一種過敏原部分消除的適度水解酪蛋白肽工業化制造方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種過敏原部分消除的適度水解酪蛋白肽工業化制造方法及其應用，屬于食品營養和生物【技術領域】。本發明以食品級酪蛋白為原料，采用復合酶解結合超濾工藝，制得適度水解酪蛋白肽粉。其平均分子量位于1500Da-3000Da之間，蛋白抗原性降低85％以上，主要過敏原αs1-酪蛋白含量較酪蛋白降低95％以上。本發明制備的酪蛋白適度水解物與市場上其他蛋白水解物相比，不但致敏活性顯著降低，而且苦味值較小，加工性能良好。可以作為新的功能性營養成分應用于普通食品、成年奶粉及食品、中老年奶粉及食品、嬰幼兒配方奶粉及食品、運動功能食品、保健食品和藥品，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種過敏原部分消除的適度水解酪蛋白肽工業化制造方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及以酪蛋白為原料，制備低致敏性酪蛋白適度水解物的工業化生產方法，產品可應用于普通食品、成年奶粉及食品、中老年奶粉及食品、嬰幼兒配方奶粉及食品、運動功能食品、保健食品和藥品，屬生物【技術領域】。
【背景技術】
[0002]牛乳是世界上最主要的乳蛋白來源，牛乳因營養價值高而成為人類消費量最大的蛋白質資源之一，其最主要的營養功效體現在嬰幼兒配方食品如作代母乳食品或老年人、病人的營養食品。同時，牛乳變態反應也是嬰幼兒最常見的食物變態反應，存在于約2% -3%的嬰幼兒中，可引發濕疹、瘙癢、皮疹、蕁麻疹、水腫、、哮喘、咳嗽、過敏性鼻炎，有些患兒甚至還會出現急性過敏綜合征，嚴重威脅著嬰幼兒的身體健康。近年來，食物過敏的發病率呈上升趨勢，嬰幼兒的食物過敏發病率已高達6%-8%。因此，開發低敏牛乳蛋白配方對于改善和促進嬰幼兒的營養和生長發育具有重要的意義。
[0003]蛋白酶催化乳蛋白具有表位的片段水解，可顯著的降低其抗原性，防止牛奶過敏。根據水解程度的不同，可分為適度水解和深度水解。適度水解配方是對牛奶蛋白進行適度的水解，利用蛋白酶切斷肽鏈，使之成為小肽段，改變牛奶蛋白過敏原表位，降低蛋白的抗原性，但同時保留微量的抗原活性。由于保留了部分抗原性，嬰兒持續少量牛奶過敏原的攝入可以誘導免疫耐受。因此，適度水解配方常被推薦用于嬰幼兒食物過敏的預防、特異性高風險嬰兒的初級干預以及牛奶過敏嬰兒的免疫耐受治療。研究表明，食用具有部分及廣泛水解的嬰幼兒配方可以有效的降低嬰幼兒自身變態反應的風險。
[0004]適度水解蛋白的水解程度比完全水解蛋白的略低，但有效地避免了苦味等問題，同時保留易消化吸收、不過敏等優點。適度水解配方奶粉在營養價值、口感方面與普通牛奶配方大致相同，故可以作為初生嬰兒的母乳替代品并可長期使用。目前市場上已有部分水解配方銷售，但大部分都基于乳清蛋白，酪蛋白的適度水解產品很少。目前乳蛋白水解產物普遍存在著原料來源單一、肽段控制困難、生產規模不大、致敏活性難以消除、特征肽段不清等方面的不足。
[0005]CN10163409A公開了生產蛋白質部分水解物的方法及含有水解物的嬰兒配方，發明涉及的原料是乳清蛋白和酪蛋白的混合物。CN1596676A采用固定化酶結合離子調控蛋白質結構選擇性水解過敏原蛋白，有效地控制水解程度，防止了苦味產生，但是原料依然是乳蛋白組分。CN101297674A中國農業大學羅永康則直接采用乳清蛋白進行復合水解，抗原性可降低90%以上。
[0006]在牛乳蛋白酶解過程中，控制水解產物的分子量尤其是肽鏈長度對于消化吸收來說是至關重要的。當牛乳蛋白水解后的肽分子量變小時，致敏活性也基本消失，但是蛋白質在水解達到一定程度時會產生苦味。CN102379359A提供了一種酶法水解酪蛋白的方法，其中是利用復合酶技術水解酪蛋白降低其過敏原含量，水解產物吸收性好，且過敏原含量低，與原料相比過敏原含量降低99%以上。但是該發明未采用超濾等工藝手段進行處理，單純的酶解并不能消除所有的大分子蛋白組分。
[0007]英國專利1595499，通過與稀硫酸一起煮沸來水解酪蛋白并將其噴霧干燥，產物無色、無氣味。但是工藝使用無機酸，操作危險且工藝復雜，產物中可能引起氨基酸消旋作用產生有毒成分，難以進行工業化生產。
[0008]綜上，經檢索沒有發現采用復合酶解結合超濾技術開發適度水解酪蛋白肽工業化制造方法的報道。

【發明內容】

[0009]本發明的目的提供一種制備低致敏性酪蛋白肽適度水解物的工業化生產方法。
[0010]本發明的另一個目的是提供一種低致敏性的酪蛋白適度水解物。
[0011]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0012]該發明以食品級分離酪蛋白為原料，蛋白含量應不低于80 %，按6-12 %的重量比將酪蛋白溶于水中，然后在80°C _95°C加熱10-20min，降溫至溫度45~55°C，得酪蛋白溶液。
[0013]為避免調節pH值引入礦物鹽，影響酪蛋白水解液滲透壓，本發明采用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶進行直接復合酶解，酪蛋白溶液無需調整PH值。按每克蛋白質2000~5000單位酶量加入蛋白酶，中性蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例為1:1，在溫度50-55°C條件下水解2-5h。最后，將酶解液加熱到115°C，滅酶10-15min。
[0014]酪蛋白酶解液用管式離心機離心，轉速12000~16000r/min，留用離心清液，用孔徑0.05~0.1 μ m的微濾和超濾設備進行過濾，條件為壓力0.2~0.4MPa，溫度30~80°C。透過液用雙效降膜蒸發器蒸發，直到濃縮液的固含量為20~50%，條件為蒸汽壓0.1±0.02MPa，溫度 40 ~80°C。
[0015]按照濃縮液含量5%的比例加入活性碳粉進行脫色，加熱到80°C，保溫攪拌20~40min，然后采用卷式納濾膜過濾。酪蛋白酶解濃縮液用離心噴霧干燥器進行干燥處理，條件為進口溫度160~180°C，出口溫度80~90°C，最后制成酪蛋白適度水解肽粉。
[0016]為了監控水解程度，可采用甲醛滴定法測定酪蛋白水解產物的水解度DH，其中可通過氫氧化鈉滴定而評估蛋白水解期間游離氨基的增加量。酪蛋白水解產物的水解度為5% -12%之間。制備的適度水解酪蛋白肽粉經過化學成分分析確定基本的理化成分，并通過高效液相色譜檢測適度水解酪蛋白肽粉成分的分子量分布，發現平均分子量位于1500Da-3000Da之間，且5000Da以下的占90 %以上。
[0017]水解產物殘留的抗原性 及主要過敏原asl-酪蛋白含量通過酶聯免疫吸附試驗(ELISA)確定。將水解產物得到的結果與用未被水解的酪蛋白原料得到的結果進行比較，本發明水解產物的抗原性較原料酪蛋白降低85%以上，主要過敏原Cisl-酪蛋白含量下降95%以上。
[0018]通過該方法生產的適度水解酪蛋白肽粉，消除了其大部分致敏活性，在營養價值、口感方面與普通牛奶配方大致相同，且更易于消化吸收，可應用于普通食品、成年奶粉及食品、中老年奶粉及食品、嬰幼兒配方奶粉及食品、運動功能食品、保健食品和藥品等領域。【具體實施方式】
[0019]以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細描述，但并不限制本發明的范圍。其具體工藝路線由以下步驟構成:
[0020]1.適度水解酪蛋白肽粉的制備
[0021]將500kg酪蛋白粉加入反應罐中，以10%的重量比用水與酪蛋白混配調漿，加熱至85°C，并保溫攪拌20min。將溫度降至50°C，按每克蛋白質3500單位酶量加入中性蛋白酶和木瓜蛋白酶，溫度50°C，酶解3.5小時。然后，將酶解液加熱到115°C，滅酶lOmin。
[0022]用管式離心機將酶解液離心，轉速14000r/min，分離出清液和渣料，留用離心清液。將清液用孔徑0.06 μ m的微濾和超濾設備進行過濾，條件為壓力0.3MPa，溫度55°C，制得澄清的水解酪蛋白肽透過液。
[0023]用雙效降膜蒸發器將上述透過液蒸發，直到濃縮液的固含量為40%，條件為蒸汽壓0.1MPa，溫度60°C。按照酪蛋白肽濃縮液總固含量5%的比例加入活性碳粉脫色，加熱到80°C,保溫攪拌半小時后，過濾。
[0024]用噴霧干燥器將濃縮液進行干燥處理。干燥條件設為進口溫度170°C，出口溫度85 °C。最后，制得384.55kg酪蛋白適度水解肽粉。
[0025]2.適度水解酪蛋白肽粉的理化組成和分子量分布分析
[0026]適度水解酪蛋白肽粉的成分分析結果見表1，從中可以看出本發明制備的適度水解酪蛋白肽粉總蛋白質含量高達95%，具有很高的產品質量。采用甲醛滴定法測定酪蛋白水解產物的水解度DH為7%，將適度水解酪蛋白肽粉樣品于GEL-HPLC中進樣以后，得到其凝膠色譜圖分析其分子量分布。用液相數據處理軟件將適度水解酪蛋白肽粉的凝膠色譜數據代入校正曲線方程中進行計算，得到樣品的肽的相對分子質量及其分布范圍。分子量越低，蛋白抗原性越小。本發明用峰面積歸一化法計算了適度水解酪蛋白肽粉的相對分子質量分布范圍，如表2所示。由分子量分布結果可以看出，適度水解酪蛋白肽粉平均分子量為1826Da，90%以上的肽段分子量小于5000Da。同時，分子量1000Da以下組分中的二肽、三肽的在人體內的吸收利用率極高，具有比游離氨基酸更高的營養價值和生理功能，本發明小于1000Da分子量的肽段含量也高達56%。本發明通過超濾酶解技術優化肽段控制工藝，產品極大地消除致敏活性的同時可以保持良好的口感避免苦味的產生。
[0027]表1適度水解酪蛋白肽粉的基礎理化成分數據
[0028]
【權利要求】
1.一種利用酪蛋白粉制備適度水解酪蛋白肽的工業化酶解方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: 1)將酪蛋白加入反應罐中，以100: 2~20(L: kg)的液料比用水與酪蛋白粉混配調漿，加熱至50~90°C，保溫攪拌20~90min。 2)溫度調至40~60°C，按每克蛋白質1000~8000單位酶量加入中性蛋白酶和木瓜蛋白酶，中性蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例為1:1~1: 2，酶解2~6h。最后，將酶解液加熱到120°C，滅酶lOmin。
2.根據權利要求1所述的適度水解酪蛋白肽的工業化制備方法，其特征在于酶解后的料液通過分離、濃縮、脫色和干燥等工藝制得適度水解酪蛋白肽粉，具體步驟如下: 1)用管式離心機將如權利要求1所述酪蛋白酶解液離心，轉速9000~16000r/min,留用離心清液，用孔徑0.05~0.1 μ m的微濾和超濾設備進行過濾，條件為壓力0.2~0.4MPa，溫度30~80°C，制得澄清的適度水解酪蛋白肽粉透過液，然后采用卷式納濾膜過濾。 2)用雙效降膜蒸發器將上述透過液蒸發，直到濃縮液的固含量為20~50%，條件為蒸汽壓0.1±0.02MPa，溫度40~80°C。按照濃縮液含量5~10%的比例加入活性碳粉進行脫色，加熱到70~95°C，保溫攪拌20~40min。 3)用離心噴霧干燥器將上述適度水解酪蛋白肽粉濃縮液進行干燥處理，條件為進口溫度160~180°C，出口溫度80~90°C，制成適度水解酪蛋白肽粉。
3.根據權利要求1、2所述方法制備的適度水解酪蛋白肽粉，其特征在于平均分子量位于1500_3000Da之間，游離氨基酸含量低于5%,分子量小于5000Da以上的肽段占90%以上。
4.根據權利要求1、2所述方法制備的適度水解酪蛋白肽粉，其抗原性較酪蛋白應降低85%以上。
5.根據權利要求1、2所述方法制備的適度水解酪蛋白肽粉，其主要過敏原Cisl-酪蛋白含量應降低95%以上。
6.根據權利要求1、2所述方法制備的適度水解酪蛋白肽作為產品或原料在普通食品、成年奶粉及食品、中老年奶粉及食品、嬰幼兒配方奶粉及食品、運動功能食品、保健食品和藥品中的應用。
【文檔編號】C12P21/06GK103966292SQ201310037363
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優先權日:2013年1月31日
【發明者】蔡木易, 谷瑞增, 林峰, 易維學, 魯軍, 馬勇, 董哲, 潘興昌, 馬永慶, 徐亞光, 金振濤, 陳亮, 劉文穎, 劉艷, 馬濤 申請人:中國食品發酵工業研究院