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CN111808905B - 从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法及其应用 - Google Patents

从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法及其应用 Download PDF

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CN111808905B CN202010732625.2A CN202010732625A CN111808905B CN 111808905 B CN111808905 B CN 111808905B CN 202010732625 A CN202010732625 A CN 202010732625A CN 111808905 B CN111808905 B CN 111808905B
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Abstract

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法及其应用。本发明公开的从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，包括以下步骤：将低温压榨山核桃饼粕进行提取得到低温压榨山核桃饼粕提取液，将低温压榨山核桃饼粕提取液分步酶解后进行纯化处理，得到核桃低聚肽溶液。本发明制备方法得到的核桃低聚肽中含有大量的优质蛋白，还包含人体所需氨基酸，营养丰富。水解后的山核桃低聚肽水溶性好、稳定性好、易消化吸收、低抗原性，食用安全的特点，且具备抗氧化、降血压、免疫调节等多种生物活性。

Description

从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法及其应用。
背景技术
山核桃是一种落叶乔木，属胡桃科山核桃属，别名野核桃、麻核桃，生于山麓疏林中或山谷中，全世界共有18个山核桃属的植物，包括三个亚种，中国是山核桃的重要原产地之一，我国的浙江、湖南、贵州、云南等地均有种植。山核桃仁味甘性平，全身为宝，据《本草纲目》记载其具有解毒消肿、温补肾肺、补气益血、调燥化痰等功效。现代研究发现:山核桃树枝枝干、树叶、树皮、果皮、外壳以及果仁中均含有丰富的脂肪酸、氨基酸、生物碱、糖苷类、酚类、黄酮类、色素、微量元素、亚油酸、亚麻酸等对人体有益的活性成分。
中国专利CN 105002247A公布了一种小分子核桃肽及其制备方法：通过碱提酸沉的方法得到核桃蛋白提取液，进行两次酶解，一次酶解结束后灭酶处理，再进行二次酶解及灭酶处理。之后进行活性炭脱色、离心除去固体残渣、超滤膜及纳滤膜过滤、干燥制粉。此方法制备的核桃肽工艺复杂，生产成本高。而且只注重于碱提酸沉法提取蛋白，将山核桃本身富含的水溶性活性成分都舍弃了，造成了资源的不充分利用。制备过程中需进行两次酶解，且酶解时间过长，久放易造成提取液中的蛋白质变质，不利于工业化生产。
随着科学技术的发展，人们对山核桃饼粕进行了深入研究，从而提取各种活性功能成分以用于食品和医药领域。但是目前仍处于实验研究阶段，还有待于进一步的开发。
发明内容
本发明从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法不仅工艺简单，投资少，而且在制备过程中不使用任何化学试剂，真正做到了绿色无污染，符合现代人的需求；生产工艺过程中也不会有有毒有害物质生成，减少了环境污染的危险性。采用分步酶解法，不仅酶解时间短，而且可以将植物细胞壁破碎，充分将水溶性有效成分释放，提高提取率。
本发明的目的在于提供工业化生产核桃低聚肽的制备方法，提高了山核桃饼粕的附加值，并为后续山核桃饼粕活性成分的研究提供了研究方向。以低温压榨脱脂的山核桃饼粕为原料，经过复合蛋白酶分步酶解提取的核桃低聚肽，产品小分子肽含量高，无化学试剂残留，食用安全。
具体的，本发明第一个方面公开了一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，包括以下步骤：
将低温压榨山核桃饼粕进行提取得到低温压榨山核桃饼粕提取液，将低温压榨山核桃饼粕提取液分步酶解后进行纯化处理，得到核桃低聚肽溶液。
应当理解，本发明并不限于上述步骤，还可以包含其他额外的步骤，而不超出本发明的保护范围。
优选的，提取步骤之前还包括原料筛选步骤：选取以干基计，蛋白质含量≥60％，油脂含量≤15％的低温压榨山核桃饼粕。
更优选的，提取步骤包括：
加入原料重8-10倍纯净水，升温升压至90-110℃、0-0.05MPa，恒温微高压条件下搅拌提取3-4小时，得到山核桃提取液及料渣。
在本发明的一些具体实施例中，提取步骤包括：采用动态微压提取罐提取，加入原料重10倍纯净水，升温升压至100℃、0.05MPa，恒温微高压条件下搅拌提取3.5小时，得到山核桃提取液及料渣，将提取液及料渣排入汤储罐。
优选的，所述分步酶解步骤包括：将山核桃提取液降温至52℃-54℃，调节pH至7.5-8；先加入胰蛋白酶和中性蛋白酶酶解2-3h，再加入风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中定时进行搅拌至酶解结束。
更优选的，分步酶解步骤中，加入原料重量0.1％-0.2％的胰蛋白酶和原料重量0.1％-0.2％的中性蛋白酶解2-3h后，再加入原料重量0.1％-0.15％的风味蛋白酶酶解。
在本发明的一些具体实施例中，所述分步酶解步骤包括：山核桃提取液及料渣由汤储罐排进水解罐，降温至52℃-54℃，调节pH至7.5，先加入原料重量0.1％-0.2％的胰蛋白酶和原料重量0.1％-0.2％的中性蛋白酶解2-3h后，再加入原料重量0.1％-0.15％的风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行。
优选的，纯化处理依次包括；离心脱渣、膜处理、浓缩和分离步骤，即得到核桃低聚肽溶液。
在本发明的一些优选实施例中，离心脱渣步骤包括：酶解液升温至85-90℃保持15-20min，灭酶活后料液降温至65-70℃，通过卧式螺旋沉降离心机进行脱渣，把酶解液中的料渣和液体进行完全分离，收集过滤清液；
在本发明的一些优选实施例中，膜分离步骤包括：离心脱渣液经多功能无机陶瓷膜分离设备超滤，滤液过滤至清液储罐；
在本发明的一些优选实施例中，双效真空节能浓缩步骤包括：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、60℃-70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50-60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力，得到浓缩液。
在本发明的一些优选实施例中，高速管式分离步骤包括：浓缩液经管式分离机进行二次分离，转速为16000r/min。
优选的，所述方法还包括对得到的分子肽溶液进行浓缩干燥得到核桃低聚肽粉的步骤。
在本发明的一些优选实施例中，高速离心喷雾干燥步骤包括：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，干燥迅速、效率高、水分含量降至5％左右，送入集粉器。
优选的，上述方法还包括成品包装步骤。在本发明的一些具体实施例中，采用食品级包装材料，密封包装。
本发明第二个方面公开了上述方法制备得到的核桃低聚肽。
本发明第三个方面公开了一种食品或药物，所述食品或药物包括上述核桃低聚肽。
本发明第四个方面公开了上述的方法或上述的核桃低聚肽在医药和食品领域中的应用。该方法得到的核桃低聚肽具有极大的开发利用价值。优选的，所述食品领域包括保健品领域。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，而不超出本发明的构思与保护范围。
本发明相对于现有技术具有如下的显著优点及效果：
本发明制备方法得到的核桃低聚肽中含有大量的优质蛋白，还包含人体所需氨基酸，营养丰富。水解后的山核桃低聚肽具备抗氧化、降血压、免疫调节等多种生物活性。
附图说明
图1为本发明实施例中从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。本发明所用试剂和原料均市售可得。
实施例1
本实施例公开了一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)原料筛选：选取以干基计，蛋白质含量≥60％，油脂含量≤15％的低温压榨脱脂的山核桃饼粕。
(2)动态提取：采用动态微压提取罐进行提取，提取时加入10倍纯净水(以原料重计)，调节pH至8，升温升压至100℃、0.05MPa，恒温微高压搅拌提取3小时，提取后提取液和料渣一并排入汤储罐。
此设备在搅拌的条件下进行动态低温提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出，同时又可避免高温高压对物质结构破坏而造成有效成分流失。
(3)酶解：山核桃提取液及料渣由汤储罐排进水解罐，降温至52℃，调节pH至7.5，先加入原料重量0.1％的胰蛋白酶和原料重量0.1％的中性蛋白酶解2h后，再加入原料重量0.1％的风味蛋白酶酶解1.5h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行。
(4)离心脱渣：酶解液升温至85℃保持15min，灭酶活后料液降温至65℃通过卧式螺旋沉降离心机进行脱渣，把酶解液中的料渣和液体进行完全分离，收集过滤清液。此种设备自动化程度高、能耗低、分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础。
(5)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(6)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、55℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力，得到浓缩液。
在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(7)高速管式分离：浓缩液通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。此种设备分离效果好，适于处理固体颗粒直径0.01～100微米、固相浓度小于1％、轻相与重相的密度差大于0.01千克/分米的难分离悬浮液或乳浊液。通过过料液中杂质的分离，达成澄清的效果。
(8)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，干燥迅速、效率高、水分含量降至5％左右，送入集粉器。
(9)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
依据GB/T22729中附录A相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物所占比例(高效凝胶过滤色谱法)，本实施例中核桃低聚肽粉相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物比例为95％。
依据GB5009.5中第一法凯氏定氮法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉总氮(以干基计)为14.4g/100g。
依据GB5009.3中第一法直接干燥法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的水分为5.2g/100g。
依据灰分检测方法GB5009.4中第一法食品中总灰分的测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的灰分为6.5g/100g。
依据GB4789.3中第二法检测大肠菌群/(CFU/g)均小于10，按GB4789.2中检测菌落总数/(CFU/g)均小于1000，按4789.15中第一法检测霉菌/(CFU/g)均小于10。
实施例2
本实施例公开了一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，具体包括以下步骤：
(1)原料筛选：选取以干基计，蛋白质含量≥60％，油脂含量≤15％的低温压榨脱脂的山核桃饼粕。
(2)动态提取：采用动态提取罐进行提取，提取时加入9倍纯净水(以原料重计)，升温升压至80℃、0MPa，恒温搅拌提取3.5小时，提取后提取液和料渣一并排入汤储罐。此设备在搅拌的条件下进行动态低温提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出，同时又可避免高温高压对物质结构破坏而造成有效成分流失。
(3)酶解：山核桃提取液及料渣由汤储罐排进水解罐，降温至54℃，调节pH至8，先加入原料重量0.2％的胰蛋白酶和原料重量0.2％的中性蛋白酶解3h后，再加入原料重量0.15％的风味蛋白酶酶解1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行。
(4)离心脱渣：酶解液升温至90℃保持20min，灭酶活后料液降温至70℃通过卧式螺旋沉降离心机进行脱渣，把酶解液中的料渣和液体进行完全分离，收集过滤清液。此种设备自动化程度高、能耗低、分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础。
(5)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(6)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、65℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力。在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(7)高速管式分离：浓缩液通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。
(8)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，干燥迅速、效率高、水分含量降至5％左右，送入集粉器。
(9)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
依据GB/T22729中附录A相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物所占比例(高效凝胶过滤色谱法)，本实施例中核桃低聚肽粉相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物比例为92％。
依据GB5009.5中第一法凯氏定氮法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉总氮(以干基计)为13.5g/100g。
依据GB5009.3中第一法直接干燥法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的水分为5.3g/100g。
依据灰分检测方法GB5009.4中第一法食品中总灰分的测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的灰分为6.2g/100g。
依据GB4789.3中第二法检测大肠菌群/(CFU/g)均小于10，按GB4789.2中检测菌落总数/(CFU/g)均小于1000，按4789.15中第一法检测霉菌/(CFU/g)均小于10。
实施例3
本实施例公开了一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，具体包括以下步骤：
(1)原料筛选：选取以干基计，蛋白质含量≥60％，油脂含量≤15％的低温压榨脱脂的山核桃饼粕。
(2)动态提取：采用动态微压提取罐进行提取，提取时加入8倍纯净水(以原料重计)，升温升压至90℃、0.03MPa，恒温微高压搅拌提取3.8小时，提取后提取液和料渣一并排入汤储罐。此设备在搅拌的条件下进行动态低温提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出，同时又可避免高温高压对物质结构破坏而造成有效成分流失。
(3)酶解：山核桃提取液及料渣由汤储罐排进水解罐，降温至53℃，调节pH至7.5，先加入原料重量0.1％的胰蛋白酶和原料重量0.2％的中性蛋白酶酶解2.5h后，再加入原料重量0.2％的风味蛋白酶酶解1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行。
(4)离心脱渣：酶解液升温至85℃保持20min，灭酶活后料液降温至65℃通过卧式螺旋沉降离心机进行脱渣，把酶解液中的料渣和液体进行完全分离，收集过滤清液。此种设备自动化程度高、能耗低、分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础。
(5)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(6)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力。在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(7)高速管式分离：浓缩液通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。
(8)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，干燥迅速、效率高、水分含量降至5％左右，送入集粉器。
(9)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
依据GB/T22729中附录A相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物所占比例(高效凝胶过滤色谱法)，本实施例中核桃低聚肽粉相对分子质量小于1000u的蛋白质水解物比例为90％。
依据GB5009.5中第一法凯氏定氮法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉总氮(以干基计)为14.0g/100g。
依据GB5009.3中第一法直接干燥法测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的水分为5.0g/100g。
依据灰分检测方法GB5009.4中第一法食品中总灰分的测定，本实施例得到的核桃低聚肽粉的灰分为6.3g/100g。
依据GB4789.3中第二法检测大肠菌群/(CFU/g)均小于10，按GB4789.2中检测菌落总数/(CFU/g)均小于1000，按4789.15中第一法检测霉菌/(CFU/g)均小于10。
此外，本发明制得的核桃低聚肽粉的外观和口味检测方式如下：
外观：将上述实施例制得的核桃低聚肽粉试样取适量置于洁净的白色瓷盘中，在自然光线下观察其色泽和形态。核桃低聚肽粉呈棕黄色或棕褐色，为粉末状固体，无视力可见外来异物。
口味：取2g试样置于洁净烧杯中，用200ml温开水配成1％溶液，闻其气味，用温开水漱口，品其滋味。风味好，具有核桃本身香味。
利用本发明的制备方法获得的核桃低聚肽粉能进一步添加到其他产品中制作成各种形式的产品，如食品、保健品、化妆品及医药等领域，为山核桃高附加值转化开辟了新途径，也为其在多功能性营养食品的深层次开发及利用提供了理论依据。
取上述实施例制得的核桃低聚肽粉2g，于105℃的水分仪中干燥4h后，取干燥后的核桃低聚肽粉溶于50℃水中，仍能完全溶解，没有杂质。取3％核桃低聚肽粉水溶液于5℃下放置12h后，溶液仍澄清透明，无沉淀析出，说明由本发明制得的核桃低聚肽粉稳定性很好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种从低温压榨山核桃饼粕中提取核桃低聚肽的方法，其特征在于，包括以下步骤：将低温压榨山核桃饼粕进行提取得到低温压榨山核桃饼粕提取液，将低温压榨山核桃饼粕提取液分步酶解后进行纯化处理，得到核桃低聚肽溶液；
所述纯化处理的具体步骤为，离心脱渣：酶解液升温至85℃保持15min，灭酶活后料液降温至65℃通过卧式螺旋沉降离心机进行脱渣，把酶解液中的料渣和液体进行完全分离，收集过滤清液；
膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，滤液过滤至清液储罐；
双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、55℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力，得到浓缩液；
高速管式分离：浓缩液通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留；
高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，干燥迅速、效率高、水分含量降至5%左右，送入集粉器；
提取步骤之前还包括原料筛选步骤：选取以干基计，蛋白质含量≥60%，油脂含量≤15%的低温压榨山核桃饼粕；
提取步骤包括：
加入原料重8-10倍纯净水，升温升压至90-110℃、0-0.05MPa，恒温微高压条件下搅拌提取3-4小时，得到山核桃提取液及料渣；
所述分步酶解步骤包括：将山核桃提取液降温至52℃-54℃，调节pH至7.5-8；先加入原料重量0.1%-0.2%的胰蛋白酶和原料重量0.1%-0.2%的中性蛋白酶酶解2-3h，再加入原料重量0.1%-0.15%的风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中定时进行搅拌至酶解结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括成品包装步骤。
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