本發(fā)明涉及食品加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種谷氨酸發(fā)酵后固渣制備功能活性肽的方法。
背景技術(shù)：
：谷氨酸發(fā)酵菌渣是味精工業(yè)的主要副產(chǎn)品，每年產(chǎn)量可達(dá)上百萬噸。過去這些谷氨酸發(fā)酵菌渣主要通過廢水排放，既造成了環(huán)境污染又浪費(fèi)了資源。對味精工業(yè)副產(chǎn)品綜合開發(fā)，實(shí)現(xiàn)糧食資源的全方位利用，具有重要的實(shí)際意義。按照生物學(xué)的評價標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)味精的桿菌及所有的生物合成產(chǎn)物都是無害的。它是一種未充分利用的可再生資源，目前在我國大多數(shù)企業(yè)僅作為飼料出售。蛋白酶分為內(nèi)切酶和端切酶，內(nèi)切酶類型有酸性蛋白酶、中性蛋白酶(枯草桿菌發(fā)酵來源和米曲霉發(fā)酵來源)、菠蘿蛋白酶，它是從蛋白分子內(nèi)部開始分解，可以在短時間內(nèi)將大分子蛋白降解為肽類，該酶制劑在含有巰基保護(hù)物質(zhì)(如：半胱氨酸鹽酸鹽)存在的情況下，酶解活力提高；端切酶類型有木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶，它是從蛋白的n-/c-末端將氨基酸或小肽水解或者專一針對某個氨基酸開始水解，能夠?qū)⒎肿恿看蟮碾念愃鉃榉肿恿啃〉碾念惢蛘甙被?。申請?zhí)枮閏n200810023519的專利文獻(xiàn)提供了一種原料為大米制備肽產(chǎn)品的方法，但是其首先堿溶酸沉(ph12)，對淀粉結(jié)構(gòu)和回收得率上有嚴(yán)重影響，其次，蛋白在強(qiáng)堿性條件下，容易與堿發(fā)生反應(yīng)，形成致癌物質(zhì)(有文獻(xiàn)可查)，得到的蛋白雖然部分具有抗氧化活性，但是還存在致癌物質(zhì)的風(fēng)險；再則，堿溶酸沉后，再等電點(diǎn)形式，很顯然的得率最多50％，不會太高，整體工藝并沒有將大米中蛋白資源最大化利用，仍然部分廢棄。申請?zhí)枮閏n201510123351.6的專利文獻(xiàn)提供了一種海藻通過微生物降解得到多肽等物質(zhì)的方法。然而，該技術(shù)的發(fā)酵步驟是用來制備活性肽，而不是對發(fā)酵后剩下的固渣進(jìn)行的處理。申請?zhí)枮閏n201610365195.9的專利文獻(xiàn)提供了利用蛋白酶解得到多肽的方法。然而，其酶解條件為堿性ph9.5，蛋白有可能與堿發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生致癌物質(zhì)，改變了蛋白正常的功能特性，采用芝麻粕，即壓榨芝麻后的粕含有油料成分較多，對比文件中并未考慮到這一點(diǎn)，油料成分隨著活性肽共同存在上清中干燥得到，一方面油脂為不飽和成分多，影響終產(chǎn)品的保存期，另一方面油脂的存在，活性肽的純度不高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N谷氨酸發(fā)酵后固渣制備功能活性肽的方法。本發(fā)明所得活性肽可以用于食品中作為蛋白營養(yǎng)補(bǔ)充劑或起到抗氧化作用，還可以用于有機(jī)肥料中作為有機(jī)氮源供植物直接吸收利用或結(jié)合土壤中某些金屬元素，改善土壤品質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種谷氨酸發(fā)酵后固渣制備功能活性肽的方法，包括如下步驟：(1)原料選擇和前處理：選擇沒有霉變、酸臭和明顯質(zhì)變的、經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的固渣，去除明顯無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)；(2)粉碎：將前處理后的固渣經(jīng)過粗粉碎、細(xì)粉碎、篩分后實(shí)現(xiàn)漿渣分離；(3)除雜：調(diào)整漿液濃度為15％～25％、ph為6.5～8.5、物料溫度為50℃～75℃，混合以干物質(zhì)計0.1‰～0.5‰的表面活性劑類化學(xué)物質(zhì)，攪拌反應(yīng)1h～5h，通過旋流洗滌方式去除雜質(zhì)，收集旋流洗滌重相；(4)酶解反應(yīng)：旋流洗滌的重相物料經(jīng)過調(diào)漿、換熱處理后，先添加蛋白酶a內(nèi)肽酶，攪拌反應(yīng)后，再添加蛋白酶b端肽酶，繼續(xù)反應(yīng)；調(diào)漿濃度為15％～25％，物料溫度為45℃～60℃，兩種酶制劑總反應(yīng)時間為0.5h～8h，內(nèi)肽酶和端肽酶添加比例為1:2～2:1，總添加量為0.3‰～0.8‰，整個漿料ph控制在4～8；添加蛋白酶a和蛋白酶b分別反應(yīng)后總固渣轉(zhuǎn)化為可溶性成分的比例分別至少為50％和70％。(5)濃縮與干燥：將上述酶解液濃縮至濃度為15％～30％，而后采用噴霧干燥方式對物料干燥即得到成品。步驟(1)所述無機(jī)雜質(zhì)包括泥土、砂石、煤渣、磚瓦、玻璃碎塊、金屬物，所述有機(jī)雜質(zhì)包括植物根、莖、毛、種子、異種粒、蟲蛹、蟲尸。優(yōu)選的，步驟(2)粗粉碎和細(xì)粉碎兩步粉碎后再過篩分，篩分的篩網(wǎng)目數(shù)為60～80目，細(xì)粉碎后篩分的篩上物通過收集口的管道泵入粗粉碎進(jìn)料口與新物料同時粉碎，最終控制篩上物中纖維類物質(zhì)含量＞60％，通過篩分后的物料細(xì)度為300目通過率達(dá)到98％以上。優(yōu)選的，步驟(3)除去的雜質(zhì)為脂類物質(zhì)、可溶性灰分或其他水溶性物質(zhì)；所述表面活性劑類化學(xué)物質(zhì)包括聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯、山梨醇酐類聚酯、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、十二烷基磺酸鈉、聚甘油脂肪酸酯、乙二胺四乙酸二鈉，使用時選擇其中一種或者幾種同時添加。優(yōu)選的，所述聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯包括吐溫系列，所述山梨醇酐類聚酯包括司盤系列。優(yōu)選的，步驟(4)所述內(nèi)肽酶包括酸性蛋白酶、中性蛋白酶、菠蘿蛋白酶的一種或者幾種，所述端肽酶包括木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶的一種或者幾種。優(yōu)選的，所述中性蛋白酶為枯草桿菌發(fā)酵來源或米曲霉發(fā)酵來源。優(yōu)選的，在添加蛋白酶a的同時，添加半胱氨酸鹽酸鹽0.01‰～0.05‰，協(xié)同促進(jìn)蛋白酶a水解作用。優(yōu)選的，制備得到的活性肽分子量分布在500～1500da的比例＞60％，通過測定清除自由基dpph能力得到該產(chǎn)品的抗氧化活性為50％～70％。本申請人還提供了一種所述的方法制備得到的活性肽的應(yīng)用，用于食品中作為蛋白營養(yǎng)補(bǔ)充劑或起到抗氧化作用，或者用于有機(jī)肥料中作為有機(jī)氮源供植物直接吸收利用或結(jié)合土壤中某些金屬元素，改善土壤品質(zhì)。其中，步驟(1)所述的谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的固渣包括三大類：第一類為油性物料渣，該原料是分離油料后再經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的粕，包括芝麻粕、葵花籽粕、花生粕、亞麻仁粕、棉菜粕、菜籽粕、豆粕等，理化指標(biāo)為蛋白含量≥40％，脂肪含量≤20％；第二類為糧谷類加工后的渣，該原料是經(jīng)過常規(guī)深加工處理后再經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的渣，包括玉米渣、米渣、酒糟、麥類渣等，理化指標(biāo)為蛋白含量≥45％，脂肪含量≤12％；第三類為薯類加工后的渣，該原料是經(jīng)過常規(guī)深加工處理后再經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的渣，包括馬鈴薯渣、紅薯渣、木薯渣等，理化指標(biāo)為蛋白含量≥40％，脂肪含量≤8％。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：本發(fā)明選擇谷氨酸發(fā)酵后的固渣制備活性肽，是因為其具有一定蛋白含量，經(jīng)過發(fā)酵后的固渣，發(fā)酵微生物對整個物質(zhì)各個角落都涉及到，就像蚯蚓松土一樣，使得固渣的結(jié)構(gòu)相比未發(fā)酵的疏松，很多物質(zhì)被微生物所轉(zhuǎn)化或者降解，增加了蛋白與其他成分分離的難度。本專利充分認(rèn)識分離的難度，為了得到高品質(zhì)、高純度的活性肽，首先采取一系列的措施將非蛋白成分有效分離，而后再通過酶解手段將大分子蛋白分解為小分子活性肽。申請?zhí)枮閏n201510240153的專利文獻(xiàn)與本發(fā)明相似點(diǎn)在于都是將廢棄固渣綜合利用，提升價值，共同解決廢棄固渣的問題。然而，兩種技術(shù)步驟上有本質(zhì)區(qū)別：(1)原料組成上不同，本發(fā)明主要匯集的是富含蛋白的植物蛋白原料，對比文件為有機(jī)垃圾，其中組成并沒有固定成分；(2)處理工藝上，對比文件采用菌種發(fā)酵形式，得到菌粉，本發(fā)明充分結(jié)合原料組成性質(zhì)，經(jīng)過特定工藝處理，得到相應(yīng)最優(yōu)化產(chǎn)品。本發(fā)明考慮到廢棄固渣中主要的成分組成，并在得到終產(chǎn)品前充分考慮到去除雜質(zhì)，采用ph值調(diào)整、化學(xué)物質(zhì)、水洗三種方式共同作用，除去雜質(zhì)，且對蛋白的性質(zhì)影響較小。本發(fā)明雖然也存在酶制劑最適合ph在堿性情況，但是ph值會控制在8以下，保證蛋白的安全性。本發(fā)明采用兩種類別的酶分段作用，內(nèi)肽酶是從蛋白分子內(nèi)部定點(diǎn)或隨機(jī)切割，分解結(jié)構(gòu)更小的蛋白；端肽酶是從c-/n-末端開始切割或者特異性識別某個氨基酸點(diǎn)切割，將分子結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低為可溶解的肽類或者氨基酸。本發(fā)明為了使蛋白酶a發(fā)揮更加好的作用，蛋白酶a的作用位點(diǎn)為含有巰基的鍵，但是需要對巰基保護(hù)起來，蛋白酶的作用才會更加有效，半胱氨酸鹽酸鹽對巰基的保護(hù)作用明顯。常規(guī)水解蛋白渣為可溶肽的比例通常最大為50％，而本發(fā)明轉(zhuǎn)化率高，其原因有：(1)首先對非蛋白成分進(jìn)行了有效的分離，極大程度提高了后期蛋白酶作用的底物濃度；(2)兩種類別的酶組合應(yīng)用，且采取外援助劑，將酶制劑效果發(fā)揮到最大。以往谷氨酸發(fā)酵后固渣主要通過廢水排放，既造成了環(huán)境污染又浪費(fèi)了資源。本技術(shù)對工業(yè)廢棄固渣綜合利用，排除雜質(zhì)后制備得到具有功能活性的活性肽產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)糧食資源的全方位利用，具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價值。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。實(shí)施例1(1)原料選擇和前處理：選擇沒有霉變、酸臭和明顯質(zhì)變的、經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的油性物料渣，去除明顯無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，無機(jī)雜質(zhì)包括泥土、砂石、煤渣、磚瓦、玻璃碎塊、金屬物及其他無機(jī)物質(zhì)，有機(jī)雜質(zhì)包括植物根、莖、毛、種子、異種粒、蟲蛹、蟲尸。(2)粉碎：將前處理后的固渣經(jīng)過粗粉碎和細(xì)粉碎兩步粉碎后再過篩分，篩分的篩網(wǎng)目數(shù)為60目，當(dāng)細(xì)粉碎后篩分的篩上物積累到一定量時，設(shè)備自動將篩上物暫存罐中物料泵入粗粉碎進(jìn)料口與新物料同時粉碎，測定篩上物中纖維類物質(zhì)含量62％，通過篩分后的物料細(xì)度為300目通過率為98％。(3)除雜：調(diào)整漿液濃度為15％、ph為8.5、物料溫度為50℃，混合以干物質(zhì)計0.5‰的表面活性劑類化學(xué)物質(zhì)，添加的化學(xué)物質(zhì)為聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯和十二烷基磺酸鈉同時添加，添加比例為4:1，攪拌反應(yīng)5h，通過旋流洗滌方式去除雜質(zhì)，收集旋流洗滌重相。該類組合去除脂類物質(zhì)范圍較廣，可以除去親水親油性質(zhì)相關(guān)的hlb值為4～15的脂類物質(zhì)、可溶性灰分或其他水溶性物質(zhì)。(4)酶解反應(yīng)：旋流洗滌的重相物料，調(diào)漿為15％，換熱到物料溫度為60℃，調(diào)節(jié)ph值4，先添加蛋白酶a內(nèi)肽酶(添加酸性蛋白酶和中性蛋白酶，添加比例為1:1，其中中性蛋白酶特指枯草桿菌發(fā)酵)，同步添加半胱氨酸鹽酸鹽0.05‰，攪拌反應(yīng)后，再添加蛋白酶b端肽酶木瓜蛋白酶，繼續(xù)反應(yīng)，兩種酶制劑總反應(yīng)時間為0.5h，總添加量為0.8‰(內(nèi)肽酶與端肽酶添加量比例為2:1)。測定蛋白酶a和蛋白酶b分別反應(yīng)后總固渣轉(zhuǎn)化為可溶性成分的比例分別為67％和81％。(5)濃縮與干燥：將上述酶解液濃縮至濃度為15％，而后采用噴霧干燥方式對物料干燥即得到成品。實(shí)施例2(1)原料選擇和前處理：選擇沒有霉變、酸臭和明顯質(zhì)變的、經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的薯類加工后的渣，去除明顯無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，無機(jī)雜質(zhì)包括泥土、砂石、煤渣、磚瓦、玻璃碎塊、金屬物及其他無機(jī)物質(zhì)，有機(jī)雜質(zhì)包括植物根、莖、毛、種子、異種粒、蟲蛹、蟲尸。(2)粉碎：將前處理后的固渣經(jīng)過粗粉碎和細(xì)粉碎兩步粉碎后再過篩分，篩分的篩網(wǎng)目數(shù)為80目，當(dāng)細(xì)粉碎后篩分的篩上物積累到一定量時，設(shè)備自動將篩上物暫存罐中物料泵入粗粉碎進(jìn)料口與新物料同時粉碎，檢測篩上物中纖維類物質(zhì)含量71％，通過篩分后的物料細(xì)度為300目通過率為99％。(3)除雜：調(diào)整漿液濃度為25％、ph為6.5、物料溫度為75℃，混合以干物質(zhì)計0.1‰的表面活性劑類化學(xué)物質(zhì)，添加的化學(xué)物質(zhì)為雙乙酰酒石酸單雙甘油酯和十二烷基磺酸鈉搭配添加，添加比例為3:2，攪拌反應(yīng)1h，通過旋流洗滌方式去除雜質(zhì)，收集旋流洗滌重相。除去的雜質(zhì)為親水親油性質(zhì)hlb數(shù)值為1～16的脂類物質(zhì)、可溶性灰分或其他水溶性物質(zhì)。(4)酶解反應(yīng)：旋流洗滌的重相物料，調(diào)漿為25％，換熱到物料溫度為45℃，調(diào)節(jié)ph值8，先添加蛋白酶a內(nèi)肽酶(酸性蛋白酶和菠蘿蛋白酶，添加比例為1:1)同步添加半胱氨酸鹽酸鹽0.01‰，攪拌反應(yīng)后，再添加蛋白酶b端肽酶(添加堿性蛋白酶和胰蛋白酶，添加比例為2:1)，繼續(xù)反應(yīng)，兩種酶制劑總反應(yīng)時間為8h，總添加量為0.3‰(內(nèi)肽酶與端肽酶添加量比例為1:2)。測定蛋白酶a和蛋白酶b分別反應(yīng)后總固渣轉(zhuǎn)化為可溶性成分的比例分別為51％和73％。(5)濃縮與干燥：將上述酶解液濃縮至濃度為30％，而后采用噴霧干燥方式對物料干燥即得到成品。實(shí)施例3(1)原料選擇和前處理：選擇沒有霉變、酸臭和明顯質(zhì)變的、經(jīng)過谷氨酸發(fā)酵工藝處理后的糧谷類加工后的渣，去除明顯無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，無機(jī)雜質(zhì)包括泥土、砂石、煤渣、磚瓦、玻璃碎塊、金屬物及其他無機(jī)物質(zhì)，有機(jī)雜質(zhì)包括植物根、莖、毛、種子、異種粒、蟲蛹、蟲尸。(2)粉碎：將前處理后的固渣經(jīng)過粗粉碎和細(xì)粉碎兩步粉碎后再過篩分，篩分的篩網(wǎng)目數(shù)為70目，當(dāng)細(xì)粉碎后篩分的篩上物積累到一定量時，設(shè)備自動將篩上物暫存罐中物料泵入粗粉碎進(jìn)料口與新物料同時粉碎，檢測篩上物中纖維類物質(zhì)含量65％，通過篩分后的物料細(xì)度為300目通過率為99％。(3)除雜：調(diào)整漿液濃度為20％、ph為7.0、物料溫度為62℃，混合以干物質(zhì)計0.3‰的表面活性劑類化學(xué)物質(zhì)，添加的化學(xué)物質(zhì)為聚甘油脂肪酸酯和乙二胺四乙酸二鈉同時添加，復(fù)配比例為1:1，攪拌反應(yīng)3h，通過旋流洗滌方式去除雜質(zhì)，收集旋流洗滌重相。除去的雜質(zhì)為親水親油性質(zhì)hlb為1～20的脂類物質(zhì)、可溶性灰分或其他水溶性物質(zhì)。(4)酶解反應(yīng)：旋流洗滌的重相物料，調(diào)漿為20％，換熱到物料溫度為50℃，調(diào)節(jié)ph值6.5，先添加蛋白酶a內(nèi)肽酶(添加中性蛋白酶和菠蘿蛋白酶，添加比例為1:1，其中中性蛋白酶特指米曲霉發(fā)酵來源)，同步添加半胱氨酸鹽酸鹽0.03‰，攪拌反應(yīng)后，再添加蛋白酶b端肽酶胰蛋白酶，繼續(xù)反應(yīng)，兩種酶制劑總反應(yīng)時間為4h，總添加量為0.5‰(內(nèi)肽酶與端肽酶添加量比例為1:1)。測定蛋白酶a和蛋白酶b分別反應(yīng)后總固渣轉(zhuǎn)化為可溶性成分的比例分別為57％和76％。(5)濃縮與干燥：將上述酶解液濃縮至濃度為22％，而后采用噴霧干燥方式對物料干燥即得到成品。實(shí)施例4各個步驟都跟實(shí)施例1相同，只有除雜步驟中添加的化學(xué)物質(zhì)種類和配比不同，為山梨醇酐類聚酯和乙二胺四乙酸二鈉復(fù)配使用，添加比例為3:1。實(shí)施例5各個步驟都跟實(shí)施例2相同，只有除雜步驟中添加的化學(xué)物質(zhì)種類和配比不同，為蔗糖脂肪酸酯和乙二胺四乙酸二鈉復(fù)配使用，添加比例為3:2。實(shí)施例6各個步驟都跟實(shí)施例3相同，只有除雜步驟中添加的化學(xué)物質(zhì)種類和配比不同，為聚甘油脂肪酸酯和十二烷基磺酸鈉復(fù)配使用，添加比例為1:1。測試?yán)?對實(shí)施例1～3制備得到的復(fù)配好的活性肽理化成分分析，測試結(jié)果如表1所示。表1活性肽產(chǎn)品理化成分測定水分/％蛋白/％脂肪/％實(shí)施例14.9822.6實(shí)施例24.4750.8實(shí)施例34.5781.5測試?yán)?對實(shí)施例1～3制備得到的復(fù)配好的活性肽產(chǎn)品分子量分布情況測試結(jié)果如表2所示。表2活性肽產(chǎn)品分子量分布區(qū)情況＜500da500～1500da＞1500da實(shí)施例119％68％13％實(shí)施例223％65％12％實(shí)施例318％70％12％測試?yán)?對實(shí)施例1～3制備得到的復(fù)配好的活性肽產(chǎn)品，用自由基dpph捕捉試劑盒測定活性肽的抗氧化能力，測試結(jié)果如表3所示。表3活性肽產(chǎn)品抗氧化活性實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3抗氧化活性59％54％65％測試?yán)?對實(shí)施例3制備得到的復(fù)配好的活性肽產(chǎn)品，與富含重金屬的土壤混合，并作為有機(jī)氮源復(fù)配到有機(jī)肥料中供給作物生長，培養(yǎng)前后土壤中重金屬含量變化如表4所示。表4培養(yǎng)前后土壤中重金屬含量檢測表本發(fā)明得到的活性肽，與現(xiàn)有技術(shù)相比，最主要是蛋白渣轉(zhuǎn)化為可溶肽的比例高，得到的蛋白歸屬為植物蛋白肽類，目前植物蛋白全溶肽產(chǎn)品不多，該專利豐富了產(chǎn)品制備技術(shù)，蛋白含量＞70％，且500～1500da含量的比例＞60％，這些性質(zhì)與現(xiàn)有產(chǎn)品相似或者優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。本文所描述的具體實(shí)施案例僅作為對本發(fā)明精神和部分實(shí)驗做舉例說明。本發(fā)明所述領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施案例做出各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。當(dāng)前第1頁12