用于连续制备蛋白水解物的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于食品领域并且涉及用于连续酶水解蛋白质的一种新型反应器和一种 新方法。
【背景技术】
[0002] 蛋白水解物由氨基酸，二肽以及分子量最大为1000的低分子量的寡肽的混合物 构成，其工业上通过使用碱或优选使用蛋白酶处理蛋白质制备。根据原料，水解物为化妆品 原料或食品材料；后者基于乳清或奶得到。它们是例如奶粉生产中重要的中间产物。
[0003] 在食品领域蛋白水解物通常通过将浓缩蛋白，例如具备高含量乳清蛋白的浓缩 物，与蛋白酶如胃蛋白酶混合并在约30至35°C下进行水解。水解过程中pH值出现变化，因 此需要在系统中加装调节器。
[0004] 例如EP 0588841B1 (Danmark Protein)公开了一种方法，其中首先对浓缩乳清蛋 白进行热处理，用蛋白酶处理并使水解产物通过选择性（TrennschErfe )为1000 ODa的膜 进行超滤。由此蛋白水解物进入滤液，而酶留在滤渣中。
[0005] EP 0566877Bl(Nestl6)公开了一种设备和一种方法，其中水解分两步进行，即短 时间在桶中并长时间在流体管中。
[0006] EP 0671126B1 (Morinaga Milk)涉及使用多酶鸡尾酒制备乳清蛋白水解物，其中 水解前通过超滤除去乳糖，水解后同样借助超滤由产物去除失活酶。
[0007] 根据现有技术制备蛋白水解物的问题在于，水解进程，即水解度难以跟踪，因此反 应时间经常过长。如果一锅制品在没有监控下进行，可能在产品由反应器排出后人们才能 发现生产了次品（Fehlcharge)。很明显需要能够更好的监控水解进程从而准确确定反应时 间。
[0008] -种选择是在压力为3至IObar下使料通过选择性为500至1000 Da的超滤膜。因 为酶的摩尔量约为25000Da而蛋白质的摩尔量约为18000至36000Da，以这种方式得到的滤 液仅含有水解产物，而滤渣可以循环。但是这种方法也无法令人完全满意，因为在泵送循环 (Umpumpen)过程中酶要承受高溢出速度，以至于该机械负载导致酶失活。
[0009] 因此本发明的目的是提供一种酶水解蛋白质的改进方法，特别是能够连续操作并 且有效避免上述现有技术中的缺陷，尤其是由于机械损害引发的酶失活。本发明的另一个 目的还在于，开发一种相应的设备，在该设备中可进行本方法。
【发明内容】
[0010] 本发明首先涉及一种进行水解反应的设备，包括以下组件： (a) -个反应容器用于装入待水解的反应物和酶（1)， (b) -张海藻式膜（2)， (c) 一个通风设备（3)， (d) -个用于抽取液体的设备（4)， (e) -条产物输出管线（5)和 (f) 一条反应物导入管（6) 其中 (i) 海藻式膜（2)置于反应容器（1)下三分之一处， (ii) 通风设备（3)和用于抽取液体的设备（4)分别位于海藻式膜（2) 的下方和上方， (iii) 产物输出管线（5)与用于抽取液体的设备（4)相连。
[0011] 产物输出管线优选与膜的滤液侧直接相连。本装置可另外有一个独立的进料管 线，通过该管线加入例如用于调节PH值的缓冲溶液。此外本装置可以具备适当的测量和控 制技术。
[0012] 本发明的第二方面涉及一种制备蛋白水解物的连续方法，其中在水溶液中蛋白质 进行酶水解，其特征在于 (i) 反应容器由底部通气并由此产生对流， (ii) 使通过对流流动起来的反应混合物通过位于反应容器中的海藻型膜， (iii) 将通过滤膜后得到的含有水解产物的滤液立刻抽出并导出反应器， 而含有未反应蛋白质和酶的滤渣留在反应器中， (iv) 被抽出的滤液的量通过连续导入新鲜原料产品填补。
[0013] 令人惊讶的发现，海造型膜特别适用于，由未反应蛋白质和其水解产物以及作为 催化剂使用的酶的混合物中将有价值的产物定量分离。替代由于机械损害会导致酶失活的 高流速，缓慢的对流足以使反应混合物循环并使混合物连续流过位于反应容器中膜。离开 膜以后含有蛋白水解物的滤液被连续抽出，而未反应的原料和酶留在滤渣中并可以进一步 反应。通过缓慢对流酶保持了活性，而且被抽出的滤液的量通过导入等同量的新鲜反应物 溶液取代。以这种方式可以保证避免出现空穴现象以及由此带来的对内容物的损害。同样 可以避免由常规安装的泵的叶轮剪切力带来的损害。
[0014] 借助本发明的设备和本发明的方法可以连续生产蛋白水解物，而无需一再补充新 鲜的酶或保养设备。这种连续运行方式也通过连续采样使得在任何时候确定抽出产物的水 解度成为可能。 原料
[0015] 一般来说目前所有的蛋白质源都适用于制备根据本方法得到的蛋白水解物。因此 可以考虑植物和动物原料，例如小麦蛋白，豌豆蛋白，杏仁蛋白或丝蛋白；特别优选的是乳 清蛋白或乳蛋白，因为它们被允许用于食品目的。这些蛋白质可根据本领域技术人员熟悉 的处理和提取方法由原料中获得。优选的是使用蛋白质含量至少为50重量％，优选为约60 至约90重量％的水性浓缩物。特别优选的是蛋白质含量至少为60重量％且优选为约75 至约85重量％的浓缩乳清蛋白或乳蛋白。 酶
[0016] 所述水解方法一般使用蛋白酶进行。催化肽键断裂的酶包括，例如，顶体蛋 白酶（Akrosin)，氨肤酶B (Aminopeptidase B)，菠萝蛋白酶（Bromelain)，钙蛋白酶 (Calpain I)，羧肽酶 A (Carboxypeptidase A)，组织蛋白酶 A (Cathepsin A)，组织蛋 白酶 B(Cathepsin B)，组织蛋白酶 D(Cathepsin D),组织蛋白酶 E(Cathepsin E)，组 织蛋白酶 K(Cathepsin K)，糜蛋白酶（Chymotrypsin)，胶原蛋白酶（Collagenase)，二 肽基肽酶 4(Dipeptidylpeptidase 4)，分散酶（Dispase)，弹性蛋白酶（Elastase)， 凝血酶（Faktor IIa),凝血因子Xa(Faktor Xa),无花果蛋白酶（Ficin)，gpr-内肽酶 (gpr-Endopeptidase)，激肽释放酶（Kallikrein), MBTPS1，木瓜蛋白酶（Papain),纤溶 酶（Plasmin)，Prepilin Typ IV Peptidase,脑氨醜寡肤酶（Prolyl-Oligopeptidase)， 蛋白酶K (Proteinase K)，蛋白酶体（Proteasom),血管紧张素