油料作物种籽中蛋白水解酶的激活及植物蛋白的水解的制作方法

专利名称：油料作物种籽中蛋白水解酶的激活及植物蛋白的水解的制作方法
技术领域：
本发明涉及植物蛋白及植物蛋白制品的深加工领域，尤其涉及对油料作物自身所含蛋白水解酶的研究。本发明还涉及所述油料作物种籽中的植物蛋白的水解方法，其采用了完全不同于现有技术的工艺，不使用价格昂贵的蛋白酶制剂，而是通过适当的条件激活油料作物自身的蛋白酶来完成水解过程。本发明还涉及利用这种水解方法制备的产品，尤其是大豆蛋白产品。
背景技术：
油料作物种籽中都含有丰富的蛋白质，是人类必需的植物蛋白质的主要来源。植物蛋白质加工、提取过程中如果使用蛋白水解酶可提高收率，改变蛋白质各种物化、生物特性，开发新产品、扩大植物蛋白质的应用范围，这已经是业内人士的共识。植物蛋白质的加工、提取过程是将其中的蛋白质大分子解离成小分子物质的过程，例如通过控制在不同的水解阶段，可以部分水解成为多肽，或完全水解成为小分子的氨基酸。在利用酸、碱和酶的三种水解方式中，酶解是比较温和并容易控制的方式，所以当要求水解产物为肽时，通常选择酶解方式，即选择适当的蛋白酶制剂使蛋白质分子在一定条件下被切断成为小分子(肽或氨基酸)。油料作物是植物蛋白的主要来源，其深加工和新产品开发中会广泛使用蛋白水解酶，但商品蛋白酶制剂价格昂贵，限制了植物蛋白产品的开发。廉价的蛋白酶来源将会对植物蛋白开发应用带来深刻影响。
油料作物种籽是当前开发功能性蛋白质的主要来源。植物生理学启发我们，种籽的发芽过程，就是其中各种营养成分(如蛋白质、糖类、脂肪)不断被分解，以小分子形态被输送到生长点，再合成为新组织的过程。其发芽过程就是各种酶活跃的过程，如果能在食品加工过程中利用这些酶，将是对食品工业技术的推动，人类已经发明了利用麦芽中的淀粉酶生产啤酒的方法，说明利用植物中自身所含酶是可行的。本发明就是在这一思路推动下产生的，关键是如何使蛋白酶进入活化状态。
另一方面，目前可用于制备植物蛋白的原料一般是低温粕，或直接使用油料种籽，而经高温榨油后的高温粕则不被使用(其重要用途是饲料)，而本发明的方法可以激活高温粕中的已失活蛋白酶，因此开发了高温粕的利用价值。

发明内容
本发明人在上述现有技术的状况下，经过潜心研究，发现油料作物自身的蛋白水解酶在适当条件下是可以被激活的，因而提出了激活这些蛋白水解酶的方法，激活后的产物可代替目前工业生产中使用的蛋白酶制剂，用于植物蛋白的水解。
在上述基础上，本发明人还提出了一种完全不同传统工艺的水解植物蛋白的方法，即，利用油料作物自身的蛋白酶来实现原料中蛋白的水解，尤其是提出了激活和利用油料作物种籽中蛋白酶的方法，达到降低蛋白水解使用蛋白酶制剂所带来的高成本。
本发明还提供了利用上述水解方法所得到的植物蛋白产品。
根据本发明的第一个方面，提出了激活油料作物种籽中蛋白水解酶的方法，其包括向油料作物种籽的浆液中加入其中的蛋白水解酶预先已经被激活的浆液作为激活剂，控制pH值6.5～8.5，30～65℃温度下维持搅拌。
本发明的方法可适用于各种油料作物种籽，包括大豆、花生、油菜籽、向日葵籽、棉花籽、芝麻、杏仁、核桃仁的籽种等。
本发明的方法还适用于上述原料籽经榨油后的饼粕，包括通常的低温粕和目前主要作为饲料的高温粕；本发明的方法还适用于这些原料的转基因产物，例如非转基因和转基因大豆等原料的酶解。
根据本发明的激活方法，首先需要得到用于启动酶解反应的“激活剂”，其中已经含有了经任何可行方法被激活的蛋白水解酶，在该激活剂的作用下，原料中的蛋白水解酶也可被激活。一旦原料中的蛋白酶被激活，就可以直接作为新的激活剂用来激活下一批原料中的蛋白酶，如此被传递下去，利用原料自身所具有的蛋白酶就可以实现蛋白质的水解，也就不再需要另外使用目前工业生产中使用的蛋白酶制剂，可以降低生产成本。
根据本发明优选的方案，激活剂可以通过三种方式得到·外源蛋白酶激活法；·自身激活法；·利用已被激活的任一种油料作物蛋白酶激活其它油料作物蛋白酶，即，交叉激活法。
1、利用外源蛋白酶，即，利用商品蛋白酶制剂激活油料作物种籽和饼粕中蛋白酶的方法。本发明优选的激活方法进一步包括先制备所述的激活剂使用蛋白酶制剂在适宜的活化条件下(不同酶制剂所要求的温度和pH值不同，只需按照酶制剂产品的要求操作，或稍加试验即可)维持搅拌，观察反应液的pH值，开始下降时加入碱性制剂维持反应液的pH值，0.5～1.0小时后即得到激活剂。
根据该优选方法，将大豆、花生、油菜籽、向日葵籽仁、棉花籽、核桃仁、芝麻、杏仁等原料浸泡0～60hr，加水磨成浆状，或上述作物榨油后的饼粕直接加水磨成浆状，在有自动搅拌的容器中加入一种或数种蛋白酶制剂，例如植物蛋白酶木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶；动物蛋白酶；胃蛋白酶、胰蛋白酶；各种微生物蛋白酶枯草杆菌蛋白酶1398等，在其最适pH值及温度下反应，反应过程中可使用适当的碱性剂，优选为Na、K、Ca、Mg的氢氧化物或碳酸盐或柠檬酸盐，维持反应液的pH值稳定。待pH值开始下降后0.5～1.0hr(其作物种籽中的蛋白酶就已被激活)，即可用于后续操作。
经上述方法激活的浆液可作为激活剂加入下一批原料浆液，加入量一般为下一批原料浆液的1/15～1/5(重量)。即，只在第一批原料的水解中使用外源酶作为“激活剂”，然后每批被激活发生水解反应后的物料均可作为激活剂，一代一代的传递下去。
2、自身激活法将原料浆液在30～65℃，pH值6.5～8.5的条件下搅拌2～6小时，其中的蛋白酶可被激活，得到激活剂，期间的pH值通过加入碱性剂来维持。
根据该优选方法，油料作物种籽(浸泡或不浸泡)加水磨成浆状物(浸泡0～60hr，或直至发芽)，低温浸出法制油的饼粕可直接加水磨成浆状物，在有自动搅拌的容器中维持30～65℃，不停搅拌，待其pH值开始下降时，不断加入碱性剂(例如Na、K、Ca、Mg碱液或碳酸盐或柠檬酸盐)，维持pH值6.5～8.5之间，原料中的蛋白酶约2～6hr开始活化。此时可以继续进行水解反应，或作为激活剂加入后续原料浆料中，同样实现传递。
3、相互(交叉)激活法，即，所述激活剂的原料与后续原料是不同种类。
使用外源酶激活或自动激活法，已活化的任何一种油料作物的浆液或此活化浆液通过酸沉淀法去除蛋白质后分出的上清液都可以作为激活剂，激活任何一种另外的油料作物中的蛋白酶，例如活化的大豆浆料或其上清液可以激活花生、油菜籽、棉籽、向日葵等作物种籽及饼粕的浆液中的蛋白酶，同样花生浆液活化后也可激活大豆、菜籽等的蛋白酶。可以理解，每一种作物的蛋白酶激活并水解其他作物的蛋白酶时，速度会不同，作用终点也不同。因此通过搭配可选择最理想水解速度与水解终点。
使用包括以上三种激活方法在内的任何方法得到的激活剂作为“启动源”，然后采用类似发酵接种的方法，把每一批已活化的物料作为“种液”接入下一批物料，再激活下一批物料中的蛋白酶，生产可以稳定地进行下去。而且除启动激活反应较慢外，以后每批反应速度是较快且稳定的。“种液”的加入量一般为下一批原料浆液的1/15～1/5，在大规模生产中，每一批原料由于品种、贮存期不同而酶活力和激活时间略有不同，所以更换原料时通过调整每批加入的激活剂比例可以调整反应时间，维持稳定的物流速度，这对于本领域普通技术人员来说是很容易的。
在酸、碱或酶作用下蛋白质发生水解时，表现为大量不溶性蛋白质转变为可溶性蛋白质。本发明人经过了大量实验，发现按照本发明上述方法操作，原料的蛋白提取率明显提高，由此证明原料自身的蛋白酶被激活，实现了蛋白质的水解，具体实验方法和结果可参见后面的实验例1所描述。根据本发明优选的方法进行蛋白水解时，所述激活剂的加入量为原料浆料的1/15～1/5，激活原料中蛋白酶需要的时间大约为1～1.5小时。
发明人的实验结果还表明，本发明方法应用于普通大豆和转基因大豆时效果相同，参见实验例4。转基因大豆的酶自动活化时间稍短于非转基因大豆，其他原料因产地品种等原因，酶活力也稍有差别。
发明人的实验还表明，通过加入“激活剂”激活蛋白酶的方法，除了低温粕外，目前被认为不能作为植物蛋白生产原料的高温粕中的蛋白酶也能被激活，实现蛋白质的水解，参见实验例2和实验例5。
本发明成功地实现激活油料作物自身的蛋白酶，意味着在对植物蛋白实施酶解过程中至少是可不再需要使用高成本的蛋白酶制剂，因而可大大降低植物蛋白产品的生产成本。同时，发明人还发现，通过激活自身蛋白酶进行水解，蛋白提取率明显提高，而且，大豆中令人不悦的“豆腥味”随之消失；芝麻、花生、油菜籽等种籽原有的香气、辛辣气味随着水解而降低或完全消失。
所以，根据本发明的另一个方面，提出了利用上述方法激活原料自身的蛋白水解酶，实现蛋白质水解的方法。即，本发明提供了一种水解植物蛋白的方法，以油料作物籽种为原料，利用前面所述的方法，首先激活原料自身所含蛋白酶，使之成为原料水解反应中的“激活剂”，添加到第一批待处理原料浆料中，在不断搅拌下维持pH值6.5～8.5，温度30～65℃，待pH值开始下降时，加入Na、K、Ca、Mg的氢氧化物或碳酸盐或柠檬酸盐等碱性剂，维持pH值在最佳范围。完成植物蛋白的酶解反应后，保留部分该水解后的浆料作为下一批原料水解的“激活剂”，新一批浆液同样在不断搅拌下维持pH值6.5～8.5，温度30～65℃，待pH值开始下降时，加入Na、K、Ca、Mg的氢氧化物或碳酸盐或柠檬酸盐等碱性剂，维持pH值在最佳范围。水解反应可根据加工目的维持1.5～60hr，反应终止后，留有1/15～1/5量作为“激活剂”，并补充新一批物料继续水解反应。其余水解反应完成的物料可进入下一工序，加工提取蛋白质、多肽等产品。如此反复进行水解反应使水解过程被传递下去，可维持连续生产。
根据本发明的方法从低温豆粕中提取蛋白质，与传统方法相比，蛋白质提取率可提高至少8～12个百分点，原因是利用本发明的方法水解可使大豆中原来的水不溶性蛋白被水解成可溶性蛋白质。
本发明方法对水的质量无特殊要求，也不需软化处理。
前面已经提到，试验结果发现，利用本发明的方法进行水解反应，1.可以去除种籽原有的气味；2.提高蛋白质提取率8～12个百分点以上；3.可以降低物料粘度，有利于以后的浆渣分离工序，简化分离设备，提高物料浓缩后的浓度。通过上述水解反应，改变了蛋白质的许多物化性质，特别是可生成相应的多肽，从而提供了低成本的生产植物蛋白多肽的方法。值得注意的是，经本发明方法得到的多肽明显降低甚至消除了常规方法造成的苦味，对植物蛋白质加工产生多方面的有益影响。
所以，利用本发明提出的水解方法可以制备目前已经有的或尚未开发到的植物蛋白产品，例如制备无苦味或低苦味的植物蛋白多肽。
在上述技术的基础上，发明人还发现利用本发明的水解方法可以生产出具有良好溶解性，更好的风味和口感的速溶豆奶粉和豆奶类产品。
本发明的速溶豆奶粉，基本上以大豆为主料，使其磨浆后的浆料在大豆自身所含大豆蛋白酶的作用下发生水解，水解后的豆浆进行灭酶和喷雾干燥，其中，所述水解是利用前述水解植物蛋白的方法实现的。利用本发明的方法制造速溶豆奶粉时，水解反应完成后，保留适量豆糊加入下一批物料中作为“激活剂”，如前面所提及，“激活剂”的量可以是原料的1/15～1/5(以磨浆后的浆料为基准)，可以优选为原料量的1/10。每批原料的水解反应时间优选在1～2.5小时，对完成了水解反应的豆糊分离去渣，使过滤得到的豆浆pH值降至7.5～5.6范围，立即加热灭酶。该灭酶过程除了灭活各种有害酶外，也包括灭活已活化的蛋白酶。灭酶条件可以为常压煮沸5分钟；也可以高压灭酶121℃，30秒。然后喷雾干燥，需要时可以先浓缩再喷雾干燥。喷雾干燥的条件与传统条件相同。浓缩操作可以采用通常方法真空浓缩。
在上述过程中，发现水解过的豆渣松散干爽，容易过滤。采用本水解方法，浓缩物的固形物浓度可达30％以上，这样有利于提高喷雾干燥效率，并且能提高成品的容重和流散性。这些都是的现有技术所不能达到的。
根据本发明的方法，水解度对豆奶粉的溶解性有明显的影响，选择适当的水解度，豆奶粉几乎可达到奶粉的溶解效果。这种真正意义上的溶解与目前豆奶粉生产中经常采用的靠加糖提高在水中分散度所达到视觉上的“溶解”有本质的区别。而且使用大豆蛋白酶不存在外源性酶制剂水解所造成的苦味。水解度可以通过耗碱量来控制，如果以NaOH计，耗碱量应控制为大豆重量的0～3.0％范围内，均可达到改善豆奶粉溶解性的目的。一般情况下，水解度高，耗碱量大，溶解性好，产品中多肽含量高，但产品风味、口感会不同。
当使用被激活的花生糊作为“激活剂”加入到大豆原料浆料中，或使用的“激活剂”中包括部分花生蛋白酶时，可以得到风味更独特的花生豆奶粉。
除生产具有良好速溶性的豆奶粉外，本发明人还发现利用本发明的激活蛋白酶和水解植物蛋白技术可以生产出脱腥效果优异的豆奶产品。即，本发明还提供了一种以大豆为主料，利用上述方法对大豆浆料进行水解得到的脱腥豆奶。利用本发明的方法生产豆奶的过程中，大豆吸水饱和后加6～8倍水磨成豆糊，按1/15～1/5比例加入前述任何方法制成的“激活剂”，在30～65℃、pH值6.5～8.5，并强烈搅拌的条件下反应，约45～90分钟完成反应，耗碱量约为大豆重量的0.5～1.0％。反应完成后，反应罐内留1/15～1/5，优选1/10，作为下批原料的“激活剂”，其余经加热灭酶(95～100℃，5分钟或121℃，30秒)、均质、调味等加工成为脱腥豆奶产品。该灭酶的目的除了灭活尿酶、抗胰蛋白酶等有害酶外，也要灭活已活化的蛋白酶，否则过度水解也会产生一系列负作用。
上述过程可以采用已经分离去渣后的豆浆进行水解，也可以直接采用豆糊先水解，然后分离去渣。
大豆饮品市场还有一种很受消费者欢迎的酸豆乳，但是其所带有的一种类似豆腐发酵的气味也令部分消费者难以接受，这已成为开拓酸豆乳市场的最大障碍。利用本发明制造的脱腥豆浆按照常规方法接种发酵，得到的酸豆乳则没有了这种异味，令酸豆乳的风味和口感都大为改善。
综上所述可以看到，本发明的关键在于提出了与现有技术完全不同的植物蛋白加工思路，即，设法激活原料自身所含的蛋白水解酶，然后使原料在该自身蛋白酶的作用下发生水解反应。与现有技术的记载和使用相比，本发明站在了一个全新的角度来研究油料作物的生理特性，并且成功地将该结果应用于植物蛋白的深加工，不仅节省了大量的酶制剂，还大大简化了传统工艺流程和配套设备，从而降低了投资和生产成本，同时解决于大豆脱腥、豆奶粉的溶解性等多年来采用传统的加工思想难以解决的难题。所以，发明人确信，本发明的实施推广将会给植物蛋白的研究和加工，尤其是大豆的理论研究和产品的生产开发开辟了广阔的新空间。
具体实施方案以下通过具体试验和实施例详细说明本发明的实施过程和所带来的意想不到的多方面的明显效果，旨在帮助阅读者更好地理解和领会本发明的实质和创新性所在，但不能对本发明的可实施范围构成任何限定，对于熟知本领域技术的人士在本说明书的教导和启发下所做出的对本发明技术方案的任何修饰和改动，均应属于本发明权利要求书的保护范围。
说明本发明后面的实验例中，“固形物提取率”＝浆料中的固形物含量/原料总量×100％；“蛋白质提取率”＝浆料中的蛋白质含量/原料中的总蛋白质含量×100％(这里的蛋白质提取率只代表生产工艺条件下的提取效果，不代表大豆的NSI值)实验例1.
100g大豆经浸泡吸水饱和并用800ml水磨成豆糊。加入0.1g木瓜蛋白酶(60万活力单位/g)，于42℃保温并不停搅拌，用0.1N NaOH溶液不断滴加，维持其pH值稳定于7.0～7.2。当耗碱液达50ml时终止反应。取100ml加入下一批次的同样豆糊中，按同样条件进行反应。此后每次均取100ml反应完成的豆糊作为“接种液”加入下一批，共进行12批次传递反应。
每批反应后的豆糊均分别去除豆渣，测定分离出豆浆中的蛋白质和固形物含量。与未经水解反应的作对比。结果如表1表1

从上表的结果可以看出反应进行到第十二批时，固形物及蛋白质提取率均未降低，说明酶活力稳定，而加入的木瓜蛋白酶仅剩10-12g，不可能再维持同样酶活力，由此推定，必然是大豆中存在的蛋白酶被激活而产生的效果。
实验例2.低温豆粕中蛋白酶自动激活水解反应对蛋白质提取率的影响100g低温豆粕加9倍重量自来水磨成豆糊，分别取同量豆糊做如下处理1、于50℃保温，不停搅拌；2、调pH值到8.0，50℃保温，不停搅拌；3、于50℃保温并不停搅拌，当pH值开始下降时，滴加0.1N NaOH溶液，维持pH值7.0～7.2，大约4.5小时停止反应。
把以上三组样品按同样时间后分离去渣，分别测定蛋白质提取率(提取液中蛋白质/豆粕中蛋白质)和pH值4.5条件下酸沉蛋白后上清液中的可溶性蛋白质(凯氏定氮法测定)，结果见表2表2

从表2中可以看到，自动水解法的蛋白质提取率远高于其他两种方法，而且pH值4.5条件下可溶性蛋白质也明显提高，增高部分为水解生成的可溶性多肽。
实验例3.花生的自动水解和传代水解法实验100g花生浸泡一夜与850ml自来水共同磨成糊状。保温50℃并不停搅拌，4小时后pH值开始下降，用0.1N NaOH溶液中和，维持pH值7.0～7.5，又经过1.5小时耗碱液达50ml时终止反应。取100ml加入下一批次同样的花生糊中，于同样温度下继续反应。如此传递5批次，分别测定蛋白质提取率(提取蛋白质/花生，W/W)。
表3

从表3可以看到，花生中的蛋白水解酶可以被自动激活，并可传递激活下一批物料中的蛋白酶，经过水解反应蛋白质提取率明显提高。酸沉后，可溶性蛋白明显提高，即生成了花生多肽。
实验例4.转基因大豆的蛋白酶自动激活与传代激活将美国进口转基因大豆直接粉碎并通过60目筛。取100克该豆粉与900毫升自来水混合成悬浊液，用0.1N NaOH调pH到7.0～7.5，于50～60℃水浴中不断搅拌。2hr 30min后pH值开始下降，继续反应1hr 45min耗碱液达30ml时停止，取100ml此乳状液加入第二份同样豆粉悬浊液中，按上述条件再次处理，经2hr 15min耗碱量达到30ml时停止反应。
两份样品都及时分离去渣，测定固形物与蛋白质提取率，与按常法泡豆、磨浆、分离的提取率进行对比。以固形物/大豆重量、提取蛋白质/大豆中总蛋白质计算，结果如表4表4

表4的结果说明转基因大豆蛋白酶也可以被自动激活，并可以继续传代激活，并且未经浸泡、直接粉碎的豆粉也可以达到激活蛋白酶的目的。
再将常法制备与第一代转基因水解豆浆通过真空浓缩分别测定其固形物浓度与粘度，其结果如表5表5

实验例5.高温豆粕与煮沸灭酶豆糊的水解将100g高温脱脂豆粕经浸泡软化再磨成豆糊；再取100g大豆经浸泡8hr，磨成豆糊并煮沸5min后，冷却至常温。两份样品均调pH至约7.0，于55℃水浴中不停搅拌，观察pH值变化。8hr后，两者pH值均未发生变化(其间随时补充水以维持原有浓度)，各取出100ml经分离去渣的豆乳液，测定其固形物与蛋白质提取率。然后再分别加入100ml已被激活的同样浓度的”激活剂”，按同样条件继续反应。pH值很快开始下降，不断添加4％Na2CO3溶液维持pH稳定于7.5，各耗碱液50ml时停止反应，除渣得豆乳液分别测定固形物与蛋白质提取率。结果如表6表6

此试验说明高温豆粕与加热煮沸过的豆糊没有蛋白酶活性，难以自动激活，但加入已活化的大豆蛋白酶“种液”后仍可被激活。但高温豆粕与低温豆粕相比(同样耗碱时)，固形物与蛋白质提取率都明显降低；煮沸豆糊提取率变化不明显(与表1相比)。
实验例6各种油料作物种籽中蛋白酶自动激活现象取葵花籽仁、杏仁、芝麻仁、油菜籽(芥菜型)、核桃仁各100g分别加900ml自来水用组织捣碎机捣成细糊状，均成白色乳状液。并用0.1N NaOH调整pH为7.5左右，于50℃水浴中保温并搅拌，当pH值下降时，滴加碱液维持pH值7.5。当乳液因水分蒸发减少时，补充水维持料液的体积。记录pH值开始下降时间、pH值停止变化所耗时间及耗碱量，观察现象。如表7
表7

表中水解时间＝从pH值下降至pH停止变化的时间。
以上几种作物种籽的酶都存在活力，且可以自动激活，但活性、水解反应速度却远低于大豆与花生。另外一个共同现象是水解反应后，种籽原有的香气、辛辣气味明显降低甚至完全消失。而葵花籽经水解，蛋白质沉淀后清液显现出绿原酸的墨绿色。试验说明以上几种油料种籽中均有可被激活的蛋白酶。
实验例7本发明方法生产的豆奶粉与市售豆奶粉的溶解性对照试验取本发明方法生产的豆奶粉(实施例6)及市售样品各10.0g，加入80ml、50℃温水搅拌，并于50℃水浴中保温10min，经离心处理(3000rpm、10min)，弃去上层溶液，沉淀物与离心管干燥至恒重(105℃)，计算不溶物占样品比例，比较各样品溶解性，见表8。
表中的市售产品A和B中含糖量≤60％，并有牛奶成分(包装标示)。本发明的两个样品(水解与未水解豆浆粉)未加糖及牛奶等可溶性成分。
表8

实验例8 自动激活蛋白酶水解法制造的豆奶豆腥味比较测试取2Kg大豆浸泡一夜，再与16Kg自来水用砂轮磨研成豆糊，升温到55℃并用电动搅拌机搅拌。称取12g NaOH和10g Ca(OH)2与400ml水配成悬浊液，并用此悬浊液调豆糊pH值至7.5。当pH值开始下降后，继续加入混合碱液维持pH值基本不变，待碱液加完后且pH值降至7.0时，立即用小型离心机分离去渣，所得豆浆立即煮沸5min，得到豆浆18Kg(蛋白质浓度3.52％)，加入蔗糖450g并进行均质处理(20/5MPa)。
另用2Kg大豆浸泡一夜，加14Kg自来水同样磨浆，直接分离出豆浆15.5Kg(蛋白质浓度3.45％)，加入775g蔗糖，煮沸后同样均质处理。此浆液作为对照样品。
此两批浆甜度相似。
自超市购入某品牌豆奶(为进口生产线生产)，工艺过程为脱皮、半干法磨浆、真空闪蒸脱腥、蛋白质含量≥3.5％。
豆腥味对比采用品尝法，参加者12人(男女各6人)。结果如表9表9

实施例11Kg大豆用自来水浸泡(温度60℃以下，时间4～60hr，可任意组合)，吸水达到饱和后，加6～8Kg水磨成豆糊，加入菠萝蛋白酶按其最适pH值和最适温度条件下进行酶解反应，并添加由2％NaOH和2％Ca(OH)2组成的混合液维持pH值稳定。当耗碱量达到大豆重量0.5～1.0％时，终止反应，此批物料作为下一批豆糊的酶激活剂。
上述过程也可使用任何一种其它的蛋白酶制剂，例如胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、1398等。
10Kg大豆经上述同样条件浸泡并磨成豆糊，在有电动搅拌器的容器中升温至30～65℃，用同样的混合碱液作中和剂，调豆糊pH值为6.5～8.5，再加入蛋白酶水解过的第一批豆糊(激活剂)，开动搅拌器进行酶解反应，当pH值开始下降后，添加上述碱液，维持pH值不变，根据加工目的不同，可控制酶解反应时间1～30hr，反应终止后，取1/10此批豆糊加入下一批新豆糊继续进行同样反应。如此可以不断延续下去，在工业生产中可形成连续生产。除第一批使用酶制剂外，以后每批原料均可使用上一批的酶解反应液作激活剂。
经如此酶解反应的豆糊粘度降低，便于浆渣分离，应用普通离心机、分离机即可一次分离出松散、干爽的豆渣，豆渣含水率80％，豆浆的粘度大大降低，可浓缩至固形物达浓度达18～26％仍保持很好流动性，粘度小于200cp。而对照品普通豆浆固形物浓度达到14～16％时粘度为数百cp。此方法还可以提高固形物和蛋白质提取率，固形物提取率(占大豆)可达58～63％(对照样为48～52％)，蛋白质提取率(占大豆)可达30～36％(对照样为24～26％)，而且所提取的大豆蛋白质性质发生了一系列变化，总提取蛋白质的25～30％转化为酸性条件下可溶蛋白。
实施例21Kg大豆经浸泡(浸泡条件同实施例1)或不经浸泡直接加水磨成豆糊(干大豆磨糊细度应达到60～100目)，先调豆糊pH值为6.5～8.5范围内，在电动搅拌下，保持温度30～65℃，进行自动酶解反应。经2.5～6hr后可观察到豆糊pH值开始下降，使用实施例1中的碱液作中和剂，滴加维持pH值稳定。当耗碱量达到大豆重量的约1.0％时停止反应。
取10Kg大豆经浸泡或不经浸泡磨成豆糊，加入上述酶解反应的豆糊按第一批同样条件进行酶解反应。根据酶解目的不同反应时间控制1～30hr。然后取1/10豆糊加入下批豆糊进行同样反应，如此可连续不断进行下去。除第一批反应激活期为约2～6hr外，以后每批物料激活期均约1hr。
此方法酶解的豆糊其分离效果、提取率都与实施例1相同。
从第二批物料开始豆糊可以是未加热的，也可以是煮沸后再降温到30～65℃的，其中的酶都可以再被激活。酶解反应可以在豆糊中进行，也可以在分离后的豆浆中进行。所得到的豆浆已失去原有的豆腥气味，并产生香味和甜味，成为脱腥豆奶，再经浓缩和喷雾干燥可得到溶解性很好的豆奶粉(此豆奶粉未添加牛奶和糖等成分)，其溶解性可达到目前市场上含糖豆奶粉的水平。
实施例3脱壳并脱红衣的花生经浸泡或不经浸泡加水磨成糊状，按实施例1、2的方法分别进行同样酶解反应，可取得同样效果。反应过程、温度、pH值都与实施例1、2相同。
花生糊的反应也可用已活化的大豆糊或分离后的豆浆作“激活剂”，反应效果与反应速度都不受影响。
如果用已活化的花生糊激活大豆，则大豆酶解反应速度更快。
花生糊中酶解反应，进行到pH值不再下降时，调pH值到4.5，并离心分离，可分离出油脂、酸沉蛋白和可溶性蛋白质，即，此方法可形成一次提取三个主要成份的方法。
实施例4低温浸出法制油生产的低温豆粕或花生粕，加水磨成糊，分别按实施例1、2同样条件反应温度30～65℃，pH值6.5～8.5，不间断地搅拌，自动活化时间3.5～6hr；激活剂活化时间0.5～1hr。
低温豆粕、花生粕经本发明方法酶解后，蛋白质提取率提高8～12个百分点以上，粘度降低，浓缩后固形物浓度最高可达36％，控制反应条件和反应时间可得到多肽及其他降解产物。此方法制成的分离蛋白有更好的溶解性。
实施例5油菜籽及其低温粕，按实施例1、2、4的条件完成同样的酶解反应，反应结果除蛋白质提取率提高外，菜籽中的芥子苷含量及反应生成的芥子精油含量降低，辣味随反应时间的延长，明显降低直至消失。
实施例61Kg大豆用普通自来水浸泡至吸水饱和后，增重至2.3Kg，再加6升自来水，用小型砂轮磨磨成豆糊，转入带搅拌和保温装置的不锈钢桶中，开动搅拌器并保温45～55℃，豆糊初始pH值为6.84，经3hr 20min pH值开始下降，待豆糊pH值降至约6.4时，分离去渣，得到豆浆7.5升，固形物浓度7.4％，立即加热至沸并维持5min，均质(20/5MPa)，分批利用真空薄膜蒸发器浓缩，固形物浓度14％，再用小型喷雾干燥机干燥(进风温度195℃，出口温度78～82℃，离心机12000rpm)，得到豆粉475g，此豆粉可完全溶于50℃温水，不生成沉淀物和上浮物，显微镜下有少量未完全溶解的碎片。
实施例72.0Kg自来水室温浸泡14hr的大豆和300g同样条件浸泡的去红衣花生，与6升自来水共同磨成糊，在实施例1相同的水解反应装置中于50℃搅拌水解。物料初始pH值6.75。经大约2hr 45min，pH值开始下降。用混合碱液(NaOH∶Ca(OH)2＝1∶1，混合浓度5％)滴加维持pH值不变。待耗碱量为10g时，停止滴加碱，继续反应约45min，取出90％的物料立即分离去渣，并煮沸5min灭酶。罐中留1/10物料再加入一批同样大豆花生糊继续反应，30min后pH值开始下降，立即添加同样混合碱液维持pH值稳定，10g混合碱加完后继续反应30min。同样取90％物料分离除渣，余下的10％供下一批反应。如此过程可重复延续下去。由第二批物料开始反应时间为1hr 20min左右(此时间因原料不同而可有变化)。每一批得到的浆按实施例1方法处理得到豆粉。此豆粉可用50℃温水完全溶解。外观与鲜豆奶相似，无豆腥味，无上浮物与沉淀。
实施例82.3Kg浸泡14hr的大豆，加7升自来水磨成豆糊并加入已被活化的豆糊，于50℃在电动搅拌下进行水解反应，并用4％NaOH溶液滴加维持pH值7.5，当耗碱量达到750ml时，继续反应30min，去渣分离。得到豆浆约9升，加入10g乳化剂(单甘酯、蔗糖酯等)混合并煮沸5min灭酶，再均质(20/5.0MPa)，得到细腻无苦味的豆奶。经真空浓缩、喷雾干燥得到豆奶粉。此豆奶粉可溶于冷水、温水和热水。溶解后外观如牛奶样细腻，目视无未溶解颗粒上浮与下沉物，显微镜下未看到颗粒，口感也无蛋白酶制剂水解所产生的苦味。
实施例9100g大豆室温浸泡8～14hr，加800ml自来水磨成豆糊，于大约42℃水浴中保温，用0.1M NaOH调pH值至约7.0，电动搅拌(100～250rpm)，加入0.1g菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶(60万单位/克)，逐渐滴加NaOH液维持7.0，约经2～2.5hr，当耗NaOH溶液达15～25ml时，pH值下降很快，说明大豆中的蛋白酶已被激活，此批豆糊作为“激活剂”使用。
另用1000g大豆经浸泡(室温，8～14hr)，加7升自来水磨成豆糊，加入上述水解反应过的豆糊，保持42℃并搅拌，不断滴加0.1M NaOH溶液维持pH值7.0，约经1～1.5hr，耗碱量150～200ml反应停止，取出90％豆糊进行分离去渣，得豆浆8500ml，其固形物浓度7.3％，蛋白质浓度3.4％。所得豆浆煮沸3分钟后自然降温。加入蔗糖210g(蔗糖浓度2.5％)溶解后均质(20～25/5.0Mpa)，得到甜度相当于5％蔗糖的无腥味豆奶，说明水解后豆奶甜度比未经水解豆奶甜度提高。
反应罐中剩余1000ml豆糊，再加入1Kg大豆磨成的同样浓度的豆糊，再次按同样条件反应，经1hr停止反应，同样进行去渣、煮沸等处理，反应罐中留1000ml豆糊作为“激活剂”并加入新豆糊，如此反复可形成连续化生产。
实施例101Kg大豆经浸泡(室温，8～14hr)，加8000ml水磨成豆糊，于50℃保温，用电动搅拌器搅动，并用NaOH溶液(4％浓度)滴加至pH值达7.0，经3.5hr豆糊pH值开始下降，逐滴加入NaOH液使pH值稳定于7.0，再经约45分钟耗NaOH量达200ml，停止反应。取出约9000ml豆糊进行去渣、灭酶、调味、均质等操作，得到2.5％蔗糖甜度的脱腥豆奶。反应容器中剩余1000ml水解反应过的豆糊作为“激活剂”，再加入2.3Kg浸泡大豆和8000ml水磨成的豆糊，继续按同样条件水解反应，耗NaOH达200ml时，停止反应。此批水解反应耗时1hr。
重复以上操作均可达到同等效果，除首批反应耗时约4hr外，第二批以后均约耗时1hr左右，即可达到脱腥效果。
实施例11按实施例9、10方法制成的豆糊，加热煮沸灭酶，降温至55℃，再加入1/10实施例9、10水解反应过的任何一批豆糊作为“激活剂”，按上述同样条件进行水解反应，可达到同样效果去除豆腥味、提高蛋白质和固形物得率。缺点是煮沸灭酶过的豆糊，蛋白酶被再次“激活”的时间长，由1hr延长到2.5hr，说明失活的大豆蛋白酶可以再次被激活。
实施例12900g大豆和100g脱红衣花生，按实施例10的方法，按同样条件操作，可得到有花生香味的脱腥豆奶，其他效果与实施例10完全相同，只是水解反应速度与酶活化速度均比单独使用大豆快，有利于缩短生产周期。花生香气减弱的速度慢于豆腥味去除的速度。因此可得到花生香味的豆奶。
实施例13目前各种发酵酸豆乳的生产，无论使用何种菌种，并添加各种添加物均不能去除酸豆乳的类似豆腐发酵的气味，这已成为酸豆乳开拓市场的最大障碍。采用本发明的方法可以制备酸豆乳的原料豆乳。
采用实施例10、11、12的方法中的任何一种调整水解反应的水解度，耗碱量达大豆重量的1～2％之间，pH值降至6.5～7.0时终止反应，立即加热灭酶并均质，然后按常规的接种方法发酵，即可去除异味，改善酸豆乳风味与口感。
权利要求
1.激活油料作物种籽中蛋白水解酶的方法，其包括向油料作物的原料浆液中加入其中的蛋白水解酶预先已经被激活的浆液作为激活剂，控制原料浆液pH值在6.5～8.5，30～65℃温度下维持搅拌。
2.权利要求1所述的方法，其中，所述油料作物包括大豆、花生、油菜籽、向日葵籽、棉花籽、芝麻、杏仁、核桃仁的籽种；这些原料籽经榨油后的饼粕；这些原料的转基因产物。
3.权利要求1所述的方法，其中进一步包括先制备所述的激活剂使用蛋白酶制剂在适宜的活化条件下维持搅拌，观察反应液的pH值开始下降时加入碱性制剂维持反应液的pH值，0.5～1.0小时后即得到激活剂。
4.权利要求3所述的方法，其中，采用的蛋白酶制剂包括动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶制剂。
5.权利要求1所述的方法，其中进一步包括先制备所述的激活剂将原料浆液在30～65℃，pH值6.5～8.5的条件下搅拌2～6小时，期间的pH值通过加入碱性剂来维持。
6.权利要求1所述的方法，其中，所述激活剂可以来自与原料不同种类的油料作物。
7.权利要求1～6任一项所述的方法，其中所述激活剂的加入量为原料浆料重量的1/15～1/5，激活原料浆料中蛋白水解酶需要的时间为1～1.5小时。
8.权利要求1～6任一项所述的方法，所述碱性剂选自钠、钾、钙或镁的氢氧化物、碳酸盐或柠檬酸盐。
9.水解植物蛋白的方法，以油料作物籽种为原料，利用权利要求1～6任一项所述的方法，首先激活原料自身所含蛋白水解酶，使原料在该蛋白水解酶的作用下发生水解反应，水解过程维持搅拌，温度控制30～65℃，加入碱性剂控制pH值6.5～8.5，水解时间1.5～60小时。
10.权利要求9所述方法，其包括利用任何蛋白酶制剂首先使原料浆料发生水解，观察反应液的pH值开始下降时加入碱性制剂维持反应液的pH值，0.5～1.0小时后即得到激活剂，然后将该激活剂加入首批待水解的原料浆液中进行酶解反应，酶解反应完成后，保留部分该水解后的浆料作为下一批原料酶解的激活剂，使水解过程被传递下去。
11.权利要求10所述的方法，其中，采用的蛋白酶制剂包括动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶制剂。
12.权利要求9所述的方法，其包括将原料浆液在30～65℃，pH值6.5～8.5的条件下搅拌2～6小时，期间的pH值通过加入碱性剂来维持，使植物自身蛋白酶被激活，然后以该水解物料作为激活剂加入首批待水解的原料浆料中进行酶解反应，酶解反应完成后，保留部分该水解后的浆料作为下一批原料酶解的激活剂，使水解过程被传递下去。
13.权利要求9～12任一项所述的方法，其中，制备激活剂浆料的原料与用于水解的原料种类可以是不同的。
14.权利要求10或12所述的方法，其中，所述碱性剂选自钠、钾、钙或镁的氢氧化物、碳酸盐或柠檬酸盐。
15.权利要求10或12所述的方法，其中，激活剂的加入量为后续原料浆料重量的1/15～1/5。
16.利用权利要求9～15任一项所述的方法制备的植物蛋白产品。
17.权利要求16所述的植物蛋白产品，其为植物蛋白多肽或分离大豆蛋白。
18.一种速溶豆奶粉，基本上以大豆为主料，利用权利要求9～15中任一项的方法对原料进行水解后制备的。
19.权利要求18所述的速溶豆奶粉的制造方法，包括使磨浆后的浆料在大豆自身所含大豆蛋白水解酶的作用下发生水解，所述水解过程是利用权利要求9～15中任一项的方法完成，水解后的豆浆进行灭酶和喷雾干燥。
20.权利要求19所述的制造方法，其中，水解过程中，耗碱量为原料重量的0～3.0％时，水解反应完成。
21.一种豆奶，为以大豆为主料，利用权利要求9～15任一项的方法对大豆浆料进行水解得到的豆浆制成。
22.权利要求21所述豆奶的制造方法，包括使大豆吸水饱和后加6～8倍水磨成豆糊，在大豆自身所含大豆蛋白酶的作用下发生水解，所述水解过程是利用权利要求9～15中任一项的方法完成，其中，耗碱量约为大豆重量的0.5～1.0％；反应完成后的豆浆留出作为激活剂的部分后，其余水解物加热灭酶。
23.权利要求22所述的制造方法，其中，水解反应时间控制45～90分钟。
24.一种酸豆乳，是利用权利要求21的豆奶经接种发酵而成。
全文摘要
本发明涉及植物蛋白及植物蛋白制品的深加工领域，提出了激活这些油料作用种籽中所含蛋白水解酶的方法和完全不同于传统工艺的水解植物蛋白的方法，尤其是提出了激活和利用油料作物种籽中蛋白酶的方法。本发明还提供了利用该方法生产的植物蛋白产品，尤其是速溶豆奶粉和脱腥豆奶，不仅降低了蛋白水解使用蛋白酶制剂所带来的高成本，还可有效脱除豆奶等制品的豆腥味，改善和提高豆奶粉的溶解性。
文档编号A23C11/10GK1509626SQ0215739
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年12月23日
发明者鲍鲁生, 陈雪松 申请人:北京市食品研究所