高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解，得到第一次大米蛋白，将第一次大米蛋白高压处理，将第二次大米蛋白进行第二次酶解，得到大米蛋白的酶解物，离心，喷雾干燥，得到大米蛋白肽。本发明所采用的原料包括淀粉糖生产和发酵工业副产物，来源广泛，价格较低。制备高纯度大米蛋白肽的过程中先经过淀粉酶除杂和高压预处理，有利于后续的酶解，因而最终制得的大米蛋白肽含量高于75%，分子量在400~2000Da小肽含量高于65%，其使用在食品中有利于儿童的生长发育，提高人体的免疫机能、减少体内的过氧化物，延缓衰老，使用在动物饲料中，可以提高动物的生产性能和抗应激能力，减少发病死亡和污物排放。
【专利说明】高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，属于食品工艺学领域。
【背景技术】
[0002]大米蛋白是公认的优质植物蛋白，其蛋氨酸和精氨酸含量高、过敏性低，还具有抗糖尿病、抗胆固醇和抗癌变等保健功能，非常适合作为婴幼儿和特殊人群的营养食品。大米蛋白经酶解所得到的大米蛋白肽具有多种生物活性，如抗氧化、降血压、提高免疫机能、加快蛋白质在体内的吸收沉积，促进生长发育、减少污物排出等，可以广泛应用到食品、化妆品和词料广品中。
[0003]我国的大米产量占世界的三分之一。但大米中的蛋白质只有8%左右，直接从大米中提取大米蛋白在经济上有一定的局限性。我国大量的的早籼米、碎米和粮库周转米被广泛用于淀粉糖的生产和发酵工业，产生大量的副产品一俗称大米渣，其蛋白质含量一般在45%以上。但由于上述加工过程中经历了高温(95°C以上)处理，大米蛋白发生了严重的热变性，几乎不溶于水。常压条件下酶解大米蛋白其酶解率低于50%。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是常压条件下酶解大米蛋白其酶解率低，提供一种高压条件下处理大米蛋白后再进行酶解的方法，提高了大米蛋白酶解生产小肽的得率和小肽的有益组分，分子量400-1200Da的小肽比例有所上升。
[0005]本发明的技术方案是:一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解，得到第一次大米蛋白，将第一次大米蛋白高压处理，所述第一次大米蛋白高压处理步骤为:将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10-15%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的PH为8.(T9.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为35~40°C，压力为10(T300Mpa的条件下处理10~30分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内，得到第二次大米蛋白，将第二次大米蛋白进行第二次酶解，得到大米蛋白的酶解物，离心，喷雾干燥，得到大米蛋白肽。 [0006]所述第一次酶解步骤为将浸泡在水中的大米渣加热到65~70°C，加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为100(Tl500 U/kg，搅拌状态下保温
1.(Tl.5 h，在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟，得到第一次大米渣沉淀物；在第一次大米渣沉淀物中加入水，第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10-12%，搅拌后加热到45飞(TC，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为50(T800 U/kg，搅拌条件下保温2.5~3h后，在3500-4000转/分钟的条件下离心20~25分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2~2.5，加入450C~50°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白。[0007]所述将第二次大米蛋白进行第二次酶解步骤为:将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到5(T55°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000~1500U/g,在5(T55°C的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH，在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0-8.5 ;反应结束后，将温度降到45~50°C，用盐酸调整pH为6.5^7.0，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为200(T2500 U/g，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持8~10分钟，得到大米蛋白的酶解物。
[0008]所述大米蛋白的酶解物在2000-2500转/分的条件下离心10-?5分钟，上清液经
喷雾干燥得到大米蛋白肽。
[0009]本发明具有如下积极有益的效果:本发明所采用的原料包括淀粉糖生产和发酵工业副产物，来源广泛，价格较低。制备高纯度大米蛋白肽的过程中先经过淀粉酶除杂和高压预处理，有利于后续的酶解，因而最终制得的大米蛋白肽含量高于75%，分子量在40(T2000Da小肽含量高于65%，其使用在食品中有利于儿童的生长发育，提高人体的免疫机能、减少体内的过氧化物，延缓衰老，使用在动物饲料中，可以提高动物的生产性能和抗应激能力，减少发病死亡和污物排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为实施例1大米蛋白肽分子量测定结果；
图2为实施例2大米蛋白肽分子量测定结果；
图3为实施例3大米蛋白肽分子量测定结果。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
一种高压处理和酶解制备大米蛋白肽的方法，步骤如下:
(1)原料粉碎:取IKg大米渣，粉碎过80目筛；
(2)淀粉酶除杂:将粉碎好的大米渣按照8~10%(W/V)比例分散到水中，加热到65°C后，加入耐高温α-淀粉酶(1500 U/kg蛋白)，搅拌状态下保温1.5h后，4000转/分钟离心20分钟；沉淀物再按12% (原料和水比例)悬浮后加热到45°C，加入β淀粉酶，加酶量为(500U/kg)，搅拌条件下保温2.5h后，4000转/分钟离心20分钟；沉淀物洗涤:再按1:2(原料和水比例)加入45°C热水洗涤一次，沉淀物即为大米蛋白；上清液回收:两次离心和洗涤后的上清液均回收，用于下一批次大米渣的浸泡，减少废水的排放；
(3)将大米蛋白用水配制成10(W/V)的悬浮液，用2mol/L的氢氧化钠溶液调整PH8.(T9.0后，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，介质温度35~40°C，压力lOOMpa，处理时间20分钟，升压、降压均在I分钟内完成；
(4)大米蛋白的酶解:将上述高压处理过的蛋白质溶液转入酶反应器中，加热到50°C后，按照(1000U/g )比例加入碱性蛋白酶，此温度下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH，在反应前45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH8.0。反应结束后，将温度降到45°C，用HCL调整pH6.5，添加复合蛋白酶(2000U/g )，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持8钟终止酶反应；(5)酶解物的分离和干燥:将上述酶解物于2000转/分钟离心10分钟后，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。经凯氏定氮法测定，大米蛋白肽的含量75.2%，经凝胶过滤色谱法(TSK gel G2000 SWXL色谱柱，7.8 X 300 mm))分析，分子量在40(T2000Da小肽含量大于65.3%。
[0012]用小鼠做试验(6~8周龄BALB雄性小鼠，体重约2(T22g，试验3周)，每千克体重每日在常规饲料中额外给予实施例1制得的大米蛋白肽5克，结果小鼠血液中SOD的活力提高35.91%，乳酸脱氢酶含量降低25.7%，表明大米蛋白肽具有抗氧化作用，还有利于保护组织免受损伤。
[0013]实施例2 一种借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法，步骤如下:
(1)原料粉碎:取IKg大米渣，粉碎过80目筛；
(2)淀粉酶除杂:将粉碎好的大米渣按照10%(W/V)比例分散到水中，加热到70°C后，搅拌状态下加入耐高温α -淀粉酶(1500 U/kg蛋白)，保温1.5h后，4000转/分钟离心20分钟；沉淀物再按12% (原料和水比例)悬浮后加热到45°C，加入β淀粉酶，加酶量为(500U/kg)，搅拌条件下保温2.5h后，4000转/分钟离心20分钟；沉淀物洗涤:再按1:2 (原料和水比例)加入45°C热水洗涤一次，沉淀物即为大米蛋白，上清液回收:两次离心和洗涤后的上清液回收，用于下一批次大米渣的浸泡，减少废水的排放；
(3)将大米蛋白用水配制成10(W/V)的悬浮液，用2mol/L的氢氧化钠溶液调整pH8.5后，装入高压处理样品专用的两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压容器内腔的加压介质中，介质温度40°C，压力200Mpa，处理时间20分钟，升压、降压均在I分钟内完成；
(4)大米蛋白的酶解:将上述高压处理过的蛋白质溶液转入酶反应器中，加热到5(T55°C后，按照1500 U/g比例加入碱性蛋白酶，此温度下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH,在反应前45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持反应体系pH8.5,反应结束后，将温度降到50°C，用HCL调整pH7.0添加复合蛋白酶(2500 U/g )，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持10分钟终止酶反应；
(5)酶解物的分离和干燥:将上述酶解物于2500转/分钟离心15分钟后，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。经凯氏定氮法测定，大米蛋白肽的含量78.3%，经凝胶过滤色谱法(TSK gel G2000 SWXL色谱柱，7.8 X 300 mm))分析，分子量在40(T2000Da小肽含量大于69.5%。
[0014]将实施例2制得的大米蛋白肽按2% (重量百分比)加入肉鸡料中(选择I日龄健康AA肉鸡200只，试验周期40天)，结果使肉鸡的日增重提高7.04%，蛋白质沉积率提高13.45%，肉鸡体内的IGF提高28.6%，GH提高23.44%，粪便中氮含量降低25.31%，腹泻率降低29.82%，舍内氨气浓度降低21.6%，硫化氢浓度降低18.9%。
[0015]实施例3
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，它的步骤如下:
(O将大米渣粉碎，过80目筛，将大米渣分散在水中，大米渣在水中的质量浓度为8%，浸泡1-2小时；
(2)将浸泡后的大米渣加热到65°C，加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1000 U/kg，搅拌状态下保温1.0 h，在3500转/分钟的条件下离心20分钟，得到第一次大米洛沉淀物；在第一次大米洛沉淀物中加入水，第一次大米洛沉淀物在水中的质量浓度为10%，搅拌后加热到45°C，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为500 U/kg，搅拌条件下保温2.5 h后，在3500转/分钟的条件下离心20分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2，加入45°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白；
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的PH为8.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为35°C，压力为IOOMpa的条件下处理10分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内，得到第二次大米蛋白；
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到50°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000 U/g，在5(T55°C的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的PH为8.0 ;反应结束后，将温度降到45°C，用盐酸调整pH为6.5，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2000 U/g,继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持8分钟，得到大米蛋白的酶解物；
(5)将大米蛋白的酶解物在2000转/分的条件下离心10分钟，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
[0016] 实施例4 一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎，过100目筛，将大米渣分散在水中，大米渣在水中的质量浓度为10%，浸泡2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到70°C，加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1500 U/kg，搅拌状态下保温1.5 h，在4000转/分钟的条件下离心25分钟，得到第一次大米洛沉淀物；在第一次大米洛沉淀物中加入水，第一次大米洛沉淀物在水中的质量浓度为12%，搅拌后加热到50°C，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为800 U/kg，搅拌条件下保温3 h后，在4000转/分钟的条件下离心25分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1: 2.5，加入50°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白；
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为15%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的PH为9.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为35~40°C，压力为10(T300Mpa的条件下处理30分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内，得到第二次大米蛋白；
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到55°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1500 U/g,在55°C的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH，在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.5 ;反应结束后，将温度降到50°C，用盐酸调整pH为7.0，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2500 U/g，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持10分钟，得到大米蛋白的酶解物；
(5)将大米蛋白的酶解物在2500转/分的条件下离心15分钟，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
[0017]实施例5
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎，过120目筛，将大米渣分散在水中，大米渣在水中的质量浓度为10%，浸泡1-2小时；
(2)将浸泡后的大米渣加热到70°C，加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1200 U/kg，搅拌状态下保温1.5 h，在4000转/分钟的条件下离心20分钟，得到第一次大米洛沉淀物；在第一次大米洛沉淀物中加入水，第一次大米洛沉淀物在水中的质量浓度为10%，搅拌后加热到45飞(TC，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为600U/kg，搅拌条件下保温3h后，在4000转/分钟的条件下离心25分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2，加入45°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白；
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为12%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的PH为8.(T9.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为40°C，压力为200Mpa的条件下处理10~30分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内，得到第二次大米蛋白；
(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到55°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1200 ~8，在50飞51:的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH,在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的PH为8.0 ;反应结束后，将温度降到50°C，用盐酸调整pH为7.0，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2200 U/g，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持10分钟，得到大米蛋白的酶解物；
(5)将大米蛋白的酶解物在2200转/分的条件下离心12分钟，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
[0018]实施例6
一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，它的步骤如下:
(1)将大米渣粉碎，过80目筛，将大米渣分散在水中，大米渣在水中的质量浓度为10%，浸泡2小时;
(2)将浸泡后的大米渣加热到70°C，加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为1500 U/kg，搅拌状态下保温1.5 h，在3500转/分钟的条件下离心25分钟，得到第一次大米洛沉淀物；在第一次大米洛沉淀物中加入水，第一次大米洛沉淀物在水中的质量浓度为12%，搅拌后加热到50°C，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为800 U/kg,搅拌条件下保温3h后，在4000转/分钟的条件下离心25分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2，加入45°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白；
(3)将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为15%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的PH为9.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为40°C，压力为150Mpa的条件下处理30分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内，得到第二次大米蛋白；(4)将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到55°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1100 U/g,在50°C的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH，在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.5 ;反应结束后，将温度降到50°C，用盐酸调整pH为7.0，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为2300 U/g，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持10分钟，得到大米蛋白的酶解物；
(5)将大米蛋白的酶解物在2200转/分的条件下离心12分钟，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
【权利要求】
1.一种高压处理和酶解制备高纯度大米蛋白肽的方法，包括将大米渣粉碎、浸泡、第一次酶解，得到第一次大米蛋白，其特征在于:将第一次大米蛋白高压处理，得到第二次大米蛋白，将第二次大米蛋白进行第二次酶解，得到大米蛋白的酶解物，离心，喷雾干燥，得到大米蛋白肽，所述第一次大米蛋白高压处理步骤为:将第一次大米蛋白用水配制成质量体积浓度为10-15%的大米蛋白悬浮液，用氢氧化钠溶液调整大米蛋白悬浮液的pH为8.(T9.0，装入两层聚乙烯塑料袋，真空密封后置于高压装置内腔的油介质中，升压，在介质温度为35~40°C，压力为IOOlOOMpa的条件下处理10~30分钟，再降压，升压、降压的时间为I分钟内。
2.根据权利要求1所述的借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法，其特征在于:所述第一次酶解步骤为将浸泡在水中的大米渣加热到65~7(TC，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α-淀粉酶与大米渣的比例为100(Tl500 U/kg，搅拌状态下保温l.(Tl.5 h，在3500-4000转/分钟的条件下离心20-25分钟，得到第一次大米渣沉淀物；在第一次大米渣沉淀物中加入水，第一次大米渣沉淀物在水中的质量浓度为10-12%，搅拌后加热到45~50°C，加入β淀粉酶，β淀粉酶与大米渣的比例为500~800 U/kg，搅拌条件下保温2.5~3h后，在3500~4000转/分钟的条件下离心20~25分钟，得到第二次大米渣沉淀物；在第二次大米渣沉淀物中加入水，第二次大米渣沉淀物与水的质量比为1:2~2.5，加入450C~50°C的水洗涤，得到第一次大米蛋白。
3.根据权利要求1所述的借助高压处理制备高纯度大米蛋白肽的方法，其特征在于:所述将第二次大米蛋白进行第二次酶解步骤为: 将第二次大米蛋白转入酶反应器中，加热到5(T55°C，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为1000~1500 U/g，在5(T55°C的条件下搅拌反应1.2小时，用酸度计监测pH，在反应初期的45分钟内，通过滴加2mol/L的氢氧化钠溶液维持第二次大米蛋白溶液的pH为8.0-8.5 ;反应结束后，将温度降到45飞(TC，用盐酸调整pH为6.5~7.0，添加复合蛋白酶，复合蛋白酶与第二次大米蛋白的比例为200(T2500 U/g，继续搅拌反应1.5小时，再加热至70°C，保持8~10分钟，得到大米蛋白的酶解物。
4.根据权利要求1所述的高压处理和酶解制备大米蛋白肽的方法，其特征在于:所述大米蛋白的酶解物在2000-2500转/分的条件下离心10-15分钟，上清液经喷雾干燥得到大米蛋白肽。
【文档编号】C12P21/06GK103540637SQ201310452888
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】王章存, 袁道强, 赵学伟, 郑坚强, 李昌文 申请人:郑州轻工业学院