一种制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法与流程

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一种制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法与流程

本发明属于生物化工技术领域,具体涉及一种在微通道反应器中制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法。



背景技术:

生物活性肽是指来源于动植物和微生物体的、具有生物活性作用的肽链片段。牛乳是生物活性肽的主要来源。牛乳中所含的生物活性肽分为游离生物活性肽和待酶解生物活性肽。牛乳中游离活性肽包括胰岛素及胰岛素样生长因子、转化生长因子、表皮生长因子和游离神经生长因子等。牛乳中待酶解的活性肽主要包括酪蛋白磷酸肽、类吗啡肽、抗高血压肽、免疫调节肽、抗血栓肽、抗菌肽等多种生物活性肽。乳蛋白活性肽具有多种生理活性功能,已经成为食品工业重要的研究开发热点。

乳脂肪球膜(milkfatglobulemembrane,mfgm)是指在哺乳动物乳中包围脂肪球的膜或膜相关物质。乳脂肪球膜含有特定的糖蛋白如乳铁蛋白、黏蛋白、乳粘素和黄嘌呤氧化酶以及复合脂质如甘油磷脂和鞘脂等。在哺乳动物乳中,脂肪约占40g/l,主要由甘三脂(总脂肪的96%,w/w)、甘二酯(总脂肪的3%,w/w)和复合脂质(总脂肪的1%,w/w)组成。

磷脂酰丝氨酸是一类普遍存在的磷脂,通常位于细胞膜的内层,与一系列的膜功能有关。磷脂酰丝氨酸能增加脑突刺数目、脑细胞膜的流动性及促进脑细胞葡萄糖代谢,因而使脑细胞更活跃,如今已被越来越多地应用于医药及保健领域。

富含mfgm的各种成分可以商业化获得。mfgm可存在于奶油、酪乳和全脂乳中。例如lacprodanmfgm-10,它是arlafoodingredientamba(丹麦)生产的富含mgfm的乳清蛋白组分。由于富含乳脂肪球膜mfgm产品常常含有丰富的蛋白和磷脂(含有大约50%蛋白和约12%的磷脂,包括约3%左右的磷脂酰胆碱和约2.7%的鞘磷脂,w/w),因此可以此作为基础原料,运用酶法工艺,将其开发成为富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物,并且,将该营养组合物应用在食品、营养保健和化妆品等领域。

目前制备乳蛋白活性肽的方法主要分为以下两种:

1,化学水解法:将乳蛋白与一定浓度的酸或碱溶液混合,在密闭容器中,在一定温度和压力下,断裂肽链,然后分离纯化水解产物。但本法需要使用大量的酸碱,且制备得到的活性肽产物有异味,因此化学水解法逐步被生物法所取代。

2,生物法:使用蛋白酶或者直接使用微生物(含复合蛋白酶),在一定温度条件下水解蛋白质,得到生物活性肽,具有操作条件温和,不使用有毒化学试剂,产品品质好等诸多优点,已经成为目前生物活性肽制备的主要方法。

现有技术中,有关磷脂酰丝氨酸的制备方法有多种,其中以提取法和酶转化法为主。提取法是从动物磷脂中提取磷脂酰丝氨酸,主要以动物的大脑为原料。专利cn1583766a就是以动物脑为原料提取磷脂酰丝氨酸。但由于疯牛病等原因,其产品安全性遭到怀疑,现已被淘汰。近年来酶催化技术被广泛应用于磷脂酰丝氨酸的制备中,例如专利cn101230365a,就是用大豆卵磷脂为原料酶法制备磷脂酰丝氨酸,专利cn100402656c是以提取自鱼肝中的磷脂为原料,专利cn101157946a以提取自鱿鱼中的磷脂为原料,采用磷脂酶d酶法催化鱼肝中的磷脂酰胆碱或鱿鱼中的磷脂酰胆碱与丝氨酸反应制备富含多不饱和双键脂肪酰基的磷脂酰丝氨酸。

但是,目前酶催化制备磷脂酰丝氨酸技术都面临着产品纯度不高的问题,主要原因是目前酶催化反应都是采用传统的釜式反应器,由于界面反应的特性,受制于釜式反应器传热传质较慢、反应物不易与酶充分接触而致使催化反应不彻底,以及产物磷脂酰丝氨酸达到一定浓度后易被磷脂酶d水解生成磷脂酸等副产物,因而导致了最终产品中磷脂酰丝氨酸的含量不高,底物残留量高且含有较高量的磷脂酸等副产物。因此,如何有效增加反应体系的传质效果,提高催化反应的效率,加快反应进程,从而缩短反应时间,降低磷脂酸水解副产物的生成,一直是酶催化制备磷脂酰丝氨酸技术需要解决的关键难题。

微通道反应器是一种连续流动的管道式反应器,其中该管道内径尺寸一般控制在10-1000微米之间,是一种把化学或者酶催化反应控制在微小反应空间的装置。

迄今为止,尚未见以富含mgfm的乳清蛋白为原料,运用微通道反应器,使用酶催化技术,制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的工艺研究。

基于此,特提出本发明。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种将富含mgfm的乳清蛋白为原料,运用微通道反应器,使用酶催化技术,制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法,制备经过下列步骤:

步骤一,将富含mgfm的乳清蛋白反应液和蛋白酶溶液泵入微通道反应器的第一混合模块,二者混合后进入第一反应模块中并迅速升温进行蛋白酶解反应,制备得到乳蛋白活性肽体系;

步骤二,乳蛋白活性肽体系进入第一高温模块,高温钝化蛋白酶活性,终止酶解反应,反应体系流经第一低温模块后进入第二混合模块;

步骤三,将包含了磷脂酶d溶液的丝氨酸溶液泵入微通道反应器的第二混合模块,与步骤二制备得到的反应体系充分混合,得到混合反应体系;

步骤四,步骤三中的混合反应体系进入第二反应模块,迅速升温至工艺要求的温度,进行磷脂酶d催化反应;

步骤五,磷脂酶d催化反应结束后,反应体系进入第二高温模块,高温钝化磷脂酶d活性,终止酶解反应;

步骤六,反应体系离开第二高温模块后,进入第二低温模块,迅速降温至工艺要求的温度,最后反应体系流出微通道反应器,得到富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物产品。

进一步地,所述微通道反应器包括混合模块、反应模块、高温模块和低温模块,每个模块的流体通道长度为0.1m~300m,优选为1m~60m;每个模块的流体通道的宽度和深度为0.5μm~10mm,优选为0.1mm~1mm;每个模块部分环节的流体通道宽度和深度为0.5μm~100μm。

进一步地,所述步骤一中反应液中各物质的配比关系如下:富含mgfm的乳清蛋白溶液由富含mgfm的乳清蛋白与水按照重量比为1:10~15混合均匀而得到;蛋白酶溶液由复合酶与水按照重量比为1:100~500混合均匀而得到。

进一步地,所述步骤一中,第一混合模块的温度为0~20摄氏度,优选10~15度;反应体系在混合模块停留时间为30~1200秒,优选30~300秒。

进一步地,所述步骤一中,第一反应模块内的反应温度为35~55摄氏度,优选45~50摄氏度;反应体系在第一反应模块中的停留时间为30~1200秒,优选60~300秒。

进一步地,所述步骤二中,第一高温模块的温度为75~105摄氏度,优选85~90摄氏度;反应体系在第一高温模块中停留时间为10~1200秒,优选15~120秒。

进一步地,所述步骤二中,第一低温模块的温度为0~20摄氏度,优选10~15度;反应体系在第一低温模块停留时间为30~1200秒,优选30~300秒。

进一步地,所述步骤三中,所述丝氨酸溶液由丝氨酸与水按照重量比为1:10~25,优选10~15,混合均匀而得到。

丝氨酸的质量与原料(富含mgfm的乳清蛋白)的重量比为1:2~10,优选4~5;往溶液里添加钙盐,钙盐在每升反应液中的重量份为0.05~0.3,优选0.1~0.2;往溶液里添加磷脂酶d,磷脂酶d在每升反应液中的重量份为0.01~0.1,优选0.05~0.06。

进一步地,所述步骤四中,第二混合模块的温度为0~20摄氏度,优选10~15度;反应体系在混合模块停留时间为30~1200秒,优选30~300秒。

进一步地,所述步骤四中,第二反应模块的反应温度为35~55摄氏度,优选45~50摄氏度;反应体系在第二反应模块中的停留时间为30~1200秒,优选60~300秒。

进一步地,所述步骤五中,第二高温模块的温度为75~105摄氏度,优选85~90摄氏度;反应体系在第二高温模块中停留时间为10~1200秒,优选15~120秒。

进一步地,所述步骤六中,第二低温模块的温度为0~20摄氏度,优选10~15度;反应体系在第二低温模块(8)停留时间为30~1200秒,优选30~300秒。

本发明还提供了上述制备的营养组合物在食品和营养保健领域的应用。

与现有技术相比,本发明具有如下优点:

1-可以大幅提高催化反应的效率,缩短反应时间,与釜式反应器中的反应相比,同样的条件下达到95%以上的催化率,微通道反应器可节省50%以上的时间;

2-可以通过连续流制备工艺,可分步制备得到乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸,并且大幅降低最终产物中的磷脂酰丝氨酸水解副产物磷脂酸的生成;

3-可对反应温度及后处理温度进行快速而精准的控制,反应时的温度可保持精准的恒定,降低副产物的产生,保证产品的品质稳定;

4-本发明通过使用微通道反应器无放大效应,易于升级放大,可以实现从研发到生产的无缝放大。

最终得到的富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物产品可用于高级营养品和保健品,也可添加入食品、药品或化妆品中使用。

附图说明:

图1为本发明制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的工艺流程图。

具体实施方式

为更好地理解本发明的内容,以下结合附图1对本发明做进一步地说明。

在本发明中,mgfm指的是一种物质,其名称为乳脂肪球膜(milkfatglobulemembrane,mfgm)。

图1是使用连续微通道反应器生产富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的工艺流程图,这里连续微通道反应器内的模块可为多个子模块的串联。采用微通道反应器制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物的方法,包括下列步骤:

将富含mgfm的乳清蛋白反应液和蛋白酶溶液泵入微通道反应器的第一混合模块,二者混合后进入第一反应模块中并迅速升温进行蛋白酶解反应,制备得到乳蛋白活性肽体系。

步骤一,配置富含mgfm的乳清蛋白反应液和蛋白酶溶液。乳清蛋白反应液由富含mgfm的乳清蛋白与水按照重量比为1:10~15混合均匀而得到,在200~500bar的压力下,经过高压均质机处理,得到蛋白反应液;蛋白酶溶液由复合酶与水按照重量比为1:100~500混合均匀而得到,所述复合酶由中性蛋白酶与木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶组成,中性蛋白酶和木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶的重量比为1:1~1.5;蛋白酶溶液在在每升混合反应液中的重量份为1~20,优选5~10。

富含mgfm的乳清蛋白原料可来自于奶油、酪乳和全脂乳粉的商业化加工产物,例如,来自arlafoodingredientsamba(丹麦)公司生产的富含mfgm乳清蛋白粉lacprodanmfgm-10,也可来自synlaitmilkltd(新西兰)公司生产的富含mgfm乳清蛋白粉smilipidexconcentrate100,或者采用业内通用技术手段制备得到。

所述的复合酶由食品级中性蛋白酶和木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶组成。中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶可以通过各种商业渠道获得,例如但不限于,可以从诺维信酶制剂公司购买。

富含mgfm的乳清蛋白反应液和蛋白酶溶液组成的反应体系进入微通道反应器的第一混合模块1充分混合后进入第一反应模块2进行酶解反应。

富含mgfm的乳清蛋白反应液和酶溶液通过高压泵在0.5bar、1bar、5bar、20bar、50bar、100bar或500bar,即0.5~500bar压力,优选采用2~50bar压力,进行高压输送,泵入微通道反应器的第一混合模块1,进行充分混合,混合温度可以为0摄氏度、10摄氏度、15摄氏度或20摄氏度,即混合温度范围为0~20摄氏度,在混合模块1停留时间为30秒、40秒、50秒、60秒、100秒、150秒、250秒或300秒,即停留时间范围为30~300秒,以增加混合效果。此处可使用多个第一混合模块1,或对第一混合模块1进行多次套用。

反应体系混合好后进入微通道反应器的第一反应模块2进行反应,反应温度为35摄氏度、40摄氏度、45摄氏度、50摄氏度或55摄氏度,即反应温度范围为35~55摄氏度,反应体系在反应模块2停留时间为30秒、50秒、100秒、200秒、400秒、800秒或1200秒,即停留时间范围为30~1200秒,为保证反应充分彻底,此处可使用多个反应模块2,或对反应模块2进行多次套用。

蛋白酶解反应结束后,使反应体系流经第一高温模块3以钝化复合蛋白酶的活性。在30秒、50秒、100秒、200秒或300秒内,即30~300秒内迅速将反应体系升温至75摄氏度、80摄氏度、85摄氏度、90摄氏度、95摄氏度、100摄氏度或105摄氏度,即升温至75~105摄氏度的范围内,优选85~90摄氏度的范围内,以钝化复合酶活性,反应体系在第一高温模块3停留时间为30秒、50秒、100秒、200秒或300秒,即停留时间范围为30~300秒。然后蛋白酶解反应体系进入第一低温模块4,迅速降温。第一低温模块4的冷却温度为0摄氏度、10摄氏度、15摄氏度或20摄氏度,即冷却温度范围为0~20摄氏度,反应体系在第一低温模块4停留时间为100秒、200秒、300秒、400秒、800秒、1200秒、1500秒、1800秒或2200秒,即停留时间范围为100~2200秒,为保证冷却充分彻底,此处可使用多个低温模块4,或对低温模块4进行多次套用。

步骤三,配备包含了磷脂酶d溶液的丝氨酸溶液,丝氨酸溶液中各物质的量配比关系如下:

如果富含mgfm的乳清蛋白原料的重量份为100,则丝氨酸加入的重量份可以为10、20、30、40、50,即重量份范围为10~50,优选20~25;

丝氨酸加入的重量份为100;水加入的重量份可以为1000、1500、2000、2500,即重量份范围为1000~2500,优选1000~1500。钙盐加入的重量份为5、10、20、30,即重量份范围为5~30,优选10~20。磷脂酶d加入的重量份为1、4、6、10,即重量份范围为1~10,优选4~6。

本步骤中,丝氨酸来源:商品化的生物产品;钙盐:为可溶性钙盐,例如为氯化钙,在水中的浓度可为0.1克每升至20克每升;磷脂酶d是一种酶,是来源于链霉菌和/或植物的商品化酶制剂,如sigma-aldrich公司(st.louis,mo,u.s.a.)出售的磷脂酶d(phospholipased),该酶也可纯化自链霉菌的发酵液。

在步骤三中,丝氨酸溶液和步骤二得到的反应液通过0.5ˉ500bar、优选2ˉ50bar的压力泵入微通道反应器的第二混合模块5进行充分混合,混合温度可以为0摄氏度、10摄氏度、15摄氏度或20摄氏度,即混合温度范围为0~20摄氏度,在混合模块1停留时间为30秒、40秒、50秒、60秒、100秒、150秒、250秒或300秒,即停留时间范围为30~300秒,以增加混合效果。此处可使用多个第二混合模块5,或对第二混合模块5进行多次套用。

步骤四,反应体系混合好后进入微通道反应器的第二反应模块6进行反应,反应温度为35摄氏度、40摄氏度、45摄氏度、50摄氏度或55摄氏度,即反应温度范围为35~55摄氏度,反应体系在反应模块2停留时间为30秒、50秒、100秒、200秒、400秒、800秒或1200秒,即停留时间范围为30~1200秒,为保证反应充分彻底,此处可使用多个反应模块6,或对反应模块6进行多次套用。

步骤五,磷脂酶反应结束后,使反应体系流经第二高温模块7以钝化磷脂酶d的活性。在30秒、50秒、100秒、200秒或300秒内,即30~300秒内迅速将反应体系升温至75摄氏度、80摄氏度、85摄氏度、90摄氏度、95摄氏度、100摄氏度或105摄氏度,即升温至75~105摄氏度的范围内,优选85~90摄氏度的范围内,以钝化复合酶活性,反应体系在第二高温模块7停留时间为30秒、50秒、100秒、200秒或300秒,即停留时间范围为30~300秒。

步骤六,磷脂酶反应体系经第二高温模块7后迅速进入第二低温模块8,迅速降温。第二低温模块8的冷却温度为0摄氏度、10摄氏度、15摄氏度或20摄氏度,即冷却温度范围为0~20摄氏度,反应体系在第二低温模块8停留时间为100秒、200秒、300秒、400秒、800秒、1200秒、1500秒、1800秒或2200秒,即停留时间范围为100~2200秒,为保证冷却充分彻底,此处可使用多个低温模块8,或对低温模块8进行多次套用。最后反应体系流出微通道反应器进入产品收集装置9,将所得反应液精制、干燥得到富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物产品。

根据本方法制备得到的营养组合物可以作为功能性配料,运用在食品、保健营养品和化妆品等诸多领域。

以下对本发明在具体应用中的最佳实施例进行详细说明,需要说明的是,这些实施例并非对本发明的权利要求保护范围进行约束。

本发明所使用的微通道反应器每个模块的流体通道并无统一规制,长度为0.1m~300m,优选为1m~60m,流体通道的宽度和深度为0.5μm~10mm,优选为0.1mm~0.5mm。制造这些模块的材料可以为不锈钢、超硬钢、铜、红宝石、金刚石、陶瓷、碳化硅、金属陶瓷复合材料或其他高分子材料。本发明中的微通道反应器可以为商品化的微通道反应器,例如,美国康宁公司生产的心型结构g1玻璃高通量微通道反应器,或者依据相同原理制备得到的其他商品化或非商品化微通道反应器。

实施例1:利用微通道反应器制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物

(1)装置:微通道装置采用自制高压微通道反应器,微通道长度根据流速与反应停留时间确定,此处所用每个模块通道长度为10m,管径为0.1mm,换热介质为导热油。

(2)营养组合物的制备:

a-微通道反应器的准备:

通过调节输送泵的流量和微通道的通道长度控制反应体系在各个模块的停留时间,其中,第一混合模块1中停留时间为30秒,第一反应模块2中停留时间为120秒,第一高温模块3中停留时间为15秒,第一低温模块4中停留时间为100秒。第二混合模块5中停留时间为30秒,第二反应模块6中停留时间为120秒,第二高温模块7中停留时间为15秒,第二低温模块8中停留时间为100秒。

通过外循环制冷制热油浴体系来控制反应器各个模块的温度,其中,第一混合模块1的温度为0摄氏度,第一反应模块2的温度为45摄氏度,第一高温模块3的温度为80摄氏度,第一低温模块4的温度为0摄氏度。第二混合模块5的温度为0摄氏度,第二反应模块6的温度为50摄氏度,第二高温模块7的温度为80摄氏度,第二低温模块8的温度为0摄氏度。

b-反应体系的准备:

蛋白酶解反应体系的准备:将100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量为50%,磷脂酰胆碱含量为2.7%,磷脂酸含量为0.2%,磷脂酰丝氨酸含量为1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的压力下经高压均质机均质处理,收集均质液后,倒入在配料罐(1)中。

复合蛋白酶的准备:在配料罐(2)中,将1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。

丝氨酸反应体系的准备:在配料罐(3)中,将20g丝氨酸,0.8g氯化钙,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。

c-酶催化反应:将连接配料罐(1)和配料罐(2)的高压计量泵打开,在35bar压力下,高压输送,使得蛋白酶反应体系和复合蛋白酶溶液催进入微通道反应器的第一混合模块1进行充分混合,第一混合模块1的温度为0摄氏度,混合液随后进入50组串联第一反应模块2,第一反应模块2的温度为45摄氏度,反应液随后进入第一高温模块3,第一高温模块3为5个模块,第一高温模块3的温度为85摄氏度,反应液随后进入第一低温模块4,第一低温模块4为2个模块串联,第一低温模块4的温度为0摄氏度,然后,反应液进入第二混合模块5,与此同时,将连接配料罐(3)的高压计量泵打开,在35bar压力下,高压输送,使得丝氨酸溶液进入微通道反应器的第二混合模块5,与酶反应体系进行充分混合,第二混合模块5的温度为0摄氏度,混合液随后进入50组串联第二反应模块6,第二反应模块6的温度为45摄氏度,反应液随后进入第二高温模块7,第二高温模块7为5个模块,第二高温模块7的温度为85摄氏度,反应液随后进入第二低温模块8,第二低温模块8为2个模块串联,第二低温模块8的温度为0摄氏度,最后,反应产物进入产品收集装置9。

d-精制:将得到的反应产物冷冻干燥,最后得到120g淡黄色固体。产品经品尝,没有苦味,产品经hplc液相检测,产品中,活性肽含量为37%,磷脂酰丝氨酸含量为3.3%,磷脂酰胆碱含量为0.3%,磷脂酸含量为0.9%。

实施例2:利用微通道反应器制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物

(1)装置:微通道装置采用自制高压微通道反应器,微通道长度根据流速与反应停留时间确定,此处所用每个模块通道长度为10m,管径为0.3mm,换热介质为导热油。

(2)营养组合物的制备:

a-微通道反应器的准备:

通过调节输送泵的流量和微通道的通道长度控制反应体系在各个模块的停留时间,其中,第一混合模块1中停留时间为30秒,第一反应模块2中停留时间为120秒,第一高温模块3中停留时间为15秒,第一低温模块4中停留时间为100秒。第二混合模块5中停留时间为30秒,第二反应模块6中停留时间为120秒,第二高温模块7中停留时间为15秒,第二低温模块8中停留时间为100秒。

通过外循环制冷制热油浴体系来控制反应器各个模块的温度,其中,第一混合模块1的温度为20摄氏度,第一反应模块2的温度为50摄氏度,第一高温模块3的温度为90摄氏度,第一低温模块4的温度为20摄氏度。第二混合模块5的温度为20摄氏度,第二反应模块6的温度为45摄氏度,第二高温模块7的温度为85摄氏度,第二低温模块8的温度为20摄氏度。

b-反应体系的准备:

蛋白酶解反应体系的准备:将100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量为50%,磷脂酰胆碱含量为2.7%,磷脂酸含量为0.2%,磷脂酰丝氨酸含量为1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的压力下经高压均质机均质处理,收集均质液后,倒入在配料罐(1)中。

复合蛋白酶的准备:在配料罐(2)中,将1ml中性蛋白酶,1ml菠萝蛋白酶加入3500ml水中。

丝氨酸反应体系的准备:在配料罐(3)中,将20g丝氨酸,0.8g氯化钙,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。

c-酶催化反应:将连接配料罐(1)和配料罐(2)的高压计量泵打开,在25bar压力下,高压输送,使得蛋白酶反应体系和复合蛋白酶溶液催进入微通道反应器的第一混合模块1进行充分混合,第一混合模块1的温度为20摄氏度,混合液随后进入50组串联第一反应模块2,第一反应模块2的温度为50摄氏度,反应液随后进入第一高温模块3,第一高温模块3为5个模块,第一高温模块3的温度为90摄氏度,反应液随后进入第一低温模块4,第一低温模块4为2个模块串联,第一低温模块4的温度为20摄氏度,然后,反应液进入第二混合模块5,与此同时,将连接配料罐(3)的高压计量泵打开,在25bar压力下,高压输送,使得丝氨酸溶液进入微通道反应器的第二混合模块5,与酶反应体系进行充分混合,第二混合模块5的温度为20摄氏度,混合液随后进入50组串联第二反应模块6,第二反应模块6的温度为45摄氏度,反应液随后进入第二高温模块7,第二高温模块7为5个模块,第二高温模块7的温度为85摄氏度,反应液随后进入第二低温模块8,第二低温模块8为2个模块串联,第二低温模块8的温度为20摄氏度,最后,反应产物进入产品收集装置9。

d-精制:将得到的反应产物冷冻干燥,最后得到120g淡黄色固体。产品经品尝,没有苦味,产品经hplc液相检测,产品中,活性肽含量为38%,磷脂酰丝氨酸含量为3.4%,磷脂酰胆碱含量为0.2%,磷脂酸含量为0.8%。

实施例3:利用微通道反应器制备富含乳蛋白活性肽和磷脂酰丝氨酸的营养组合物

(1)装置:微通道装置采用自制高压微通道反应器,微通道长度根据流速与反应停留时间确定,此处所用每个模块通道长度为10m,管径为0.35mm,换热介质为导热油。

(2)营养组合物的制备:

a-微通道反应器的准备:

通过调节输送泵的流量和微通道的通道长度控制反应体系在各个模块的停留时间,其中,第一混合模块1中停留时间为40秒,第一反应模块2中停留时间为140秒,第一高温模块3中停留时间为25秒,第一低温模块4中停留时间为150秒。第二混合模块5中停留时间为40秒,第二反应模块6中停留时间为140秒,第二高温模块7中停留时间为25秒,第二低温模块8中停留时间为150秒。

通过外循环制冷制热油浴体系来控制反应器各个模块的温度,其中,第一混合模块1的温度为15摄氏度,第一反应模块2的温度为40摄氏度,第一高温模块3的温度为90摄氏度,第一低温模块4的温度为15摄氏度。第二混合模块5的温度为20摄氏度,第二反应模块6的温度为50摄氏度,第二高温模块7的温度为90摄氏度,第二低温模块8的温度为15摄氏度。

b-反应体系的准备:

蛋白酶解反应体系的准备:将100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量为50%,磷脂酰胆碱含量为2.7%,磷脂酸含量为0.2%,磷脂酰丝氨酸含量为1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的压力下经高压均质机均质处理,收集均质液后,倒入在配料罐(1)中。

复合蛋白酶的准备:在配料罐(2)中,将1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。

丝氨酸反应体系的准备:在配料罐(3)中,将20g丝氨酸,0.8g氯化钙,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。

c-酶催化反应:将连接配料罐(1)和配料罐(2)的高压计量泵打开,在15bar压力下,高压输送,使得蛋白酶反应体系和复合蛋白酶溶液催进入微通道反应器的第一混合模块1进行充分混合,第一混合模块1的温度为15摄氏度,混合液随后进入50组串联第一反应模块2,第一反应模块2的温度为40摄氏度,反应液随后进入第一高温模块3,第一高温模块3为5个模块,第一高温模块3的温度为90摄氏度,反应液随后进入第一低温模块4,第一低温模块4为2个模块串联,第一低温模块4的温度为15摄氏度,然后,反应液进入第二混合模块5,与此同时,将连接配料罐(3)的高压计量泵打开,在15bar压力下,高压输送,使得丝氨酸溶液进入微通道反应器的第二混合模块5,与酶反应体系进行充分混合,第二混合模块5的温度为20摄氏度,混合液随后进入50组串联第二反应模块6,第二反应模块6的温度为50摄氏度,反应液随后进入第二高温模块7,第二高温模块7为5个模块,第二高温模块7的温度为90摄氏度,反应液随后进入第二低温模块8,第二低温模块8为2个模块串联,第二低温模块8的温度为15摄氏度,最后,反应产物进入产品收集装置9。

d-精制:将得到的反应产物用冷冻干燥,最后得到120g淡黄色固体。产品经品尝,没有苦味,产品经hplc液相检测,产品中,活性肽含量为35%,磷脂酰丝氨酸含量为3.2%,磷脂酰胆碱含量为0.2%,磷脂酸含量为0.6%。

实施例4:与实施例1对应的对照例。

(1)装置:采用传统釜式反应器,锚式搅拌桨,配备夹套,换热介质为导热油。

(2)营养组合物的制备:

蛋白酶解反应体系的准备:将100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量为50%,磷脂酰胆碱含量为2.7%,磷脂酸含量为0.2%,磷脂酰丝氨酸含量为1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的压力下经高压均质机均质处理,收集均质液后,倒入在第一配料罐(1)中。

复合蛋白酶的准备:在第二配料罐(2)中,将1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。

丝氨酸反应体系的准备:在第三配料罐(3)中,将20g丝氨酸,0.8g氯化钙,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。

反应:将连接配料罐(1)和配料罐(2)的计量泵打开,使得反应体系和催化剂蛋白酶溶液体系进入釜式反应器,搅拌器转速为70rpm,反应温度为45摄氏度,反应搅拌维持12h,然后,将连接配料罐(3)的计量泵打开将丝氨酸反应体系进入釜式反应器,搅拌器转速为70rpm,反应温度为45摄氏度,反应搅拌维持12h,最后将反应产物进入产品收集装置9。

精制:将得到的反应产物用冷冻干燥,最后得到120g淡黄色固体。产品经品尝有苦味,产品经hplc液相检测,产品中,活性肽含量为39%,磷脂酰丝氨酸含量为2.3%,磷脂酰胆碱含量为0.5%,磷脂酸含量为1.7%。

相对于实施例1,实施例4的产品经品尝有苦味,产物中磷脂酰丝氨酸含量低,为2.3%,磷脂酰胆碱含量为0.5%,磷脂酸含量高,为1.7%。而实施例1的产物产品经品尝没有苦味,产品中磷脂酰丝氨酸含量为3.3%,磷脂酰胆碱含量为0.3%,磷脂酸含量为0.9%。说明利用微通道酶催化技术,可以精确控制蛋白水解程度,避免过度水解产生苦味,同时相同原料可以得到更多的目标产物磷脂酰丝氨酸,而且副产物磷脂酸的含量更低。

在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围,一个有本专业知识的普通技术人员,仍可以根据本专利所传授的技术,在本发明的范围内产生其它的实施例,但是凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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