一种饲用小麦水解蛋白的工业化生产方法技术

本发明专利技术公开了一种饲用小麦水解蛋白的工业化生产方法，属饲料添加剂生产技术领域。该方法通过多种酶协同作用、多步骤联合处理的方法，以小麦面筋蛋白粉与水固液重量比１∶１０－１∶２，加入复合酶，使其在溶液中质量百分浓度为０．２－１．４％，于温度３０－７０℃，ｐＨ值５．０－１０．０，水解１－１３ｈ；而后进行过滤、脱色、干燥等工序制得饲用小麦水解蛋白产品。与传统方法相比：水解条件温和，卫生安全，保持了原有氨基酸组成营养不损失，水解物盐分低，口感醇厚，产量、收率高，达到９８％。在乳猪、仔鸡、犊牛、水产养殖等饲料中添加应用试验表明：其具有日采食量增加、降低腹泻率、增强免疫力、减缓断奶应激、提高生长性能等优点和明显效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物蛋白的综合开发应用领域，特别涉及一种饲用小麦水解蛋白 的工业化生产方法，属饲料添加剂生产

技术介绍
小麦面筋蛋白，俗称谷朊粉，是以小麦为原料，经水洗、分离、干燥工序提 取的一种纯天然谷物蛋白。它含有人体必须的15种氨基酸，是营养丰富的植物 蛋白资源，吸水后的湿面筋可保持原有的自然活性和天然物理状态，具有粘性、 弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性、并具有清淡醇香或略带谷物品味等多 种独特的物理特性。小麦蛋白主要由麦醇溶蛋白、麦谷蛋白、麦球蛋白、麦清蛋 白等组成。麦醇溶蛋白(约占总含量的40-50%)是一大类具有类似特性的蛋白 质，分子量在25, 000-100， 000之间，平均相对分子量为40, 000，单链，分子呈 球状，水合时粘性极大。麦谷蛋白(约占总含量的30-40%)是一类不同组合的 蛋白质，多链，分子为纤维状。相对分子量变化在100,000至数百万之间，平均 相对分子量为3, 000,000，具有较强的弹性。醇溶蛋白和麦谷蛋白构成面筋蛋白， 占小麦蛋白总量的80%。谷朊粉中蛋白质含量在70 80% (干基)，此外还含有 5 10%的脂质，少量碳水化合物及矿物质，其他成分与面筋蛋白相同。目前世 界谷朊粉产量约50万吨，我国的产量也达到十几万吨，其中食品行业占67%, 饲料占20%，工业应用占7%，其它占6%。小麦谷朊粉作为一种天然植物蛋白 质，具有广泛的用途。虽然谷朊粉前景广阔，用途广泛,氨基酸组成合理并含有高含量的谷氨酰胺， 但由于小麦蛋白的特性，蛋白质分子量较大，含有较多的疏水性氨基酸和不带电 荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度低，尤其是在中性区域内溶解性 很差，遇水后易形成面筋状物质，黏度大，在有些行业的应用效果不理想或是应 用范围受到一定限制。如小麦蛋白粉直接在动物饲料中应用，由于仔猪的肠道还发育不完全，胃蛋白酶分泌不足，消化利用率较低，导致饲养效果不理想。若经 过特殊的、定向的改性处理后，小麦蛋白转变为高活性的小分子类物质，其溶解 性及消化利用率大大提高，将会极大改善该产品在国内外食品、医药、保健品及 高档仔猪、畜禽、水产及宠物饲料中的应用价值。小麦水解蛋白作为一种优质的无抗原植物性蛋白源，在欧洲等国家广泛应用 于乳仔猪料、高档水产料、犊牛代奶粉及宠物饲料中。其特点是具有很高的谷氨 酰胺含量(高达30%)，文献资料表明在应激或限词条件下(仔猪断奶时)，谷氨 酸盐是主要的限制性因素，断奶仔猪饲喂人工合成的谷氮酸盐，可改善小肠消化 道形态(小肠绒毛结构)，改善免疫应答。虽然国内有厂家在使用该产品，但该产 品在国内尚无工业化生产。小麦水解蛋白是以天然的植物蛋白为原料经改性而成，是绿色安全植物蛋白 产品，既能克服血浆蛋白同源性的生物安全问题，又可避免大豆蛋白遭遇转基因 的贸易壁垒，不存在应用上的限制。国外最新研究表明，用水解等生化处理谷朊 粉制得水解蛋白饲料对仔猪有很高的消化率，无抗营养因子，可促进仔猪肠道绒 毛的发育，获得较高的饲料转化效率，可替代昂贵的喷雾干燥血浆蛋白(2.5% 8%)。目前，国内有关水解脱脂大豆、棉粕的研究较多，关于酶法改性小麦面筋蛋 白的研究报道较少。Drago等(Faoming properties of enzymatially hydrolysed wheat gletun, Cereal Sci， 2000, 32:114—135)采用真菌蛋白酶 水解热处理过的谷朊粉发现，谷朊粉溶解度随着水解度(DH)增加而增加，但起 泡性在超出一定DH范围时将被破坏。赵冬艳等(粮食与饲料工业，2005年第11 期，23—25)利用木瓜蛋白酶对谷朊粉乳化性进行改良的结果表明谷朊粉质量 分数11.0%，酶浓度25uL/g谷朊粉，pH7.0,反应时间2h,反应温度55'C是木 瓜蛋白酶提高谷朊粉乳化性最佳水解条件，此时，水解度为3.5%,溶解度和乳 化性明显提高。齐军茹等(郑州工程学院学报，2001年04期，48—51)采用中 性蛋白酶水解小麦面筋蛋白，并研究了控制水解小麦蛋白，表明控制性水解大 大提高了小麦蛋白的功能特性。赵冬艳等(粮食与饲料工业，2003年08期，39 一41)用碱性蛋白酶(Alcalase)来改善小麦蛋白的功能性，研究了小麦蛋白浓 度、酶浓度、pH值、加热时间及温度对小麦蛋白乳化性的影响，并在此基础上 通过正交实验，探索碱性蛋白酶提高小麦蛋白功能性的最佳条件。测得改性前小麦蛋白溶解度为7. 67%,在改性的最佳条件下其溶解度则为20. 76%,由此可见， 小麦蛋白的溶解度经Alcalase水解后得到极大提高；在小麦蛋白改性得到最佳 乳化效果时，其水解度为3.2%。黄继红等(食品与发酵工业，2004， 30 (1): 92—94)对采用酶法水解小麦蛋白生产生物活性肽进行了探索性研究，认为酶法 水解是提高小麦蛋白食品功能的有效途径，可以将蛋白质改性到所期望的功能特 性。由上述报道可知，目前酶法水解小麦蛋白的相关研究均停留在实验室阶段， 没有进行进一步的放大试验研究，也没能实现工业化生产，酶制剂采用单一成份 较多。通过酶法改性进行工业化规模生产饲用小麦水解蛋白产品还未见报道。小 麦面筋蛋白经酶法改性生成小麦功能蛋白是动物蛋白的理想替代品，在动物养殖 方面具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
技术实现思路
为满足市场需求，本专利技术目的在于提供一种采用复合蛋白酶水解饲用小麦蛋 白的新方法，并实现工业化生产。为实现本专利技术目的，技术方案如下根据小麦谷朊粉的特性和动物营养学的特点，利用化学和酶法对小麦面筋蛋 白进行改性处理，从制约小麦蛋白水解的五个因素(固液比、PH值、酶浓度、 温度和时间)入手探讨了各因素对小麦面筋蛋白酶法水解的影响，在正交实验基 础上得到工艺条件，经中试和工业化生产试验得到饲用小麦水解蛋白产品。产品 富含谷氨酰胺，大多以小肽的形式存在，分子量小于2000道尔顿的小肽占到60% 以上，其中小于1000道尔顿的小肽占到50%以上。该饲用小麦水解蛋白产品具体通过以下步骤制备得到1) 称取小麦面筋蛋白粉，在反应釜中与10"50'C温水混合，加入碱性蛋白 酶进行溶解，其加入量为20—50U/g小麦面筋蛋白粉；2) 调节pH值5.0""10.0，加入复合酶制剂，使其在溶液中的质量百分浓度 为0.2%—1.4%，在温度30"7(TC，水解l一13h;3) 而后进行酶灭活和过滤脱色处理，采用进风温度130—160'C，出风温度 60—85'C,均质压力10—30MPa进行喷雾干燥，得粉状小麦水解蛋白。小麦面筋蛋白粉与水的重量比为l: 2-10;水解所用复合酶制剂为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶以l: 1^2: 0.1"0.5: 0. 1~0. 2 重量份复配而成的小麦水解专用复合酶。调节pH值所用的酸或碱分别为盐酸、 硫酸、磷酸、柠檬酸、氢氧化钠或氢氧化钾。脱色所用的脱色剂为活性炭，其添 加量为小麦面筋蛋白粉重量的1—4%。最佳工艺条件为小麦面筋蛋白粉与水的重量比为1: 5;酶在溶液中质量百分浓度为0.6%，水解温度40'C， pH值6.5,水解时间4h。本专利技术采用多种酶协同作用、多步骤联合处理的方法水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饲用小麦水解蛋白的工业化生产方法，其特征在于，由以下步骤制得：１）称取小麦面筋蛋白粉，在反应釜中与１０－５０℃温水混合，加入碱性蛋白酶进行溶解，其加入量为２０－５０Ｕ／ｇ小麦面筋蛋白粉，小麦面筋蛋白粉与水固液重量比１∶２－１０；　 ２）调节ｐＨ值５．０－１０．０，加入复合酶制剂，使其在溶液中质量百分浓度为０．２％－１．４％，在温度３０－７０℃，水解１－１３ｈ；　３）而后进行酶灭活和过滤脱色处理，采用进风温度１３０－１６０℃，出风温度６０－８５℃，均质压力１０－３ ０ＭＰａ进行喷雾干燥，得粉状小麦水解蛋白。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新武，张子峰，
申请(专利权)人：郑州新威营养技术有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]