專利名稱：動物蛋白加壓水解生產(chǎn)食用級蛋白胨的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動物蛋白加壓水解生產(chǎn)食用級蛋白胨的方法，生產(chǎn)的產(chǎn)品可作為營養(yǎng)強化劑、食品添加劑、保健食品、發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基及其他化工產(chǎn)品的添加劑。屬于生物工程技術領域。
背景技術：
蛋白胨是一種氨基酸、肽、際、胨的混合物，是由蛋白質(zhì)經(jīng)水解分離純化而得，是微生物培養(yǎng)基中必需的氮源，亦是大米、面粉、醬油及各種保健食品的蛋白質(zhì)的主要添加劑。據(jù)統(tǒng)計，全世界蛋白胨及氨基酸需求量以年5～10％的速度遞增，年產(chǎn)量在120萬噸以上。行業(yè)標準中要求其總氮在14％以上，氨基氮應大于2.3％。動物是富含蛋白質(zhì)和有益微量元素的天然資源，我國有大量的這類資源。但動物蛋白質(zhì)易腐敗，長期冷凍保存費用昂貴，將其變成蛋白胨或復合氨基酸，是一種長期保存蛋白質(zhì)的有效方法。
從動物蛋白質(zhì)制取蛋白胨或復合氨基酸基本有兩種方法。一種是酸或堿水解法，另一種是酶水解法，也有兩種混合使用的方法。
中國專利CN1086965A、CN1043934、CN1379019分別介紹用鹽酸、硫酸對雞、鴨等動物肉、蠶蛹、菜籽酸解制蛋白胨或復合氨基酸的方法。這類方法都存在去酸、脫色等問題，工藝復雜，勢必效率低；設備腐蝕嚴重，生產(chǎn)環(huán)境差；而且產(chǎn)品為氨基酸鹽類，產(chǎn)品灰份含量高。
紀慶芳，氨基酸，1998(1)4-7報道用PH11的氫氧化鈉水解棉籽餅制取氨基酸。堿法一般使氨基酸產(chǎn)生外銷旋作用及部分脫氨基作用，產(chǎn)品灰份含量很高，蛋白胨生產(chǎn)一般不采用。
中國專利CN8610418A、CN1144273A、CN1084890A、EP436747報道用多種動物蛋白酶酶解蠶蛹、豬肉、動物血液以制取蛋白胨。酶法比酸解法條件溫和，但酶價格昂貴，酶使用種類多、用量大時，成本必然提高，各種酶都有各自的酶切點，酶切點不完全，因此酶法一般氨基氮含量不高。
上海交通大學、上海大場肉聯(lián)廠，國內(nèi)貿(mào)易部科技成果三等獎，食用級蛋白胨生產(chǎn)，1996，報道用豬肉、骨等在120℃下，肉水比1∶5，煮3小時，經(jīng)過濾、油水分離、濃縮、胰酶水解、干燥而得的食用級蛋白胨，氨基氮含量≤2.5％，是一種初級的加溫加壓法，氨基氮含量偏低。中國專利CN1068019A將溫度提高為130～145℃對羽毛進行水解，時間40～80分鐘，制得粗蛋白粉，僅可用作飼料；中國專利CN1192860A將范圍擴大為蹄角、蠶蛹、羽毛，溫度120～140℃，時間6～8小時，也只能制得飼料用蛋白粉。
動物蛋白質(zhì)分子是由幾十乃至幾千個氨基酸按一定順序以肽鍵首尾連接成多肽鏈，多肽鏈的肽基之間彼此以分子間力及氫鍵、二硫鍵結(jié)成層狀或束狀球狀蛋白或纖維蛋白，從而形成蛋白質(zhì)的穩(wěn)定三度結(jié)構(gòu)。肽鍵是一種酰胺鍵，其中C-N鍵的斷裂能為203KJ/mol，蛋白質(zhì)分子中主要其它鍵H-C、H-N、C-C、 的斷裂能分別為365、350、245、145KJ/mol，氫鍵的斷裂能為42KJ/mol。
蛋白質(zhì)在熱能的作用下水解時，首先克服分子間力與氫鍵、二硫鍵，成為球狀與纖維蛋白，這在100℃以下都能做到。進一步水解使肽鍵斷裂，成為多肽、二肽及氨基酸，同時亦會引起部分碳鏈斷裂。因此只要控制適當，蛋白質(zhì)在溫度、壓力、攪拌作用下，可以部分水解為氨基酸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種動物蛋白加壓水解生產(chǎn)食用級蛋白胨的方法，工藝簡單，原料利用率高，成本低而收率高，同時對環(huán)境污染小。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明以新鮮清潔的動物肉、骨等各部為原料，經(jīng)水洗、攪拌后加溫加壓水解，再降壓自蒸發(fā)、油水分離，水解液過濾后噴霧干燥得成品。加溫加壓水解時的固形物與水之比為l∶1.5～4，溫度為150～200℃，壓力為0.5～1.5Mpa，時間為8～16小時，并且加溫加壓水解時應不停攪拌，轉(zhuǎn)速為100～300轉(zhuǎn)/分。
研究發(fā)現(xiàn)，動物蛋白在150℃以上，經(jīng)過8小時以上直接水解，蛋白質(zhì)中氫鍵、二硫鍵、肽鍵均可以斷裂，產(chǎn)生水溶性多肽。不需添加任何添加劑或催化劑。只要控制得當，動物蛋白可以成為食用級蛋白胨，因此本發(fā)明獲得的產(chǎn)品應該是純天然的。壓力增高、溫度提高、時間加長，則蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成水溶性多鈦的成分越多，表現(xiàn)在氨基氮的濃度提高。
由于肽鍵的斷裂能只比碳-碳鍵略低，溫度過高或局部過熱，都會使碳-碳鍵部分斷裂，從而發(fā)生碳化現(xiàn)象，表現(xiàn)在產(chǎn)品色澤增加、灰份增加，苦味肽增多，苦味加劇，收率降低，而不適于作食品。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)水解溫度不超過200℃；固形物水的重量比≥1.5；水解時，不停攪拌，轉(zhuǎn)速≥100轉(zhuǎn)/分，可以避免碳化現(xiàn)象產(chǎn)生。
工程上，140～150℃水解可以用水蒸汽直接加熱或水蒸汽夾套加熱。但水解溫度超過170℃時，一般工業(yè)鍋爐蒸汽已難于達到該溫度，而只能以電或載熱體夾套加熱。所以此時應保證溫度控制、固形物與水的重量比、攪拌三個條件同時滿足，才能滿足食品級蛋白胨的生產(chǎn)條件。
通常動物蛋白的酸法或酶法水解制取蛋白胨、復合氨基酸的方法中都有進一步脫色過程以脫去水解液的黑褐色。通常用活性碳或脫色離子交換樹脂。本發(fā)明的方法盡管水解溫度要高于一般酸法、酶法、直接加壓水解法的水解溫度，但由于加強了溫度控制及加大水解固形物與水的重量比及適當攪拌，不需特殊的水解液脫色過程，產(chǎn)品為淡米黃色。
本發(fā)明采用的原料為新鮮清潔的動物肉、骨，如豬、羊、牛、魚等各部，亦可以是不同動物的混合物。
本發(fā)明與已有技術相比，水解過程簡單，只需維持一定的溫度與壓力；水解設備簡單、承壓也容易實現(xiàn)；水解過程不添加任何催化劑、添加劑；水解液用靜態(tài)油水分離，用普通離心或板框過程去除骨渣及水不溶物，噴霧干燥即可得產(chǎn)品。常規(guī)的油水分離、過濾、干燥技術成熟。因而本發(fā)明具有工藝簡單、設備投資少、收率高、無污染、原料利用率高、成本低、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。產(chǎn)品不加任何添加劑，系純天然產(chǎn)品，質(zhì)量指標達到食用級，可用作營養(yǎng)強化劑、食品添加劑、保健食品、發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基及其它化工產(chǎn)品的添加劑。
采用本發(fā)明工藝所獲取的蛋白胨配成1％的水溶液按GB15193-94有關規(guī)定進行安全毒理學評價試驗，樣品對雌雄小白鼠的急性經(jīng)口LD50均大于21500mg/kg，以急性毒性半數(shù)致死量毒性分級，屬無毒性物質(zhì)；微粒實驗結(jié)果陰性；精子畸形實驗結(jié)果陰性。
按GB4789-94衛(wèi)生學指標對大腸菌群、致病菌、細菌總數(shù)檢驗，細菌總數(shù)小于1000個/克，大腸菌群小于90個/100克，致病菌未檢出，符合食品級微生物指標。樣品的重金屬指標合格，因此本發(fā)明產(chǎn)品可用作食用級。
采用本發(fā)明工藝所獲取的蛋白胨配成1％的水溶液，色淡、透明、無沉淀；沙門氏菌、大腸桿菌、腸球菌在該蛋白胨配的營養(yǎng)瓊脂平板上生長狀況良好，說明本發(fā)明產(chǎn)品可用作細菌培養(yǎng)用。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述。
實施例1將166.2克新鮮后臀尖豬肉切碎裝入反應釜中，加水498.6克，肉水重量比為1∶3，測定該豬肉總氮量為2.336％，蛋白質(zhì)含量為14.6％，脂肪37％，水45.4％。設備密封，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，自然升溫至175℃，在此溫度下，相應操作壓力為0.8Mpa，保持12小時后，直接放至常壓，水解液自蒸發(fā)后油水分離、豬油可用作食用油；水相離心過濾后得532.3克，濾渣用作飼料。噴霧干燥得米黃色固體粉末——蛋白胨24.6克。蛋白質(zhì)回收率95％。肉蛋白胨粒徑2～10μ，常溫溶解度大于30克/100毫升水；含水量1.15％；灰份1.7％；1％水溶液淡黃色，PH4.5，味甘鮮；蛋白胨總氮量14.4％，氨基氮含量為5.42％，氨基酸水解率33.9％，氨基酸分布如表1。人體必須的氨基酸含量占氨基酸總量的38％。
表1氨基酸分布

*為人體必須的氨基酸實施例2將207.6克新鮮鯽魚全魚裝入反應釜中，加水622.8克。測定該鯽魚總氮量為2.736％，蛋白質(zhì)含量為17.1％，脂肪2.7％，水份75.4％。
設備密封，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，自然升溫至175℃，相應操作壓力為0.8Mpa，在此溫度下，保持12小時后，開啟放料閥，水解液自蒸發(fā)后過濾，得濾液601.2克，噴霧干燥得米黃色固體粉末——蛋白胨34.5克，蛋白質(zhì)回收率94.4％。
魚蛋白胨粒徑2～10μ；常溫下溶解度大于30克/100毫升水；含水量0.90％；灰份1.8％；1％水溶液色淡黃，PH4.5，味甘鮮；蛋白胨總氮量為14.7％；氨基酸分布如表1；氨基氮含量為5.57％；氨基酸水解率34.8％；人體必須的氨基酸占氨基酸總量的47.2％。
上述兩種蛋白胨經(jīng)急性毒性試驗均為無毒；微生物指標、理化指標、重金屬指標均低于國內(nèi)現(xiàn)行最新指標；外觀、味覺、氨基氮含量均優(yōu)于國產(chǎn)食用蛋白胨。因此，本產(chǎn)品可作食用級。
上述兩種蛋白胨配成的營養(yǎng)瓊脂平板用大腸桿菌、腸球菌、雙歧桿菌、赤靈芝菌試驗，菌體形態(tài)、菌數(shù)、生長情況良好，說明本發(fā)明產(chǎn)品可用作細菌、真菌發(fā)酵培養(yǎng)用。
權(quán)利要求
1.一種動物蛋白加壓水解生產(chǎn)食用級蛋白胨的方法，其特征在于以新鮮清潔的動物肉、骨為原料，經(jīng)水洗、攪拌后放入反應釜中加溫加壓水解，再降壓自蒸發(fā)、油水分離，水解液過濾后噴霧干燥得成品，加溫加壓水解時的固形物與水的重量比為1∶1.5～4，溫度為150～200℃，壓力為0.5～1.5Mpa，時間為8～16小時，同時加溫加壓水解時應不停攪拌，轉(zhuǎn)速為100～300轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種動物蛋白加壓水解生產(chǎn)食用級蛋白胨的方法，將動物肉、骨等各部洗凈在反應釜中直接加溫攪拌水解，水解溫度150～200℃，壓力0.5～1.5MPa，8～16小時。水解液噴霧干燥，即成食用級蛋白胨。本發(fā)明方法步驟少，原料利用率高，不加任何添加劑，系純天然產(chǎn)品，質(zhì)量指標達到食用級，可用作營養(yǎng)強化劑、食品添加劑、保健食品、發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基及其它化工產(chǎn)品的添加劑。
文檔編號A23J3/00GK1559255SQ20041001643
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者唐涌濂, 龔翼 申請人:上海交通大學