專利名稱：有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物催化與生物合成領(lǐng)域，具體涉及一種在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法。
背景技術(shù)：
我國玉米年產(chǎn)量已達(dá)1.1億t以上，約占世界總產(chǎn)量的22％，居世界第二位。玉米濕法淀粉生產(chǎn)廠每年消費玉米約400萬t，產(chǎn)生玉米蛋白粉約21萬t，這些玉米蛋白粉含有40％～60％的蛋白質(zhì)，但由于玉米蛋白粉中的氨基酸不平衡，尤其是一些生物體所必需的氨基酸如賴氨酸、色氨酸等較缺乏，使其價值較低，限制了它的應(yīng)用。長期以來，玉米蛋白粉只能作為飼料廉價出售或自然排放，我國每年隨廢液排走的玉米蛋白質(zhì)高達(dá)9萬t，不僅污染環(huán)境，而且造成了蛋白質(zhì)的巨大浪費，因此對其進(jìn)行深加工的研究勢在必行。玉米蛋白肽是玉米蛋白的一種水解產(chǎn)物，是由分子量小且具有很高活性的小肽分子組成。已有研究表明，玉米蛋白肽有抑制血壓升高，抗疲勞以及降低血液中膽固醇、降低人體吸收乙醇的速度、抗氧化、抗輻射以及抑制植物種子萌發(fā)時根系的形成等作用，在預(yù)防醫(yī)學(xué)、制藥業(yè)、食品化工、生物工程等領(lǐng)域中都具有重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。玉米蛋白肽的水解產(chǎn)物可根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同而具有不同的物化性質(zhì)和生物活性，可用作具有生物相容性或生理活性的藥物制劑輔料、天然藥物制劑(如降血壓肽)、綠色化學(xué)品(如抗氧化劑、除草劑)等。
目前玉米蛋白肽的制備國內(nèi)主要采用酶法，一般用堿性水溶液或者短鏈醇-堿性水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，酶粉或者液體酶作為催化劑。該方法步驟繁多，水解率低、能耗大、產(chǎn)物難分離；反應(yīng)過程中采用含醇溶液，盡管可以較好地溶解底物，但極易令酶發(fā)生不可逆失活，大大降低了反應(yīng)效率；且由于反應(yīng)后只能利用高溫滅酶來中止反應(yīng)，不僅增加能耗，且滅酶后難以分離去酶、酶利用率低，大大增加了該方法的經(jīng)濟(jì)成本和產(chǎn)物分離純化的難度；此外，反應(yīng)后大量堿廢液的排放，會帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此，研究開發(fā)玉米蛋白肽制備新工藝具有重大的實踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)工藝存在的問題，提供一種環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低、反應(yīng)過程簡單可控、產(chǎn)物易分離的有機(jī)介質(zhì)生物催化制備玉米蛋白肽的方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法在反應(yīng)器中按玉米蛋白粉與有機(jī)溶劑的用量之比為0.01～10g∶1ml加入玉米蛋白粉，按照玉米蛋白粉與水的重量比為20～1∶1加入水，按生物催化劑與玉米蛋白的重量比為0.1～10∶1的比例加入固定化酶，在溫度為30～70℃、振蕩速度為100～300rpm、常壓下反應(yīng)3～48小時后，分離得到玉米蛋白肽。
所述蛋白酶來源于Bacillus lichemiforms、Bacillus amyloliquefaciens，Bacillussubtilis，Rhizomucor miehei，papaya latex或Mucor miehei。
所述有機(jī)溶劑選自飽和脂肪烴類、芳烴類、酯類、脂肪族醚、芳醚、含3個以上碳原子醇類和含氮化合物溶劑中的一種或多種。具體是，所述飽和脂肪烴類溶劑包括丁烷溶劑；所述芳烴類溶劑包括甲苯溶劑；所述酯類溶劑包括乙酸乙酯溶劑；所述醇類溶劑包括叔丁醇溶劑；所述含氮化合物溶劑包括吡啶溶劑；所述醚類溶劑包括四氫呋喃溶劑。
分離玉米蛋白肽方法如下反應(yīng)混合物經(jīng)過濾除去固定化酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用不同截留量的超濾膜或者納濾膜分級分離可以得到具有不同分子量的玉米蛋白肽。
本發(fā)明的原理采用有機(jī)介質(zhì)，以固定化蛋白酶作為催化劑，催化玉米蛋白肽進(jìn)行水解反應(yīng)，得到玉米蛋白肽。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(1)采用高效、高穩(wěn)定性的生物催化劑固定化蛋白酶來催化玉米蛋白肽合成，克服了現(xiàn)有技術(shù)中酶容易失活，反應(yīng)效率低的缺點；反應(yīng)過程簡單可控、產(chǎn)物易分離；(2)反應(yīng)終止采用過濾除酶的方法，簡便迅速，克服了現(xiàn)有技術(shù)中高溫滅酶能耗大、酶蛋白易殘留等缺點；且固定化酶可反復(fù)使用，降低生產(chǎn)成本；(3)利用了非水相酶催化的新技術(shù)，采用有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，反應(yīng)后溶劑可通過蒸發(fā)除去，簡化了產(chǎn)物分離步驟，得到的產(chǎn)品雜質(zhì)少；經(jīng)蒸發(fā)除去的有機(jī)溶劑可以回收重復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本；(4)反應(yīng)條件溫和，無含堿廢液排放，環(huán)境友好。
具體實施例方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
實施例1把0.5g玉米蛋白、25mg水、50mg來源于papaya latex的固定化蛋白酶和6ml丁烷放入具塞三角瓶中，置于30℃、100rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)3h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用超濾膜6000膜和5000膜分級分離可以得到分子量在6000～5000Da的玉米蛋白肽。
實施例2把0.5g玉米蛋白肽、3mg水、50mg來源于Bacillus lichemiforms的蛋白酶和10ml叔丁醇放入具塞三角瓶中，置于60℃、200rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)12h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用不同截留量的超濾膜5000膜和2000膜分級分離可以得到分子量在5000～2000Da的玉米蛋白肽。
實施例3把0.5g玉米蛋白肽、30mg水、200mg來源于Bacillus amyloliquefaciens蛋白酶和6ml甲苯放入具塞三角瓶中，置于50℃、300rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)24h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用超濾膜2000膜和1000膜分級分離可以得到分子量在2000～1000Da的玉米蛋白肽。
實施例4把0.5g玉米蛋白肽、50mg水、600mg來源于Bacillus subtilis的蛋白酶和6ml乙酸乙酯中，置于70℃、250 rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)36h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為800和1000的納濾膜分級分離可以得到分子量在800～1000Da的玉米蛋白肽。
實施例5把0.5g玉米蛋白肽、100mg水、1000mg來源于Rhizomucor miehei的和6ml吡啶放入具塞三角瓶中，置于50℃、150rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)24h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為700～800的納濾膜分離可以得到分子量在700～800Da的玉米蛋白肽。
實施例6把0.5g玉米蛋白肽、500mg水、5000mg來源于Mucor miehei的蛋白酶和50μl四氫呋喃放入具塞三角瓶中，置于40℃、200rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)30h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為400～500的納濾膜分級分離可以得到分子量在400～500Da的玉米蛋白肽。
實施例7把0.5g玉米蛋白肽、100mg水、1000mg來源于pancreas的固定化蛋白酶和10ml丁烷-四氫呋喃混合溶劑放入具塞三角瓶中，置于50℃、150rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)48h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為150～200的納濾膜分離可以得到分子量在150～200Da的玉米蛋白肽。
實施例8把0.5g玉米蛋白、25mg水、50mg來源于stomach的固定化蛋白酶和10ml吡啶-叔丁醇放入具塞三角瓶中，置于70℃、250rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)48h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為80～100的納濾膜分離可以得到分子量在80～100Da的玉米蛋白肽。
實施例9把0.5g玉米蛋白、25mg水、50mg來源于fig的固定化蛋白酶和10ml吡啶-叔丁醇放入具塞三角瓶中，置于60℃、300rpm的水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)48h后，過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用截留分子量為80～100的納濾膜分離可以得到分子量在80～100Da的玉米蛋白肽。
權(quán)利要求
1.一種在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于在反應(yīng)器中按玉米蛋白粉與有機(jī)溶劑的用量之比為0.01～10g∶1ml加入玉米蛋白粉，按照玉米蛋白粉與水的重量比為20～1∶1加入水，按生物催化劑與玉米蛋白的重量比為0.1～10∶1的比例加入固定化蛋白酶，在溫度為30～70℃、振蕩速度為100～300rpm、常壓下反應(yīng)3～48小時后，分離得到玉米蛋白肽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述固定化蛋白酶來源于微生物，包括Bacillus lichemiforms、Bacillusamyloliquefaciens，Bacillus subtilis，Rhizomucor miehei或Mucor miehei。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述固定化蛋白酶來源于植物，來源于papaya latex或Fig。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述蛋白酶來源于動物，來源于stomach或pancreas。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑選自飽和脂肪烴類、芳烴類、酯類、醚類、含3個以上碳原子醇類和含氮化合物溶劑中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述飽和脂肪烴類溶劑包括丁烷溶劑；所述芳烴類溶劑包括甲苯溶劑；所述酯類溶劑包括乙酸乙酯溶劑；所述醇類溶劑包括叔丁醇溶劑；所述含氮化合物溶劑包括吡啶溶劑；所述醚類溶劑包括四氫呋喃溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述振蕩速度為200～300rpm，所述反應(yīng)溫度為40～60℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法，其特征在于所述的分離為反應(yīng)混合物經(jīng)過濾除去固定化蛋白酶，蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的沉淀物用不同截留量的超濾膜或者納濾膜分級分離可以得到具有不同分子量的玉米蛋白肽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在有機(jī)介質(zhì)中生物催化制備玉米蛋白肽的方法。該方法是在反應(yīng)器中按玉米蛋白粉與有機(jī)溶劑的用量之比為0.01～10g∶1ml加入玉米蛋白粉，按照玉米蛋白粉與水的重量比為20～1∶1加入水，按生物催化劑與玉米蛋白的重量比為0.1～10∶1的比例加入固定化酶，在溫度為30～70℃、振蕩速度為100～300rpm、常壓下反應(yīng)3～48小時后，分離得到玉米蛋白肽。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中酶容易失活、反應(yīng)效率低、高溫滅酶能耗大、酶蛋白易殘留的缺點；具有成本低、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、反應(yīng)過程簡單可控、產(chǎn)物易從反應(yīng)混合體系中分離的優(yōu)點。
文檔編號C12R1/10GK1970783SQ20061012391
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者李曉鳳, 吳暉, 余以剛, 劉冬梅, 許喜林 申請人:華南理工大學(xué)