本發明屬于生物化工技術領域,具體涉及一種在微通道反應器中制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的方法。
背景技術:
生物活性肽是指來源于動植物和微生物體的、具有生物活性作用的肽鏈片段。牛乳是生物活性肽的主要來源。牛乳中所含的生物活性肽分為游離生物活性肽和待酶解生物活性肽。牛乳中游離活性肽包括胰島素及胰島素樣生長因子、轉化生長因子、表皮生長因子和游離神經生長因子等。牛乳中待酶解的活性肽主要包括酪蛋白磷酸肽、類嗎啡肽、抗高血壓肽、免疫調節肽、抗血栓肽、抗菌肽等多種生物活性肽。乳蛋白活性肽具有多種生理活性功能,已經成為食品工業重要的研究開發熱點。
乳脂肪球膜(milkfatglobulemembrane,mfgm)是指在哺乳動物乳中包圍脂肪球的膜或膜相關物質。乳脂肪球膜含有特定的糖蛋白如乳鐵蛋白、黏蛋白、乳粘素和黃嘌呤氧化酶以及復合脂質如甘油磷脂和鞘脂等。在哺乳動物乳中,脂肪約占40g/l,主要由甘三脂(總脂肪的96%,w/w)、甘二酯(總脂肪的3%,w/w)和復合脂質(總脂肪的1%,w/w)組成。
磷脂酰絲氨酸是一類普遍存在的磷脂,通常位于細胞膜的內層,與一系列的膜功能有關。磷脂酰絲氨酸能增加腦突刺數目、腦細胞膜的流動性及促進腦細胞葡萄糖代謝,因而使腦細胞更活躍,如今已被越來越多地應用于醫藥及保健領域。
富含mfgm的各種成分可以商業化獲得。mfgm可存在于奶油、酪乳和全脂乳中。例如lacprodanmfgm-10,它是arlafoodingredientamba(丹麥)生產的富含mgfm的乳清蛋白組分。由于富含乳脂肪球膜mfgm產品常常含有豐富的蛋白和磷脂(含有大約50%蛋白和約12%的磷脂,包括約3%左右的磷脂酰膽堿和約2.7%的鞘磷脂,w/w),因此可以此作為基礎原料,運用酶法工藝,將其開發成為富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物,并且,將該營養組合物應用在食品、營養保健和化妝品等領域。
目前制備乳蛋白活性肽的方法主要分為以下兩種:
1,化學水解法:將乳蛋白與一定濃度的酸或堿溶液混合,在密閉容器中,在一定溫度和壓力下,斷裂肽鏈,然后分離純化水解產物。但本法需要使用大量的酸堿,且制備得到的活性肽產物有異味,因此化學水解法逐步被生物法所取代。
2,生物法:使用蛋白酶或者直接使用微生物(含復合蛋白酶),在一定溫度條件下水解蛋白質,得到生物活性肽,具有操作條件溫和,不使用有毒化學試劑,產品品質好等諸多優點,已經成為目前生物活性肽制備的主要方法。
現有技術中,有關磷脂酰絲氨酸的制備方法有多種,其中以提取法和酶轉化法為主。提取法是從動物磷脂中提取磷脂酰絲氨酸,主要以動物的大腦為原料。專利cn1583766a就是以動物腦為原料提取磷脂酰絲氨酸。但由于瘋牛病等原因,其產品安全性遭到懷疑,現已被淘汰。近年來酶催化技術被廣泛應用于磷脂酰絲氨酸的制備中,例如專利cn101230365a,就是用大豆卵磷脂為原料酶法制備磷脂酰絲氨酸,專利cn100402656c是以提取自魚肝中的磷脂為原料,專利cn101157946a以提取自魷魚中的磷脂為原料,采用磷脂酶d酶法催化魚肝中的磷脂酰膽堿或魷魚中的磷脂酰膽堿與絲氨酸反應制備富含多不飽和雙鍵脂肪酰基的磷脂酰絲氨酸。
但是,目前酶催化制備磷脂酰絲氨酸技術都面臨著產品純度不高的問題,主要原因是目前酶催化反應都是采用傳統的釜式反應器,由于界面反應的特性,受制于釜式反應器傳熱傳質較慢、反應物不易與酶充分接觸而致使催化反應不徹底,以及產物磷脂酰絲氨酸達到一定濃度后易被磷脂酶d水解生成磷脂酸等副產物,因而導致了最終產品中磷脂酰絲氨酸的含量不高,底物殘留量高且含有較高量的磷脂酸等副產物。因此,如何有效增加反應體系的傳質效果,提高催化反應的效率,加快反應進程,從而縮短反應時間,降低磷脂酸水解副產物的生成,一直是酶催化制備磷脂酰絲氨酸技術需要解決的關鍵難題。
微通道反應器是一種連續流動的管道式反應器,其中該管道內徑尺寸一般控制在10-1000微米之間,是一種把化學或者酶催化反應控制在微小反應空間的裝置。
迄今為止,尚未見以富含mgfm的乳清蛋白為原料,運用微通道反應器,使用酶催化技術,制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的工藝研究。
基于此,特提出本發明。
技術實現要素:
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本發明的目的是針對現有技術不足之處而提供一種將富含mgfm的乳清蛋白為原料,運用微通道反應器,使用酶催化技術,制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的方法。
本發明的目的通過以下技術方案來實現:一種制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的方法,制備經過下列步驟:
步驟一,將富含mgfm的乳清蛋白反應液和蛋白酶溶液泵入微通道反應器的第一混合模塊,二者混合后進入第一反應模塊中并迅速升溫進行蛋白酶解反應,制備得到乳蛋白活性肽體系;
步驟二,乳蛋白活性肽體系進入第一高溫模塊,高溫鈍化蛋白酶活性,終止酶解反應,反應體系流經第一低溫模塊后進入第二混合模塊;
步驟三,將包含了磷脂酶d溶液的絲氨酸溶液泵入微通道反應器的第二混合模塊,與步驟二制備得到的反應體系充分混合,得到混合反應體系;
步驟四,步驟三中的混合反應體系進入第二反應模塊,迅速升溫至工藝要求的溫度,進行磷脂酶d催化反應;
步驟五,磷脂酶d催化反應結束后,反應體系進入第二高溫模塊,高溫鈍化磷脂酶d活性,終止酶解反應;
步驟六,反應體系離開第二高溫模塊后,進入第二低溫模塊,迅速降溫至工藝要求的溫度,最后反應體系流出微通道反應器,得到富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物產品。
進一步地,所述微通道反應器包括混合模塊、反應模塊、高溫模塊和低溫模塊,每個模塊的流體通道長度為0.1m~300m,優選為1m~60m;每個模塊的流體通道的寬度和深度為0.5μm~10mm,優選為0.1mm~1mm;每個模塊部分環節的流體通道寬度和深度為0.5μm~100μm。
進一步地,所述步驟一中反應液中各物質的配比關系如下:富含mgfm的乳清蛋白溶液由富含mgfm的乳清蛋白與水按照重量比為1:10~15混合均勻而得到;蛋白酶溶液由復合酶與水按照重量比為1:100~500混合均勻而得到。
進一步地,所述步驟一中,第一混合模塊的溫度為0~20攝氏度,優選10~15度;反應體系在混合模塊停留時間為30~1200秒,優選30~300秒。
進一步地,所述步驟一中,第一反應模塊內的反應溫度為35~55攝氏度,優選45~50攝氏度;反應體系在第一反應模塊中的停留時間為30~1200秒,優選60~300秒。
進一步地,所述步驟二中,第一高溫模塊的溫度為75~105攝氏度,優選85~90攝氏度;反應體系在第一高溫模塊中停留時間為10~1200秒,優選15~120秒。
進一步地,所述步驟二中,第一低溫模塊的溫度為0~20攝氏度,優選10~15度;反應體系在第一低溫模塊停留時間為30~1200秒,優選30~300秒。
進一步地,所述步驟三中,所述絲氨酸溶液由絲氨酸與水按照重量比為1:10~25,優選10~15,混合均勻而得到。
絲氨酸的質量與原料(富含mgfm的乳清蛋白)的重量比為1:2~10,優選4~5;往溶液里添加鈣鹽,鈣鹽在每升反應液中的重量份為0.05~0.3,優選0.1~0.2;往溶液里添加磷脂酶d,磷脂酶d在每升反應液中的重量份為0.01~0.1,優選0.05~0.06。
進一步地,所述步驟四中,第二混合模塊的溫度為0~20攝氏度,優選10~15度;反應體系在混合模塊停留時間為30~1200秒,優選30~300秒。
進一步地,所述步驟四中,第二反應模塊的反應溫度為35~55攝氏度,優選45~50攝氏度;反應體系在第二反應模塊中的停留時間為30~1200秒,優選60~300秒。
進一步地,所述步驟五中,第二高溫模塊的溫度為75~105攝氏度,優選85~90攝氏度;反應體系在第二高溫模塊中停留時間為10~1200秒,優選15~120秒。
進一步地,所述步驟六中,第二低溫模塊的溫度為0~20攝氏度,優選10~15度;反應體系在第二低溫模塊(8)停留時間為30~1200秒,優選30~300秒。
本發明還提供了上述制備的營養組合物在食品和營養保健領域的應用。
與現有技術相比,本發明具有如下優點:
1-可以大幅提高催化反應的效率,縮短反應時間,與釜式反應器中的反應相比,同樣的條件下達到95%以上的催化率,微通道反應器可節省50%以上的時間;
2-可以通過連續流制備工藝,可分步制備得到乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸,并且大幅降低最終產物中的磷脂酰絲氨酸水解副產物磷脂酸的生成;
3-可對反應溫度及后處理溫度進行快速而精準的控制,反應時的溫度可保持精準的恒定,降低副產物的產生,保證產品的品質穩定;
4-本發明通過使用微通道反應器無放大效應,易于升級放大,可以實現從研發到生產的無縫放大。
最終得到的富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物產品可用于高級營養品和保健品,也可添加入食品、藥品或化妝品中使用。
附圖說明:
圖1為本發明制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的工藝流程圖。
具體實施方式
為更好地理解本發明的內容,以下結合附圖1對本發明做進一步地說明。
在本發明中,mgfm指的是一種物質,其名稱為乳脂肪球膜(milkfatglobulemembrane,mfgm)。
圖1是使用連續微通道反應器生產富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的工藝流程圖,這里連續微通道反應器內的模塊可為多個子模塊的串聯。采用微通道反應器制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物的方法,包括下列步驟:
將富含mgfm的乳清蛋白反應液和蛋白酶溶液泵入微通道反應器的第一混合模塊,二者混合后進入第一反應模塊中并迅速升溫進行蛋白酶解反應,制備得到乳蛋白活性肽體系。
步驟一,配置富含mgfm的乳清蛋白反應液和蛋白酶溶液。乳清蛋白反應液由富含mgfm的乳清蛋白與水按照重量比為1:10~15混合均勻而得到,在200~500bar的壓力下,經過高壓均質機處理,得到蛋白反應液;蛋白酶溶液由復合酶與水按照重量比為1:100~500混合均勻而得到,所述復合酶由中性蛋白酶與木瓜蛋白酶或菠蘿蛋白酶組成,中性蛋白酶和木瓜蛋白酶或菠蘿蛋白酶的重量比為1:1~1.5;蛋白酶溶液在在每升混合反應液中的重量份為1~20,優選5~10。
富含mgfm的乳清蛋白原料可來自于奶油、酪乳和全脂乳粉的商業化加工產物,例如,來自arlafoodingredientsamba(丹麥)公司生產的富含mfgm乳清蛋白粉lacprodanmfgm-10,也可來自synlaitmilkltd(新西蘭)公司生產的富含mgfm乳清蛋白粉smilipidexconcentrate100,或者采用業內通用技術手段制備得到。
所述的復合酶由食品級中性蛋白酶和木瓜蛋白酶或菠蘿蛋白酶組成。中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶可以通過各種商業渠道獲得,例如但不限于,可以從諾維信酶制劑公司購買。
富含mgfm的乳清蛋白反應液和蛋白酶溶液組成的反應體系進入微通道反應器的第一混合模塊1充分混合后進入第一反應模塊2進行酶解反應。
富含mgfm的乳清蛋白反應液和酶溶液通過高壓泵在0.5bar、1bar、5bar、20bar、50bar、100bar或500bar,即0.5~500bar壓力,優選采用2~50bar壓力,進行高壓輸送,泵入微通道反應器的第一混合模塊1,進行充分混合,混合溫度可以為0攝氏度、10攝氏度、15攝氏度或20攝氏度,即混合溫度范圍為0~20攝氏度,在混合模塊1停留時間為30秒、40秒、50秒、60秒、100秒、150秒、250秒或300秒,即停留時間范圍為30~300秒,以增加混合效果。此處可使用多個第一混合模塊1,或對第一混合模塊1進行多次套用。
反應體系混合好后進入微通道反應器的第一反應模塊2進行反應,反應溫度為35攝氏度、40攝氏度、45攝氏度、50攝氏度或55攝氏度,即反應溫度范圍為35~55攝氏度,反應體系在反應模塊2停留時間為30秒、50秒、100秒、200秒、400秒、800秒或1200秒,即停留時間范圍為30~1200秒,為保證反應充分徹底,此處可使用多個反應模塊2,或對反應模塊2進行多次套用。
蛋白酶解反應結束后,使反應體系流經第一高溫模塊3以鈍化復合蛋白酶的活性。在30秒、50秒、100秒、200秒或300秒內,即30~300秒內迅速將反應體系升溫至75攝氏度、80攝氏度、85攝氏度、90攝氏度、95攝氏度、100攝氏度或105攝氏度,即升溫至75~105攝氏度的范圍內,優選85~90攝氏度的范圍內,以鈍化復合酶活性,反應體系在第一高溫模塊3停留時間為30秒、50秒、100秒、200秒或300秒,即停留時間范圍為30~300秒。然后蛋白酶解反應體系進入第一低溫模塊4,迅速降溫。第一低溫模塊4的冷卻溫度為0攝氏度、10攝氏度、15攝氏度或20攝氏度,即冷卻溫度范圍為0~20攝氏度,反應體系在第一低溫模塊4停留時間為100秒、200秒、300秒、400秒、800秒、1200秒、1500秒、1800秒或2200秒,即停留時間范圍為100~2200秒,為保證冷卻充分徹底,此處可使用多個低溫模塊4,或對低溫模塊4進行多次套用。
步驟三,配備包含了磷脂酶d溶液的絲氨酸溶液,絲氨酸溶液中各物質的量配比關系如下:
如果富含mgfm的乳清蛋白原料的重量份為100,則絲氨酸加入的重量份可以為10、20、30、40、50,即重量份范圍為10~50,優選20~25;
絲氨酸加入的重量份為100;水加入的重量份可以為1000、1500、2000、2500,即重量份范圍為1000~2500,優選1000~1500。鈣鹽加入的重量份為5、10、20、30,即重量份范圍為5~30,優選10~20。磷脂酶d加入的重量份為1、4、6、10,即重量份范圍為1~10,優選4~6。
本步驟中,絲氨酸來源:商品化的生物產品;鈣鹽:為可溶性鈣鹽,例如為氯化鈣,在水中的濃度可為0.1克每升至20克每升;磷脂酶d是一種酶,是來源于鏈霉菌和/或植物的商品化酶制劑,如sigma-aldrich公司(st.louis,mo,u.s.a.)出售的磷脂酶d(phospholipased),該酶也可純化自鏈霉菌的發酵液。
在步驟三中,絲氨酸溶液和步驟二得到的反應液通過0.5ˉ500bar、優選2ˉ50bar的壓力泵入微通道反應器的第二混合模塊5進行充分混合,混合溫度可以為0攝氏度、10攝氏度、15攝氏度或20攝氏度,即混合溫度范圍為0~20攝氏度,在混合模塊1停留時間為30秒、40秒、50秒、60秒、100秒、150秒、250秒或300秒,即停留時間范圍為30~300秒,以增加混合效果。此處可使用多個第二混合模塊5,或對第二混合模塊5進行多次套用。
步驟四,反應體系混合好后進入微通道反應器的第二反應模塊6進行反應,反應溫度為35攝氏度、40攝氏度、45攝氏度、50攝氏度或55攝氏度,即反應溫度范圍為35~55攝氏度,反應體系在反應模塊2停留時間為30秒、50秒、100秒、200秒、400秒、800秒或1200秒,即停留時間范圍為30~1200秒,為保證反應充分徹底,此處可使用多個反應模塊6,或對反應模塊6進行多次套用。
步驟五,磷脂酶反應結束后,使反應體系流經第二高溫模塊7以鈍化磷脂酶d的活性。在30秒、50秒、100秒、200秒或300秒內,即30~300秒內迅速將反應體系升溫至75攝氏度、80攝氏度、85攝氏度、90攝氏度、95攝氏度、100攝氏度或105攝氏度,即升溫至75~105攝氏度的范圍內,優選85~90攝氏度的范圍內,以鈍化復合酶活性,反應體系在第二高溫模塊7停留時間為30秒、50秒、100秒、200秒或300秒,即停留時間范圍為30~300秒。
步驟六,磷脂酶反應體系經第二高溫模塊7后迅速進入第二低溫模塊8,迅速降溫。第二低溫模塊8的冷卻溫度為0攝氏度、10攝氏度、15攝氏度或20攝氏度,即冷卻溫度范圍為0~20攝氏度,反應體系在第二低溫模塊8停留時間為100秒、200秒、300秒、400秒、800秒、1200秒、1500秒、1800秒或2200秒,即停留時間范圍為100~2200秒,為保證冷卻充分徹底,此處可使用多個低溫模塊8,或對低溫模塊8進行多次套用。最后反應體系流出微通道反應器進入產品收集裝置9,將所得反應液精制、干燥得到富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物產品。
根據本方法制備得到的營養組合物可以作為功能性配料,運用在食品、保健營養品和化妝品等諸多領域。
以下對本發明在具體應用中的最佳實施例進行詳細說明,需要說明的是,這些實施例并非對本發明的權利要求保護范圍進行約束。
本發明所使用的微通道反應器每個模塊的流體通道并無統一規制,長度為0.1m~300m,優選為1m~60m,流體通道的寬度和深度為0.5μm~10mm,優選為0.1mm~0.5mm。制造這些模塊的材料可以為不銹鋼、超硬鋼、銅、紅寶石、金剛石、陶瓷、碳化硅、金屬陶瓷復合材料或其他高分子材料。本發明中的微通道反應器可以為商品化的微通道反應器,例如,美國康寧公司生產的心型結構g1玻璃高通量微通道反應器,或者依據相同原理制備得到的其他商品化或非商品化微通道反應器。
實施例1:利用微通道反應器制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物
(1)裝置:微通道裝置采用自制高壓微通道反應器,微通道長度根據流速與反應停留時間確定,此處所用每個模塊通道長度為10m,管徑為0.1mm,換熱介質為導熱油。
(2)營養組合物的制備:
a-微通道反應器的準備:
通過調節輸送泵的流量和微通道的通道長度控制反應體系在各個模塊的停留時間,其中,第一混合模塊1中停留時間為30秒,第一反應模塊2中停留時間為120秒,第一高溫模塊3中停留時間為15秒,第一低溫模塊4中停留時間為100秒。第二混合模塊5中停留時間為30秒,第二反應模塊6中停留時間為120秒,第二高溫模塊7中停留時間為15秒,第二低溫模塊8中停留時間為100秒。
通過外循環制冷制熱油浴體系來控制反應器各個模塊的溫度,其中,第一混合模塊1的溫度為0攝氏度,第一反應模塊2的溫度為45攝氏度,第一高溫模塊3的溫度為80攝氏度,第一低溫模塊4的溫度為0攝氏度。第二混合模塊5的溫度為0攝氏度,第二反應模塊6的溫度為50攝氏度,第二高溫模塊7的溫度為80攝氏度,第二低溫模塊8的溫度為0攝氏度。
b-反應體系的準備:
蛋白酶解反應體系的準備:將100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量為50%,磷脂酰膽堿含量為2.7%,磷脂酸含量為0.2%,磷脂酰絲氨酸含量為1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的壓力下經高壓均質機均質處理,收集均質液后,倒入在配料罐(1)中。
復合蛋白酶的準備:在配料罐(2)中,將1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。
絲氨酸反應體系的準備:在配料罐(3)中,將20g絲氨酸,0.8g氯化鈣,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。
c-酶催化反應:將連接配料罐(1)和配料罐(2)的高壓計量泵打開,在35bar壓力下,高壓輸送,使得蛋白酶反應體系和復合蛋白酶溶液催進入微通道反應器的第一混合模塊1進行充分混合,第一混合模塊1的溫度為0攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第一反應模塊2,第一反應模塊2的溫度為45攝氏度,反應液隨后進入第一高溫模塊3,第一高溫模塊3為5個模塊,第一高溫模塊3的溫度為85攝氏度,反應液隨后進入第一低溫模塊4,第一低溫模塊4為2個模塊串聯,第一低溫模塊4的溫度為0攝氏度,然后,反應液進入第二混合模塊5,與此同時,將連接配料罐(3)的高壓計量泵打開,在35bar壓力下,高壓輸送,使得絲氨酸溶液進入微通道反應器的第二混合模塊5,與酶反應體系進行充分混合,第二混合模塊5的溫度為0攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第二反應模塊6,第二反應模塊6的溫度為45攝氏度,反應液隨后進入第二高溫模塊7,第二高溫模塊7為5個模塊,第二高溫模塊7的溫度為85攝氏度,反應液隨后進入第二低溫模塊8,第二低溫模塊8為2個模塊串聯,第二低溫模塊8的溫度為0攝氏度,最后,反應產物進入產品收集裝置9。
d-精制:將得到的反應產物冷凍干燥,最后得到120g淡黃色固體。產品經品嘗,沒有苦味,產品經hplc液相檢測,產品中,活性肽含量為37%,磷脂酰絲氨酸含量為3.3%,磷脂酰膽堿含量為0.3%,磷脂酸含量為0.9%。
實施例2:利用微通道反應器制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物
(1)裝置:微通道裝置采用自制高壓微通道反應器,微通道長度根據流速與反應停留時間確定,此處所用每個模塊通道長度為10m,管徑為0.3mm,換熱介質為導熱油。
(2)營養組合物的制備:
a-微通道反應器的準備:
通過調節輸送泵的流量和微通道的通道長度控制反應體系在各個模塊的停留時間,其中,第一混合模塊1中停留時間為30秒,第一反應模塊2中停留時間為120秒,第一高溫模塊3中停留時間為15秒,第一低溫模塊4中停留時間為100秒。第二混合模塊5中停留時間為30秒,第二反應模塊6中停留時間為120秒,第二高溫模塊7中停留時間為15秒,第二低溫模塊8中停留時間為100秒。
通過外循環制冷制熱油浴體系來控制反應器各個模塊的溫度,其中,第一混合模塊1的溫度為20攝氏度,第一反應模塊2的溫度為50攝氏度,第一高溫模塊3的溫度為90攝氏度,第一低溫模塊4的溫度為20攝氏度。第二混合模塊5的溫度為20攝氏度,第二反應模塊6的溫度為45攝氏度,第二高溫模塊7的溫度為85攝氏度,第二低溫模塊8的溫度為20攝氏度。
b-反應體系的準備:
蛋白酶解反應體系的準備:將100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量為50%,磷脂酰膽堿含量為2.7%,磷脂酸含量為0.2%,磷脂酰絲氨酸含量為1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的壓力下經高壓均質機均質處理,收集均質液后,倒入在配料罐(1)中。
復合蛋白酶的準備:在配料罐(2)中,將1ml中性蛋白酶,1ml菠蘿蛋白酶加入3500ml水中。
絲氨酸反應體系的準備:在配料罐(3)中,將20g絲氨酸,0.8g氯化鈣,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。
c-酶催化反應:將連接配料罐(1)和配料罐(2)的高壓計量泵打開,在25bar壓力下,高壓輸送,使得蛋白酶反應體系和復合蛋白酶溶液催進入微通道反應器的第一混合模塊1進行充分混合,第一混合模塊1的溫度為20攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第一反應模塊2,第一反應模塊2的溫度為50攝氏度,反應液隨后進入第一高溫模塊3,第一高溫模塊3為5個模塊,第一高溫模塊3的溫度為90攝氏度,反應液隨后進入第一低溫模塊4,第一低溫模塊4為2個模塊串聯,第一低溫模塊4的溫度為20攝氏度,然后,反應液進入第二混合模塊5,與此同時,將連接配料罐(3)的高壓計量泵打開,在25bar壓力下,高壓輸送,使得絲氨酸溶液進入微通道反應器的第二混合模塊5,與酶反應體系進行充分混合,第二混合模塊5的溫度為20攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第二反應模塊6,第二反應模塊6的溫度為45攝氏度,反應液隨后進入第二高溫模塊7,第二高溫模塊7為5個模塊,第二高溫模塊7的溫度為85攝氏度,反應液隨后進入第二低溫模塊8,第二低溫模塊8為2個模塊串聯,第二低溫模塊8的溫度為20攝氏度,最后,反應產物進入產品收集裝置9。
d-精制:將得到的反應產物冷凍干燥,最后得到120g淡黃色固體。產品經品嘗,沒有苦味,產品經hplc液相檢測,產品中,活性肽含量為38%,磷脂酰絲氨酸含量為3.4%,磷脂酰膽堿含量為0.2%,磷脂酸含量為0.8%。
實施例3:利用微通道反應器制備富含乳蛋白活性肽和磷脂酰絲氨酸的營養組合物
(1)裝置:微通道裝置采用自制高壓微通道反應器,微通道長度根據流速與反應停留時間確定,此處所用每個模塊通道長度為10m,管徑為0.35mm,換熱介質為導熱油。
(2)營養組合物的制備:
a-微通道反應器的準備:
通過調節輸送泵的流量和微通道的通道長度控制反應體系在各個模塊的停留時間,其中,第一混合模塊1中停留時間為40秒,第一反應模塊2中停留時間為140秒,第一高溫模塊3中停留時間為25秒,第一低溫模塊4中停留時間為150秒。第二混合模塊5中停留時間為40秒,第二反應模塊6中停留時間為140秒,第二高溫模塊7中停留時間為25秒,第二低溫模塊8中停留時間為150秒。
通過外循環制冷制熱油浴體系來控制反應器各個模塊的溫度,其中,第一混合模塊1的溫度為15攝氏度,第一反應模塊2的溫度為40攝氏度,第一高溫模塊3的溫度為90攝氏度,第一低溫模塊4的溫度為15攝氏度。第二混合模塊5的溫度為20攝氏度,第二反應模塊6的溫度為50攝氏度,第二高溫模塊7的溫度為90攝氏度,第二低溫模塊8的溫度為15攝氏度。
b-反應體系的準備:
蛋白酶解反應體系的準備:將100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量為50%,磷脂酰膽堿含量為2.7%,磷脂酸含量為0.2%,磷脂酰絲氨酸含量為1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的壓力下經高壓均質機均質處理,收集均質液后,倒入在配料罐(1)中。
復合蛋白酶的準備:在配料罐(2)中,將1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。
絲氨酸反應體系的準備:在配料罐(3)中,將20g絲氨酸,0.8g氯化鈣,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。
c-酶催化反應:將連接配料罐(1)和配料罐(2)的高壓計量泵打開,在15bar壓力下,高壓輸送,使得蛋白酶反應體系和復合蛋白酶溶液催進入微通道反應器的第一混合模塊1進行充分混合,第一混合模塊1的溫度為15攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第一反應模塊2,第一反應模塊2的溫度為40攝氏度,反應液隨后進入第一高溫模塊3,第一高溫模塊3為5個模塊,第一高溫模塊3的溫度為90攝氏度,反應液隨后進入第一低溫模塊4,第一低溫模塊4為2個模塊串聯,第一低溫模塊4的溫度為15攝氏度,然后,反應液進入第二混合模塊5,與此同時,將連接配料罐(3)的高壓計量泵打開,在15bar壓力下,高壓輸送,使得絲氨酸溶液進入微通道反應器的第二混合模塊5,與酶反應體系進行充分混合,第二混合模塊5的溫度為20攝氏度,混合液隨后進入50組串聯第二反應模塊6,第二反應模塊6的溫度為50攝氏度,反應液隨后進入第二高溫模塊7,第二高溫模塊7為5個模塊,第二高溫模塊7的溫度為90攝氏度,反應液隨后進入第二低溫模塊8,第二低溫模塊8為2個模塊串聯,第二低溫模塊8的溫度為15攝氏度,最后,反應產物進入產品收集裝置9。
d-精制:將得到的反應產物用冷凍干燥,最后得到120g淡黃色固體。產品經品嘗,沒有苦味,產品經hplc液相檢測,產品中,活性肽含量為35%,磷脂酰絲氨酸含量為3.2%,磷脂酰膽堿含量為0.2%,磷脂酸含量為0.6%。
實施例4:與實施例1對應的對照例。
(1)裝置:采用傳統釜式反應器,錨式攪拌槳,配備夾套,換熱介質為導熱油。
(2)營養組合物的制備:
蛋白酶解反應體系的準備:將100g富含mgfm的乳清蛋白(其中蛋白含量為50%,磷脂酰膽堿含量為2.7%,磷脂酸含量為0.2%,磷脂酰絲氨酸含量為1.1%),投入到1000ml水中,充分混合后,然后再在500bar的壓力下經高壓均質機均質處理,收集均質液后,倒入在第一配料罐(1)中。
復合蛋白酶的準備:在第二配料罐(2)中,將1ml中性蛋白酶,1ml木瓜蛋白酶加入3500ml水中。
絲氨酸反應體系的準備:在第三配料罐(3)中,將20g絲氨酸,0.8g氯化鈣,10ml的磷脂酶d投入到200ml水中,充分混合。
反應:將連接配料罐(1)和配料罐(2)的計量泵打開,使得反應體系和催化劑蛋白酶溶液體系進入釜式反應器,攪拌器轉速為70rpm,反應溫度為45攝氏度,反應攪拌維持12h,然后,將連接配料罐(3)的計量泵打開將絲氨酸反應體系進入釜式反應器,攪拌器轉速為70rpm,反應溫度為45攝氏度,反應攪拌維持12h,最后將反應產物進入產品收集裝置9。
精制:將得到的反應產物用冷凍干燥,最后得到120g淡黃色固體。產品經品嘗有苦味,產品經hplc液相檢測,產品中,活性肽含量為39%,磷脂酰絲氨酸含量為2.3%,磷脂酰膽堿含量為0.5%,磷脂酸含量為1.7%。
相對于實施例1,實施例4的產品經品嘗有苦味,產物中磷脂酰絲氨酸含量低,為2.3%,磷脂酰膽堿含量為0.5%,磷脂酸含量高,為1.7%。而實施例1的產物產品經品嘗沒有苦味,產品中磷脂酰絲氨酸含量為3.3%,磷脂酰膽堿含量為0.3%,磷脂酸含量為0.9%。說明利用微通道酶催化技術,可以精確控制蛋白水解程度,避免過度水解產生苦味,同時相同原料可以得到更多的目標產物磷脂酰絲氨酸,而且副產物磷脂酸的含量更低。
在此說明書中,本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是,很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本發明的精神和范圍,一個有本專業知識的普通技術人員,仍可以根據本專利所傳授的技術,在本發明的范圍內產生其它的實施例,但是凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發明技術方案的范圍內。