕中总膳食纤维的工艺。结果表明:木瓜蛋白酶最佳提取工艺:加酶量8%,时间4h,温度50℃;糖化酶的最佳提取工艺条件为:加酶量1.2%,时间1h,温度60℃,在此条件下花生粕中总膳食纤维提取率为40.45%。

薛芳等(2008)研究用超声波辅助减法提取花生粕中多糖,最佳工艺条件为:超声功率70w,温度73℃,碱浓度2.12mol/l,超声处理时间18.65min,固液比1:20,多糖提取率13.78%。

韩冰等(2010)研究用响应面法优化水提花生饼粕中多糖,最佳参数:料液比1:41,温度96℃,时间1.93h,在此条件下多糖得率为10.24%。

刘洁(2012)研究通过响应面分析从花生粕中用纤维素酶法提取花生多糖的研究。结果表明:在提取时间253min,提取温度43℃,ph5.9,纤维素酶浓度0.3%条件下,花生多糖提取得率达到6.77%。

通过对不同提取方式得到的花生多糖理化性质和结构组成的比较可以看出,酶提花生多糖中糖醛酸含量和硫酸根含量是四种提取方法中最高的。酶提花生多糖由葡萄糖和半乳糖构成,酸提花生多糖由鼠李糖、木糖、葡萄糖和半乳糖构成;碱提及水提花生多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和半乳糖构成。从分子量上看,酶提多糖分子量分布从1.08*103到2.39*103da,酸提多糖从3.39*103da到1.07*105da,碱提多糖从2.82*103da到1.32*105da,水提多糖从2.29*103da到1.32*105da.

从上述研究资料中仔细分析发现如下不足:

1.所有研究只是从花生粕中提取1种活性成分,其余活性成分没有被提取,既造成花生粕资源的浪费,又增加了提取活性成分的原料成本。

2.采用碱提酸沉法提取花生分离蛋白的工艺中未见对提取花生分离后的乳清水进行利用。发明者对乳清水(料液比1:5提取分离蛋白)中的主要成分进行了测定。含蛋白0.3%-0.4%,多糖含量0.6%-0.7%。按日处理20吨花生企业,每天从乳清水中排掉蛋白质600kg,多糖1400kg。不仅浪费了宝贵的资源,而且污染了环境。

3.没有对花生蛋白酶解用酶进行系统筛选,也没有对产品口感进行了评价,更没有对产品分子量进行测试。

4.发明者对上述文献提到的常用蛋白酶包括2709碱性蛋白酶。as1.398中性蛋白酶,胰酶,木瓜蛋白酶等酶解花生粕后的酶解液用常规方法处理如过滤、离心、加助滤剂等均得不到澄清液体。因此也无法得到复溶后澄清溶液的花生肽产品。

5.文献中有错误,可能是印刷错误或校对疏漏,也可能没有认真做实验。误报相关数据。如陈辉等研究酶法提取花生粕中不溶性膳食纤维,木瓜蛋白酶的用量11%,酶解温度80℃不符合常理:一是木瓜蛋白酶常用量1%-3%;二是酶解温度55℃左右。加热至80℃时,酶全部失活。苗敬芝研究用超声结合酶法提取花生粕中总膳食纤维,提取率高达83.83%。花生粕中蛋白质50%左右,含多糖30%左右,不可能会提取83.83%总膳食纤维。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明要解决的技术问题是提供一种以花生粕为原料生产低聚肽、多糖和膳食纤维的方法。

本发明的以花生粕为原料生产低聚肽、多糖和膳食纤维的方法:步骤一、取花生粕,粉碎过20目-80目筛,得花生粕粉,按料液比1:5-1:20加纯净水,调配成混悬液,混悬液用10%-30%的naoh液调ph8.5-11.0,将料液加热至50℃-90℃,搅拌提取1h-4h,用卧螺分离机进行固液分离,得到液相i和固相i,所述的液相i中含蛋白液,所述的固相i中包含滤渣,主要含纤维,滤渣用适量纯水搅拌洗涤,采用卧螺分离机进行第二次固液分离,得到液相ii和固相ii;

步骤二、液相ii和液i合并,在搅拌下加入1.1-1:4盐酸液至料液ph4.0-5,0,搅拌均匀后静置5min-20min得凝乳,用卧螺分离机将凝乳分离得乳清液和分离蛋白;乳清液通过截留分子量2万da-10万da的有机膜分离,得到截留液i和透过液i,所述的截留液i中含蛋白质,所述的透过液i中含多糖,将截留液i和步骤一中的固相i合并,搅拌分散,加纯水调整底物浓度为5%-15%为料液;

步骤三、将料液加入naoh液调ph为9.0,加热至70℃-90℃热处理10min-60min,料液降温至40℃-60℃,ph7.5-9.0,加复合蛋白酶,其中蛋白酶中蛋白总量为1%-5%,搅拌酶解3.5h-7.0h酶解液调ph至5.0-7.0,升温至70℃-90℃在10min-25min灭酶,为灭酶液;

步骤四、将步骤三制备的灭酶液在搅拌下加浓度1-5%hacc,加量为2-10%,加浓度为1%-5%cts1-10%,充分搅匀后静置5min-10min由卧螺离心机或板框压滤机分离,得到液相iii(含肽澄清液)和固相iii(含絮凝物,弃);

步骤五、将液相iii过颗粒活性碳柱进行脱色精制,得过柱液,过柱液用孔径50nm-100nm陶瓷膜进行脱炭粒精滤,得澄清透明精滤液;精滤液用孔径50da-200da有机膜进行一级浓缩,得一级浓缩液至固含量为15%-25%;

步骤六、将步骤五中的一级浓缩液经减压蒸发浓缩机进行再浓缩,得到固含量35%-55%的浓缩液,浓缩液经压力式喷雾干燥塔喷干,即花生蛋白低聚肽;

步骤七、将步骤二制备的透过液i用截留分子量500da-1000da的有机膜进行浓缩至固含量25%-50%的浓缩液进行冷冻干燥,得花生多糖,或加3倍95%乙醇搅拌沉淀,静置,分离沉淀,分别用95%乙醇、无水乙醇洗涤,干燥,得花生多糖;将步骤一制备的固相ii用纯水洗涤1次,采用卧螺离心机分离,固相用管束干燥机干燥,粉碎过100-200目即得膳食纤维。

作为优选,所述的步骤三中的复合蛋白酶包含as1.398中性蛋白酶10万/g50%-70%,木瓜蛋白酶60万/g20%-50%和风味蛋白酶5%-25%。

本发明的有益效果:1.以花生粕为原料同时提取花生低聚肽、花生多糖和膳食纤维,使花生粕资源得到综合利用,降低了产品的原料成本,大大提高了企业的经济效益,又避免了大量乳清水的排放给环境造成的污染。

2.对酶解花生蛋白的蛋白酶进行了系统筛选,在单酶筛选的基础上,组成了对花生蛋白酶解率最高、产物分子量最小,口感最好的复合蛋白酶,使花生蛋白的酶解收率高达90%左右,花生低聚肽的分子量<1000da达95%左右,产品口感好,无苦味。

3.筛选了食品级絮凝剂hacc和cts作为花生蛋白酶解液絮凝澄清,并对使用浓度和絮凝工艺进行了系统研究,使絮凝吸附花生低聚肽的量降到最低,保证了较高的花生低聚肽收率。

4.使用了膜分离和膜浓缩新设备。新工艺,使乳清水中未被等电点沉淀下的可溶性蛋白和多糖进行有效分离,使低浓度的低聚肽溶液和多糖溶液得到浓缩。节省了能源,又提高了产品质量。

附图说明

图1为本发明的制备结构示意图。

具体实施方式:

本具体实施方式采用以下实施例对发明进行进一步的详细说明。

实施例:步骤一、取花生粕,粉碎,过60目得花生粕粉;称取花生粕粉100kg,在搅拌下加入600l纯水中,料液比1:6,充分搅匀呈混悬液;用20%naoh液调液ph9.0;加热升温至料液温度60℃;搅拌提取2h;用卧螺分离机分离得液相i(蛋白液)和固相i;固相i入反应釜,按料(花生粕粉):液=1:4加纯水第二次提取,条件同上卧螺分离机离心分离,得液ii和固相ii(为膳食纤维);

步骤二、液相ii和液i合并;得合并料液用1:3稀释的盐酸液调合并料液ph4.5-4.6,充分搅匀,静置5min-10min得凝乳;用卧螺分离机将凝乳分离得乳清液和分离蛋白;乳清液通过截留分子量2万da-10万da的有机膜分离,透过液为花生多糖,截留液为蛋白,截留液多次用纯水稀释,将其中多糖洗出,洗液合并入透过液中;将透过液浓缩至固含量30%左右,用冷冻干燥或加3倍酒精搅拌沉淀,分别用95%乙醇、无水乙醇洗涤,干燥得花生多糖;截留液合并入分离蛋白中;分离蛋白中加纯水,搅拌均匀,得蛋白乳液,用纯水调整底物浓度(蛋白含量)7.5%左右;

步骤三、用浓度20%naoh液调料液ph9.0,在搅拌下夹层加热,将料液升温至70℃,热处理20min;将料液降温至46℃±1℃;调整料液ph8.3±0.1;加复合蛋白酶3.5%(蛋白总量),搅拌酶解5h;调整料液ph6.0;料液升温至75℃10min灭酶;

步骤四、搅拌下在灭酶料液中加浓度1%hacc,加量5%(v/v);浓度为2%cts,加量为1%(v/v),充分搅拌均匀,静置5min,进行絮凝;絮凝液通过卧螺分离机分离得清液(含花生低聚肽)和固相(杂质,弃);

步骤五、将清液通过颗粒活性炭柱进行脱色脱味精制;过柱液通过100mm孔径的陶瓷膜进行精滤,得精滤液;精滤液通过截留分子量50da的有机膜浓缩,得一级浓缩液,固含量16%左右;

步骤六、将一级浓缩液经机械减压浓缩装置浓缩得浓缩液,固含量45%左右;浓缩液经喷雾干燥塔喷干,得花生低聚肽。

步骤七、将步骤一中固相ii按料液比1:3加纯水搅拌洗涤30min左右;卧螺分离机分离得固相iii;将固相iii通过管束干燥机但干燥至含水量12%以下,得干固形物;将干固形物超微粉碎通过200目,即膳食纤维成品

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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