CN102334702A - 一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，涉及一种紫菜。在浸泡开的紫菜中加入微生物菌液，摇床发酵，得紫菜发酵液；在调整好pH的紫菜发酵液中加入蛋白酶酶解，通过加热灭菌、灭酶、离心分离、过滤去除不溶性物质，获得紫菜发酵酶解液；将紫菜发酵酶解液干燥，即得紫菜蛋白多糖营养素粉。利用微生物发酵结合蛋白酶解，可溶性营养物质提取得率高，100g紫菜可获得75g以上的可溶性紫菜营养素粉末，为紫菜的精深加工和产品开发开辟新途径；可作为天然食品添加剂应用在食品行业，也可作为中间原料研发各种新型的功能性食品，利用紫菜蛋白多糖营养素粉通过进一步分离、纯化的紫菜蛋白和紫菜多糖还可以应用于生物医药、化妆品等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫菜，尤其是涉及一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法。
背景技术
我国藻类资源十分丰富，其中紫菜养殖产量已经达到11万吨。然而，由于紫菜加工技术滞后，精深加工产品少，长期停留在干制品和烤紫菜层面上，高产量和高质量的紫菜产生的经济效益还没有得到进一步的深化。另一方面，紫菜中蛋白质含量高达25％～50％，含有丰富的人体必需氨基酸，脂肪含量低，富含维生素、矿物质等多种营养成分，是保健食品的理想原料。随着生活现代化进程的加快，紫菜的营养保健价值也不断受到重视。然而，由于紫菜细胞壁的原因，人体无法充分消化吸收其营养成分，紫菜的营养价值没有得到有效利用。
对于紫菜中存在的保健营养成分，目前，国内外很多研究机构都是集中在单纯分离紫菜中的某种活性物质，但不当的提取方法往往会对其活性物质造成破坏或浪费，影响了紫菜营养价值的充分发挥。目前，对紫菜蛋白的提取主要采用反复冻融法、溶胀法和脉冲超声法等破壁方法，提取率大都在15％～45％。紫菜多糖的提取一般采用冷水提取法、热水提取法，此外还有微波和超声波辅助提取等方法，提取率一般为15％～35％。提取率都比较低，结果也导致了研究成果无法在实际中进行推广应用。
江苏大学在中国专利CN1687122中提供一种紫菜蛋白质与多糖产品及其超声辅助提取的方法。以干紫菜为原料制备紫菜蛋白质/多糖产品时，采用如下工艺流程：干紫菜→粉碎→脱除脂肪→超声辅助水提→紫菜水提液→过滤→浓缩→喷雾干燥→紫菜蛋白质/多糖粉。得到的产品含有蛋白质40％～50％，多糖类化合物22％～30％。
刘奕在中国专利CN102002111A中公开一种紫菜多糖和紫菜蛋白的提取方法，该方法将紫菜烘干、粉碎后，超声波辅助稀碱液提取蛋白和多糖；等电点法沉淀蛋白，超滤纯化，经喷雾干燥得到紫菜蛋白产品；再将提取蛋白后的残渣清洗至中性，动态超高压提取多糖，活性炭脱色，超滤纯化，喷雾干燥后得到紫菜多糖产品。
一般利用化学试剂处理结合热水浸提法提取紫菜蛋白多糖，其固形物提取率只有19％～23％(吴克刚.紫菜汁的提取及其脱腥护色研究.食品工业科技，2006，5)。而目前对于紫菜抽提率最高的超声波破碎提取法，紫菜多糖和紫菜蛋白的提取率也只有15％～45％(肖海芳.脉冲超声波同时提取紫菜中蛋白和多糖的工艺研究.食品科学，2007，6)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法。
本发明的技术方案是先利用枯草芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌对净水浸泡分散的紫菜进行摇床发酵，然后对紫菜发酵液进一步蛋白酶解，最后对离心获得的上清液利用冷冻干燥或喷雾干燥，制备成具有良好的水溶性紫菜蛋白多糖营养素粉。
本发明包括以下步骤：
1)制备紫菜发酵液：在浸泡开的紫菜中加入微生物菌液，摇床发酵，得紫菜发酵液；
在步骤1)中，所述制备紫菜发酵液的具体方法为：先将微生物菌种利用LB固体培养基在37℃下培养8～12h，挑取出单菌落后用LB液体培养基在37℃下培养16～24h，作为发酵用的微生物菌液，再利用微生物菌液对紫菜进行摇床发酵，制备成紫菜发酵液；所述微生物菌种可为枯草芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌中的一种；所述摇床发酵的温度可为30℃，所述摇床发酵的时间可为12～36h，所述摇床发酵的转速可为120～200rpm；所述微生物菌液的添加量可为紫菜水溶液体积的1％～4％。
2)紫菜发酵液的酶解：在调整好pH的紫菜发酵液中加入蛋白酶酶解，通过加热灭菌、灭酶、离心分离、过滤去除不溶性物质，获得紫菜发酵酶解液；
在步骤2)中，所述pH可为5.5～6.5；所述蛋白酶的加入量按体积比可为紫菜发酵液的0.05％～0.2％，所述蛋白酶可采用木瓜蛋白酶，所述酶解的温度可为55℃，所述酶解的时间可为2～4h。
3)紫菜蛋白多糖营养素粉的制备：将紫菜发酵酶解液干燥，即得紫菜蛋白多糖营养素粉。
在步骤3)中，所述干燥可采用冷冻干燥或喷雾干燥等。
与现有的紫菜蛋白多糖的提取方法相比，本发明具有以下突出优点：
1)一般利用化学试剂处理结合热水浸提法提取紫菜蛋白多糖，其固形物提取率只有19％～23％，而目前对于紫菜抽提率最高的超声波破碎提取法，紫菜多糖和紫菜蛋白的提取率也只有15％～45％。本发明由于利用微生物发酵和蛋白酶解技术破坏紫菜细胞壁，使紫菜中蛋白、多糖等营养物质能够从紫菜细胞中解离出来成为水溶性物质，提取物得率高，而且技术既可以适合工业化大规模生产，又可以降低生产成本。
2)本发明采用的纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌都是无致病性的安全微生物，菌体自身可以合成纤维素酶和蛋白酶等酶类，利用其对紫菜进行发酵，一方面可以降低生产成本，另一方面可以适用于工业化大规模生产。
3)本发明紫菜蛋白多糖营养素粉提取得率高，其中紫菜水溶性固形物提取率大于75％，紫菜蛋白提取率大于83％。
4)本发明提取方法不会破坏紫菜的优质蛋白质。
5)本发明制备的紫菜蛋白多糖营养素粉中，经测试，蛋白含量达到29％～31％，多糖含量达到24％～40％。
6)本发明制备的紫菜蛋白多糖营养素粉，蛋白溶解性接近100％，而且受pH影响不大，作为食品添加剂应用范围广。
7)本发明也可作为研制开发医药保健品和功能性食品的前处理方法。
8)本发明提供一种有效破坏紫菜细胞壁的方法，利用微生物先对紫菜细胞壁进行破坏，再用蛋白酶破坏紫菜多糖与紫菜蛋白之间的结合，使紫菜中对人体有益的各种营养物质都能够成为水溶性物质，达到高效提取的效果，提取物不仅可以作为天然食品添加剂，还可以作为中间原料研发各种新型的功能性食品，从而促进紫菜深加工研究的发展，带动紫菜养殖业的健康发展。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
1、枯草芽孢杆菌菌液的制备：枯草芽孢杆菌菌种由集美大学生物工程学院微生物实验室提供，利用LB固体培养基在37℃下培养8h，挑取出单菌落后再利用LB液体培养基在37℃下培养16h，供以下紫菜发酵用。
2、紫菜发酵液的制备：取8g紫菜放入200ml蒸馏水中，同时加入步骤(1)中制备的枯草芽孢杆菌菌液4ml，在30℃摇床发酵24h，制备成紫菜发酵液。
3、紫菜发酵液的酶解：利用醋酸将步骤(2)中得到的紫菜发酵液pH调整至6.0，并加入木瓜蛋白酶(广西南宁庞博生物工程有限公司)0.2g，在55℃下酶解3h，通过离心、过滤去除不溶性杂质，制备成紫菜发酵酶解液。
4、紫菜蛋白多糖营养素粉的制备：将步骤(3)中获得的紫菜发酵酶解液通过冷冻干燥制备成紫菜蛋白多糖营养素粉。对获得的紫菜蛋白多糖营养素粉的提取率、主要成分、蛋白溶解性以及氨基酸组成进行了分析，结果如表1～4所示。
实施例2
1、纳豆芽孢杆菌菌液的制备：纳豆芽孢杆菌菌种由集美大学生物工程学院微生物实验室提供，利用LB固体培养基在37℃下培养12h，挑取出单菌落后再利用LB液体培养基在37℃下培养24h，供以下紫菜发酵用。
2、紫菜发酵液的制备：取8g紫菜放入200ml蒸馏水中，同时加入步骤(1)中制备的枯草芽孢杆菌菌液8ml，在30℃摇床发酵24h，制备成紫菜发酵液。
3、紫菜发酵液的酶解：利用醋酸将步骤(2)中得到的紫菜发酵液pH调整至5.5，并加入木瓜蛋白酶(广西南宁庞博生物工程有限公司)0.2g，在55℃下酶解2h，通过离心、过滤去除不溶性杂质，制备成紫菜发酵酶解液。
4、紫菜蛋白多糖营养素粉的制备：制备方法与实施例1相同。并对获得的紫菜蛋白多糖营养素粉的提取率、主要成分、蛋白溶解性以及氨基酸组成进行了分析，结果如表1-4所示。
表1显示了最适条件下紫菜蛋白多糖营养素粉的提取率的结果，由表可知，利用枯草芽孢杆菌发酵再经木瓜蛋白酶酶解，紫菜蛋白提取率、紫菜多糖提取率以及固形物提取率都是最高。但不管是利用枯草芽孢杆菌还是利用纳豆芽孢杆菌，其蛋白提取率和多糖提取率都远高于目前报道的利用超声波破碎提取法的紫菜多糖提取率(35％)和紫菜蛋白提取率(45％)(肖海芳.脉冲超声波同时提取紫菜中蛋白和多糖的工艺研究.食品科学，2007，6)。对实施例1、2中提取的紫菜蛋白多糖营养素粉的主要成分进行了测定，结果如表2所示。相对于干紫菜，利用枯草芽孢杆菌发酵的提取物中，蛋白含量和多糖含量基本一致，但利用纳豆芽孢杆菌发酵的提取物的多糖含量明显较低，这有可能发酵过程中纳豆菌用量较多部分多糖被消耗掉的缘故。接着我们还测定了紫菜发酵酶解产物在不同pH值下蛋白溶解性(表3)。由表可看出，枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌对紫菜发酵酶解物的蛋白溶解性影响并不显著。此外，除了在pH5下两种提取物的蛋白溶解度只有93％左右，在其他pH下都大于95％，表明了利用本发明提取的紫菜蛋白多糖营养素粉具有良好的蛋白溶解性能，为紫菜提取物作为天然添加剂在食品中的应用提供了方便。然后，对紫菜及其提取物的氨基酸组成进行了分析，结果如表4所示。由表4可知，坛紫菜所含氨基酸总类齐全，必需氨基酸占总氨基酸含量的47％，说明了紫菜蛋白属于优质蛋白。而在紫菜提取物中总氨基含量和必须氨基酸含量都没有发生明显的变化，表明了紫菜在发酵酶解过程中，只是细胞壁遭到破坏，蛋白质被酶解，最后成为可溶性物质溶解到水里。因此利用本发明生产的紫菜蛋白多糖营养素粉保留了紫菜原有的保健营养成分。
综上所述，本发明在净水泡发好的干紫菜中加入1％～4％的枯草芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌菌液，在30℃下摇床发酵12～36h后，再利用0.05％～0.2％木瓜蛋白酶对紫菜发酵液进行酶解2～4h，最后通过加热灭菌、灭酶、离心分离、过滤、冷冻干燥或喷雾干燥等步骤，可以制备成富含紫菜蛋白与多糖的可溶性营养素粉末。本发明制备的紫菜营养素粉拥有与紫菜同样的保健营养成分，可作为天然食品添加剂应用在食品行业，也可以作为中间原料研发各种新型的功能性食品。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
表1紫菜蛋白多糖营养素粉的提取率
表2紫菜及其提取物的主要成分
表3紫菜提取物的蛋白溶解性(％)
表4紫菜及其提取物的氨基酸组成
注：＊表示必需氨基酸。
Claims (10)
1.一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制备紫菜发酵液：在浸泡开的紫菜中加入微生物菌液，摇床发酵，得紫菜发酵液；
2)紫菜发酵液的酶解：在调整好pH的紫菜发酵液中加入蛋白酶酶解，通过加热灭菌、灭酶、离心分离、过滤去除不溶性物质，获得紫菜发酵酶解液；
3)紫菜蛋白多糖营养素粉的制备：将紫菜发酵酶解液干燥，即得紫菜蛋白多糖营养素粉。
2.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤1)中，所述制备紫菜发酵液的具体方法为：先将微生物菌种利用LB固体培养基在37℃下培养8～12h，挑取出单菌落后用LB液体培养基在37℃下培养16～24h，作为发酵用的微生物菌液，再利用微生物菌液对紫菜进行摇床发酵，制备成紫菜发酵液。
3.如权利要求2所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于所述微生物菌种为枯草芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌。
4.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤1)中，所述摇床发酵的温度为30℃，所述摇床发酵的时间为12～36h，所述摇床发酵的转速为120～200rpm。
5.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤1)中，所述微生物菌液的添加量为紫菜水溶液体积的1％～4％。
6.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤2)中，所述pH为5.5～6.5。
7.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤2)中，所述蛋白酶的加入量按体积比为紫菜发酵液的0.05％～0.2％。
8.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤2)中，所述蛋白酶采用木瓜蛋白酶。
9.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤2)中，所述酶解的温度为55℃，所述酶解的时间为2～4h。
10.如权利要求1所述的一种紫菜蛋白多糖营养素粉的生产方法，其特征在于在步骤3)中，所述干燥采用冷冻干燥或喷雾干燥。
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