一种利用贝肉制备ACE抑制肽的方法与流程

文档序号:14468200阅读:168来源:国知局

本发明属于天然物质提取技术领域,特别涉及一种利用贝肉制备ace抑制肽的方法。



背景技术:

高血压(hypertension)是指以体循环动脉血压(收缩压和/或舒张压)增高为主要特征(收缩压≥140毫米汞柱,舒张压≥90毫米汞柱),可伴有心、脑、肾等器官的功能或器质性损害的临床综合征。目前,临床常用的降血压药物虽有很好的降压效果,但同时存在一些毒副作用和不良反应。

从高血压的发病机制看,无活性的血管紧张素i在血管紧张素转化酶(angiotensini-convertingenzyme,ace)催化作用下转变为具有强血管收缩活性的血管紧张素ii,降解血管舒缓激肽,使小动脉血管平滑肌收缩,从而导致血压升高。oshima等从明胶的细菌胶原酶消化液中最早提取了食源性ace抑制肽,可以有效抑制ace活性,阻止血管紧张素ii的生成,从而达到降血压的作用。此后,学者们对ace抑制肽展开了广泛的研究,并在多种食物蛋白中发现了ace抑制肽。来源于食物的ace抑制肽降压效果显著,安全性高,无毒副作用,且成本低,易吸收,更符合患者的需求。

由于海洋生物生长环境的特殊性,从海洋生物中寻找降血压活性物质已成为海洋药物、海洋功能性食品研究的重要方向。蛤蜊是沿海地区常见的营养丰富且价格相对低廉的贝类产品,目前对蛤蜊ace抑制肽多采用酶解法提取,以微生物发酵法生产蛤蜊ace抑制肽的报道较少。

发明专利cn200710303512.5,连续酶膜反应制备马氏珠母贝降血压肽的方法,采用碱性蛋白酶水解马氏珠母贝肉和酶膜反应器,来制备马氏珠母贝降血压肽。其制备方法是:把马氏珠母贝肉粉碎制浆及加热变性,用水稀释得到反应液;将反应液连续加入酶膜反应器中,进行反应与分离,水解完成液连续透过膜流出酶膜反应器;将水解完成液喷雾干燥即得蛋白质水解收率为40~70%、ic50为0.3~0.6mg/ml的马氏珠母贝肉降血压肽产品。具有产品收率高,生产成本低,适合规模生产,产品达到一般功能食品的要求。

发明专利cn201610116627.2,一种利用纳豆菌发酵鲜贝肉制备降血压功能食品的方法,主体工艺包括鲜贝预处理、培养基配制与灭菌、纳豆菌菌悬液制备、液体发酵与后熟、冷冻干燥等工艺步骤。新鲜贝类清洗后蒸煮取肉,将肉切碎后经冷冻干燥、粉碎得贝肉干粉;按重量比1∶0.1∶25分别加入贝肉干粉、蔗糖和蒸馏水配制培养基,并在灭菌锅中121℃灭菌15min;将适量活化后的纳豆菌种转入装有种子培养基的三角瓶中,制成108cfu·ml-1的种子菌悬液;在灭菌后的培养基中接入占培养基体积分数为5%的纳豆菌种子菌悬液,于45℃摇瓶液体发酵24小时,接着于4℃后熟24小时,再将发酵液进行冷冻干燥处理即得粉末状降血压功能食品。本发明工艺简便,可高值化利用贝类,产品可作为降血压功能食品使用。

现有技术中,酶法提取贝类ace抑制肽方法较为成熟,但酶用量大,成本高;微生物发酵法成本低,ace抑制肽得率高,但技术不成熟。



技术实现要素:

针对现有技术中利用贝肉制备ace抑制肽存在的不足,本发明提供一种复合菌发酵贝肉制备ace抑制肽的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种利用贝肉制备ace抑制肽的方法,包括以下步骤:

a.取新鲜贝肉蒸煮切碎后,置于-20℃冰箱冷冻,6h后转入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥48h,粉碎过40目筛得贝肉干粉;

b.将贝肉干粉按料液比1:(3~4)加入蒸馏水进行匀浆,调节ph为6.3~7.0,然后加入40~60mg/ml的磁性碳微球,高压灭菌20~30min后,得到培养基;

所述磁性碳微球的制备方法如下:

(1)将废豆渣与碳酸钾按照质量比1:2溶解于蒸馏水中,室温下浸渍4h,然后干燥至含水量为2%~5%,移入管式炉中,在400ml/min氮气保护下,以6℃/min的速率加热至600~650℃,保温75~100min,冷却后将样品洗至中性,干燥并磨成粉,过50~100目筛,得到活性碳粉末;

(2)按重量份数比,取1~3份fe3o4微球和20~60份活性炭粉末,超声分散于15~45份蒸馏水中,量取0.5~1.5份浓氨水加入上述体系中,超声搅拌10min;将上述混合液转移至反应釜中,于180˚c高温反应4h,用磁铁分离并收集所得磁性碳微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性碳微球;

c.于培养基中接种8%~10%的复合菌液,在37~40℃,180~200r/min条件下摇床培养24~30h,得到发酵液;

所述复合菌液为枯草芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350;

d.将发酵液巴氏灭菌后,在外加磁场下分离出磁性碳微球,然后用蒸馏水反复洗涤磁性碳微球至洗涤液中无蛋白物质,收集洗涤液;将洗涤液和分离磁性碳微球后的发酵液进行混合得到混合液,按照混合液:磁性二氧化硅体积比=1:2、流速1bv/h条件下通过磁性二氧化硅吸附柱进行吸附,将所得洗脱液进行冷冻干燥,即可得到ace抑制肽;

所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法如下:

(1)取fe3o4微球超声分散于甲苯中,350rpm电动搅拌,分别缓慢加入甲苯体积3%~5%的正硅酸乙酯和三乙胺,室温下搅拌反应24h,用磁铁分离并收集所得磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性二氧化硅微球;

(2)按重量份数比,称取20~40份磁性二氧化硅微球超声分散于400~600份ph为8.2的tris-hcl缓冲液中,350rpm电动搅拌,然后向体系中缓慢加入3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos),室温下反应16h,用磁铁分离并收集所得丙烯酰基改性磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到氨基改性磁性二氧化硅微球;

(3)将上述氨基改性磁性二氧化硅微球填充于吸附柱中,填充量为80%~90%,得到二氧化硅吸附柱。

优选的,所述fe3o4微球制备方法如下:

按重量份数比,称取2~4份fecl3·6h2o溶于60~80份乙二醇中,添加6~8份无水醋酸钠,再加入2~4份聚乙二醇,超声5min,磁力搅拌15min,将反应混合液加入高压反应釜,180˚c高温反应8h,用磁铁分离磁源微粒(fe3o4)产品,依次用无水乙醇,水洗涤3-5次,60˚c烘干,得到fe3o4微球。

在合成磁性微球过程中,增加带活性官能团硅烷偶联剂用量,制备得磁性微球对蛋白吸附量增加,而蛋白活性保持率下降,此外,活性基团硅烷偶联剂与正硅酸乙酯用量比增加至1~2:1时,磁性微球对蛋白吸附量明显上升,而固定化蛋白活性保持率轻微下降,原因是适当的固定蛋白没有造成很大的空间位阻。因此,合成改性磁性微球的最佳硅烷偶联剂用量比例为(1~2):1。

以豆渣制备的活性炭具有很好蛋白的吸附功能,但不吸附肽,能有效吸附复合菌发酵产生的酶,提高酶活力和酶稳定性,豆渣活性炭表面的高纤维能提高芽孢杆菌和黑曲霉的繁殖速度,大大提高发酵效率,提高贝肉活性肽产率,利用磁性材料与豆渣活性炭制备成的磁性碳微球,利于ace抑制肽与杂蛋白的分离,提高了抑制肽的活性。

将豆渣碳化,制备成微孔结构的活性炭材料,能吸附贝肉发酵过程中的腥味,提高了产品的功能性。

豆渣属于豆制品生产过程的副产物,在存储过程中容易霉变、腐败,尤其是在夏天。变质的豆渣不能用作动物饲料,常被丢弃或焚烧,从而对环境构成威胁。本发明充分利用了豆渣,提高了原料利用率。

磁性二氧化硅具有稳定性高的特点,通过特定用量的氨基修饰后,能提高其对蛋白的吸附能力,但对肽分子相斥,从而分离杂蛋白和抑制肽,并且磁性二氧化硅吸附的杂蛋白活性高,吸附量高,使吸附后的蛋白(主要为复合菌产生的酶)可再次用于贝肉降解,或者可用于其他方面的产品生产;硅材料的稳定性使其可多次利用,磁性材料的引入易于分离,降低操作难度和成本。

优选的,步骤(3)所述复合菌液中枯草芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350比值为2:1。

枯草芽孢杆菌1389发酵贝肉,产生的中性蛋白酶能水解贝肉蛋白制备ace抑制肽,但酶活性不高,导致ace抑制肽水解率低,黑曲霉能利用贝肉发酵产生有机酸如柠檬酸和没食子酸,能激活磁性碳微球中碳表面的活性官能团,从而提高中性蛋白酶的活性,黑曲霉发酵还能产生酸性蛋白酶,与中性蛋白酶协同酶解贝肉蛋白,大大提高了ace抑制肽的水解率;黑曲霉发酵产的有机酸能去除贝肉的腥味,提高了ace抑制肽的功能性,但高浓度的有机酸会使体系酸值提高,不利于酶解,因此复合菌液中枯草芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350用量比值为2:1。

优选的,所述磁性碳微球的制备方法中,fe3o4微球和活性炭粉末质量比为1:20,蒸馏水和浓氨水体积比为30:1,蒸馏水加入量为15ml/g活性炭粉末。

优选的,所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法中,体系中fe3o4微球含量为4mg/ml甲苯;正硅酸乙酯和三乙胺加入量比为1:1;

优选的,所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法中,3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos)用量比为(1~2):1;体系中fe3o4微球:3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)=1mg:2~4ml。

作为本发明的进一步改进,步骤d中磁性二氧化硅吸附柱进行吸附2~3个生产周期后,利用2bv/h的蒸馏水洗涤吸附柱,收集洗脱液,干燥成粉末,然后加入到步骤b中与贝肉干粉混合制备培养基,加入量为贝肉干粉量的65~80%。

本发明的有益效果:

1、以复合菌发酵制备贝肉ace抑制肽,通过复合酶水解蛋白,提高ace抑制肽的活性,降低生产难度,提高了产品的安全度;

2、以磁性碳微球结合复合菌发酵制备的ace抑制肽纯度更高,提高了发酵效率,更易分离杂蛋白和抑制肽;

3、以磁性二氧化硅吸附柱进行ace抑制肽的分离纯化,降低操作难度,分离的蛋白活性高,主要为复合菌所产生的酶,可以用于循环降解贝肉制备ace抑制肽,可用于其他产品生产,提高了原料利用率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

a.取新鲜贝肉蒸煮切碎后,置于-20℃冰箱冷冻,6h后转入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥48h,粉碎过40目筛得贝肉干粉;

b.将贝肉干粉按料液比1:3加入蒸馏水进行匀浆,调节ph为6.3,然后加入40mg/ml的磁性碳微球,高压灭菌20min后,得到培养基;

所述磁性碳微球的制备方法如下:

(1)将废豆渣与碳酸钾按照质量比1:2溶解于蒸馏水中,室温下浸渍4h,然后干燥至含水量为2%,移入管式炉中,在400ml/min氮气保护下,以6℃/min的速率加热至600℃,保温75min,冷却后将样品洗至中性,干燥并磨成粉,过50目筛,得到活性碳粉末;

(2)按重量份数比,取1份fe3o4微球和20份活性炭粉末,超声分散于15份蒸馏水中,量取0.5份浓氨水加入上述体系中,超声搅拌10min;将上述混合液转移至反应釜中,于180˚c高温反应4h,用磁铁分离并收集所得磁性碳微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性碳微球;

c.于培养基中接种8%的复合菌液,在37℃,180r/min条件下摇床培养24h,得到发酵液;所述复合菌液中芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350比值为2:1;

d.将发酵液巴氏灭菌后,在外加磁场下分离出磁性碳微球,然后用蒸馏水反复洗涤磁性碳微球至洗涤液中无蛋白物质,收集洗涤液;将洗涤液和分离磁性碳微球后的发酵液进行混合得到混合液,按照混合液:磁性二氧化硅体积比=1:2、流速1bv/h条件下通过磁性二氧化硅吸附柱进行吸附,将所得洗脱液进行冷冻干燥,即可得到ace抑制肽;

所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法如下:

(1)取fe3o4微球超声分散于甲苯中,350rpm电动搅拌,分别缓慢加入甲苯体积3%的正硅酸乙酯和三乙胺,室温下搅拌反应24h,用磁铁分离并收集所得磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性二氧化硅微球;

体系中fe3o4微球含量为4mg/ml甲苯;正硅酸乙酯和三乙胺加入量比为1:1;

(2)按重量份数比,称取20份磁性二氧化硅微球超声分散于400份ph为8.2的tris-hcl缓冲液中,350rpm电动搅拌,然后向体系中缓慢加入3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos),室温下反应16h,用磁铁分离并收集所得丙烯酰基改性磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到氨基改性磁性二氧化硅微球;

所述3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos)用量比为1:1;体系中fe3o4微球:3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)=1mg:2ml;

(3)将上述氨基改性磁性二氧化硅微球填充于吸附柱中,填充量为90%,得到二氧化硅吸附柱;

所述fe3o4微球制备方法如下:

按重量份数比,称取2份fecl3•6h2o溶于60份乙二醇中,添加6份无水醋酸钠,再加入2份聚乙二醇,超声5min,磁力搅拌15min,将反应混合液加入高压反应釜,180˚c高温反应8h,用磁铁分离磁源微粒(fe3o4)产品,依次用无水乙醇,水洗涤3次,60˚c烘干,得到fe3o4微球。

步骤d中磁性二氧化硅吸附柱进行吸附3个生产周期后,利用2bv/h的蒸馏水洗涤吸附柱,收集洗脱液,干燥成粉末,然后加入到步骤b中与贝肉干粉混合制备培养基,加入量为贝肉干粉量的65%。

实施例2

a.取新鲜贝肉蒸煮切碎后,置于-20℃冰箱冷冻,6h后转入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥48h,粉碎过40目筛得贝肉干粉;

b.将贝肉干粉按料液比1:4加入蒸馏水进行匀浆,调节ph为7.0,然后加入60mg/ml的磁性碳微球,高压灭菌30min后,得到培养基;

所述磁性碳微球的制备方法如下:

(1)将废豆渣与碳酸钾按照质量比1:2溶解于蒸馏水中,室温下浸渍4h,然后干燥至含水量为5%,移入管式炉中,在400ml/min氮气保护下,以6℃/min的速率加热至650℃,保温100min,冷却后将样品洗至中性,干燥并磨成粉,过100目筛,得到活性碳粉末;

(2)按重量份数比,取3份fe3o4微球和60份活性炭粉末,超声分散于45份蒸馏水中,量取1.5份浓氨水加入上述体系中,超声搅拌10min;将上述混合液转移至反应釜中,于180˚c高温反应4h,用磁铁分离并收集所得磁性碳微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性碳微球;

c.于培养基中接种10%的复合菌液,在40℃,200r/min条件下摇床培养30h,得到发酵液;所述复合菌液中芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350比值为2:1;

d.将发酵液巴氏灭菌后,在外加磁场下分离出磁性碳微球,然后用蒸馏水反复洗涤磁性碳微球至洗涤液中无蛋白物质,收集洗涤液;将洗涤液和分离磁性碳微球后的发酵液进行混合得到混合液,按照混合液:磁性二氧化硅体积比=1:2、流速1bv/h条件下通过磁性二氧化硅吸附柱进行吸附,将所得洗脱液进行冷冻干燥,即可得到ace抑制肽;

所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法如下:

(1)取fe3o4微球超声分散于甲苯中,350rpm电动搅拌,分别缓慢加入甲苯体积5%的正硅酸乙酯和三乙胺,室温下搅拌反应24h,用磁铁分离并收集所得磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性二氧化硅微球;

体系中fe3o4微球含量为4mg/ml甲苯;正硅酸乙酯和三乙胺加入量比为1:1;

(2)按重量份数比,称取40份磁性二氧化硅微球超声分散于600份ph为8.2的tris-hcl缓冲液中,350rpm电动搅拌,然后向体系中缓慢加入3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos),室温下反应16h,用磁铁分离并收集所得丙烯酰基改性磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到氨基改性磁性二氧化硅微球;

所述3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos)用量比为2:1;体系中fe3o4微球:3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)=1mg:4ml;

(3)将上述氨基改性磁性二氧化硅微球填充于吸附柱中,填充量为80%,得到二氧化硅吸附柱。

所述fe3o4微球制备方法如下:

按重量份数比,称取4份fecl3•6h2o溶于80份乙二醇中,添加8份无水醋酸钠,再加入4份聚乙二醇,超声5min,磁力搅拌15min,将反应混合液加入高压反应釜,180˚c高温反应8h,用磁铁分离磁源微粒(fe3o4)产品,依次用无水乙醇,水洗涤5次,60˚c烘干,得到fe3o4微球。

步骤d中磁性二氧化硅吸附柱进行吸附2个生产周期后,利用2bv/h的蒸馏水洗涤吸附柱,收集洗脱液,干燥成粉末,然后加入到步骤b中与贝肉干粉混合制备培养基,加入量为贝肉干粉量的80%。

实施例3

a.取新鲜贝肉蒸煮切碎后,置于-20℃冰箱冷冻,6h后转入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥48h,粉碎过40目筛得贝肉干粉;

b.将贝肉干粉按料液比4加入蒸馏水进行匀浆,调节ph为6.5,然后加入50mg/ml的磁性碳微球,高压灭菌30min后,得到培养基;

所述磁性碳微球的制备方法如下:

(1)将废豆渣与碳酸钾按照质量比1:2溶解于蒸馏水中,室温下浸渍4h,然后干燥至含水量为4%,移入管式炉中,在400ml/min氮气保护下,以6℃/min的速率加热至600℃,保温80min,冷却后将样品洗至中性,干燥并磨成粉,过80目筛,得到活性碳粉末;

(2)按重量份数比,取2份fe3o4微球和40份活性炭粉末,超声分散于30份蒸馏水中,量取1份浓氨水加入上述体系中,超声搅拌10min;将上述混合液转移至反应釜中,于180˚c高温反应4h,用磁铁分离并收集所得磁性碳微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性碳微球;

c.于培养基中接种9%的复合菌液,在38℃,200r/min条件下摇床培养28h,得到发酵液;所述菌液中芽孢杆菌1389和黑曲霉as3.350比值为2:1;

d.将发酵液巴氏灭菌后,在外加磁场下分离出磁性碳微球,然后用蒸馏水反复洗涤磁性碳微球至洗涤液中无蛋白物质,收集洗涤液;将洗涤液和分离磁性碳微球后的发酵液进行混合得到混合液,按照混合液:磁性二氧化硅体积比=1:2、流速1bv/h条件下通过磁性二氧化硅吸附柱进行吸附,将所得洗脱液进行冷冻干燥,即可得到ace抑制肽;

所述磁性二氧化硅吸附柱制备方法如下:

(1)取fe3o4微球超声分散于甲苯中,350rpm电动搅拌,分别缓慢加入甲苯体积4%的正硅酸乙酯和三乙胺,室温下搅拌反应24h,用磁铁分离并收集所得磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到磁性二氧化硅微球;

体系中fe3o4微球含量为4mg/ml甲苯;正硅酸乙酯和三乙胺加入量比为1:1;

(2)按重量份数比,称取30份磁性二氧化硅微球超声分散于500份ph为8.2的tris-hcl缓冲液中,350rpm电动搅拌,然后向体系中缓慢加入3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos),室温下反应16h,用磁铁分离并收集所得丙烯酰基改性磁性二氧化硅微球,依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤若干次,于60˚c下烘干,得到氨基改性磁性二氧化硅微球;所述3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)和正硅酸乙酯(teos)用量比为2:1;体系中fe3o4微球:3-(异丁烯酰基)丙基三甲氧基硅烷(mps)=1mg:3ml;

(3)将上述氨基改性磁性二氧化硅微球填充于吸附柱中,填充量为85%,得到二氧化硅吸附柱。

所述fe3o4微球制备方法如下:

按重量份数比,称取3份fecl3•6h2o溶于70份乙二醇中,添加7份无水醋酸钠,再加入3份聚乙二醇,超声5min,磁力搅拌15min,将反应混合液加入高压反应釜,180˚c高温反应8h,用磁铁分离磁源微粒(fe3o4)产品,依次用无水乙醇,水洗涤4次,60˚c烘干,得到fe3o4微球。

步骤d中磁性二氧化硅吸附柱进行吸附3个生产周期后,利用2bv/h的蒸馏水洗涤吸附柱,收集洗脱液,干燥成粉末,然后加入到步骤b中与贝肉干粉混合制备培养基,加入量为贝肉干粉量的70%;

实施例1~3制备的ace抑制肽工艺效果如表1。

表1实施例1~3制备的ace抑制肽工艺效果

由表1可知,有本发明制备的贝肉ace抑制肽具有很高的活性和抑制率,经过磁性二氧化硅吸附柱分离后的酶活保持率高,可用于循环发酵2~3次以上,具有很好的经济效益。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

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