一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，根據(jù)小麥胚芽中重要的兩種蛋白-水溶性和鹽溶性蛋白的性質(zhì)，采用水溶酸沉的方法提取清蛋白、鹽溶酸沉的方法提取球蛋白，再經(jīng)膜過濾按分子段截留，得到免疫球蛋白產(chǎn)品。本發(fā)明可以從小麥胚芽中提取球蛋白。
【專利說明】一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品小麥胚芽開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及脫脂小麥胚芽球蛋白的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小麥是世界第二大糧食作物，我國又是一個小麥消費大國，每年可利用于開發(fā)的小麥胚達300萬噸，豐富的資源為開發(fā)利用提供了方便。如按小麥胚中含油量以10%計算，每年可提取小麥胚芽油30多萬噸；按小麥胚中蛋白質(zhì)含量以30%計算，同時每年還可提取90萬噸以上優(yōu)質(zhì)蛋白，相當于450萬噸牛肉或900萬噸雞蛋的蛋白質(zhì)含量，綜合起來每年可創(chuàng)直接經(jīng)濟效益幾十億元。因而它是一個巨大的食用油脂和蛋白資源。如再能對提取的蛋白質(zhì)進一步分離出球蛋白、谷胱甘肽類等功能性食品配料，便可大大的提高小麥加工過程中的附加值，同時也增加了小麥胚芽深加工的技術(shù)含量，走出了一條內(nèi)延式的發(fā)展道路，開發(fā)出了有自主知識產(chǎn)權(quán)的深加工技術(shù)，從而大大增加其相關(guān)產(chǎn)業(yè)及企業(yè)在加入WT0后的國際競爭能力，為小麥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時，也可大大地提高農(nóng)民的收入，搞活農(nóng)村經(jīng)濟。
[0003]小麥胚芽是小麥籽粒的一部分，作為小麥生長發(fā)育的基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)含量高，且富含各種必需氨基酸和多種不飽和脂肪酸等，被國內(nèi)外營養(yǎng)學家們一致譽為“人類天然的營養(yǎng)寶庫”，小麥胚芽中蛋白的含量高達30%以上，其蛋白含量是面粉的4倍，雞蛋的2倍。據(jù)有關(guān)資料報道小麥胚中的蛋白質(zhì)主要為清蛋白和球蛋白，其中清蛋白0約占30.2%，α、Y、δ三種球蛋白約占18.9%。并且含有人體必需的8種氨基酸，占總氨基酸的34.74%，尤其是一般谷物中短缺的賴氨酸，每100g小麥胚芽約含賴氨酸205mg，比雞蛋高出1.5倍。并且小麥胚芽蛋白質(zhì)中氨基酸的構(gòu)成比例與FA0/WH0頒布的模式值以及大豆、牛肉、雞蛋的氨基酸構(gòu)成比例基本接近，有很好的氨基酸平衡，在營養(yǎng)學上具有重要意義。另外根據(jù)生物實驗，小麥胚芽蛋白的蛋白質(zhì)功效比值(PER)、凈蛋白比值(NPR)、蛋白質(zhì)真消化率(TD)、生物價(BV)、凈蛋白質(zhì)利用率(NPV)及相對凈蛋白質(zhì)比值(RNPR)相當于高定額的動物蛋白，它的有效率可與牛奶粉的蛋白質(zhì)有效率相當，相對營養(yǎng)價為80%，它的營養(yǎng)價值還可與標準營養(yǎng)的魚粉相媲美。小麥胚芽中胚芽油占10%左右，其主要成分是亞油酸、油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸，占總量的80%以上。從營養(yǎng)學的角度來看，小麥胚芽油在組成上是非常理想的。其中對人體最重要的必需脂肪酸一亞油酸的含量高達50%以上。它能與人體血管中的膽固醇起脂化反應(yīng)，防止人體動脈硬化，對調(diào)節(jié)人體血壓，降低血清膽固醇，預(yù)防心血管疾病有重要作用。小麥胚芽油又是VE含量最高的一種植物油，其VE含量為200~500mg/100g油，高出其它植物油1~9倍。VE是一種抗氧化劑，在體內(nèi)可以保護其它物質(zhì)免遭氧化，同時具有促進術(shù)梢血液循環(huán)，增強免疫力，延緩人體衰老等功能。因此，小麥胚芽油是提取天然VE的理想原料。此外，小麥胚芽油中還含有一種對人體具有生理活性的物質(zhì)一廿八碳醇，它能夠增強運動的爆發(fā)力和耐力，改善心機功能，提高全身肌肉松弛作用和靈敏性，對運動員來說是一種很好的營養(yǎng)保健品。小麥胚芽油的提取，是目前小麥胚利用中最主要的途徑之一。
[0004]由此可見，小麥胚芽中不僅蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸全面平衡，易于人體吸收，而且是一種天然的優(yōu)質(zhì)食品蛋白質(zhì)和氨基酸強化劑。因此是一種很好的優(yōu)質(zhì)全價蛋白質(zhì)營養(yǎng)源。除此以外，小麥胚的另一種產(chǎn)品小麥胚芽油又是一種非常好的保健品，因此，以小麥胚的開發(fā)與利用在改善人體的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)起著重要的作用。
[0005]國內(nèi)外研究、利用水平與發(fā)展現(xiàn)狀
[0006]1、國外的情況:
[0007]較早時期,W.J.Garcia(1972)等人用原子吸收光譜對玉米胚和小麥胚中的微量元素進行了分析，Arigoni E等研究了小麥胚的組成和營養(yǎng)作用，對小麥胚的蛋白質(zhì)組成、氨基酸組成、維生素、礦物質(zhì)等進行了分析測定(Arigoni E.1992 ；Amado R.1994)。大量的研究表明，小麥胚含有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白和脂肪，具有很高的營養(yǎng)價值(Gnanasambandam R.etal.1992 ；1994)。
[0008]隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)小麥胚中還含有谷胱甘肽(Kuninori T ；MasumotoΗ.1964)、凝聚素(Nagata Y.etal.1972 ；Kristiansen Are 1999)、二十燒醇、黃酮等微量成分。
[0009]進入九十年代，小麥胚中豐富的酶系引起了研究人員的注意(Nadia Kaidetal.1997 ；Khan A.1999)。酶的分離與應(yīng)用成為小麥胚研究的重要內(nèi)容，并與分子生物學的研究內(nèi)容緊密結(jié)合在一起。
[0010]隨著功能食品的興起，將小麥胚的研究引向更深的層次。小麥胚中天然的、植物的、具有生物活性的成分得到研究人員的廣泛重視。如天然維生素E、谷胱甘肽。同時對小麥糖蛋白等成分功能食品研究的重要內(nèi)容(Mitsunaga Toshio etal.1983)。新的技術(shù)手段(膜分離技術(shù)、離子交換技術(shù))利用谷胱甘肽、糖蛋白等生理活性物質(zhì)的提取、分離、純化得以實現(xiàn)。
[0011]Vanki and Zayas(1995)又研究了小麥胚芽蛋白粉的溶解度、持水力和起泡特性的研究表明。Ganasamabandam R(1996)研究了脫脂麥胚分離蛋白的制備和其功能特性。Takashi Aachi (2000),從小麥胚芽中分離得到了巰基蛋白。
[0012]同外對小麥胚的利用首先是從蛋白質(zhì)、脂肪、維生素開始的，很早就有了多種以小麥胚為原料的食品(Gudunova L.Y.etal.1986 ；Sadaraganey G 1994),比如麥胚餅干(Bajaj m.etal.1991)、麥胚面包(Leito and Arima 1979,Markianova L.Metal.1984)、麥胚早餐食品等，并在歐美以及東南亞等地很受歡迎。
[0013]Ganasamabandam(1992)又對小麥胚芽蛋白、玉米胚芽蛋白和大豆蛋白在肉制品中的功能特性的不同進行了對比。Ganasamabandam (1993)等人研究了小麥胚芽蛋白粉對肉制品的影響，表明有很好的保水性和吸油性。麥胚蛋白粉的應(yīng)用研究主要集中在法蘭克福香腸，在其它肉制品 中的應(yīng)用還未見報道。作為營養(yǎng)強化劑添加到食品中已有報道，主要是研究對食品營養(yǎng)成分和口感的影響，但對外觀品質(zhì)和貨架壽命等還沒有詳細的研究。
[0014]2、國內(nèi)情況:從七十年代開始，小麥胚的潛在價值在國內(nèi)引起重視，八十年代中后期開始小麥胚的營養(yǎng)價值方面的研究。
[0015]近年國內(nèi)一些學者對用堿提酸沉法從脫脂麥胚中制備麥胚分離蛋白、對脫脂麥胚蛋白的制取和理化特性進行了研究。結(jié)果表明脫脂麥胚蛋白含有8種必需氨基酸，具有很好的溶解性和乳化性、持水性等等。
[0016]隨著小麥加工技術(shù)水平的提高，大量獲得小麥胚已經(jīng)成為可能。小麥粉廠提取大量的優(yōu)質(zhì)小麥胚，不僅為小麥胚的利用提供了物質(zhì)保證，并且推動小麥胚開發(fā)利用向前發(fā)展。在小麥胚芽的利用方面:一為先對小麥胚采用烘烤法或遠紅外加熱滅酶處理(FerraraetralUS5063079)，再進行脫脂。然后將脫脂小麥胚片或粉添加到面包、餅干等產(chǎn)品中以改善和提高面包、餅干等產(chǎn)品皮色、風味和營養(yǎng)價值(Bryan etalUS4356209)。還有將小麥胚粉直拉加入到方便面中，不僅可以提高方便面的蛋白質(zhì)、各種礦物質(zhì)及維生素的含量還可以改善它的口感(陸曉濱等，1998)。
[0017]隨著對小麥認識的深化，小麥胚的利用開始向小麥胚油、胚蛋白以及功能成分方面拓寬。小麥胚油因?qū)θ梭w具有特殊效用而受到許多國家的重視，七十年代中期以來，日本、德國等就以小麥胚油為原料制成膠囊，作為保健食品出售，以不同的劑量供應(yīng)給不同健康狀況的消費者食用。近幾年，小麥胚芽油在國際市場上很走俏，小麥胚芽油膠丸制品每lkg高達3000美元。在發(fā)達國家，它已經(jīng)成為很多消費者的必需保健品。我國對小麥胚芽油的提取研究也比較成熟，同時已建立了 1~2家小麥胚芽油提取廠家。國內(nèi)對小麥胚蛋白的利用主要集中在兩個方面:一是制備小麥胚分離蛋白，采用堿提酸沉的方法得到小麥胚分離蛋白，用作食品制造中的功能性配料；二是生產(chǎn)小麥胚蛋白飲料，利用小麥胚蛋白質(zhì)優(yōu)良的營養(yǎng)特性和乳化功能，生產(chǎn)體或者固體的植物蛋白飲料。此外，還有脫脂小麥胚蛋白粉和將小麥胚蛋白水解的制取氨基酸，制造調(diào)味品方面的利用。
[0018]關(guān)于小麥胚芽球蛋白的研究甚少，迄今為止，球蛋白的提取大多來自于哺乳動物、牛奶和雞蛋，并且通過實驗證明所提取的球蛋白具有免疫性。這一發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學實踐中曾發(fā)揮了巨大作用，但對其在食品工業(yè)中的研究應(yīng)該說還是近十幾年的事情。國外從70年代末開始研究從初乳、乳清、血清、蛋黃中提取免疫球蛋白，并開發(fā)出了含免疫球蛋白的免疫活性添加劑，但限于資源不足，大規(guī)模工業(yè)化技術(shù)不成熟及價格昂貴等原因，所以僅作為嬰兒食品添加劑和生物醫(yī)藥制劑。近幾年來，我國一些企業(yè)也加大了對免疫球蛋白作為功能性食品添加劑的研究與開發(fā)力度。從去年開始，國內(nèi)已出現(xiàn)了所謂含免疫活性的嬰兒配方奶粉，其中添加了少量的初乳粉`，但其活性如何未見報道。
[0019]孫震等人通過研究發(fā)現(xiàn)小麥胚芽中的水溶性和鹽溶性提取物能提高機體的免疫
功能，是一種很好的非特異性免疫激活劑。因而有必要對小麥胚芽球蛋白進行研究，隨著人
們保健意識的增強，免疫球蛋白功能食品必將進一步開拓市場，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟和社會效 Mo
[0020]但從小麥胚芽中提取球蛋白，還有許多問題有待解決。本發(fā)明對小麥胚芽中提取球蛋白工藝進行了詳細的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，根據(jù)小麥胚芽中重要的兩種蛋白-水溶性和鹽溶性蛋白的性質(zhì)，采用水溶酸沉的方法提取清蛋白、鹽溶酸沉的方法提取球蛋白，再經(jīng)膜過濾按分子段截留，得到免疫球蛋白產(chǎn)品。
[0022]一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，所述的方法包括步驟:[0023]A、準確稱取一定量脫脂小麥胚芽粉，按1: 3重量比例加入去離子水，在0_25°C的溫度下攪拌10-25分鐘，靜置10-55分鐘，沉淀后得到1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值為
2.0-4.8，板框過濾，得濾餅用水或冰乙酸洗滌后壓濾，得1號產(chǎn)品清蛋白濕粗品，板框過濾清液棄去；
[0024]B、計量1號胚芽沉淀干基重，按料液比1: 5加入0.9%氯化鈉溶液或碳酸氫鈉溶液，在15-35°C溫度下攪拌15-35分鐘，靜置10-55分鐘，沉淀后得2號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值為2.0-4.1，板框過濾。濾餅用水或冰乙酸洗滌后壓濾，得2號產(chǎn)品球蛋白濕粗品，濾液棄去；
[0025]C、1號產(chǎn)品清蛋白濕粗品加大約3倍重量去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；在0-80°C溫度下干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品；
[0026]D、2號產(chǎn)品球蛋白濕粗品加大約3倍重量去離子水，膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白，在0-80°C溫度下干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品。
[0027]本發(fā)明的原理:小麥胚芽中重要的兩種蛋白是清蛋白(又稱白蛋白)和免疫球蛋白。白蛋白是一類分子較小，呈球狀，能溶于水的蛋白質(zhì)。主要存在于哺乳動物、細菌、霉菌和植物中。卵白蛋白、乳白蛋白、豆白蛋白和血清白蛋白等都屬此類。胚芽清蛋白是細胞質(zhì)中的酶蛋白，包括a-淀粉酶、蛋白酶抑制因子、調(diào)控酶、特殊途徑的合成酶、代謝酶等，主要作用是調(diào)控小麥的各種代謝過程，主要沉積在胚、糊粉層中，是一類不被50%飽和度的硫酸銨溶液沉淀的球狀蛋白質(zhì) 。分子量較低(67500道爾頓)，溶于水，易結(jié)晶。在中性溶液中加熱即沉淀或凝固。(等電點4.9);與水、Ca2+、Na+、K+、脂肪酸及膽紅素都有較好的結(jié)合能力。白蛋白含量可作為診斷某些疾病的指標，如尿中白蛋白的含量的變化能反映腎臟的某些病變，有些疾病可引起血漿白蛋白含量的改變，如肝硬化病人的血漿白蛋白含量比正常人低。血清白蛋白有藥用價值，注射白蛋白針劑可治療浮腫等癥。主要生理作用:(1)維持血漿膠體滲透壓的恒定，⑵血漿白蛋白的運輸功能，⑶漿白蛋白的其它生理作用(白蛋白是具有黏性、膠質(zhì)性的物質(zhì)，在人體內(nèi)遇到重金屬離子時，會自動與重金屬離子結(jié)合，由排泄系統(tǒng)排出體外，起到解毒的作用。因此，食用含白蛋白豐富的食物，可避免重金屬離子的吸收而中毒。白蛋白對胃壁還有保護作用。)
[0028]球蛋白不溶于純水，易溶于稀鹽水，加熱即沉淀或凝固。能被50%飽和度硫酸銨溶液沉淀的單純蛋白質(zhì)。存在于所有動植物細胞和體液中。最熟知的球蛋白是人血清球蛋白，可經(jīng)電泳法分成α、β和球蛋白，有免疫性。此外還有乳球蛋白、肌球蛋白等。植物種籽中的蛋白質(zhì)多屬此類。球蛋白一般不溶于水，但加少量鹽、酸或堿后可以溶解。pH = 4.2時，鹽溶蛋白的溶解性最小，即等電點。球蛋白:200000道爾頓，α2-球蛋白:300000道爾頓β-球蛋白:90000~150000道爾頓，球蛋白:156000~300000道爾頓。
[0029]本發(fā)明的上述技術(shù)方案可以從小麥胚芽中提取免疫球蛋白。
【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，所述的方法包括步驟:
[0032]A、準確稱取50kg脫脂小麥胚芽粉，按加入150kg去離子水，25°C攪拌10分鐘，靜置45分鐘，沉淀后得1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值4.8，板框過濾，得濾餅用水洗滌后壓濾，得清蛋白濕粗品11.25kg ；
[0033]B、1號胚芽沉淀干基45kg，按料液加入0.9%氯化鈉溶液225kg，15°C攪拌35分鐘，靜置55分鐘，沉淀后抽出上清，調(diào)PH值4.1，過濾；濾餅用水洗滌后壓濾，得球蛋白濕粗品 6.75kg ；
[0034]C、1號產(chǎn)品清蛋白粗品加入33.75kg去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；75°C干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品4.5kg ；
[0035]D、2號產(chǎn)品球蛋白粗品加入20kg去離子水膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白；75°C干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品2.7kg。
[0036]實施例2
[0037]—種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，所述的方法包括步驟:
[0038]A、準確稱取50kg脫脂小麥胚芽粉，按加入150kg去離子水，20°C攪拌20分鐘，靜置40分鐘，沉淀后得1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值4.5，板框過濾，得濾餅用水洗滌后壓濾，得清蛋白濕粗品10.98kg ；
[0039]B、1號胚芽沉淀干基46kg，按料液加入0.9%氯化鈉溶液228kg，25°C攪拌25分鐘，靜置45分鐘，沉淀后抽出上清，調(diào)PH值4.0，過濾；濾餅用水洗滌后壓濾，得球蛋白濕粗品 6.90kg ；
[0040]C、1號產(chǎn)品清蛋白粗品加入35kg去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；65°C干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品4.2kg ；
[0041]D、2號產(chǎn)品球蛋白粗品加入20kg去離子水膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白，75°C干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品2.69kg。
[0042]實施例3
[0043]一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，所述的方法包括步驟:
[0044]A、準確稱取50kg脫脂脫脂小麥胚芽粉，按加入150kg去離子水，15°C攪拌15分鐘，靜置55分鐘，沉淀后得1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值4.7，板框過濾，得濾餅用水洗滌后壓濾，得清蛋白濕粗品10.40kg ；
[0045]B、1號胚芽沉淀干基42kg，按料液加入0.9%氯化鈉溶液220kg，35°C攪拌28分鐘，靜置10分鐘，沉淀后抽出上清，調(diào)PH值3.9，過濾。濾餅用水洗滌后壓濾，得球蛋白濕粗品 6.lkg ；
[0046]C、1號產(chǎn)品清蛋白粗品加入30kg去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；65°C干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品4.lkg ；
[0047]D、2號產(chǎn)品球蛋白粗品加入20kg去離子水膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白。75°C干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品2.8kg。
[0048]實施例4
[0049]A、準確稱取50kg脫脂脫脂小麥胚芽粉，按加入150kg去離子水，15°C攪拌25分鐘，靜置50分鐘，沉淀后得1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值2.0，板框過濾，得濾餅用水洗滌后壓濾，得清蛋白濕粗品9.98kg ；
[0050]B、1號胚芽沉淀干基43kg，按料液加入0.9%氯化鈉溶液215kg，30°C攪拌15分鐘，靜止50分鐘，沉淀后抽出上清，調(diào)PH值2.0，過濾。濾餅用水洗滌后壓濾，得球蛋白濕粗品 6.4kg ；[0051]C、1號產(chǎn)品清蛋白粗品加入30kg去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；0°C干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品4.0kg ；
[0052]D、2號產(chǎn)品球蛋白粗品加入20kg去離子水膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白；0°C干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品2.6kg。
[0053]測定結(jié)果
[0054]蛋白質(zhì)含量測定按GB5009.5-2010
[0055]不同實施例中球蛋白的蛋白質(zhì)含量情況
【權(quán)利要求】
1.一種小麥胚芽免疫球蛋白的制備方法，其特征在于，所述的方法包括步驟:A、準確稱取一定量脫脂小麥胚芽粉，按1: 3重量比例加入去離子水，在0-25°C的溫度下攪拌10-25分鐘，靜置10-55分鐘，沉淀后得到1號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值為.2.0-4.8，板框過濾，得濾餅用水或冰乙酸洗滌后壓濾，得1號產(chǎn)品清蛋白濕粗品，板框過濾清液棄去；B、計量1號胚芽沉淀干基重，按料液比1: 5加入0.9%氯化鈉溶液或碳酸氫鈉溶液，在15-35°C溫度下攪拌15-35分鐘，靜置10-55分鐘，沉淀后得2號胚芽沉淀，抽出上清，調(diào)PH值為2.0-4.1，板框過濾。濾餅用水或冰乙酸洗滌后壓濾，得2號產(chǎn)品球蛋白濕粗品，濾液棄去；C、在1號產(chǎn)品清蛋白濕粗品中加大約3倍重量去離子水，膜過濾，截留分子量大于5萬道爾的清蛋白；在0-801:溫度下干燥，得1號清蛋白產(chǎn)品；D、在2號產(chǎn)品球蛋白濕粗品中加大約3倍重量去離子水，膜過濾，截留分子量大于9萬道爾的球蛋白，在0-80°C溫度下干燥，得2號球蛋白產(chǎn)品。
【文檔編號】C07K14/415GK103665122SQ201210339456
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】仵樹仁, 黃繼紅, 王曉飛, 李錦 , 王念祥, 陸啟明, 朱瑞清, 惠明, 刁大鵬, 侯銀臣, 陳世鑫, 劉瑞敬 申請人:鄲城財鑫糖業(yè)有限責任公司