CN100580088C

CN100580088C - 一种酶法水解酪蛋白同时制备磷酸肽和非磷酸肽的方法

Info

Publication number: CN100580088C
Application number: CN200710019381A
Authority: CN
Inventors: 王璋; 许时婴; 张文斌; 杨瑞金; 袁博; 蔡健; 季万兰
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: CN101008027A

Abstract

一种酶法水解酪蛋白同时制备酪蛋白磷酸肽(CPP)和酪蛋白非磷酸肽(CNPP)的方法，属于乳制品深加工和功能性保健食品技术领域。本发明以酪蛋白为原料，采用单一碱性蛋白酶Alcalase 2.4L进行控制水解，采用三硝基苯磺酸法监控DH值，用乙醇-钙分离法从酪蛋白水解液中同时制备CPP和CNPP。CPP的氮/磷摩尔比为20～25∶1，得率35%以上；CNPP得率达到45%；鉴定出CNPP产品中两种ACE抑制活性肽和一种抗氧化活性肽的氨基酸序列为Tyr-Leu、Glu-Asp-Val-Pro和His-Ser。本发明酶水解效果好，价格适宜，工艺路线合理，原料利用率高，易于放大，产品CPP和CNPP可广泛应用于功能性食品配料或保健食品。

Description

一种酶法水解酪蛋白同时制备磷酸肽和非磷酸肽的方法

技术领域

一种酶法水解酪蛋白同时制备磷酸肽(CPP)和非磷酸肽(CNPP)的方法，属于乳制品资源开发和功能性保健食品技术领域。

背景技术

近年来，人类钙营养不足的问题受到了广泛的关注。全世界，尤其是发展中国家，钙缺乏早已是普遍现象，其中最严重的是孕妇、儿童和老年人。我国正常人钙的推荐量为800mg/d，但是营养调查结果显示人均钙摄入量仅为400mg/d，而儿童和孕妇实际摄入量还不到应摄入量的一半。我国老年人骨质疏松症的发病率达到30％-50％，儿童佝偻病发病率高达20％-50％。目前有研究表明，膳食中摄入充足的钙可以减少高血压的发病率。因此，钙对不同年龄和性别的人群都很重要。影响人体钙吸收的因素很多，除人体自身有吸收障碍问题外，更重要的是我国的膳食结构是以植物性食品为主，动物性食品为辅的温饱型膳食类型，这种膳食类型会造成人体摄入钙不足。人们一定要注意科学补钙，CPP是当之无愧的科学补钙的桥梁。此外，CPP同样可以结合其它金属元素并促进它们被人体吸收，这更加增添了人们对CPP研究和开发的兴趣。

高血压是一种高发病率、高并发症、高致残率的严重影响人体健康的“无声杀手”。统计表明，发达国家高血压患病率在20％以上，而其它国家的发病率也在10％～20％。全世界每年的高血压病死亡率达1200万。对于高血压的治疗，目前存在以下错误：(1)对高血压的危害认识不够，不做治疗控制；(2)只单纯降血压，不综合治疗各种危险因素；(3)一发现高血压就进行药物治疗，而不做非药物治疗。研究表明，源于食物蛋白质的降血压肽完全可以克服药物治疗中出现的种种副作用，它只对高血压患者起到降压作用，对血压正常者却无降压作用，同时它还有免疫调节作用。进一步开发天然降血压肽产品是大势所趋，它将成为非药物治疗中的重要组成部分。

酪蛋白中富含多种生物活性肽，其中CPP是被研究和开发最早的一种，具有结合矿物质(如钙)的作用。CNPP作为一种天然存在且同时具有潜在抗氧化活性和抑制ACE活性的物质，对高血压等疾病起到防治效果，无病人群食用可以有预防保健作用，有病人群食用起到非药物治疗的作用。因此，采用酪蛋白为原料制备生物活性肽已经成为当前的研究热点。

目前，研究者报道了酪蛋白源的ACE抑制肽的分离纯化，但未对其功能性组分的结构予以阐明；研究者还利用包括胰酶、碱性蛋白酶在内的酶解与膜滤集成工艺连续制备酪蛋白生物活性多肽，但其所用酶类种类多、价格贵(CN1546682)；另有研究者以牛乳酪蛋白为原料、采用蛋白酶水解、离子交换树脂脱盐生产由六肽至十一肽组成的ACE抑制肽(CN1552891)，但其工艺路线较复杂，冷冻干燥使得成本不菲；还有研究者采用复合蛋白酶酶解酪蛋白制备酪蛋白磷酸肽(CPP)，但未利用CNPP。

因此，采用价格适宜的蛋白酶水解酪蛋白制备CPP和CNPP，充分提高原料利用率，既具有很大的经济效益，也具有一定的社会效益。而选择合适的脱盐方式降低多肽产品中的盐类，对CPP和CNPP产品的推广利用具有重要的意义。同时，对于CNPP产品中具有功能性质的重要多肽也有必要鉴定其结构，便于深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种酶法水解酪蛋白同时制备酪蛋白磷酸肽(CPP)和酪蛋白非磷酸肽(CNPP)的方法，是一种乳制品深加工的重要途径，同时也是生物活性肽的制备方法。

本发明的技术方案为：以酪蛋白为原料，采用单一碱性蛋白酶Alcalase 2.4L进行控制水解，采用三硝基苯磺酸法监控DH值，然后采用乙醇-钙沉淀法从酪蛋白水解液中分离CPP和CNPP，同时制备酪蛋白磷酸肽和酪蛋白非磷酸肽，CPP的部分采用真空干燥得到CPP粉末产品，得率35％以上。CNPP部分采用纳滤浓缩，回收乙醇，采用大孔吸附树脂脱盐，然后采用喷雾干燥得到CNPP粉末产品，得率45％以上。对CNPP产品中两种ACE抑制活性肽和一种抗氧化活性肽予以鉴定，得到其氨基酸序列。工艺为：

(1)溶解：在55～65℃条件下，将酪蛋白溶解在pH为8.0～9.0的碱溶液中，配成质量浓度16％～20％(m/m)的酪蛋白溶液。

(2)酶解：按1～1.5mL酶液/100g酪蛋白的比例加入Alcalase 2.4L，在55～65℃的温度下搅拌2～4h，取样，采用三硝基苯磺酸(TNBS)法监控DH值达到15～20，然后升温至80～85℃，保温15min灭酶。

(3)乙醇-钙沉淀：加入1.2％(氯化钙质量/水解液体积)的氯化钙，再加入食用级乙醇至乙醇终浓度70％～80％，搅拌30min，静置过夜，时间在6小时以上，温度在30℃以下；静置分层的方法也可以由3000rpm离心20min替代。

(4)CPP产品的获得：虹吸上清液，下沉部分离心(3000rpm，15min)，沉淀部分在45℃下真空干燥得到CPP粉末产品，CPP产品水分含量在4.5％以下，将上清液合并，为CNPP部分。

(5)纳滤浓缩CNPP与回收乙醇：对(4)的酪蛋白非磷酸肽部分以截留相对分子质量为300D的纳滤膜进行纳滤，得到酪蛋白非磷酸肽纳滤浓缩液和回收乙醇。

(6)大孔吸附树脂脱盐：浓缩所得60～150mg/ml浓度的酪蛋白非磷酸肽以每小时1个床体积的流速上样至DA201-C大孔吸附树脂柱，水洗后用70％乙醇解吸。

(7)喷雾干燥制得CNPP粉末：进出风温度分别为160～180℃和70～80℃，喷雾干燥得到CNPP粉末。

(8)CNPP中ACE抑制活性肽和抗氧化活性肽的结构鉴定：依次利用体积排阻色谱Sephadex G-25、离子交换色谱DTF-02、大孔吸附树脂色谱DA201-C和半制备型C18RP-HPLC从CNPP中分离得到两种抑制ACE活性肽和一种抗氧化活性肽。再采用SE-HPLC、LC/MS以及氨基酸分析证明这三种肽的氨基酸序列分别为Tyr-Leu、Glu-Asp-Val-Pro和His-Ser。

所得酪蛋白磷酸肽的氮/磷摩尔比为20～25∶1，含有原料酪蛋白中95％的磷，酪蛋白磷酸肽得率达到35％，脱盐后酪蛋白磷酸肽产品中灰分含量在6％以下。

所得酪蛋白非磷酸肽的脱盐率达到98％，脱盐过程酪蛋白非磷酸肽回收率达到90％，产品得率达到45％，脱盐后酪蛋白非磷酸肽产品中灰分含量在6％以下。

本发明的有益效果：(1)采用单一蛋白酶对酪蛋白进行水解，建立了高效的酪蛋白酶水解工艺，原料利用率达到90％以上，同时得到CPP和CNPP两类生物活性肽，实现低成本、高产出；(2)采用TNBS法监控DH值，建立了可行的水解度监测方法，便于控制产物中CPP的产率及N/P摩尔比，减少了产品中的灰分；(3)采用大孔吸附树脂和膜分离技术脱除产品中的盐分，脱盐后CNPP与CPP产品中灰分含量在6％以下；(4)对CNPP中重要组分的结构予以鉴定，为构效关系和作用机理研究奠定基础。利用本发明提供的CPP与CNPP的制备方法，提高了酪蛋白的利用率，在经济性和制备规模上体现其优势。同时产品中重要功能成分的结构明确，有利于其推广利用，CPP与CNPP的用途是功能性食品配料或保健食品。

附图说明

图1CPP与CNPP的制备工艺。

图2氨基酸分析与质谱鉴定CNPP中ACE抑制肽与抗氧化肽的结构：(a)Tyr-Leu；(b)Glu-Asp-Val-Pro；(c)His-Ser。

具体实施方式

本发明的方法并非限定于此实施例。

实施例1

在10L夹层反应器中进行酶反应。将5000ml水加入反应器中，升温至55℃，然后称取1000g酪蛋白，搅拌下缓慢加入水中。用2mol/L NaOH调节pH值至8.0，在55℃条件下使酪蛋白全部溶解，加入11.5mL Alcalase 2.4L，取样用TNBS监测DH。加入60g无水CaCl₂，搅拌至完全溶解，然后在搅拌状态下缓慢加入食用乙醇至最终浓度达到70％(v/v)，放置30min，离心(3000rpm，20min)，沉淀经真空干燥(40℃)制得CPP产品354g。上清液进纳滤装置(纳滤膜截留的相对分子质量为300D)浓缩，透过液用于回收乙醇，浓缩(浓度为60mg/ml)液上DA201-C大孔吸附树脂色谱柱，水洗脱盐后用70％乙醇解吸，流速为每小时一个床体积，水洗时间3小时，解吸时间5小时。喷雾干燥，进风温度160℃，出风温度80℃，制得CNPP产品486g。

CNPP样品配成30％的溶液，通过体积排阻色谱Sephadex G-25、DTF-02离子交换色谱、大孔吸附树脂色谱DA201-C和半制备型C18RP-HPLC从CNPP中分离得到两种ACE抑制活性肽，采用SE-HPLC、LC/MS和氨基酸分析对CNPP中的抑制ACE活性肽进行一级结构鉴定，确其氨基酸序列分别为Tyr-Leu和Glu-Asp-Val-Pro。

实施例2

在25L夹层反应器中进行酶反应。将15000ml水加入反应器中，升温至65℃，然后称取3750g酪蛋白，搅拌下缓慢加入水中。用2mol/L NaOH调节pH值至8.5，在65℃条件下使酪蛋白全部溶解，加入55mL Alcalase 2.4L，取样用TNBS监测DH。加入180g无水CaCl₂，搅拌至完全溶解，然后在搅拌状态下缓慢加入食用乙醇至最终浓度达到80％(v/v)，静置过夜，虹吸上层清液后离心(3000rpm，15min)，沉淀经真空干燥(45℃)制得CPP产品1480g。上清液进纳滤装置(纳滤膜截留的相对分子质量为300D)浓缩，透过液用于回收乙醇，浓缩(浓度为150mg/ml)液上DA201-C大孔吸附树脂色谱柱，水洗脱盐后用70％乙醇解吸，流速为每小时一个床体积，水洗时间3小时，解吸时间5小时。喷雾干燥，进风温度180℃，出风温度70℃，制得CNPF产品1690g。

CNPP样品配制成25％的溶液，通过体积排阻色谱Sephadex G-25、DTF-02离子交换色谱、大孔吸附树脂色谱DA201-C和半制备型C18RP-HPLC从CNPP中分离得到两种ACE抑制活性肽，采用SE-HPLC、LC/MS和氨基酸分析对CNPP中的抑制ACE活性肽进行一级结构鉴定，确其氨基酸序列分别为His-Ser。

Claims

1、一种酶法水解酪蛋白同时制备酪蛋白磷酸肽和酪蛋白非磷酸肽的方法，其特征在于：以酪蛋白为原料，采用单一碱性蛋白酶Alcalase 2.4L进行控制水解，采用三硝基苯磺酸法监控DH值，然后采用乙醇-钙分离法从酪蛋白水解液中同时制备酪蛋白磷酸肽和酪蛋白非磷酸肽，工艺为：

(1)溶解：在55～65℃下，将酪蛋白溶解在pH 8.0～9.0的碱溶液中，配成质量浓度16％～20％的酪蛋白溶液；

(2)酶解：按1～1.5mL酶液/100g酪蛋白的比例加入Alcalase 2.4L，在55～65℃下搅拌2～4h，取样，采用三硝基苯磺酸法监控DH值达到15～20，然后升温灭酶；

(3)乙醇-钙沉淀：加入氯化钙质量/水解液体积比1.2％的氯化钙，再加入食用级乙醇至乙醇终浓度70％～80％，搅拌30min，30℃以下静置过夜；或3000rpm离心20min分层；

(4)酪蛋白磷酸肽产品的获得：虹吸出上层清液，底部的沉淀部分3000rpm、15min离心，沉淀部分在45℃以下真空干燥得到酪蛋白磷酸肽粉末产品，产品水分含量在4.5％以下；将上清液合并，为酪蛋白非磷酸肽部分；

(5)酪蛋白非磷酸肽的纳滤浓缩与乙醇回收：对(4)的酪蛋白非磷酸肽部分以截留相对分子质量为300D的纳滤膜进行纳滤，得到酪蛋白非磷酸肽纳滤浓缩液和回收乙醇；

(6)大孔吸附树脂脱盐：浓缩所得60～150mg/ml浓度的酪蛋白非磷酸肽以每小时1个床体积的流速上样至DA201-C大孔吸附树脂柱，水洗后用70％乙醇解吸；

(7)喷雾干燥：进出风温度分别为160～180℃和70～80℃，喷雾干燥得到酪蛋白非磷酸肽粉末；

(8)酪蛋白非磷酸肽中ACE抑制活性肽和抗氧化活性肽的结构鉴定：依次利用体积排阻色谱Sephadex G-25、离子交换色谱DTF-02、大孔吸附树脂色谱DA201-C和半制备型C18RP-HPLC从酪蛋白非磷酸肽中分离得到两种抑制ACE活性肽和一种抗氧化活性肽；再采用SE-HPLC、LC/MS以及氨基酸分析证明这三种肽的氨基酸序列分别为Tyr-Leu、Glu-Asp-Val-Pro和His-Ser。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是酪蛋白磷酸肽的氮/磷摩尔比为20～25∶1，含有原料酪蛋白中95％的磷，酪蛋白磷酸肽得率达到35％，脱盐后酪蛋白磷酸肽产品中灰分含量在6％以下。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是酪蛋白非磷酸肽的脱盐率达到98％，脱盐过程酪蛋白非磷酸肽回收率达到90％，产品得率达到45％，脱盐后酪蛋白非磷酸肽产品中灰分含量在6％以下。