一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，以猪肠粘膜或其提取肝素后的肠渣为原料，包括如下步骤：1)将水和原料按质量比15-30:100的比例混合后，在35-40℃的条件下搅拌30-60min；2)按碱性蛋白酶和原料质量比0.05-1:100的比例向步骤1)所得水和原料的混合物中加入碱性蛋白酶，升温至40-60℃后调节pH至9.0-11.0，在40-60℃条件下保温水解1-4h，获得水解液；3)将水解液喷雾干燥或滚筒干燥制得肠膜蛋白粉。采用少量的水和碱性蛋白酶在碱性条件下水解制备肠膜蛋白粉，具有操作简单、水解时间短、节能环保、水和碱性蛋白酶用量少，制备成本低等特点，能够满足大规模工业化生产的需要。
【专利说明】-种肠膜蛋白粉的生产加工工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物化工【技术领域】，尤其是涉及一种采用猪小肠黏膜萃取肝素过程的 副产物水解制备肠膜蛋白粉的生产加工工艺。
【背景技术】
[0002] 蛋白水解物主要是由动物或植物蛋白经过酶、酸或碱水解后获得的氨基酸和肽的 混合物，一般叫做蛋白胨。蛋白水解物富含有机氮化合物，也含有一些维生素和糖类，可以 作为发酵用底物、人或动物用优质蛋白原等。
[0003] 猪肠粘膜或肠渣中含有56. 2%的粗蛋白，其中各种氨基酸的含量与优质鱼粉相 近。肠膜蛋白粉以猪小肠和肠粘膜为来源，经一系列蛋白酶长时间水解与特殊酶解处理，而 后经高温灭菌和干燥等过程制造出来的新型蛋白水解物。肠膜蛋白粉中含有丰富的蛋白 质、氨基酸、寡肽、钙、磷、纤维素以及其他一些常量和微量元素。幼龄动物尤其是仔猪在早 期饲养过程中，由于消化功能不完善，免疫机能发育不全，因此需要在日粮中添加大量的优 质蛋白原。因此，像鱼粉、喷雾干燥血浆蛋白粉等广泛地应用于早期仔猪的饲料当中。肠膜 蛋白粉作为优质蛋白原，是一种比较新的仔猪蛋白补充料，可替代断奶仔猪日粮中血浆蛋 白和乳清粉等较昂贵的动物蛋白原料，能够在降低成本的同时保持甚至提高断奶仔猪的生 长性能。肠膜蛋白粉中的主要成分肽蛋白具有高效的吸收特点和特殊的功能特性，能够提 高动物机体对蛋白质的利用率，增强动物体的抗应激能力，从而达到提高动物体生产性能 的目的。肽蛋白的抗原性远远小于其他大分子的结构蛋白，能够减少动物幼仔因抗原物质 或抗营养因子而产生的腹泻等应激状况的发生。
[0004] 肠膜蛋白粉是利用猪小肠黏膜萃取肝素过程的副产物采用蛋白酶水解后，与赋形 剂充分混合，最后经高温灭菌及干燥等工序加工而成。采用肠渣制备肠粘膜蛋白既可以降 低肝素生产过程中氮的排放，又可以获得附加值高的蛋白质饲料。
[0005] 专利CN101209082B公开了一种功能性饲料蛋白肠膜蛋白粉的制备方法，解决了 现有肠膜蛋白粉制备工艺中多种酶同时水解会影响水解度、肽蛋白得率，特别小肽得率较 低的问题。技术方案包括（1)原料前处理；（2)加入蛋白酶水解；（3)加入载体；(4)喷雾干 燥制得，其中，在蛋白酶水解步骤中，将中性蛋白酶、木瓜蛋白酶及碱性蛋白酶中的至少任 意两种，采用多蛋白酶分阶段水解方法进行水解。由该方法制得的功能性饲料蛋白肠膜蛋 白粉在肽蛋白得率和小肽得率方面具有明显优势，与其它饲料混合喂食能显着提高动物幼 仔的生产性能。
[0006] 现有技术肠渣蛋白酶水解制备肠膜蛋白粉过程中需要使用大量的水，底物浓度 小，不仅不利于环保，酶解液需经过高倍浓缩，才能喷雾干燥，给生产带来不便，也增加了干 燥的成本，并且蛋白酶用量大、水解步骤复杂，水解时间长，不适合工业化大规模生产。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种节能环保、操作简单、制备成本低的肠膜蛋白粉的生产 加工工艺，尤其适合肠膜蛋白粉的大规模工业化生产。
[0008] -种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，以猪肠粘膜或其提取肝素后的肠渣为原料，包 括如下步骤：
[0009] 1)将水和原料按质量比15-30:100的比例混合后，在35_40°C的条件下搅拌 3〇-60min ；
[0010] 2)按碱性蛋白酶和原料质量比0. 05-1:100的比例向步骤1)所得水和原料的混合 物中加入碱性蛋白酶，升温至40-60°C后调节pH至9. 0-11. 0,在40-60°C条件下保温水解 l_4h，获得水解液；
[0011] 3)将水解液喷雾干燥或滚筒干燥制得肠膜蛋白粉。
[0012] 本发明采用猪肠粘膜或其提取肝素后的肠渣为原料，所述肠渣为盐解法生产肝素 后的剩余物。
[0013] 现有技术中，酶促反应大多在水溶液中进行，采用比较低的底物浓度。在低底物 浓度范围内，随着底物浓度的增高，反应速率也随着增高。随着底物浓度的增高，反应速率 接近于一个恒定值，增加底物浓度对反应速率没有什么影响。当底物浓度增加到一定程度 以后，由于底物抑制作用，水解度和水解速率都会降低，从而导致生成的肽蛋白的分子量较 大，反应时间延长。现有技术的酶水解反应中大多采用大量的水，以获得较小分子量的肽蛋 白。本发明克服现有技术的偏见，在原料中加入少量的水，将底物搅拌成糊状，使酶促反应 在糊状的底物中进行，生成分子量较小的肽蛋白。
[0014] 本发明步骤1)中向100重量份的原料中加入15-30重量份的水，在25-40°C条件 下搅拌30-60min，使原料呈糊状。肠粘膜蛋白含有大量亲水性基团，与水接触后会发生溶 胀，一部分自由水容易和肠粘膜蛋白结合成结合水。本发明向原料中加入少量的水，既能 够保证肠粘膜蛋白充分溶胀，又能保证存在自由水，有利于下一步的水解反应，并且还能避 免加入水量过大，底物浓度太低，酶解液需经过高倍浓缩，才能喷雾干燥，给生产带来不便。 在25-40°C条件下搅拌，一方面能够使原料呈均匀的糊状，使肠粘膜蛋白在水中分散均匀， 防止肠粘膜蛋白浓度过大，分散困难，甚至结团，阻碍了碱性蛋白酶与底物的充分接触，水 解度下降；另一方面，机械搅拌能够改变肠粘膜蛋白分子内部结构，使其二级结构和三级结 构发生改变，使其理化性质发生变化，蛋白质分子结构舒张开来，肽键部位暴露，更易于被 碱性蛋白酶水解。肠粘膜蛋白的空间结构使通过氢键、范德华力、离子键等次级键维持的， 由于搅拌的作用，蛋白质分子内部的次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有序的卷曲的紧 密结构变为无序的松散的伸展结构，原来处于分子内部的疏水基团由于结构松散而大量暴 露在分子表面，亲水基团的分布则相对减少，与肠粘膜蛋白结合的结合水量减少，吸水量减 少，蛋白质表面的水化层受到破坏，有利于蛋白质与酶相接触，并且分子结构松散，更容易 被碱性蛋白酶水解。
[0015] 在搅拌的过程中，如果温度高于40°C，蛋白质分子发生热变性，形成块状凝胶，甚 至发生凝固现象，粘度增加，吸水量增加，并且还会引起氨基酸氧化，阻止酶的水解，所以在 搅拌的过程中需要控制温度低于40°C。
[0016] 将原料加水搅拌至糊状后，加入碱性蛋白酶。碱性蛋白酶是在碱性条件下水解蛋 白质肽键的酶类，属于丝氨酸型内切蛋白酶，是一类非常重要的工业用酶。碱性蛋白酶广泛 存在于动、植物及微生物中。微生物蛋白酶均为胞外酶，不仅具有动植物蛋白酶所具有的全 部特性,还有下游技术处理相对简单、价格低廉、来源广、菌体易于培养、产量高、高产菌株 选育简单、快速、易于实现工业化生产等诸多优点。碱性蛋白酶能水解蛋白质分子肽链生成 多肽或氨基酸，具有较强的分解蛋白质的能力，广泛应用于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制 革等行业。
[0017] 本发明研究人员在研究中发现，使用单一酶对肠粘膜蛋白进行酶解时，碱性蛋白 酶的水解效果优于木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和酸性蛋白酶。本发明研究人员以肠渣为原料， 对酶解工艺中的多种影响因素、工艺参数进行了研究。探索出了碱性蛋白酶水解肠粘膜蛋 白的最佳工艺参数。
[0018] 酶浓度高，会加速酶解反应，但酶浓度过高，提高了生产成本，导致反应产物的感 官性能降低；过少的酶，则使反应速度降低，无法得到肽高得率的产品，因此，选择合适的酶 浓度是十分必要的。本发明中碱性蛋白酶和原料质量比为〇. 05-1:100。
[0019] 碱性蛋白酶的最适温度范围为40_60°C。
[0020] 碱性蛋白酶pH对水解度的影响，随着pH值的提高，水解度呈下降的趋势，酶与底 物均有一定pH为9. 0-11. 0时水解度最高。本发明将加入了碱性蛋白酶的物料温度升高到 40-60°C后调节pH至9. 0-11. 0,能够防止在升温的过程中pH值发生变化。
[0021] 碱性蛋白酶水解速度快，水解度逐渐增大且增大速度快，水解4h后酶解继续进 行，但水解的多是小分子部分，随着酶不断被消耗，活性降低，与酶作用的肽键逐渐减少，水 解度变化不大。但是反应时间过长，增加了能耗及生产成本。本发明在酶解前对原料进行 了加热搅拌处理，加快了水解速率，所以本发明中适宜的反应时间为l_4h。
[0022] 本发明所制备的肠膜蛋白粉含有丰富的小肽极易被家畜消化吸收，富含短肽链和 平衡的氨基酸，是一种优质蛋白原料，具有增强动物特别是幼小动物的生产性能和健康水 平；以短肽形式存在的氨基酸和自由氨基酸具有较高的生物活性，可作为多种动物的蛋白 饲料源。既减少了环境污染又提高了生产和社会效益。
[0023] 所述步骤2)中采用固体NaOH调节pH。
[0024] 采用固体NaOH调节pH能够避免采用NaOH溶液引起加入水量过大，底物浓度太 低，酶解液需经过高倍浓缩，才能喷雾干燥，给生产带来不便。
[0025] 优选的，所述步骤2)中按碱性蛋白酶和原料质量比0. 05-0. 5:100的比例向步骤 1)所得水和原料的混合物中加入碱性蛋白酶，升温至50-55°C后调节pH至9. 0-10. 0,在 50-55°C条件下保温水解l_2h，获得水解液。
[0026] 更优选的，所述步骤2)中按碱性蛋白酶和原料质量比0. 1:100的比例向步骤1) 所得水和原料的混合物中加入碱性蛋白酶，升温至55°C后调节pH至9. 0,在55°C条件下保 温水解lh,获得水解液。
[0027] 优选的，所述步骤1)中将水和原料按质量比15-25:100的比例混合后，在37°C的 条件下搅拌30-40min。
[0028] 本发明研究人员发现，在37°C的条件下搅拌水和原料的混合物能够使原料中的肠 粘膜蛋白快速溶胀，提高水和原料的混合效果，且能够减少肠粘膜蛋白的吸水量，水解效果 更好。
[0029] 更优选的，所述步骤1)中将水和原料按质量比15-20:100的比例混合后，在37°C 的条件下搅拌30min。
[0030] 所述步骤1)中搅拌速度为80-150转/分。
[0031] 优选的，所述步骤1)中搅拌速度为100-120转/分。
[0032] 所述碱性蛋白酶酶活为8-10万U/g。
[0033] 本发明所制备的肠膜蛋白粉所制备的肠膜蛋白粉中肽蛋白含量占绝干物质质量 的53-56%，酸溶蛋白含量占绝干物质质量的40-45%，其中分子量为181Da以下的肽蛋白 占肽蛋白总质量的9-12 %，分子量为181-1000Da的肽蛋白占肽蛋白总质量的50-55%，分 子量为1000-3000Da的肽蛋白占肽蛋白总质量的8-9%。肠粘膜中蛋白质的水解率高达 94. 30-99. 64%，几乎完全水解，并且所得肠膜蛋白粉分子量小，可以有效的替代血浆蛋白 粉，而不影响仔猪的生产性能，其中的寡肽可促进免疫器官发育、提高血清免疫球蛋白浓度 和猪瘟抗体0D值、血液中淋巴细胞数，提高断奶仔猪的免疫功能，降低仔猪的腹泻指数，并 提高仔猪的日增重和饲料转化率。
[0034] 本发明具有的优点和积极效果是：
[0035] 1)采用少量的水，酶解液无需经过高倍浓缩，即可喷雾干燥，生产方便且益于环 保；
[0036] 2)将原料与水在25_40°C条件下搅拌后水解，加速了水解速率，缩短了水解周期；
[0037] 3)碱性蛋白酶的用量少，大大降低了生产成本，具有较高的生产和社会效益；
[0038] 4)原料中粗蛋白的水解率高达94. 30-99. 64%，且所制备的肠膜蛋白粉分子量 小，酸溶蛋白含量高。
【具体实施方式】
[0039] 实施例1
[0040] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入150kg水，在25°C条件下以80转/ 份的转速搅拌40min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入5kg的碱性蛋白 酶，升温至40°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至9. 0,混合均匀后，在40°C的条件下保温 4h，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0041] 实施例2
[0042] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入200kg水，在37°C条件下以150转 /份的转速搅拌20min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入0. 5kg的碱性 蛋白酶，升温至55°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至10. 0,混合均勻后，在55°C的条件下 保温2h，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0043] 实施例3
[0044] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入250kg水，在40°C条件下以100转 /份的转速搅拌30min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入10kg的碱性 蛋白酶，升温至60°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至11. 0，混合均匀后，在60°C的条件下 保温lh，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0045] 实施例4
[0046] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入300kg水，在37°C条件下以120转 /份的转速搅拌30min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入lkg的碱性蛋 白酶，升温至55°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至9. 0,混合均匀后，在55°C的条件下保 温2h，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0047] 实施例5
[0048] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入250kg水，在37°C条件下以120转 /份的转速搅拌40min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入2kg的碱性蛋 白酶，升温至50°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至9. 0,混合均匀后，在50°C的条件下保 温3h，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0049] 实施例6
[0050] 称取猪肠粘膜提取肝素后的肠渣1000kg，加入150kg水，在37°C条件下以100转 /份的转速搅拌40min，获得肠渔和水的混合物。向肠渔和水的混合物中加入lkg的碱性蛋 白酶，升温至60°C，加入氢氧化钠固体粉末调节pH至10. 0，混合均匀后，在60°C的条件下保 温lh，获得水解液。将水解液喷雾干燥，获得肠膜蛋白粉。
[0051] 表1本发明实施例1-6所得肠膜蛋白粉中肽蛋白成分含量
[0052]
【权利要求】
1. 一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，以猪肠粘膜或其提取肝素后的肠渣为原料，其特 征在于：包括如下步骤： 1) 将水和原料按质量比15-30:100的比例混合后，在25-40°C的条件下搅拌 2〇-40min ； 2) 按碱性蛋白酶和原料质量比0. 05-1:100的比例向步骤1)所得水和原料的混合物中 加入碱性蛋白酶，升温至40-60°C后调节pH至9. 0-11. 0,在40-60°C条件下保温水解l_4h， 获得水解液； 3) 将水解液喷雾干燥或滚筒干燥制得肠膜蛋白粉。
2. 根据权利要求1所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤2) 中采用固体NaOH调节pH。
3. 根据权利要求1或2所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述步 骤2)按碱性蛋白酶和原料质量比0. 05-0. 5:100的比例向步骤1)所得水和原料的混合 物中加入碱性蛋白酶，升温至50-55°C后调节pH至9. 0-10. 0,在50-55°C条件下保温水解 l-2h，获得水解液。
4. 根据权利要求3所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤2) 按碱性蛋白酶和原料质量比〇. 1:100的比例向步骤1)所得水和原料的混合物中加入碱性 蛋白酶，升温至55°C后调节pH至9. 0,在55°C条件下保温水解lh，获得水解液。
5. 根据权利要求1所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤1) 中将水和原料按质量比15-25:100的比例混合后，在37°C的条件下搅拌30-35min。
6. 根据权利要求5所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤1) 中将水和原料按质量比15-20:100的比例混合后，在37°C的条件下搅拌30min。
7. 根据权利要求1任意一项所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所 述步骤1)中搅拌速度为80-150转/分。
8. 根据权利要求7任意一项所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所 述步骤1)中搅拌速度为100-120转/分。
9. 根据权利要求1所述的一种肠膜蛋白粉的生产加工工艺，其特征在于：所述碱性蛋 白酶酶活为8-10万U/g。
【文档编号】C12P21/06GK104059958SQ201410291382
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】李炳洁 申请人:李炳洁