本发明涉及食品加工
技术领域：
，尤其是涉及一种谷氨酸发酵后固渣制备功能活性肽的方法。
背景技术：
：谷氨酸发酵菌渣是味精工业的主要副产品，每年产量可达上百万吨。过去这些谷氨酸发酵菌渣主要通过废水排放，既造成了环境污染又浪费了资源。对味精工业副产品综合开发，实现粮食资源的全方位利用，具有重要的实际意义。按照生物学的评价标准，生产味精的杆菌及所有的生物合成产物都是无害的。它是一种未充分利用的可再生资源，目前在我国大多数企业仅作为饲料出售。蛋白酶分为内切酶和端切酶，内切酶类型有酸性蛋白酶、中性蛋白酶(枯草杆菌发酵来源和米曲霉发酵来源)、菠萝蛋白酶，它是从蛋白分子内部开始分解，可以在短时间内将大分子蛋白降解为肽类，该酶制剂在含有巯基保护物质(如：半胱氨酸盐酸盐)存在的情况下，酶解活力提高；端切酶类型有木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶，它是从蛋白的n-/c-末端将氨基酸或小肽水解或者专一针对某个氨基酸开始水解，能够将分子量大的肽类水解为分子量小的肽类或者氨基酸。申请号为cn200810023519的专利文献提供了一种原料为大米制备肽产品的方法，但是其首先碱溶酸沉(ph12)，对淀粉结构和回收得率上有严重影响，其次，蛋白在强碱性条件下，容易与碱发生反应，形成致癌物质(有文献可查)，得到的蛋白虽然部分具有抗氧化活性，但是还存在致癌物质的风险；再则，碱溶酸沉后，再等电点形式，很显然的得率最多50％，不会太高，整体工艺并没有将大米中蛋白资源最大化利用，仍然部分废弃。申请号为cn201510123351.6的专利文献提供了一种海藻通过微生物降解得到多肽等物质的方法。然而，该技术的发酵步骤是用来制备活性肽，而不是对发酵后剩下的固渣进行的处理。申请号为cn201610365195.9的专利文献提供了利用蛋白酶解得到多肽的方法。然而，其酶解条件为碱性ph9.5，蛋白有可能与碱发生反应产生致癌物质，改变了蛋白正常的功能特性，采用芝麻粕，即压榨芝麻后的粕含有油料成分较多，对比文件中并未考虑到这一点，油料成分随着活性肽共同存在上清中干燥得到，一方面油脂为不饱和成分多，影响终产品的保存期，另一方面油脂的存在，活性肽的纯度不高。技术实现要素：针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种谷氨酸发酵后固渣制备功能活性肽的方法。本发明所得活性肽可以用于食品中作为蛋白营养补充剂或起到抗氧化作用，还可以用于有机肥料中作为有机氮源供植物直接吸收利用或结合土壤中某些金属元素，改善土壤品质。本发明的技术方案如下：一种谷氨酸发酵后固渣制备功能活性肽的方法，包括如下步骤：(1)原料选择和前处理：选择没有霉变、酸臭和明显质变的、经过谷氨酸发酵工艺处理后的固渣，去除明显无机杂质和有机杂质；(2)粉碎：将前处理后的固渣经过粗粉碎、细粉碎、筛分后实现浆渣分离；(3)除杂：调整浆液浓度为15％～25％、ph为6.5～8.5、物料温度为50℃～75℃，混合以干物质计0.1‰～0.5‰的表面活性剂类化学物质，搅拌反应1h～5h，通过旋流洗涤方式去除杂质，收集旋流洗涤重相；(4)酶解反应：旋流洗涤的重相物料经过调浆、换热处理后，先添加蛋白酶a内肽酶，搅拌反应后，再添加蛋白酶b端肽酶，继续反应；调浆浓度为15％～25％，物料温度为45℃～60℃，两种酶制剂总反应时间为0.5h～8h，内肽酶和端肽酶添加比例为1:2～2:1，总添加量为0.3‰～0.8‰，整个浆料ph控制在4～8；添加蛋白酶a和蛋白酶b分别反应后总固渣转化为可溶性成分的比例分别至少为50％和70％。(5)浓缩与干燥：将上述酶解液浓缩至浓度为15％～30％，而后采用喷雾干燥方式对物料干燥即得到成品。步骤(1)所述无机杂质包括泥土、砂石、煤渣、砖瓦、玻璃碎块、金属物，所述有机杂质包括植物根、茎、毛、种子、异种粒、虫蛹、虫尸。优选的，步骤(2)粗粉碎和细粉碎两步粉碎后再过筛分，筛分的筛网目数为60～80目，细粉碎后筛分的筛上物通过收集口的管道泵入粗粉碎进料口与新物料同时粉碎，最终控制筛上物中纤维类物质含量＞60％，通过筛分后的物料细度为300目通过率达到98％以上。优选的，步骤(3)除去的杂质为脂类物质、可溶性灰分或其他水溶性物质；所述表面活性剂类化学物质包括聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐类聚酯、双乙酰酒石酸单双甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠、聚甘油脂肪酸酯、乙二胺四乙酸二钠，使用时选择其中一种或者几种同时添加。优选的，所述聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯包括吐温系列，所述山梨醇酐类聚酯包括司盘系列。优选的，步骤(4)所述内肽酶包括酸性蛋白酶、中性蛋白酶、菠萝蛋白酶的一种或者几种，所述端肽酶包括木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶的一种或者几种。优选的，所述中性蛋白酶为枯草杆菌发酵来源或米曲霉发酵来源。优选的，在添加蛋白酶a的同时，添加半胱氨酸盐酸盐0.01‰～0.05‰，协同促进蛋白酶a水解作用。优选的，制备得到的活性肽分子量分布在500～1500da的比例＞60％，通过测定清除自由基dpph能力得到该产品的抗氧化活性为50％～70％。本申请人还提供了一种所述的方法制备得到的活性肽的应用，用于食品中作为蛋白营养补充剂或起到抗氧化作用，或者用于有机肥料中作为有机氮源供植物直接吸收利用或结合土壤中某些金属元素，改善土壤品质。其中，步骤(1)所述的谷氨酸发酵工艺处理后的固渣包括三大类：第一类为油性物料渣，该原料是分离油料后再经过谷氨酸发酵工艺处理后的粕，包括芝麻粕、葵花籽粕、花生粕、亚麻仁粕、棉菜粕、菜籽粕、豆粕等，理化指标为蛋白含量≥40％，脂肪含量≤20％；第二类为粮谷类加工后的渣，该原料是经过常规深加工处理后再经过谷氨酸发酵工艺处理后的渣，包括玉米渣、米渣、酒糟、麦类渣等，理化指标为蛋白含量≥45％，脂肪含量≤12％；第三类为薯类加工后的渣，该原料是经过常规深加工处理后再经过谷氨酸发酵工艺处理后的渣，包括马铃薯渣、红薯渣、木薯渣等，理化指标为蛋白含量≥40％，脂肪含量≤8％。本发明有益的技术效果在于：本发明选择谷氨酸发酵后的固渣制备活性肽，是因为其具有一定蛋白含量，经过发酵后的固渣，发酵微生物对整个物质各个角落都涉及到，就像蚯蚓松土一样，使得固渣的结构相比未发酵的疏松，很多物质被微生物所转化或者降解，增加了蛋白与其他成分分离的难度。本专利充分认识分离的难度，为了得到高品质、高纯度的活性肽，首先采取一系列的措施将非蛋白成分有效分离，而后再通过酶解手段将大分子蛋白分解为小分子活性肽。申请号为cn201510240153的专利文献与本发明相似点在于都是将废弃固渣综合利用，提升价值，共同解决废弃固渣的问题。然而，两种技术步骤上有本质区别：(1)原料组成上不同，本发明主要汇集的是富含蛋白的植物蛋白原料，对比文件为有机垃圾，其中组成并没有固定成分；(2)处理工艺上，对比文件采用菌种发酵形式，得到菌粉，本发明充分结合原料组成性质，经过特定工艺处理，得到相应最优化产品。本发明考虑到废弃固渣中主要的成分组成，并在得到终产品前充分考虑到去除杂质，采用ph值调整、化学物质、水洗三种方式共同作用，除去杂质，且对蛋白的性质影响较小。本发明虽然也存在酶制剂最适合ph在碱性情况，但是ph值会控制在8以下，保证蛋白的安全性。本发明采用两种类别的酶分段作用，内肽酶是从蛋白分子内部定点或随机切割，分解结构更小的蛋白；端肽酶是从c-/n-末端开始切割或者特异性识别某个氨基酸点切割，将分子结构进一步降低为可溶解的肽类或者氨基酸。本发明为了使蛋白酶a发挥更加好的作用，蛋白酶a的作用位点为含有巯基的键，但是需要对巯基保护起来，蛋白酶的作用才会更加有效，半胱氨酸盐酸盐对巯基的保护作用明显。常规水解蛋白渣为可溶肽的比例通常最大为50％，而本发明转化率高，其原因有：(1)首先对非蛋白成分进行了有效的分离，极大程度提高了后期蛋白酶作用的底物浓度；(2)两种类别的酶组合应用，且采取外援助剂，将酶制剂效果发挥到最大。以往谷氨酸发酵后固渣主要通过废水排放，既造成了环境污染又浪费了资源。本技术对工业废弃固渣综合利用，排除杂质后制备得到具有功能活性的活性肽产品，实现粮食资源的全方位利用，具有重要的实际意义和应用价值。具体实施方式下面结合实施例，对本发明进行具体描述。实施例1(1)原料选择和前处理：选择没有霉变、酸臭和明显质变的、经过谷氨酸发酵工艺处理后的油性物料渣，去除明显无机杂质和有机杂质，无机杂质包括泥土、砂石、煤渣、砖瓦、玻璃碎块、金属物及其他无机物质，有机杂质包括植物根、茎、毛、种子、异种粒、虫蛹、虫尸。(2)粉碎：将前处理后的固渣经过粗粉碎和细粉碎两步粉碎后再过筛分，筛分的筛网目数为60目，当细粉碎后筛分的筛上物积累到一定量时，设备自动将筛上物暂存罐中物料泵入粗粉碎进料口与新物料同时粉碎，测定筛上物中纤维类物质含量62％，通过筛分后的物料细度为300目通过率为98％。(3)除杂：调整浆液浓度为15％、ph为8.5、物料温度为50℃，混合以干物质计0.5‰的表面活性剂类化学物质，添加的化学物质为聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯和十二烷基磺酸钠同时添加，添加比例为4:1，搅拌反应5h，通过旋流洗涤方式去除杂质，收集旋流洗涤重相。该类组合去除脂类物质范围较广，可以除去亲水亲油性质相关的hlb值为4～15的脂类物质、可溶性灰分或其他水溶性物质。(4)酶解反应：旋流洗涤的重相物料，调浆为15％，换热到物料温度为60℃，调节ph值4，先添加蛋白酶a内肽酶(添加酸性蛋白酶和中性蛋白酶，添加比例为1:1，其中中性蛋白酶特指枯草杆菌发酵)，同步添加半胱氨酸盐酸盐0.05‰，搅拌反应后，再添加蛋白酶b端肽酶木瓜蛋白酶，继续反应，两种酶制剂总反应时间为0.5h，总添加量为0.8‰(内肽酶与端肽酶添加量比例为2:1)。测定蛋白酶a和蛋白酶b分别反应后总固渣转化为可溶性成分的比例分别为67％和81％。(5)浓缩与干燥：将上述酶解液浓缩至浓度为15％，而后采用喷雾干燥方式对物料干燥即得到成品。实施例2(1)原料选择和前处理：选择没有霉变、酸臭和明显质变的、经过谷氨酸发酵工艺处理后的薯类加工后的渣，去除明显无机杂质和有机杂质，无机杂质包括泥土、砂石、煤渣、砖瓦、玻璃碎块、金属物及其他无机物质，有机杂质包括植物根、茎、毛、种子、异种粒、虫蛹、虫尸。(2)粉碎：将前处理后的固渣经过粗粉碎和细粉碎两步粉碎后再过筛分，筛分的筛网目数为80目，当细粉碎后筛分的筛上物积累到一定量时，设备自动将筛上物暂存罐中物料泵入粗粉碎进料口与新物料同时粉碎，检测筛上物中纤维类物质含量71％，通过筛分后的物料细度为300目通过率为99％。(3)除杂：调整浆液浓度为25％、ph为6.5、物料温度为75℃，混合以干物质计0.1‰的表面活性剂类化学物质，添加的化学物质为双乙酰酒石酸单双甘油酯和十二烷基磺酸钠搭配添加，添加比例为3:2，搅拌反应1h，通过旋流洗涤方式去除杂质，收集旋流洗涤重相。除去的杂质为亲水亲油性质hlb数值为1～16的脂类物质、可溶性灰分或其他水溶性物质。(4)酶解反应：旋流洗涤的重相物料，调浆为25％，换热到物料温度为45℃，调节ph值8，先添加蛋白酶a内肽酶(酸性蛋白酶和菠萝蛋白酶，添加比例为1:1)同步添加半胱氨酸盐酸盐0.01‰，搅拌反应后，再添加蛋白酶b端肽酶(添加碱性蛋白酶和胰蛋白酶，添加比例为2:1)，继续反应，两种酶制剂总反应时间为8h，总添加量为0.3‰(内肽酶与端肽酶添加量比例为1:2)。测定蛋白酶a和蛋白酶b分别反应后总固渣转化为可溶性成分的比例分别为51％和73％。(5)浓缩与干燥：将上述酶解液浓缩至浓度为30％，而后采用喷雾干燥方式对物料干燥即得到成品。实施例3(1)原料选择和前处理：选择没有霉变、酸臭和明显质变的、经过谷氨酸发酵工艺处理后的粮谷类加工后的渣，去除明显无机杂质和有机杂质，无机杂质包括泥土、砂石、煤渣、砖瓦、玻璃碎块、金属物及其他无机物质，有机杂质包括植物根、茎、毛、种子、异种粒、虫蛹、虫尸。(2)粉碎：将前处理后的固渣经过粗粉碎和细粉碎两步粉碎后再过筛分，筛分的筛网目数为70目，当细粉碎后筛分的筛上物积累到一定量时，设备自动将筛上物暂存罐中物料泵入粗粉碎进料口与新物料同时粉碎，检测筛上物中纤维类物质含量65％，通过筛分后的物料细度为300目通过率为99％。(3)除杂：调整浆液浓度为20％、ph为7.0、物料温度为62℃，混合以干物质计0.3‰的表面活性剂类化学物质，添加的化学物质为聚甘油脂肪酸酯和乙二胺四乙酸二钠同时添加，复配比例为1:1，搅拌反应3h，通过旋流洗涤方式去除杂质，收集旋流洗涤重相。除去的杂质为亲水亲油性质hlb为1～20的脂类物质、可溶性灰分或其他水溶性物质。(4)酶解反应：旋流洗涤的重相物料，调浆为20％，换热到物料温度为50℃，调节ph值6.5，先添加蛋白酶a内肽酶(添加中性蛋白酶和菠萝蛋白酶，添加比例为1:1，其中中性蛋白酶特指米曲霉发酵来源)，同步添加半胱氨酸盐酸盐0.03‰，搅拌反应后，再添加蛋白酶b端肽酶胰蛋白酶，继续反应，两种酶制剂总反应时间为4h，总添加量为0.5‰(内肽酶与端肽酶添加量比例为1:1)。测定蛋白酶a和蛋白酶b分别反应后总固渣转化为可溶性成分的比例分别为57％和76％。(5)浓缩与干燥：将上述酶解液浓缩至浓度为22％，而后采用喷雾干燥方式对物料干燥即得到成品。实施例4各个步骤都跟实施例1相同，只有除杂步骤中添加的化学物质种类和配比不同，为山梨醇酐类聚酯和乙二胺四乙酸二钠复配使用，添加比例为3:1。实施例5各个步骤都跟实施例2相同，只有除杂步骤中添加的化学物质种类和配比不同，为蔗糖脂肪酸酯和乙二胺四乙酸二钠复配使用，添加比例为3:2。实施例6各个步骤都跟实施例3相同，只有除杂步骤中添加的化学物质种类和配比不同，为聚甘油脂肪酸酯和十二烷基磺酸钠复配使用，添加比例为1:1。测试例1对实施例1～3制备得到的复配好的活性肽理化成分分析，测试结果如表1所示。表1活性肽产品理化成分测定水分/％蛋白/％脂肪/％实施例14.9822.6实施例24.4750.8实施例34.5781.5测试例2对实施例1～3制备得到的复配好的活性肽产品分子量分布情况测试结果如表2所示。表2活性肽产品分子量分布区情况＜500da500～1500da＞1500da实施例119％68％13％实施例223％65％12％实施例318％70％12％测试例3对实施例1～3制备得到的复配好的活性肽产品，用自由基dpph捕捉试剂盒测定活性肽的抗氧化能力，测试结果如表3所示。表3活性肽产品抗氧化活性实施例1实施例2实施例3抗氧化活性59％54％65％测试例4对实施例3制备得到的复配好的活性肽产品，与富含重金属的土壤混合，并作为有机氮源复配到有机肥料中供给作物生长，培养前后土壤中重金属含量变化如表4所示。表4培养前后土壤中重金属含量检测表本发明得到的活性肽，与现有技术相比，最主要是蛋白渣转化为可溶肽的比例高，得到的蛋白归属为植物蛋白肽类，目前植物蛋白全溶肽产品不多，该专利丰富了产品制备技术，蛋白含量＞70％，且500～1500da含量的比例＞60％，这些性质与现有产品相似或者优于现有技术生产的产品。本文所描述的具体实施案例仅作为对本发明精神和部分实验做举例说明。本发明所述领域的技术人员可以对所描述的具体实施案例做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。当前第1页12