專利名稱：大豆肽粉的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種大豆肽粉的生產方法，特別是涉及一種采用擠壓膨化預處理、超聲輔助酶解高溫豆柏生產大豆肽粉的方法，屬于大豆肽粉的提取加工領域。
背景技術：
豆柏中約含45% 50%的蛋白質、20% 25%的多糖和纖維素、10% 15%的低聚糖，以及少量的大豆異黃酮和大豆皂苷，有很高的開發和利用價值。目前煉油廠主要將豆柏當作動物飼料處理，僅有少部分豆柏用于發酵食品生產，造成了大量優質蛋白資源和一些生理活性物質的浪費，因此充分開發和利用豆柏，提高其產品的附加值成為一個急需解決的問題。在國外對大豆肽的研究起步較早，日本和美國無論在基礎理論方面，還是在應用研究方面，均處于世界領先地位。美國在70年代初研制出大豆多肽產品，之后美國Deltown Speciaties公司建成了年產5000噸食用大豆肽的工廠。90年代初，美國食品藥品管理局 (FDA)批準大豆肽作為腸道營養劑，每年大豆肽產品的銷售額可達上億美元。日本于80年代開展此方面的研究，不二制油公司、雪印和森永等乳業公司均已成功地將大豆多肽用于食品生產。不二制油生產的某系列產品，有PM，S，R，D四種，最先用的是PM，S類，含2-3個氨基酸殘基。如今在日本大豆肽產品的年銷售額也在逐年上升(李玉珍，林親錄，肖懷秋， 趙謀明.大豆多肽特性及其應用研究現狀[J].中國食品添加劑，2005 (6) :91-94)。我國在20世紀80年代末才開始興起對大豆肽的研究，與國外相比起步較晚。近年來，對大豆肽的研究日漸廣泛，有突飛猛進之勢。盛國華(盛國華.大豆多肽的功能及應用 [J].食品工藝科技，1993 (06))報道了大豆多肽的功能及應用研究；趙新淮(趙新淮.大豆蛋白水解物的精制研究[J].食品工業，1996 (03))利用蛋白酶水解制備大豆蛋白水解物， 并用于生產酸性飲料；張延坤等人(張延坤，劉炳智.大豆肽在食品工業中的應用[J].食品工業，1997(3))報道了大豆肽在食品工業中的應用研究；李雄輝等人(李雄輝，過新勝， 徐剛.大豆多肽提取工藝的研究[J].食品科學，1999 (09))提出采用中性蛋白Asl. 398和木瓜蛋白酶雙酶復合水解的方法，獲得了相對分子質量在2000以下的大豆肽，且水解度比單獨使用一種酶更高；李書國(李書國，陳輝，莊玉亭，李雪梅.復合酶法制備活性大豆寡肽研究[J].糧食與油脂，2001 (3))采用中性蛋白酶Asl. 398和胰蛋白酶雙酶復合水解大豆分離蛋白，水解度能達到30%以上，相對分子質量低于1000，獲得了良好的水解效果。2007年徐紅華等人(徐紅華，申德超.不同擠壓參數對大豆柏蛋白質結構的影響[J].農業工程學報，2007，23 (7) =267-271)以蛋白質分散指數較高的溶劑浸出工藝為對照，在保證低殘油率的同時，系統分析不同擠壓參數對大豆柏蛋白質游離巰基含量和表面疏水性的影響，為大豆柏蛋白的應用和擠壓參數設定提供理論依據。2009年，李善仁等 (陳濟琢，李善仁，蔡海松，林新堅.大豆肽的制備及其在養殖業中的應用[J].大豆科學， 2009(02))以大豆、大豆蛋白或豆柏為主要原料，用酶解法或微生物發酵法生產，經過分離純化等處理得到的相對分子質量在5000以下的低聚肽混合物，其中還包含一些糖類、游離氨基酸、灰分和水分等。2011年張智宇等人(張智宇，朱秀清，任為聰.擠壓膨化對胰蛋白酶酶解高變性豆柏效果的影響[J].中國糧油學報，2011，26 (3) 20-24)利用雙螺桿擠壓膨化高變性大豆柏預處理來提高豆柏胰蛋白酶的水解度和高變性豆柏的利用率，為生產飼料生物活性肽提供依據。目前國內外存在的制備大豆肽的方法主要有以下幾種I.分離提取此方法適用于提取真菌、細菌和動植物體內的酶抑制素和激素等內源性生物活性肽。2.蛋白質水解一種是體內消化過程中蛋白質水解得到生物活性肽；另一種是體外通過酸水解蛋白質得到生物活性肽，此法成本低、工藝簡單，但水解難控制、氨基酸受損嚴重，應用受到限制。3.化學合成通過液相或固相化學方法，可以合成所需要的活性肽，其缺點是成本高、副產物和殘留化合物多。4.基因重組采用DNA重組技術制備生物活性肽。該方法限用于長肽和蛋白質生產，而許多具有生理特性的活性肽都為短肽，限制了重組DNA法的應用。5.酶法生產采用酶法生產活性肽，可定位生產特定的肽，條件溫和、產品安全性高、成本低、易推廣。目前越來越多的生物活性肽被發現，已將其應用于保健食品、藥品、化妝品和飼料添加劑等方面，開發出了運動食品、延緩衰老食品、降壓食品等一系列功能食品。隨著生物技術的發展，生物活性肽產品的研究與開發具有極大的發展潛力。通過對國內外制備大豆肽方法的檢索，發現現有的制備大豆肽方法缺點如下I.制備原料要求較高。2.提取時間長，不適合工業化生產。3.成本高、副產物和殘留化合物多。4.水解難控制、氨基酸受損嚴重。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、提取成本低，大豆肽品質較高、純度較高，不會對環境造成污染的大豆肽粉的生產方法。為達上述目的，本發明一種大豆肽粉的生產方法，包括以下步驟(I)將大豆片用雙螺桿擠壓膨化機擠壓膨化處理，擠壓膨化后用乙醚脫脂， 95-10(TC高溫脫溶，干燥、粉碎后過40-45目篩，得到高溫豆柏，即底物；(2)過篩后，用蛋白酶對高溫豆柏進行酶解，同時用超聲波輔助酶解，滅酶、離心處理后得到濾液，將濾液烘干后粉碎，即得大豆肽粉；所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為5_25%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫
4度45-105°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為80-120r/min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8_25mm。本發明大豆肽粉的生產方法，其中優選所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為6-14%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度60-100°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為90-110r/ min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8-16mm。更優選地，所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為10%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度90°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為lOOr/min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8mm。本發明大豆肽粉的生產方法，其中最優選所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為11. 30%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度91. 68°C，雙螺桿擠壓機螺桿轉速為96. 44r/ min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8mm。本發明大豆肽粉的生產方法，其中所述蛋白酶為堿性蛋白酶、中性蛋白酶或木瓜蛋白酶。優選蛋白酶為堿性蛋白酶，酶解時間為3. 5-5. 5h，酶解溫度為40-60°C，酶解pH為 7. 5-9. 5，加酶量10000-30000U/g底物，更優選地，酶解時間為4. 5h，酶解溫度為55°C，酶解 pH為9. O，加酶量20000U/g底物。底物是粉碎的高溫豆柏，根據不同蛋白酶的酶活不同，加酶量百分比不同，本發明方法中酶添加的質量分數大概是底物的I %左右。本發明大豆肽粉的生產方法，其中優選所述用超聲波輔助酶解的超聲時間為 3. 5-5. 5h，超聲強度為700-1000W，超聲溫度為40_60°C，更優選地，超聲時間為4. 5h，超聲強度為800W，超聲溫度為55°C。本發明還涉及上述大豆肽粉的生產方法得到的大豆肽粉。本發明方法利用擠壓膨化預處理大豆片和超聲輔助酶解所得高溫豆柏生產大豆肽的方法，可以很好的對高溫豆柏中的大豆肽進行提取，從而得到高品質的大豆肽，所用的高溫豆柏多作為動物飼料，成本低，所需要的設備簡單、操作安全，獲得高質量的營養價值高的大豆肽。經過驗證與對比試驗，本發明優選的酶解高溫豆柏制備的大豆肽水解度為 36. 88%，肽得率為34. 56%。所以，本發明方法的優點如下(I)提取油的同時獲得高品質大豆肽；(2)提取工藝不會對環境造成污染，并且得到大豆肽較純；(3)提取費用低；提取工藝及設備簡單。下面結合附圖對本發明的大豆肽粉的生產方法作進一步說明。
圖1本發明方法的工藝路線圖；圖2擠壓膨化套筒溫度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖3擠壓膨化螺桿轉速對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖4擠壓膨化物料含水量對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖5擠壓膨化模孔孔徑對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖6a_6b擠壓膨化物料含水量與套筒溫度交互對水解度、肽得率的響應面 圖7a_7b擠壓膨化螺桿轉速與套筒溫度交互對水解度、肽得率的響應面；圖8a_8b擠壓膨化物料含水量與螺桿轉速交互對水解度、肽得率的響應面 圖9不同蛋白酶對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖10酶解pH值對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；圖11酶解時間對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；
圖12酶解溫度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；
圖13堿性蛋白酶添加量對高溫豆柏水解度、肽得率的影響；
圖14超聲強度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響。
具體實施方式
以下結合附圖、實施例和試驗數據，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
I材料與方法
I. I材料、試劑
大豆片黑龍江省九三廠生產
堿性蛋白酶丹麥novo公司
中性蛋白酶丹麥novo公司
木瓜蛋白酶丹麥novo公司
無水乙醚
三氯乙酸
硫酸銅
無水硫酸
I. 2主要儀器設備
PHS-25型酸度計上海偉業儀器廠
電子分析天平梅勒特-托利多儀器(上海)有限公司
離心機北京醫用離心機廠
精密電動攪拌機江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司
電熱恒溫水浴鍋余姚市東方電工儀器廠
半自動定氮儀上海新嘉電子有限公司
消化儀上海纖檢儀器有限公司
纖維測定儀上海新嘉電子有限公司
粉碎機中國天津泰斯特儀器有限公司
索氏抽提器天津玻璃儀器廠
箱式電阻爐天津市泰斯特儀器有限公司
超聲波細胞破碎儀JY92-IIDN寧波新芝生物科技股份有限公司
雙螺桿擠壓膨化機東北農業大學工程學院
I. 3方法
I. 3. I大豆片主要成分的測定
水分的測定依據GB/T14489. 1-2008 ;粗蛋白的測定依據GB/T14489. 2-2008 ；脂肪測定根據GB/T5009. 6-2003 ;灰分測定:依據GB/T5505-2008 ;粗纖維測定根據GB/T22224-2008
1.3. 2工藝流程如圖I所示
將大豆片用雙螺桿擠壓膨化機擠壓膨化處理，擠壓膨化后的大豆物料中水的重量
分數為5-25%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度45-105°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為80_120r/min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8-25mm。擠壓膨化后的大豆物料用乙醚(分析純)脫脂 (55°C, 5h)，95-100°C以上高溫脫溶，干燥、粉碎后過40-50目篩，得到高溫豆柏，即底物。過篩后，用蛋白酶(如堿性蛋白酶、中性蛋白酶或木瓜蛋白酶)對高溫豆柏進行酶解，同時用超聲波輔助酶解，滅酶、離心處理后得到濾渣和濾液，將濾液烘干后粉碎，即得大豆肽粉；或者是將濾液再次離心處理，得到濾渣和濾液，將得到的濾液合并，烘干后粉碎，即得大豆肽粉。I. 3. 3計算公式水解度=(DH%) = VNaoHXNNaoH/( a XMpXHtot) X 100%
肽得率=TCA-NSI = 00%
N22結果與討論2. I擠壓膨化套筒溫度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響在擠壓膨化中物料含水量為10%，螺桿轉速為100r/min，模孔孔徑為18cm條件下，考察套筒溫度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響，結果見圖2。由圖2結果可以看出套筒溫度在90°C時高溫豆柏水解度、肽得率有較大值，所以在下面的響應面試驗設計中套筒溫度取 60-100°C。2. 2擠壓膨化螺桿轉速對高溫豆柏水解度、肽得率的影響在擠壓膨化中物料含水量為10%，套筒溫度為90°C，模孔孔徑為18mm條件下，考察套筒溫度對高溫豆柏水解度、肽得率的影響，結果見圖3。由圖3結果可以看出螺桿轉速在lOOr/min時高溫豆柏水解度、肽得率有較大值，所以在下面的響應面試驗設計中套筒溫度取 90_110r/min。2. 3擠壓膨化物料含水量對高溫豆柏水解度、肽得率的影響在擠壓膨化螺桿轉速為lOOr/min，套筒溫度為90°C，模孔孔徑為18mm條件下，考察物料含水量對高溫豆柏水解度、肽得率的影響，結果見圖4。由圖4結果可以看出物料含水量在10%時高溫豆柏水解度、肽得率有較大值，所以在下面的響應面試驗設計中物料含水量取6-14%2. 4擠壓膨化模孔孔徑對高溫豆柏水解度、肽得率的影響在擠壓膨化中物料含水量為10 %，套筒溫度為90°C，螺桿轉速為100r/min條件下，考察模孔孔徑對高溫豆柏水解度、肽得率的影響，結果見圖5。由圖5結果可以看出模孔孔徑在12mm時高溫豆柏水解度、肽得率有較大值，所以在下面的響應面試驗設計中模孔孔徑取 8-16mm。2. 5擠壓膨化預處理超聲輔助酶解高溫豆柏水解度、肽得率的響應面實驗優化反應條件2. 5. I實驗因素水平編碼表在單因素研究的基礎上，選取套筒溫度、物料含水量、螺桿轉速、模孔孔徑4個因素為自變量，以高溫豆柏水解度，肽得率為響應值，根據Design Expert設計響應面分析實驗，其因素水平編碼表見表3。表3因素水平編碼表
權利要求
1.一種大豆肽粉的生產方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將大豆片用雙螺桿擠壓膨化機擠壓膨化處理，擠壓膨化后用乙醚脫脂， 950C -100°C高溫脫溶，干燥、粉碎后過40-45目篩，得到高溫豆柏，即底物；(2)過篩后，用蛋白酶對高溫豆柏進行酶解，同時用超聲波輔助酶解，滅酶、離心處理后得到濾液，將濾液烘干后粉碎，即得大豆肽粉；所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為5-25%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度 45-105°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為80-120r/min，雙螺桿擠壓機模孔的孔徑為8_25mm。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為6-14%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度60-100°C，雙螺桿擠壓膨化機螺桿轉速為 90-110r/min,雙螺桿擠壓機模孔的孔徑為8_16mm。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為10%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度90°C，雙螺桿擠壓機螺桿轉速為lOOr/min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8mm。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為11. 30%，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度91. 68°C，單螺桿擠壓機螺桿轉速為96. 44r/ min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8mm。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述蛋白酶為堿性蛋白酶、中性蛋白酶或木瓜蛋白酶。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述蛋白酶為堿性蛋白酶，酶解時間為3.5-5. 5h，酶解溫度為40-60°C，酶解pH為7. 5-9. 5，加酶量10000_30000U/g底物;優選地， 酶解時間為4. 5h，酶解溫度為55°C，酶解pH為9. 0，加酶量20000U/g底物。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述用超聲波輔助酶解的超聲時間為3.5-5. 5h，超聲強度為700-1000W，超聲溫度為40_60°C，優選地，超聲時間為4. 5h，超聲強度為800W，超聲溫度為55°C。
8.權利要求1-7任一項所述的大豆肽粉的生產方法得到的大豆肽粉。
全文摘要
本發明涉及一種大豆肽粉的生產方法。其包括以下步驟將大豆片用雙螺桿擠壓膨化機擠壓膨化處理，擠壓膨化后用乙醚脫脂，95-100℃高溫脫溶，得高溫豆粕，干燥，粉碎后過40-45目篩；過篩后，用蛋白酶對高溫豆粕進行酶解，同時用超聲波輔助酶解，滅酶、離心處理后得到濾液，將濾液烘干后粉碎，即得大豆肽粉；所述擠壓膨化后的大豆物料中水的重量分數為5-25％，雙螺桿擠壓膨化機套筒溫度45-105℃，單螺桿擠壓機螺桿轉速為80-120r/min，單螺桿擠壓機模孔的孔徑為8-25mm。本發明方法具有工藝簡單、提取成本低，大豆肽品質較高、純度較高，不會對環境造成污染的特點。
文檔編號A23J3/16GK102578367SQ20121004625
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者朱秀清, 李楊, 江連洲, 陳盛楠, 齊寶坤 申請人:東北農業大學