蛋白产品及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种从原料中提纯得到蛋白产品的方法，所述原料包含β-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白和非醇溶蛋白，并且任选包含大分子碳水化合物和/或油脂，其特征在于，所述方法不使用有机溶剂，并包括下述步骤：(1)将所述原料粉碎并调浆；(2)采用水解酶处理，对原料中的至少一部分大分子碳水化合物进行完全水解或部分水解，并利用粒径差异过滤去除水解产物，从而得到蛋白粗产物；(3)将所述蛋白粗产物洗涤、脱水、干燥，得到最终的蛋白产品。

Protein product and preparation method thereof

The present invention provides a method for purification of protein obtained from raw materials of products, the raw materials including beta zein, gamma zein and zein, and optionally comprising high molecular carbohydrates and / or oil, which is characterized in that the method does not use organic solvent, and comprises the following steps: (1) the raw materials are crushed and pulp; (2) the hydrolase treatment, complete hydrolysis or partial hydrolysis of at least a portion of a large molecular carbohydrate feedstock, and the particle size difference is filtered to remove protein hydrolysate, to obtain crude product; (3) the crude protein, washing product dehydration and drying to obtain the final protein product.

【技术实现步骤摘要】
蛋白产品及其制备方法
本专利技术涉及从原料中富集α-醇溶蛋白的方法以及提纯得到蛋白产品的方法，还涉及由上述方法得到的蛋白产品，属于农作物加工领域。
技术介绍
玉米醇溶蛋白(玉米朊，zein)是一种从玉米或含玉米蛋白的物质、如玉米黄粉饲料(又称玉米蛋白粉，cornglutenmeal)或玉米干酒糟及可溶物(DDGS)等产品中提取的产品。醇溶蛋白是玉米胚乳中含量最高的蛋白，占玉米胚乳蛋白中的44wt％～79wt％。玉米黄粉主要从玉米淀粉湿法生产中获得。在玉米湿法生产中，首先制备亚硫酸浸泡玉米，浸泡水与玉米分离后进行蒸发得到玉米浆，玉米随后进行一次和二次破碎分离出胚芽，接着胚乳经过精磨分离出纤维，并将淀粉乳经过预浓缩后在主分离步骤中将麸质分离出来，淀粉经过洗涤后经过脱水、干燥的成品；而上述的麸质经过浓缩、脱水、干燥后制得玉米黄粉；上述胚芽经过脱水、干燥并提取玉米油后得到胚芽粕，上述纤维经过脱水干燥后与胚芽粕分别喷玉米浆后得到纤维蛋白饲料、高粕饲料等产品。玉米醇溶蛋白作为《中国药典(2010)》中的药用辅料，也获得了美国FDA批准，是公认安全(GRAS)的可直接加入食品中的物质。玉米蛋白质具有表面活性及独特的成膜特性，可作为药剂靶向疏松载体、食品保鲜涂膜、生物可降解包装材料、口香糖、蛋白纤维等，在食品、医药、化工等领域应用日趋广泛。玉米醇溶蛋白属于醇溶性蛋白质，可以溶于乙醇、异丙醇或丙酮的水溶液，在纯水或无水乙醇中不溶。主要包含四种组分，即α-醇溶蛋白(约占玉米醇溶蛋白的70wt％～85wt％)、β-醇溶蛋白(约占1wt％～5wt％)、γ-醇溶蛋白(约占10wt％～20wt％)和δ-醇溶蛋白(约占1wt％～5wt％)(CerealChemistry,2011,88(2):159-173)。其中，α-醇溶蛋白是最主要的商业化玉米醇溶蛋白。加工制备玉米醇溶蛋白工艺主要利用不同醇溶蛋白组分在提取溶剂中的溶解度差别。上述在玉米湿磨工艺中产出的玉米黄粉，蛋白干基含量为约65wt％左右，还主要包含约15wt％～20wt％的淀粉、10wt％～13wt％的纤维以及约6wt％的脂肪，也是商业化玉米醇溶蛋白提取的主要原料之一。商业化工艺主要采用Swallen1941年的专利(US2287649A)和Carter与Reck1970年的专利(US3535305)，如图3所示。用异丙醇或95％乙醇(v/v)在较高的pH值和温度(50-60℃)分批或连续处理玉米黄粉，提取物过滤或离心，再用过量的冷水或低温(-10℃～-25℃)沉淀醇溶蛋白，经真空干燥磨粉得成品。当然，制备玉米醇溶蛋白还有其他或改进工艺，但都是使用有机溶剂(US6602985B1；CerealChemistryJournal,2006,83(5):565-568；CerealChemistry,2011,88(4):356-362)或有机酸(CerealChemistry,2008,85(2):202-206)为提取剂的工艺方案。也有研究者对蛋白原料的非蛋白杂质进行研究脱除，提高玉米总蛋白含量，或由此提高后续溶剂提取的效率。蔡木易等人在专利CN101390564中公开了一种使用碱热处理玉米黄粉从而使得部分淀粉、脂肪和色素变为可溶从而除去，从而获得以醇溶蛋白和谷蛋白为主的分离蛋白产品。但由于黄粉中存在与纤维或蛋白连接的淀粉，并且色素(主要是玉米黄质)嵌合于蛋白内部，所以很难通过单一糊化或皂化作用而除去。美国CPC公司及日本昭和产业株式会社采用冷冻脱色生产白色玉米朊(JP2004059537)，但该工艺涉及甲醇、丙酮等有安全隐患的试剂的使用。Sessa在专利US20080242842中公开一种使用沸石和活性炭对溶解于醇溶液的醇溶蛋白进行脱色和脱臭的方法。另外，也有人使用正己烷或者乙酸乙酯等溶剂对醇溶蛋白低水分原料或成品进行脱色脱臭。另外，通过溶剂或者脂肪酶等酶类脱除其中的脂肪从而进一步提高总蛋白纯度；以及通过化学试剂如臭氧、过硫酸或过氧化物或者酶(如脂肪氧合酶等)来脱色。但是，过高的加热温度还会导致来自蛋白中的氨基酸残基参与生成某些有害物质，如当温度大于100℃时，半胱氨酸和蛋氨酸会与葡萄糖反应形成有毒物质——丙烯酰胺(FoodChemistry，4threvisedandextendededition，H.-D.Belitz、W.Grosch和P.Schieberle编著，第25-29页)。Liaw等人(US5968585A)利用膜分离技术将胚乳中的淀粉与蛋白分开，得到蛋白干基含量在约70wt％的料液。目前制备玉米醇溶蛋白的有机溶剂或有机溶剂水溶液的各种提取工艺依然存在溶剂损失、使用成本高、溶剂废水处理难度大、大幅升降温操作能耗大的问题，需要进一步予以解决。另外，在提取过程中会发生的凝胶化是有机溶剂或有机溶剂水溶液提取分离工艺的另一个弊端，主要由于γ-醇溶蛋白的存在而引起(JournalofAgriculturalandFoodChemistry60(7):1742-1747)。有工艺方法将pH调节到11.5在70℃保温30min来防止凝胶，然而蛋白在强碱的环境中会发生部分肽键水解以及天冬酰胺和谷氨酰胺的脱酰胺或者巯基的破坏，另外在后期调酸步骤也会使得体系产生较多的盐分。也有研究使用90％乙酸-水溶液(v/v)提取醇溶蛋白，但是其中的含脂量高于醇提蛋白产品，并且作为材料的拉伸强度也较低(SellingGW,WoodsKK.ImprovedIsolationofZeinfromCornGlutenMealUsingAceticAcidandIsolateCharacterizationasSolvent[J].CerealChemistry,2008,85(2):202-206)。也有技术通过化学处理将醇提的醇溶蛋白改性为水性应用的产品(CN103781796A)。但目前没有一种在完全不含有机溶剂(如乙醇、异丙醇等)或高含量有机酸(如90％乙酸)的水相体系中生产醇溶蛋白的工艺方法。
技术实现思路
寻找一种醇溶蛋白的新型生产工艺，同时更有效地利用相关原料中的其他组分资源成为摆在本领域技术人员面前的难题，但也最为可能成为降低生产成本有效途径。因此，提供一种从包含醇溶性蛋白的原料中在无有机溶剂的温和酸碱度(pH＝3～11)条件下分离出的醇溶蛋白产品将是十分有益的。提供生产该产品的方法也将是十分有益的。提供实施该方法的系统也将是十分有益的。本专利技术人通过对玉米蛋白原料中的各组分，包括不同蛋白组分研究后首次发现：针对其中不同组分、尤其是蛋白组份，可使用相应的酶和分离方法，在完全不包含有机溶剂的水相环境(具有温和的酸碱度，pH＝3～11)中即可达到纯化玉米醇溶蛋白、尤其是α-醇溶蛋白的效果，并且可以控制β-/γ-醇溶蛋白的在产品中的含量；同时形成多种有用的副产品，从而给淀粉或乙醇生产企业对玉米蛋白的深度开发利用带来良好的契机。本专利技术的第一方面涉及一种从原料中富集α-醇溶蛋白的方法，所述原料包含醇溶蛋白和非醇溶蛋白，并且任选包含大分子碳水化合物(本专利技术中的大分子碳水化合物主要包括淀粉和纤维素)和/或油脂，其特征在于，所述方法不使用有机溶剂，并包括下述步骤：(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从原料中提纯得到蛋白产品的方法，所述原料包含β‑醇溶蛋白、γ‑醇溶蛋白和非醇溶蛋白，并且任选包含大分子碳水化合物和/或油脂，其特征在于，所述方法不使用有机溶剂，并包括下述步骤：(1)将所述原料粉碎并调浆；(2)采用水解酶处理，对原料中的至少一部分大分子碳水化合物进行完全水解或部分水解，并利用粒径差异过滤去除水解产物，从而得到蛋白粗产物；(3)将所述蛋白粗产物洗涤、脱水、干燥，得到最终的蛋白产品。

【技术特征摘要】
1.一种从原料中提纯得到蛋白产品的方法，所述原料包含β-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白和非醇溶蛋白，并且任选包含大分子碳水化合物和/或油脂，其特征在于，所述方法不使用有机溶剂，并包括下述步骤：(1)将所述原料粉碎并调浆；(2)采用水解酶处理，对原料中的至少一部分大分子碳水化合物进行完全水解或部分水解，并利用粒径差异过滤去除水解产物，从而得到蛋白粗产物；(3)将所述蛋白粗产物洗涤、脱水、干燥，得到最终的蛋白产品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料选自于由玉米黄粉、玉米胚乳发酵醪和酒糟所组成的组。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水解酶选自于由α淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、普鲁兰酶、木聚糖酶、果胶酶、阿拉伯聚糖酶、半纤维素酶所组成的组中的一种或多种。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述α淀粉酶为霉菌或细菌的α淀粉酶，优选霉菌α淀粉酶，更优选曲霉α淀粉酶；所述糖化酶为霉菌葡萄糖淀粉酶，优选曲霉或木霉葡萄糖淀粉酶；所述纤维素酶为霉菌纤维素酶，优选木霉纤维素酶；所述β-葡聚糖酶为真菌或细菌β-葡聚糖酶；所述普鲁兰酶为杆菌普鲁兰酶。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在进行所述水解酶处理时，任选加入试剂组合物对酶进行调节，所述试剂组合物为选自于由以下物质所组成的组中的一种或多种：金属离子，优选碱金属离子、碱土金属离子、二价过渡金属离子，更优选钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锰离子、钴离子、锌离子；金属螯合剂，优选EDTA、EGTA。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述水解酶处理在如下条件下进行：pH3～8，优选3.3～7.5，更优选4～6.5，最优选4.5～5.5；处理温度30℃～72℃，优选35℃～63℃，更优选40℃～60℃，最优选45℃～55℃；处理时间0.5h～12h，优选1h～10h，更优选2h～8h，最优选2h～7h；优选地，上述水解酶处理条件选自于：pH5.0、63℃；pH5.5、50℃；pH3.0、35℃；pH6.5、45℃；pH4.0、40℃；pH6.5、45℃；pH4.5、60℃；pH8、45℃；pH5、55℃；pH7.5、50℃；pH3.5、30℃；pH5.6、50℃。7.如权利要求1-6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽龙，孙本军，熊小辉，杨佳，
申请(专利权)人：中粮营养健康研究院有限公司，中粮集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11