一種水解植物蛋白的方法
【專利摘要】本發明公開了一種水解植物蛋白的方法，屬于飼料加工領域，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因子水平。
【專利說明】一種水解植物蛋白的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飼料加工領域，尤其涉及使用多種水解酶分步水解植物蛋白生產飼料原料的方法。
【背景技術】
[0002]隨著國內以及全球對肉制品需求量的增加，蛋白類飼料原料的需求量也持續增長。但是動物性蛋白原料產量并未大量增加，并且由于擔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增長，但是由于植物進化選擇的結果，植物蛋白原料含有多種抗營養因子，因此必須對植物蛋白原料進行預處理或者采用減少添加量的方法以減少應激反應的發生。除了采用熱變性以失活蛋白類抗營養因子外，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營養因子的方法。在關于水解植物蛋白在養殖中的應用研究中，除了降低抗營養因子可以減少應激反應外，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。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)發現鯉魚飼料中添加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，大規模生產水解植物蛋白有非常重要的經濟價值和社會價值。
[0003]現有技術中有一些植物蛋白水解物的生產方法，但是這些方法主要用于食品和醫藥領域，不能滿足飼料原料的生產要求。另外，現有技術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營養因子，不能更廣泛深入地處理其他抗營養因子。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于: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營養因子水平。
[0005]本發明目的通過下述技術方案來實現:
[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，邊攪拌邊調節pH到3_5，溫度維持在50_60°C ；[0009]C)待pH及溫度穩定后加入以下酶的混合物:質量比為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和溫度穩定，水解2-5小時；
[0011]E)調節pH到6-8，溫度調節到55-65°C ；
[0012]F)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解2-5小時；
[0014]H)調節pH到8-9，溫度調節到60_70°C ；
[0015]I)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解2-5小時；
[0017]K)調節 pH 到 6-8;
[0018]L)將酶解產物做高速勻漿處理后，進行噴霧干燥，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節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節pH。
[0022]作為進一步選擇，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，邊攪拌邊調節pH到4.0-4.5，溫度維持在55 °C ；
[0025]C)待pH及溫度穩定后加入以下酶的混合物:質量比為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和溫度穩定，水解3-4小時；
[0027]E)調節pH到7.0-7.5，溫度調節到60°C ；
[0028]F)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解3-5時；
[0030]H)調節pH到8.5-9.0，溫度調節到70°C ；
[0031]I)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解3-5小時；
[0033]K)調節 pH 到 7-8 ；
[0034]L)將酶解產物做高速勻漿處理后，進行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
[0035]前述本發明主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本發明可采用并要求保護的方案:如本發明，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領域技術人員在了解本發明方案后根據現有技術和公知常識可明了有多種組合，均為本發明所要保護的技術方案，在此不做窮舉。
[0036]本發明人在研究工作中發現，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，而進一步加入α _半乳糖昔酶和植酸酶又可以水解棉籽糖、水蘇糖和植酸，可以進一步有效降低抗營養因子含量。
[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營養因子水平，提高動物的生產性能。
[0039]在豆柏的水解產物中，蛋白類抗營養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營養因子含量，之后再依次進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]本發明的有益效果:適應性較廣，可以水解多種植物蛋白原料；水解過程徹底，產物主要為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營養因子水平，以降低動物攝食之后發生應激反應的可能性；能進行大規模工業化生產，滿足飼料原料生產的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發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明。
[0045]對比例1:
[0046]稱取豆柏粉100g，加入水500ml，溫度調整到55°C，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。溫度調整到65°C，pH調整至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，溫度調整到55°C，pH調整到3.5-4。加入α -淀粉酶0.2g，水解2h。溫度調整到55°C，pH調整至IJ 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.2g，水解2h。溫度調整到65°C，pH調整到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，溫度調整到50°C，pH調整到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，質量比為10:5:5:2，共0.4g，水解3h。溫度調整到60。。，pH調整到6.5-7.0，加入中性蛋白酶0.2g，水解3h。溫度調整到70。。，pH調整到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，質量比為10:5:5:2，共
0.6g，水解4h。溫度調整到60°C，pH調整到 7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。溫度調整到70°C，pH調整到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，質量比為10:5:5:2:2:1，共0.65g，水解4h。溫度調整到60°C，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶0.3g，水解3h。溫度調整到70°C，pH調整到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置反應釜中，加入90_100°C熱水6000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調整到551:，？!1調整到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、植酸酶的復合物，質量比為10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。溫度調整到60。。，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。溫度調整到70°C，pH調整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解3h。pH調整到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置反應釜中，加入90-100°C熱水8000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調整到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、植酸酶的復合物，質量比為10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。溫度調整到60°C，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解3h。溫度調整到70°C，pH調整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解5h。pH調整到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置反應釜中，加入90-100°C熱水6000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調整到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、植酸酶的復合物，質量比為10:5:5:2:2:1，共6kg，水解3h。溫度調整到60°C，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解5h。溫度調整到70°C，pH調整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解4h。pH調整到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置反應釜中，加入90-100°C熱水7000kg，維持90°C以上30分鐘。溫度調整到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、植酸酶的復合物，質量比為10:5:5:2:2:1，共6.5kg，水解3h。溫度調整到60°C，pH調整到7.0-7.5，加入中性蛋白酶3kg，水解4h。溫度調整到70°C，pH調整到8.5-9.0，加入堿性蛋白酶4kg，水解4h。pH調整到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、寧夏夏盛實業集團有限公司。
[0066]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
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，邊攪拌邊調節pH到3-5，溫度維持在50_60°C； C)待pH及溫度穩定后加入以下酶的混合物:質量比為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和溫度穩定，水解2-5小時； E)調節pH到6-8，溫度調節到55-650C； F)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解2-5小時； H)調節pH到8-9，溫 度調節到60-70°C； I)待PH及溫度穩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和溫度穩定，水解2-5小時； K)調節pH到6-8 ； L)將酶解產物做高速勻漿處理后，進行噴霧干燥，得到粉狀植物水解蛋白。
2.如權利要求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節pH。
4.如權利要求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節pH。
5.如權利要求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，邊攪拌邊調節pH到4.0-4.5，溫度維持在55°C ； C)待pH及溫度穩定后加入以下酶的混合物:質量比為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和溫度穩定，水解3-4小時； E)調節pH到7.0-7.5，溫度調節到60°C ； F)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解3-5小時； H)調節pH到8.5-9.0，溫度調節到700C ； I)待pH及溫度穩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和溫度穩定，水解3-5小時； K)調節pH到7-8 ； L)將酶解產物做高速勻漿處理后，進行噴霧干燥，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 優先權日:2014年6月27日
【發明者】唐旭 申請人:成都美溢德生物技術有限公司