CN1240300C - 由大豆粉制备蛋白水解物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种由大豆粉制备蛋白水解物的方法，所述方法包括：使用植物源的蛋白水解酶于pH5-9和温度53±5℃、搅拌下将固体含量为6-30%w/v的脱脂大豆粉含水浆液水解30分钟至6小时；通过已知方式使该酶失活；中和浆液的pH值；通过已知方式分离这些固体，并将所得澄清液干燥，得到所述水解物。

Description

由大豆粉制备蛋白水解物的方法
技术领域
本发明涉及一种使用植物源蛋白水解酶由大豆粉制备蛋白水解物的方法。具体地说，本发明涉及一种使用木瓜蛋白酶由脱脂大豆粉制备蛋白水解物的方法。
背景技术
目前印度生产约6.8兆吨大豆，提取油，并将溶剂提取过的大豆粉出口到国外用作饲料。在溶剂提取装置中通过使用其它大豆卫生加工用的设备，可以获得具有所需功能特性的食用级脱脂粉。回收油之后，在印度可获得4.9兆吨的大豆粉利用。生产的所有大豆中有一少部分也发现了它的不同食用级粉的应用，分离蛋白和质构化产品以及这些产品的流行正大大地为全球获得。大豆是优异的蛋白源，它含有约40％蛋白质。通过降低或破坏抗营养因子如胰蛋白酶抑制剂，已开发了新的生产高质量大豆食品的技术。
美国专利5180597要求保护一种具有强化风味的水解植物蛋白的制备方法，该植物蛋白不含可觉察量的一氯二羟基丙烷。在上述文献中，使用Prozyme 6(一种真菌蛋白酶)在温度40-50℃、pH 6.5-7.0、酶浓度为底物的0.1-2.0％下将小麦面筋水解4小时。水解的蛋白质用气态HCl脱酰胺化，之后加入酸使该酶失活。这种水解的缺点是它可能导致氨基酸外消旋，并且加入酸增加了产品中的盐含量。
美国专利5077062要求保护一种低钠、低谷氨酸一钠大豆水解物，它是由大豆物料如大豆粉、大豆粗粉或大豆渣使用真菌蛋白酶在水中制得的。该水解是在没有酸或碱的情况下于90℃下进行2小时。使酶失活并使混合物脱水之后，所得水解物含有45-55wt.％酶促水解的大豆基蛋白质，其平均分子量是670,000±50,000。所用的该真菌蛋白酶与本发明所用的酶不同。该方法由于使用高温(90℃)，因此耗能。
美国专利4757007要求保护使用蛋白酶由大豆蛋白制备二种水解产物。该大豆蛋白用醇沉淀之后，用木瓜蛋白酶或胃蛋白酶进行水解。该方法的缺陷是它涉及将水解产物的混合物分离。水解是使用木瓜蛋白酶或胃蛋白酶进行的。进行酸化使其pH降至2.5-5.0，以将两种水解物分离，这样会导致盐含量增加。
欧洲专利0148600 B 1涉及由分离蛋白制备水解的蛋白质，它是在分离蛋白喷射熟化或于104℃下动力加热几秒钟之后，在真空室中冷却，然后用菠萝蛋白酶水解。蛋白质在其等电点从该物料的水提物中沉淀出来，之后水解。该方法的缺陷是原料分离蛋白较贵。该方法的步骤多，耗能。该方法还需要类似喷射熟化机和真空室的机械。
欧洲专利0223560A2要求一种方法，描述了使用内肽酶，接着使用来自乳链球菌的氨基肽酶将具有肉和干酪风味的蛋白水解物与蛋白质饲料原料(例如含有大豆、面筋、乳清、酪蛋白、血红蛋白、酵母、谷物或微生物蛋白质)分离。该方法的缺陷是它是多步工艺。
欧洲专利0087246B1要求保护一种方法，描述了使用来自曲霉属的真菌蛋白酶和胰酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶A、B和C、弹性蛋白酶和羧肽酶A和B)将大豆、小麦面筋和棉籽水解。使用活性炭处理该水解物，将其用于提高营养。该方法的缺陷是它涉及较多步骤。
欧洲专利0187048A2描述了使用微生物凝乳酶(米赫毛霉)制备具有0.25-2.5％水解度(DH)的大豆蛋白水解物，并将其用作卵白代用品。该方法中所用的酶不同，并且涉及非常低DH的大豆蛋白。
英国专利2053228A描述了一种由部分脱脂的大豆物料通过蛋白水解酶水解生产大豆蛋白水解物的方法。该方法的缺陷是由于部分脱脂的大豆粉，留下的油与蛋白相接触，这样会导致异味。
美国专利4,324,805描述了一种由部分脱脂的大豆物料通过蛋白水解酶水解生产大豆蛋白水解物和油的方法。通过在pH 3.5-4.5下水洗将大豆粉部分脱脂，然后使用水和碱水解以增加其pH。DH在8-12％的范围内。从废水中回收油。所用酶是爱尔卡酶(Alcalase)。该方法的缺陷是它是一多步骤方法，并且由于大豆粉部分脱脂，留下的油与蛋白相接触，会导致异味。通过加入酸使酶失活，这样可能导致产物中盐含量增加。
美国专利3640725描述了一种酶促水解生产大豆蛋白水解物的方法。将这些豆子粉碎并在90-140℃下加热。将蛋白酶(真菌和细菌)在25-75℃下加入。将纤维分离，浆液有两相-油相和水相。使水相达到pH 4.5以将该蛋白质沉淀，然后将其浓缩。原料未脱脂，因此残余油会与水相接触，可能导致异味。
加拿大专利905742描述了一种大豆蛋白水解物，用胃蛋白酶改性，获得一产物，它在水和糖泡沫(sugar whips)存在下快速产生低密度的充气产品。
欧洲专利0797928A1描述了一种用选择性使用的蛋白酶在pH1.5-2.5下分解大豆球蛋白生产大豆蛋白水解物的方法。该方法中所用的pH非常低，因此与本发明所用的pH不同。而且，该方法的目的是获得低的大豆球蛋白含量，它与本发明的情形不同。
可以参考标题为“大豆蛋白的可溶性酶促水解物的工业生产和应用”(Olsen，H.S.，Adler Nissen，J.，(1979)，ProcessBiochemi stry，14(7)，6，8，10-11)的公开文章，其中描述了一种由大豆片在pH 4.5下洗涤，接着用爱尔卡酶水解制备大豆蛋白水解物的方法。该底物的溶解度在酸性pH下低，这可能导致产率低。所用酶与本发明所用的酶不同。
发明目的
本发明的目的是提供一种用植物基蛋白酶由大豆粉制备大豆水解物的方法。
本发明的另一目的是提供一种具有特定水解度的蛋白水解物的制备方法。
本发明又一目的是提供一种在广泛pH值下制备可溶于水的蛋白水解物的方法。
本发明的再一目的是提供一种可用于营养强化的蛋白水解物的制备方法。
本发明概述
本发明提供了一种由大豆粉制备蛋白水解物的方法，所述方法包括：使用植物源的蛋白水解酶于pH 5-9和温度53±5℃、搅拌下将固体含量为6-30％w/v的脱脂大豆粉含水浆液水解30分钟至6小时；通过已知方式使该酶失活；中和浆液的pH值；通过已知方式分离这些固体，并将所得澄清液干燥，得到所述水解物。
发明详述
因此，本发明提供了一种由大豆粉制备蛋白水解物的方法，所述方法包括：使用植物源的蛋白水解酶于pH 5-9和温度53±5℃、搅拌下将固体含量为6-30％w/v的脱脂大豆粉含水浆液水解30分钟至6小时；通过已知方式使该酶失活；中和浆液的pH值；通过已知方式分离这些固体，并将所得澄清液干燥，得到所述水解物。
在本发明的一个实施方式中，浆液的固体含量是20％w/v。
在本发明的另一实施方式中，植物源蛋白水解酶选自木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶。
在本发明的又一实施方式中，将0.4-0.6％w/w蛋白水解酶加入到大豆粉中。
在本发明的再一实施方式中，水解进行3-4小时。
在本发明的还一实施方式中，干燥是通过冷冻干燥、喷雾干燥和转鼓干燥进行的。
在本发明的另一个实施方式中，生产的蛋白水解物具有降低的苦味。
在本发明的一个实施方式中，生产的蛋白水解物性质上吸湿性较低。
在本发明的另一实施方式中，蛋白水解物具有2-2.2g/100ml苦味识别阈值。
在本发明的又一实施方式中，生产的蛋白水解物具有低的矿物质含量。
在本发明的还一实施方式中，由所得原料获得高产率的水解度为30-35％的蛋白水解物。
在本发明的下一个实施方式中，获得一种奶油色的蛋白水解物，并且产率为20-25％(以大豆粉为基础)。
在本发明的一个实施方式中，蛋白水解物具有3.0-5.0％水分、8.0-8.5％氮和30.0-35.0％水解度。
在本发明的另一实施方式中，所得蛋白水解物具有25-30胰蛋白酶抑制剂单位/mg活性、95-98％氮溶出率和1.0-1.4％的盐含量。
在本发明的又一实施方式中，检测不到蛋白水解物中的脂氧合酶和脲酶活性。
在本发明的再一实施方式中，蛋白水解物的氨基酸组成与原料中的氨基酸组成类似。
在本发明的还一实施方式中，蛋白水解物保留了原料中的营养价值。
在本发明的下一个实施方式中，蛋白水解物不赋予最终产品任何不希望的风味。
在本发明的一个实施方式中，蛋白水解物的溶解度不依赖于其pH值。
本发明还提供了一种奶油色蛋白水解物。
在本发明的又一实施方式中，蛋白水解物具有3-5％水分、8-8.5％氮和30-35％水解度。
在本发明的再一实施方式中，蛋白水解物具有20-30胰蛋白酶抑制剂单位/mg活性、95-98％氮溶出率和1-1.4％的盐含量。
在本发明的还一实施方式中，蛋白水解物具有2-2.2g/100ml苦味识别阈值。
在本发明的下一个实施方式中，检测不到蛋白水解物中的脂氧合酶和脲酶活性。
在本发明的一个实施方式中，蛋白水解物的氨基酸组成与原料中的氨基酸组成类似。
在本发明的另一实施方式中，蛋白水解物保留了原料中的营养价值。
在本发明的又一实施方式中，蛋白水解物不赋予最终产品任何不希望的风味。
在本发明的再一实施方式中，蛋白水解物的溶解度不依赖于其pH值。
该方法涉及以下加工步骤：
脱脂大豆粉
大豆粉得自干净圆大豆。将这些清洁的大豆通过一裂开过程；将大豆碎片在筛和吸气***上分级。清洁过的裂开豆肉通过一调理熟化器并使之成薄片。将其经受溶剂提取过程。提取过的薄片脱溶剂并粉碎至100目。大豆粉的规格由以下组成：(a)水分＝9％质量(最大)；(b)蛋白质(干基重)＝48％质量(最小)；(c)总灰分(干基重)＝7.2％质量(最大)；(d)酸不溶性灰分(干基重)＝0.4％质量(最大)；(e)脂肪(干基重)＝1.5％质量；(f)粗纤维(干基重)＝4.2％质量(最大)；(g)黄曲霉毒素＝30ppb(最大)；(h)残余溶剂＝170ppm；(I)总细菌数/g＝50,000；(j)大肠杆菌/g＝10；和
(k)沙门氏菌-无。
木瓜蛋白酶
植物硫醇蛋白酶木瓜蛋白酶的规格是获得蛋白水解活性不低于2,000酪氨酸单位(TU)/mg蛋白水解活性的可商购获得的食品级酶。水解度的测定
三硝基苯磺酸(TNBS)步骤，是一种精确、可再现且通用的测定食品蛋白水解物的水解度的步骤。将蛋白水解物以0.25-2.5×10-3氨基当量/L的浓度溶解/分散在热1％十二烷基硫酸钠中。将样品溶液(0.25ml)与2ml的0.2125M磷酸钠缓冲液(pH 8.2)和2ml的0.1％三硝基苯磺酸混合，接着在暗处于50℃下培养60分钟。加入4ml的0.10N盐酸(HCl)将反应骤冷，并在340nm下读出吸光度。使用1.5mM L-亮氨酸溶液作为标准。通过每一特定蛋白质底物的标准曲线将测定的亮氨酸氨基当量转换为水解度(Adler Ni ssen，J.(1979)J.Agri.Food Chem.27，6，1256-1262)。
以合适的溶剂与溶质比将脱脂大豆粉分散在水中，并使用6N氢氧化钠或6N盐酸调整该分散液的pH。用机械搅拌器保持搅拌几分钟，并将温度升高至50-55℃。在该阶段加入0.4-0.6(w％)木瓜蛋白酶(以大豆粉为基础)，并连续搅拌3-4小时。上述时间间隔结束时将浆液的温度升高至90-95℃保持5-10分钟。将浆液冷却至室温，离心除去分散液中富含不溶性碳水化合物的部分。将澄清的蛋白水解物喷雾干燥，获得蛋白水解物。
给出以下实施例描述本发明，但不应认为是限制本发明的范围。
实施例1
将100g脱脂大豆粉分散到500ml水中，使用1N HCl将分散液的pH调整至5.5。用机械搅拌器搅拌溶液，然后通过加热溶液将温度升高至50℃。加入500mg的木瓜蛋白酶，连续搅拌3小时。通过煮沸5分钟将酶失活。使用6N NaOH将水解物的pH调整至6.8。将浆液冷却并离心。将澄清溶液喷雾干燥。产率是24％(以大豆粉为基础)，并且水解度是30％。
实施例2
将300g脱脂大豆粉分散到1500ml水中，使用1N HCl将分散液的pH调整至5.5。用机械搅拌器搅拌溶液，然后将温度升高至55℃。加入1.5g的木瓜蛋白酶，连续搅拌3小时。通过煮沸5分钟将酶失活。使用6N NaOH将水解物的pH调整至6.8。将浆液冷却并离心。将澄清溶液喷雾干燥。产率是21％(以大豆粉为基础)，并且水解度是30％。
实施例3
将1kg脱脂大豆粉分散到5000ml水中，使用1N HCl将分散液的pH调整至5.0。用机械搅拌器搅拌溶液，然后将温度升高至50℃。加入5g的木瓜蛋白酶，连续搅拌4小时。通过煮沸5分钟将酶失活。使用6N NaOH将水解物的pH调整至6.5。将浆液冷却并离心。将澄清溶液喷雾干燥。产率是20％(以大豆粉为基础)，并且水解度是30％。
大豆粉的粒径、酶与底物之比、pH和时间间隔控制酶水解的结束，从而使水解物的苦味最小。
所得大豆蛋白水解物是奶油色，产率为20-25％(以大豆粉为基础)。产品具有3.0-5.0％水分、8.0-8.5％氮和30.0-35.0％水解度(TNBS步骤)。
所得大豆蛋白水解物具有25-30胰蛋白酶抑制剂单位/mg(TIU/mg)活性、95-98％氮溶出率、1.0-1.4％的盐含量(以Cl-离子测定)和2-2.2g/100ml苦味识别阈值。检测不到脂氧合酶和脲酶活性。所得大豆蛋白水解物的氨基酸组成与原料的氨基酸组成相似，因此保留了营养价值。与由酪蛋白获得的蛋白水解物相比，该蛋白水解物苦味低，并且性质上吸湿性低。
本发明的主要优点是：
1.所用酶是专一性广的食品级可商购获得的可接受的植物酶，获得30-35％水解度。
2.产品可以是一种良好的添加剂，不会赋予最终产品不希望的风味。
3.水解物具有不依赖于pH的溶解度，使其成为一种在酸pH或碱pH下都合适的添加剂。
4.最终产品为干燥形式，它适用于不同食品配方并且易于操作。

Claims (17)

1、一种由大豆粉制备蛋白水解物的方法，所述方法包括：使用植物源的蛋白水解酶于pH 5-9和温度53±5℃、搅拌下将固体含量为6-30％w/v的脱脂大豆粉含水浆液水解30分钟至6小时；通过煮沸5分钟使该酶失活；中和浆液的pH值至6.8或6.5；通过将浆液冷却并离心以分离澄清的上清液，并将所得澄清的上清液干燥，得到所述水解物。
2、如权利要求1所述的方法，其中浆液的固体含量是20％w/v。
3、如权利要求1所述的方法，其中植物源蛋白水解酶选自木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶。
4、如权利要求1所述的方法，其中将0.4-0.6％w/w蛋白水解酶加入到大豆粉中。
5、如权利要求1所述的方法，其中水解进行3-4小时。
6、如权利要求1所述的方法，其中干燥是通过冷冻干燥、喷雾干燥或转鼓干燥进行的。
7、如权利要求1所述的方法，其中生产的蛋白水解物性质上吸湿性低。
8、如权利要求1所述的方法，其中蛋白水解物具有2-2.2g/100ml苦味识别阈值。
9、如权利要求1所述的方法，其中由所得原料获得产率为20-25％的水解度为30-35％的蛋白水解物。
10、如权利要求1所述的方法，其中获得的蛋白水解物为奶油色，并且以大豆粉为基础，其产率为20-25％。
11、如权利要求1所述的方法，其中蛋白水解物具有3.0-5.0％水分、8.0-8.5％氮和30.0-35.0％水解度。
12、如权利要求1所述的方法，其中所得蛋白水解物具有25-30胰蛋白酶抑制剂单位/mg活性、95-98％氮溶出率和1.0-1.4％的盐含量。
13、如权利要求1所述的方法，其中检测不到蛋白水解物中的脂氧合酶和脲酶活性。
14、一种由权利要求1所述方法制得的大豆粉获得的蛋白水解物，包括：20-30胰蛋白酶抑制剂单位/mg活性、95-98％氮溶出率、1-1.4％的盐含量、3-5％水分、8-8.5％氮和30-35％水解度。
15、如权利要求14所述的蛋白水解物，其中检测不到蛋白水解物中的脂氧合酶和脲酶活性。
16、如权利要求14所述的蛋白水解物，还包括2-2.2g/100ml苦味识别阈值。
17、如权利要求14所述的蛋白水解物，具有奶油色。
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