一种蛋白与糖接枝反应设备及糖基化蛋白的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于蛋白深加工技术领域，具体涉及一种蛋白与糖接枝反应设备及糖基化 蛋白的制备方法。
【背景技术】
[0002] 糖基化改性是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子还原末端的羰 基之间的羰氨反应一美拉德反应，不需要任何化学试剂作为催化剂，仅加热就可使该反应 自发地进行。主要应用于大豆蛋白、大米蛋白、乳清蛋白、酪蛋白等。从目前所报道的文献来 看，蛋白质与糖进行接枝改性的方法主要有干热法与湿热法两种，但是这两种方法的反应 时间较长，特别是干法反应，少则数十小时，多则几天甚至几周，不利于应用，且取代度低。 湿热法增加了蛋白与糖的碰撞几率，比干热法缩短了时间，但主要用于小分子糖的反应。因 此发明一种工作时间短，适用于蛋白质与多种分子量的糖接枝的接枝反应设备，对获取高 乳化性和溶解性蛋白至关重要。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蛋白与糖接枝反应设备及糖基化蛋白 的制备方法，提高了蛋白与糖接枝反应的接枝度，提高了蛋白经糖基化后的乳化性和溶解 性，解决了蛋白与糖接枝反应时间长，生产效率低，反应不连续的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种蛋白与糖接枝反应设 备，包括：
[0005] 进料组件，由蛋白进料管、糖进料管、蒸馏水进料管、进料调控器和进料控制显示 器组成，进料控制显示器用来设定反应所需的物料量，将设定的物料量信息传送给进料控 制器，由进料控制器控制所述蛋白进料管、糖进料管、蒸馏水进料管中各物料的进料量； [0006] 反应腔，与进料组件的蛋白进料管、糖进料管、蒸馏水进料管连接；
[0007] pH控制组件，与反应腔连接调控反应腔中反应物的pH，由pH探测器、碱进料管、酸 进料管、pH调控器和pH控制显示器组成，pH控制显示器用来设定反应所需的pH，将设定的 pH信息传送给pH调控器，pH调控器通过将伸入反应腔内的pH探测器探测到的混合物料pH 与设定的pH比较，从而调控从碱进料管为物料加碱或从酸进料管为物料加酸；
[0008] 温度控制组件，与反应腔连接调控反应腔中反应物的温度，由红外测温仪、微波加 热组件、循环水冷却组件、温度调控器、温度控制显示器组成，温度控制显示器用来设定反 应所需的温度，将设定的温度信息传送给温度调控器，温度调控器通过将红外测温仪测得 的反应腔内混合物料温度与设定的反应温度比较，从而调控微波加热组件为物料加热或调 控循环水冷却组件为物料降温；
[0009] 压力控制组件，与反应腔连接调控反应腔中反应物的压力，由压力计、送气管、抽 气管、压力调控器和压力控制显示器组成，压力控制显示器用来设定反应所需的压力，将设 定的压力信息传送给压力调控器，压力调控器通过将反应腔中的压力计测得的反应器内的 压力与设定的反应压力比较，从而调控送气管为反应腔送气增压或抽气管从反应腔抽气降 压；
[0010] 搅拌控制组件，由搅拌器、搅拌调控器和搅拌控制显示器组成，搅拌器设置在反应 腔内，搅拌控制显示器用来设定反应所需的搅拌转速，将设定的搅拌转速信息传递给搅拌 调控器，搅拌调控器控制搅拌器的转速从而实现反应腔内混合物料的搅拌；
[0011] 出料组件，包括出料口、出料管、循环栗和出料控制显示器，出料口设置在反应腔 底部，出料控制显示器用来设定反应完成时间，当反应完成后，出料控制显示器控制打开出 料口，循环栗将反应产物从所述反应腔中抽出；以及
[0012] 后处理装置，与出料管连接，为半透膜透析装置。
[0013] 进一步地，微波加热组件包括微波发生装置、微波吸收装置和微波功率控制显示 器，微波功率控制显示器用来设置反应所需微波功率，将反应所需功率传送给微波发生装 置，微波发生装置与反应腔连接，向反应腔内发射微波，微波吸收装置设在反应腔的侧壁和 底面，吸收产生的微波。
[0014] 进一步地，循环水冷却组件包括流量电磁阀、换热管和制冷装置，循环水在制冷装 置中制冷后进入到换热管中与反应腔发生热交换降低反应温蒂，流量电磁阀受温度调控器 的调控控制循环水的流量大小。
[0015] 根据本发明另外一个方面，提供了利用上述接枝反应设备进行蛋白与糖接枝反应 的方法，包括如下步骤：
[0016] 1)在进料控制显示器上设置接枝反应所需蛋白和蒸馏水的量；
[0017] 2)在pH控制显示器上设置制备蛋白液所需pH，在搅拌控制显示器上设置制备蛋 白液所需搅拌转速；
[0018] 3)启动所述接枝反应设备，制成蛋白液，暂停设备；
[0019] 4)在进料控制显示器上设置接枝反应所需糖的量，在pH控制显示器、温度控制显 示器、微波功率控制显示器、压力控制显示器、搅拌控制显示器和出料控制显示器上上设置 接枝反应所需pH、温度、微波功率、压力、搅拌转速和时间，再次启动设备，进行接枝反应；
[0020] 5)当反应结束后，通过压力控制显示器释放所述反应腔内压力，通过温度控制显 示器设置反应腔内温度为室温，通过pH控制显示器再次调整产物pH之后，利用出料控制显 示器打开出料口，循环栗将反应产物栗送至透析装置中透析，得到接枝反应产物糖基化蛋 白，冷冻干燥。
[0021] 进一步地，上述方法中蛋白为大米蛋白，反应所需大米蛋白量为10_50g，蒸馏水量 为1000-2000mL，制备蛋白液所需pH为12,搅拌转速为300-700r/min，时间为30min;
[0022] 糖为葡聚糖、麦芽糊精、葡萄糖、乳糖或可溶性淀粉中的一种，反应所需糖量为 15_60g;
[0023] 接枝反应所需pH为10. 5,温度为80-110°C，微波功率为100-800W，压力为 40-100MPa，搅拌转速为 300-700r/min，反应时间为 10-25min;
[0024] 反应产物的pH为7.0。
[0025] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0026] 1、本发明提供的蛋白与糖接枝反应设备克服了蛋白物理改性、化学改性和酶法改 性时间长、反应慢等缺点，解决了采用传统接枝反应存在的反应时间长，成本较高的问题；
[0027] 2、蛋白与糖利用本发明提供的设备进行接枝反应，接枝度大幅提高，且接枝物的 乳化性和溶解性大幅提高，得到的蛋白质接枝糖可用于食品领域。
【附图说明】
[0028] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0029] 图1为本发明提供的蛋白与糖接枝反应设备结构示意图；
[0030] 图2为本发明提供的设备各个模块连接示意图；
[0031] 图3为实施例1-5得到的糖基化大米蛋白傅里叶红外图谱。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0033] 为了解决现有干法、湿法制备糖基化蛋白时间长、效率低，得到的接枝产物接枝度 低、乳化性和溶解性不高的问题，本发明提供了一种蛋白与糖接枝反应设备和利用该设备 进行接枝反应的方法，所述设备可使蛋白与糖的接枝反应在恒温高压和微波辐射的共同作 用下进行，加快了反应速率及反应进程，提高了产物的接枝度，使改性的蛋白溶解性、乳化 性得到提高。
[0034] 参考图1，本发明提供的蛋白与糖接枝反应设备，包括进料组件1、反应腔2、pH控 制组件3、温度控制组件4、压力控制组件5、搅拌控制组件6、出料组件7和后处理装置8构 成，进料组件1由蛋白进料管11、蒸馏水进料管12、糖进料管13、进料调控器14和进料控制 显示器15组成，进料控制显示器15用来设定反应所需的物料量，将设定的物料量信息传送 给进料控制器14,由进料控制器14控制进入反应腔2的蛋白进料管11、糖进料管13、蒸馏 水进料管12中各物料的进料量；
[0035] pH控制组件3由pH探测器31、碱进料管32、酸进料管33、pH调控器34和pH控 制显示器35组成，pH控制显示器35用来设定反应所需的pH，将设定的pH信息传送给pH 调控器34,pH调控器3