一種水解植物蛋白的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水解植物蛋白的方法，屬于飼料加工領(lǐng)域，依次包括以下步驟：植物蛋白原料加入以下酶的混合物：質(zhì)量比為α-淀粉酶：纖維素酶：半纖維素酶：果膠酶：α-半乳糖苷酶：植酸酶＝10:5:5:2:2:1，混合物加入量為3-8g/kg植物蛋白原料，水解2-5小時；加入中性蛋白酶，加入量為2-4g/kg植物蛋白原料，水解2-5小時；加入堿性蛋白酶，加入量為3-5g/kg植物蛋白原料，水解2-5小時；干燥得到粉狀植物水解蛋白。本發(fā)明可以水解多種植物蛋白原料，水解過程徹底，可降低植物原料中的營養(yǎng)因子水平。
【專利說明】一種水解植物蛋白的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飼料加工領(lǐng)域，尤其涉及使用多種水解酶分步水解植物蛋白生產(chǎn)飼料原料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國內(nèi)以及全球?qū)θ庵破沸枨罅康脑黾?，蛋白類飼料原料的需求量也持續(xù)增長。但是動物性蛋白原料產(chǎn)量并未大量增加，并且由于擔(dān)心瘋牛病等疾病的傳播，動物蛋白原料的使用量還在減少。植物蛋白原料的使用量持續(xù)增長，但是由于植物進(jìn)化選擇的結(jié)果，植物蛋白原料含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，因此必須對植物蛋白原料進(jìn)行預(yù)處理或者采用減少添加量的方法以減少應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。除了采用熱變性以失活蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子外，采用水解酶水解植物蛋白原料也是一種非常高效的降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法。在關(guān)于水解植物蛋白在養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究中，除了降低抗?fàn)I養(yǎng)因子可以減少應(yīng)激反應(yīng)外，飼喂水解植物蛋白之后還可以提高動物的免疫能力、消化能力、改善肉的品質(zhì)。Zhou等人(Effect ofFeeding Enzymolytic Soybean Meal on Performance, Digestion and Immunity of WeanedPigs1AJAS, 2011,24:101-109)在斷奶仔豬料中添加酶解大豆蛋白之后可促進(jìn)仔豬生長，提高消化能力和免疫力。Wang 等人(Effect of enzymolytic soybean meal on growthperformance, nutrient digestibility and immune function of growing broilers, AnimalFeed Science and Technology, 2011，169:224-229)證明肉雞的采食量、日增重、料肉比、消化率和免疫力都與飼料中酶解大豆蛋白的添加量成正比。Gui等人(Effects of differentdietary levels of cottonseed meal protein hydrolysate on growth, digestibility, bodycomposition and serum biochemical indices in crucian carp(Carassius auratusgibelio),2010, 156:112-120)發(fā)現(xiàn)鯉魚飼料中添加5%的酶水解棉蛋白可提高體重和消化率，還可增加魚肉中的蛋白、鋅和鐵的含量。因此，大規(guī)模生產(chǎn)水解植物蛋白有非常重要的經(jīng)濟價值和社會價值。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中有一些植物蛋白水解物的生產(chǎn)方法，但是這些方法主要用于食品和醫(yī)藥領(lǐng)域，不能滿足飼料原料的生產(chǎn)要求。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的方法也僅能適用于某一種植物，水解過程也只能處理蛋白類的抗?fàn)I養(yǎng)因子，不能更廣泛深入地處理其他抗?fàn)I養(yǎng)因子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:提供一種水解植物蛋白原料的方法，可以水解多種植物蛋白原料，水解過程徹底，可降低植物原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子水平。
[0005]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種水解植物蛋白的方法，依次包括以下步驟:
[0007]A)稱取植物蛋白原料，加入相對原料質(zhì)量5-8倍的溫度為90_100°C的水，攪拌均勻，維持90°C以上20-30min ；
[0008]B)讓溫度冷卻到50_60°C，邊攪拌邊調(diào)節(jié)pH到3_5，溫度維持在50_60°C ；[0009]C)待pH及溫度穩(wěn)定后加入以下酶的混合物:質(zhì)量比為α -淀粉酶:纖維素酶:半纖維素酶:果膠酶:α-半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量為3_8g/kg植物蛋白原料；
[0010]D)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時；
[0011]E)調(diào)節(jié)pH到6-8，溫度調(diào)節(jié)到55-65°C ；
[0012]F)待pH及溫度穩(wěn)定后加入中性蛋白酶，加入量為2_4g/kg植物蛋白原料；
[0013]G)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時；
[0014]H)調(diào)節(jié)pH到8-9，溫度調(diào)節(jié)到60_70°C ；
[0015]I)待pH及溫度穩(wěn)定后加入堿性蛋白酶，加入量為3_5g/kg植物蛋白原料；
[0016]J)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時；
[0017]K)調(diào)節(jié) pH 到 6-8;
[0018]L)將酶解產(chǎn)物做高速勻漿處理后，進(jìn)行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
[0019]作為選擇，所述植物蛋白原料選自豆柏、棉籽、小麥和大米中的一種或多種。
[0020]作為選擇，所述B、K步驟中加入乳酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH。
[0021]作為選擇，所述E、H步驟中加入氫氧化鈣或者氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH。
[0022]作為進(jìn)一步選擇，所述的水解植物蛋白的方法，依次包括以下步驟:
[0023]A)稱取植物蛋白原料，加入相對原料質(zhì)量6-8倍的溫度為90_100°C的水，攪拌均勻，維持90°C以上30min ；
[0024]B)讓溫度冷卻到55 °C，邊攪拌邊調(diào)節(jié)pH到4.0-4.5，溫度維持在55 °C ；
[0025]C)待pH及溫度穩(wěn)定后加入以下酶的混合物:質(zhì)量比為α -淀粉酶:纖維素酶:半纖維素酶:果膠酶:α -半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量為6-6.5g/kg植物蛋白原料；
[0026]D)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解3-4小時；
[0027]E)調(diào)節(jié)pH到7.0-7.5，溫度調(diào)節(jié)到60°C ；
[0028]F)待pH及溫度穩(wěn)定后加入中性蛋白酶,加入量為3g/kg植物蛋白原料；
[0029]G)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解3-5時；
[0030]H)調(diào)節(jié)pH到8.5-9.0，溫度調(diào)節(jié)到70°C ；
[0031]I)待pH及溫度穩(wěn)定后加入喊性蛋白酶,加入量為4g/kg植物蛋白原料；
[0032]J)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解3-5小時；
[0033]K)調(diào)節(jié) pH 到 7-8 ；
[0034]L)將酶解產(chǎn)物做高速勻漿處理后，進(jìn)行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
[0035]前述本發(fā)明主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本發(fā)明可采用并要求保護(hù)的方案:如本發(fā)明，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本發(fā)明所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0036]本發(fā)明人在研究工作中發(fā)現(xiàn)，加入α-淀粉酶、纖維素酶、果膠酶和半纖維素酶之后可以有效提聞蛋白水解度，提聞廣品品質(zhì)，而進(jìn)一步加入α _半乳糖昔酶和植酸酶又可以水解棉籽糖、水蘇糖和植酸，可以進(jìn)一步有效降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。
[0037]在添加α -淀粉酶、纖維素酶、果膠酶和半纖維素酶預(yù)水解植物蛋白原料后，顯著提高蛋白水解度；還增加了方案適用性，不僅適用于豆柏粉，還可用于棉籽蛋白、小麥蛋白粉和大米蛋白粉的水解。如附圖一，水解過后，大豆、棉籽、小麥、大米的多肽分子量主要分布于2kDa到15kDa之間。
[0038]添加α-半乳糖苷酶后，植物蛋白原料中的水蘇糖和棉籽糖含量降低了70% -90% ;添加植酸酶后，原料中的植酸降低了 60% -80%，這顯著減少了原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子水平，提高動物的生產(chǎn)性能。
[0039]在豆柏的水解產(chǎn)物中，蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子大豆球蛋白降低了 60% -90%，β-伴大豆球蛋白降低了 55 % -85 %，胰蛋白酶抑制因子降低了 60 % -95 %，表明該工藝適合于植物源蛋白的加工，蛋白水解比較徹底。
[0040]具體方案中，采取多步水解方案，首先熱水環(huán)境使蛋白變性，加入α-淀粉酶、纖維素酶、果膠酶和半纖維素酶預(yù)水解植物蛋白原料和加入α-半乳糖苷酶和植酸酶水解棉籽糖、水蘇糖和植酸降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，之后再依次進(jìn)行中性蛋白酶和堿性蛋白酶的水解。特定的水解次序，酶加入量和pH、溫度和時間控制，使得最終取得最佳的水解效果。
[0041]本發(fā)明的有益效果:適應(yīng)性較廣，可以水解多種植物蛋白原料；水解過程徹底，產(chǎn)物主要為100個以下的氨基酸殘基組成的多肽；可降低植物原料中的各種抗?fàn)I養(yǎng)因子水平，以降低動物攝食之后發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)的可能性；能進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，滿足飼料原料生產(chǎn)的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明四種植物蛋白水解物的PAGE電泳圖；
[0043]其中1、豆柏，2、豆柏水解物,3、棉籽蛋白水解物,4、小麥蛋白粉水解物,5、大米蛋白粉水解物。
【具體實施方式】
[0044]下列非限制性實施例用于說明本發(fā)明。
[0045]對比例1:
[0046]稱取豆柏粉100g，加入水500ml，溫度調(diào)整到55°C，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。溫度調(diào)整到65°C，pH調(diào)整至IJ 8.0-8.5，加入堿性蛋白酶0.4g，水解2h。干燥粉碎，測定蛋白水解度為44.5%。
[0047]對比例2:
[0048]稱取豆柏粉100g，加入水500ml，溫度調(diào)整到55°C，pH調(diào)整到3.5-4。加入α -淀粉酶0.2g，水解2h。溫度調(diào)整到55°C，pH調(diào)整至IJ 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。溫度調(diào)整到65°C，pH調(diào)整到8.0-8.5，加入堿性蛋白酶0.4g，水解2h。干燥粉碎，測定蛋白水解度為52.4%。
[0049]對比例3:
[0050]稱取豆柏粉100g，加入水600ml，溫度調(diào)整到50°C，pH調(diào)整到4-4.5。加入α -淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶的混合物，質(zhì)量比為10:5:5:2，共0.4g，水解3h。溫度調(diào)整到60。。，pH調(diào)整到6.5-7.0，加入中性蛋白酶0.2g，水解3h。溫度調(diào)整到70。。，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶0.5g，水解3h。干燥粉碎，測定蛋白水解度為65.6%。[0051]對比例4:
[0052]稱取豆柏粉100g，加入沸水600ml，維持90°C以上半小時。溫度調(diào)整到55°C，PH4-4.5，加入α-淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶混合物，質(zhì)量比為10:5:5:2，共
0.6g，水解4h。溫度調(diào)整到60°C，pH調(diào)整到 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶0.4g，水解3h。干燥粉碎，測定蛋白水解度為72.9%。
[0053]實施例1:
[0054]稱取豆柏粉100g，加入沸水600ml，維持90°C以上半小時。溫度調(diào)整到55°C，PH4-4.5，加入α-淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的混合物，質(zhì)量比為10:5:5:2:2:1，共0.65g，水解4h。溫度調(diào)整到60°C，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶0.4g，水解3h。干燥粉碎，測定蛋白水解度為71.7%。采用HPLC法測定水蘇糖和棉籽糖的含量，水蘇糖和棉籽糖的含量分別為1.0mg/g和6.2mg/g,相對于對比例4,含量分別降低了 90%和72%。采用GB/T5009.153-2003測定植酸含量，水解植物蛋白的植酸含量為3mg/g，相對于對比例4，植酸含量降低了 73%。
[0055]實施例2:
[0056]稱取豆柏粉1000kg置反應(yīng)釜中，加入90_100°C熱水6000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調(diào)整到551:，？!1調(diào)整到4-4.5。加入α -淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶的復(fù)合物，質(zhì)量比為10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。溫度調(diào)整到60。。，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解3h。pH調(diào)整到7_8，勻漿后噴霧干燥，測定蛋白水解度為 67.2%。
[0057]實施例3:
[0058]稱取小麥蛋白粉1000kg置反應(yīng)釜中，加入90-100°C熱水8000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調(diào)整到55°C，pH4_4.5。加入α -淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的復(fù)合物，質(zhì)量比為10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。溫度調(diào)整到60°C，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解5h。pH調(diào)整到7-8，勻漿后噴霧干燥，測定蛋白水解度為62.4%。
[0059]實施例4:
[0060]稱取大米蛋白粉1000kg置反應(yīng)釜中，加入90-100°C熱水6000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調(diào)整到55°C，pH4_4.5。加入α -淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、α -半乳糖苷酶、植酸酶的復(fù)合物，質(zhì)量比為10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。溫度調(diào)整到60°C，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解5h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解4h。pH調(diào)整到7-8，勻漿后噴霧干燥，測定蛋白水解度為58.1 %。
[0061]實施例5:
[0062]稱取棉籽蛋白粉1000kg置反應(yīng)釜中，加入90-100°C熱水7000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調(diào)整到55°C，PH4-4.5。加入α -淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶的復(fù)合物，質(zhì)量比為10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。溫度調(diào)整到60°C，pH調(diào)整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解4h。溫度調(diào)整到70°C，pH調(diào)整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解4h。pH調(diào)整到7_8，勻漿后噴霧干燥，測定蛋白水解度為 69.2%。
[0063]前述水解植物蛋白水解度測定。可溶性蛋白采用三氯乙酸法測定，具體操作如下:稱取樣品約2至3克，置于燒杯中，加蒸餾水75mL，室溫下電磁攪拌45分鐘。將燒杯中的溶液及沉淀搖勻，折入離心試管中，在轉(zhuǎn)速4000r/min下離心10分鐘，收集上清液A。取上清液A25mL，加入25mL20%的三氯乙酸溶液，混合后靜置20分鐘。將燒杯中的溶液及沉淀搖勻，折入離心試管中，在轉(zhuǎn)速4000r/min下離心10分鐘，收集上清液B。取上清液B25mL，采用凱氏定氮法測定蛋白含量。采用GB/T6432 — 94測定粗蛋白的含量。
[0064]水解度=可溶性蛋白含量/粗蛋白含量X 100%。
[0065]前述原料均為市售品，各種酶購自于DSM、蘇柯漢(濰坊)生物工程有限公司、寧夏夏盛實業(yè)集團(tuán)有限公司。
[0066]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水解植物蛋白的方法，其特征在于依次包括以下步驟: A)稱取植物蛋白原料，加入相對原料質(zhì)量5-8倍的溫度為90-100°C的水，攪拌均勻，維持 90°C 以上 20-30min ； B)讓溫度冷卻到50-60°C，邊攪拌邊調(diào)節(jié)pH到3-5，溫度維持在50_60°C； C)待pH及溫度穩(wěn)定后加入以下酶的混合物:質(zhì)量比為α-淀粉酶:纖維素酶:半纖維素酶:果膠酶:α-半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量為3_8g/kg植物蛋白原料； D)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時； E)調(diào)節(jié)pH到6-8，溫度調(diào)節(jié)到55-650C； F)待pH及溫度穩(wěn)定后加入中性蛋白酶，加入量為2-4g/kg植物蛋白原料； G)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時； H)調(diào)節(jié)pH到8-9，溫 度調(diào)節(jié)到60-70°C； I)待PH及溫度穩(wěn)定后加入堿性蛋白酶，加入量為3-5g/kg植物蛋白原料； J)維持PH和溫度穩(wěn)定，水解2-5小時； K)調(diào)節(jié)pH到6-8 ； L)將酶解產(chǎn)物做高速勻漿處理后，進(jìn)行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
2.如權(quán)利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述植物蛋白原料選自豆柏、棉籽、小麥和大米中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述B、K步驟中加入乳酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH。
4.如權(quán)利要求1所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于:所述E、H步驟中加入氫氧化鈣或者氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的水解植物蛋白的方法，其特征在于依次包括以下步驟: A)稱取植物蛋白原料，加入相對原料質(zhì)量6-8倍的溫度為90-100°C的水，攪拌均勻，維持 90°C 以上 30min ； B)讓溫度冷卻到55°C，邊攪拌邊調(diào)節(jié)pH到4.0-4.5，溫度維持在55°C ； C)待pH及溫度穩(wěn)定后加入以下酶的混合物:質(zhì)量比為α-淀粉酶:纖維素酶:半纖維素酶:果膠酶:α -半乳糖苷酶:植酸酶=10:5:5:2:2:1，混合物加入量為6-6.5g/kg植物蛋白原料； D)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解3-4小時； E)調(diào)節(jié)pH到7.0-7.5，溫度調(diào)節(jié)到60°C ； F)待pH及溫度穩(wěn)定后加入中性蛋白酶，加入量為3g/kg植物蛋白原料； G)維持pH和溫度穩(wěn)定，水解3-5小時； H)調(diào)節(jié)pH到8.5-9.0，溫度調(diào)節(jié)到700C ； I)待pH及溫度穩(wěn)定后加入喊性蛋白酶,加入量為4g/kg植物蛋白原料； J)維持PH和溫度穩(wěn)定，水解3-5小時； K)調(diào)節(jié)pH到7-8 ； L)將酶解產(chǎn)物做高速勻漿處理后，進(jìn)行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
【文檔編號】A23K1/14GK104012775SQ201410299812
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】唐旭 申請人:成都美溢德生物技術(shù)有限公司