一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，這種燕麥水解蛋白可以用于日用化學(xué)品功效性添加劑。該方法通過(guò)固定化酶方法，以燕麥麩皮粉與水，料水重量比1:5-1:50，加入固定化酶技術(shù)制成的復(fù)合酶，使其在溶液中質(zhì)量百分濃度為0.1-5.0%，反應(yīng)溫度30-80℃，pH為5.0-10.0，水解時(shí)間1-13小時(shí)；然后分離出固定化酶，過(guò)濾、脫色、脫鹽等工序制得燕麥水解蛋白。與傳統(tǒng)方法相比：固定化復(fù)合酶可以多次循環(huán)利用，水解條件溫和，水解效率高，不產(chǎn)生工業(yè)三廢，符合現(xiàn)在對(duì)日用化學(xué)品功效性添加劑天然、環(huán)保、安全、非化學(xué)來(lái)源的新趨勢(shì)。
【專利說(shuō)明】一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物蛋白的綜合開(kāi)發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，屬日用化學(xué)品添加劑生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]燕麥屬于禾本科燕麥屬一年生草本植物,在我國(guó)種植歷史悠久。(林如法，2002)燕麥中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量非常豐富，含有豐富的可溶性膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)及抗氧化成分。其中，燕麥蛋白質(zhì)含量在11.3-19.9%之間，一般在16%左右，在糧食作物中居首位。燕麥中蛋白質(zhì)主要是醇溶蛋白(10-15%)、球蛋白(約55%)、谷蛋白(20-25%)，且燕麥中谷蛋白比小麥中谷蛋白分子量小，且不具備粘彈性，不容易成團(tuán)。燕麥中蛋白質(zhì)的氨基酸組成比較全面，必需氨基酸含量較其他糧食作物高兩倍左右。肽是由氨基酸組成的，但它具有氨基酸所不能替代的功能，有關(guān)肽的研究已成為目前研究的熱點(diǎn)。肽與蛋白質(zhì)都是氨基酸以酰胺鍵互相連接在一起形成的化合物。兩者的區(qū)別在于，肽的氨基酸聚合度小，蛋白質(zhì)的聚合度大。肽和單個(gè)氨基酸具有不同的吸收機(jī)制，比單個(gè)氨基酸的吸收更有效，并能直接參加蛋白質(zhì)合成，因此提高了生物可利用度。
[0003]蛋白質(zhì)水解分為酸水解、堿水解和酶水解。酸水解和堿水解的反應(yīng)過(guò)程較難控制，不易確定水解位點(diǎn)，水解產(chǎn)物一般是單個(gè)氨基酸和各種短肽。酶水解法中由于酶的作用位點(diǎn)確定，水解程度可控，水解產(chǎn)物一般為中短肽類。一般來(lái)說(shuō)，水解時(shí)間越長(zhǎng)，水解程度越大，肽的分子量越小。
[0004]燕麥麩皮是燕麥加工過(guò)程中副產(chǎn)品，其中含16%_30%蛋白質(zhì),是一種良好蛋白資源。到目前為止，燕麥麩皮除用作飼料外，國(guó)內(nèi)外有關(guān)綜合開(kāi)發(fā)利用報(bào)道鮮有見(jiàn)到。如何對(duì)燕麥麩皮進(jìn)行深加工以提高產(chǎn)品附加值，實(shí)現(xiàn)良好效益是當(dāng)前一個(gè)很有意義課題。
[0005]傳統(tǒng)方法通常采用強(qiáng)酸強(qiáng)堿進(jìn)行水解，營(yíng)養(yǎng)流失嚴(yán)重，且很容易造成蛋白質(zhì)以及多肽的變質(zhì)變性，且水解產(chǎn)物無(wú)特`異性，副反應(yīng)多，工業(yè)三廢較多，產(chǎn)品中的副反應(yīng)雜質(zhì)得不到有效去除，如果將產(chǎn)品用于日用化妝品行業(yè)，會(huì)帶來(lái)極大的安全隱患，造成消費(fèi)者過(guò)敏或化妝品接觸性皮炎。
[0006]目前酶法水解燕麥蛋白的相關(guān)研究主要停留在實(shí)驗(yàn)室階段，且所用的水解酶不能循環(huán)利用，且通過(guò)酶法改性進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)水解燕麥蛋白產(chǎn)品鮮有報(bào)道。水解燕麥蛋白在日用化學(xué)品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。本發(fā)明以燕麥麩皮為原料，進(jìn)行制備燕麥麩皮濃縮蛋白研究，期望為燕麥麩皮資源再利用開(kāi)辟一條新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為滿足市場(chǎng)需求，本發(fā)明目的在于提供一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，技術(shù)方案如下:
[0009]根據(jù)燕麥麩皮粉的特性和營(yíng)養(yǎng)學(xué)的特點(diǎn)，利用酶法對(duì)燕麥麩皮粉中的蛋白進(jìn)行水解，從制約燕麥中蛋白質(zhì)水解的五個(gè)因素一料水比、pH、酶濃度、酶解溫度和酶解時(shí)間進(jìn)行條件篩選，經(jīng)過(guò)條件優(yōu)化、中試和工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)得到水解燕麥蛋白產(chǎn)品。水解燕麥蛋白產(chǎn)品中主要以分子量小于5000道爾頓的小分子肽存在，占總量的98% ;分子量小于3000道爾頓的小分子肽占到80%以上。
[0010]該水解燕麥蛋白產(chǎn)品具體通過(guò)以下步驟制備得到:
[0011]①稱取燕麥麩皮粉，在反應(yīng)釜中與10-50°c溫水混合，燕麥麩皮粉與水料水重
[0012]量比為1:5-50;
[0013]②調(diào)節(jié)pH至5.0-10.0，加入固定化酶技術(shù)制成的復(fù)合酶制劑，使其在溶液中
[0014]質(zhì)量百分濃度為0.1%-5.0%，溫度為30_80°C，水解1_13小時(shí)；
[0015]③分離出固定化酶，過(guò)濾、脫色、脫鹽工序制得燕麥水解蛋白得到燕麥水解
[0016]蛋白水溶液。
[0017]上述生產(chǎn)方法中，用于固定化酶中的復(fù)合酶制劑為堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶按重量比為1:0-1:0-0.5:0-0.5復(fù)配而成。
[0018]上述生產(chǎn)方法中，調(diào)節(jié)pH所用的酸或堿分別為鹽酸、硫酸、磷酸、檸檬酸、乳酸、醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀或三乙醇胺。
[0019]上述生產(chǎn)方法中，脫 色劑為活性炭或硅藻土，其添加量為燕麥麩皮粉重量的
0.5%-5%，脫色時(shí)在 40-90°C pH 在 1-7 時(shí)處理 10_150min。
[0020]上述生產(chǎn)方法中，最優(yōu)工藝條件為:燕麥麩皮粉與水的重量比為1:25 ;加入復(fù)合酶制劑，使其在溶液中質(zhì)量百分濃度為1.5%，水解溫度40°C，pH為6.5，水解時(shí)間4h。
[0021]本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)在于:結(jié)合燕麥蛋白的特性，通過(guò)固定化酶，多步驟聯(lián)合處理的方法進(jìn)行水解燕麥蛋白試驗(yàn)，生產(chǎn)用酶可以循環(huán)利用，極大提高的酶的利用度，開(kāi)發(fā)出適合日用化妝品使用的燕麥水解蛋白產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)連續(xù)的中試試驗(yàn)和規(guī)模生產(chǎn)驗(yàn)證，能實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)5000噸生產(chǎn)能力。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)日用化妝品不同劑型的測(cè)試和人群試驗(yàn)，在保濕、抗衰老、美白、瞬時(shí)去皺方面均有明顯的效果。產(chǎn)品水溶性好，含鹽量低，色澤淺，產(chǎn)品使用范圍非常廣泛。
[0022]本發(fā)明生產(chǎn)的水解燕麥蛋白產(chǎn)品與燕麥麩皮粉相比具有如下特點(diǎn):(1)經(jīng)過(guò)酶解處理后，蛋白質(zhì)由不溶于水的大分子變?yōu)樾》肿拥亩嚯?，提高了產(chǎn)品的透皮吸收效果，也使其更容易用于日用化學(xué)品產(chǎn)品中；(2)蛋白質(zhì)中的大分子蛋白質(zhì)被酶解為小分子多肽，分子量小于5000道爾頓的小分子肽占到98%以上，更有利于產(chǎn)品的吸收；(3)燕麥蛋白中氨基酸組成齊全，以聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)相比，燕麥中的氨基酸營(yíng)養(yǎng)平衡非常好，在谷物中是獨(dú)一無(wú)二的，且其人體利用率高，蛋白質(zhì)功效比(PER)超過(guò)2倍，而小麥和玉米還不足1.5倍。一般認(rèn)為提高糧食營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的辦法是增加賴氨酸,如果賴氨酸增加
0.2-0.3%，可使?fàn)I養(yǎng)價(jià)值提高70-80%，達(dá)到動(dòng)物性食物標(biāo)準(zhǔn)。而燕麥中賴氨酸含量達(dá)到4%，是其他谷物糧食的1.5-3倍，經(jīng)常食用燕麥?zhǔn)称?，能彌補(bǔ)我國(guó)傳統(tǒng)膳食結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致“賴氨酸缺乏癥”缺陷。
[0023]本發(fā)明優(yōu)勢(shì):本發(fā)明采用多種酶協(xié)同作用、多步驟聯(lián)合處理的方法水解燕麥蛋白。該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品是以農(nóng)副產(chǎn)品為原料進(jìn)行的深加工轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，附加值大，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)三廢產(chǎn)生，環(huán)保清潔。該生產(chǎn)線設(shè)備配置先進(jìn)、生產(chǎn)工藝科學(xué)合理，綜合生產(chǎn)能力強(qiáng)，工業(yè)化生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)。生產(chǎn)得到的產(chǎn)品穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)較燕麥麩皮均有明顯提高和改善。生物酶法由于水解條件溫和，衛(wèi)生安全，無(wú)工業(yè)三廢產(chǎn)生，良好保持原油氨基酸組成中的營(yíng)養(yǎng)成分，因?yàn)榉肿恿窟m中，與燕麥蛋白相比水解產(chǎn)物的生物可利用度得到極大提高?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]下面的實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]稱取燕麥麩皮粉100kg，在反應(yīng)釜中與2500kg50°C溫水混合，調(diào)節(jié)pH至6.5，然后加入固定化復(fù)合蛋白酶，使其在溶液中質(zhì)量百分濃度為1.5%，在溫度40°C中水解4h，隨后分離出固定化酶，過(guò)濾、脫色、脫鹽等工序制得燕麥水解蛋白得到燕麥水解蛋白水溶液產(chǎn)品。水解所用復(fù)合酶制劑為:堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶(均購(gòu)自諾維信(中國(guó))生物技術(shù)有限公司)以1:0.3:0.2:0.2質(zhì)量比復(fù)配而成。過(guò)濾脫色采用活性炭，其添加量為水解燕麥蛋白重量的2%，在溫度為60°C，pH為7時(shí)進(jìn)行脫色處理90min。
[0027]以實(shí)例I的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行分子量測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。
[0028]表1本發(fā)明生產(chǎn)的水解燕麥蛋白中多肽分子量分布結(jié)果
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，由以下步驟制得: ①稱取燕麥麩皮粉，在反應(yīng)釜中與10-50°C溫水混合，燕麥麩皮粉與水料水重量比為1:5-50 ； ②調(diào)節(jié)PH至5.0-10.0，加入固定化酶技術(shù)制成的復(fù)合酶制劑，使其在溶液中質(zhì)量百分濃度為0.1%-5.0%，溫度為30-80°C，水解1-13小時(shí)； ③分離出固定化酶，過(guò)濾、脫色、脫鹽工序制得燕麥水解蛋白得到燕麥水解蛋白水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，用于固定化酶中的復(fù)合酶制劑為堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶按重量比為1:0-1:0-0.5:0-0.5 復(fù)配而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，調(diào)節(jié)pH所用的酸或堿分別為鹽酸、硫酸、磷酸、檸檬酸、乳酸、醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀或三乙醇胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，脫色劑為活性炭或硅藻土，其添加量為燕麥麩皮粉重量的0.5%-5%，脫色時(shí)在40-90°C pH在1_7時(shí)處理 10-150min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述一種燕麥水解蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，最優(yōu)工藝條件為:燕麥麩皮粉與水的重量比為1:25 ;加入復(fù)合酶制劑，使其在溶液中質(zhì)量百分濃度為1.5%，水解溫度40°C，pH為`6.5，水解時(shí)間4h。
【文檔編號(hào)】C12P21/06GK103757081SQ201410005750
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】程建華, 婁文勇, 楊敏, 鄭華生 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)