專利名稱：一種馬鈴薯渣資源化開發(fā)利用新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及馬鈴薯渣的高效開發(fā)利用技術(shù)，具體是利用酶解的方法將馬鈴薯渣中 的蛋白轉(zhuǎn)化成為具有抗氧化活性的多肽物質(zhì)，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
馬鈴薯渣是馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，馬鈴薯渣的主要成分為 水、果膠、纖維素等物質(zhì)，其中鮮渣蛋白質(zhì)含量 4%，而干基蛋白含量30% 40%，淀 粉含量小于1%，營養(yǎng)價(jià)值較低，自帶菌多達(dá)33種，不易儲(chǔ)存、運(yùn)輸，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭， 造成環(huán)境污染。若烘干則成本過高，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，通常作為飼料或當(dāng)成廢渣作掩埋處理， 但會(huì)導(dǎo)致土壤和地下水的污染，同時(shí)利用程度較低。這些問題迫使許多淀粉廠停止生產(chǎn)，是 目前淀粉行業(yè)亟待解決的問題。與蛋白質(zhì)相比，活性肽具有良好的加工性能。如它具有良好的理化性質(zhì)和水合性 質(zhì)，具有良好的溶解度和“三低”性能，即黏度低、凝膠性低、發(fā)泡性低。作為基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)， 活性肽的生物利用度高，比氨基酸更易吸收，同時(shí)具有調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能的功效，是原蛋白 質(zhì)及其所組成的氨基酸所不具備的。一些特定結(jié)構(gòu)的多肽具有抗氧化活性，能夠消除自 由基，抑制或消除以及減緩氧化反應(yīng)，其抗氧化機(jī)理包括給抗氧化酶提供氫、緩沖生理PH 值、螯合金屬離子和捕捉自由基等。過去，多肽的制備盡管不少情況下使用的也是農(nóng)產(chǎn)品加工的副產(chǎn)品，但絕大多數(shù) 是容易獲得、品質(zhì)優(yōu)良的小麥胚芽、玉米黃粉、大米蛋白等，而像馬鈴薯渣這樣品質(zhì)很差、難 以高值利用的蛋白資源是科技工作者關(guān)心的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服馬鈴薯渣用于開發(fā)低值產(chǎn)品，成本太高；開發(fā)高值產(chǎn)品，缺 乏合適的技術(shù)等實(shí)際問題，提供一種用馬鈴薯渣制備抗氧化肽的方法。本發(fā)明運(yùn)用酶處理 技術(shù)，以從馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高含水馬鈴薯渣漿和經(jīng)過干燥得到的馬鈴薯渣粉為 原料，進(jìn)行高附加值抗氧化肽的制備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝包括如下步驟1、以馬鈴薯渣粉為原料制備抗氧化肽的方法，包括如下步驟(1)給馬鈴薯渣粉中加水，馬鈴薯渣粉和水的質(zhì)量體積比為1 12.5-1 50，單 位為g/ml ；(2)然后加入蛋白酶處理，加酶量為2%-8%，調(diào)節(jié)pH及溫度，反應(yīng)5-150min后煮 沸l(wèi)Omin，冷卻至20-30°C，調(diào)節(jié)料液pH到7. 0-7. 3。其中所述的酶為木瓜蛋白酶、風(fēng)味酶、 中性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶，均按照推薦最適PH及溫度進(jìn)行反應(yīng)見表1。(3)對(duì)酶解液進(jìn)行離心處理，收集上清液便得到多肽液，噴霧干燥或冷凍干燥得到 多肽粉，可制成膠囊；(4)沉淀用于馬鈴薯渣膳食纖維的提取。
2、以馬鈴薯渣漿為原料制備抗氧化肽的方法，包括如下步驟(1)給馬鈴薯渣漿中加水，使馬鈴薯渣干物質(zhì)和水的質(zhì)量體積比為 1 12.5-1 50，單位為 g/ml;(2)以下步驟與上述馬鈴薯渣粉為原料的處理步驟相同。上述工藝1或2中，胰蛋白酶被篩選為最佳用酶，其最適酶解工藝條件為底物濃 度4%，pH8. 0，溫度50°C，加酶量7%，酶解時(shí)間90min。上述工藝步驟的優(yōu)點(diǎn)包括1.在溫和的條件下將馬鈴薯淀粉生產(chǎn)產(chǎn)生的殘?jiān)庸こ筛吒郊又档目寡趸暮?膳食纖維，不僅可減輕馬鈴薯渣漿對(duì)環(huán)境污染的壓力，還可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效
■、Λ
M ；2.可以以馬鈴薯渣漿為原料，不需要對(duì)原料進(jìn)行干燥，直接進(jìn)行酶解反應(yīng)，符合低 碳加工的準(zhǔn)則。


圖1為6種商業(yè)酶酶解能力的比較。
具體實(shí)施例方式植物抗氧化(活性)肽能夠消除自由基，抑制或消除以及減緩氧化反應(yīng)。其抗氧 化機(jī)理包括給抗氧化酶提供氫、緩沖生理PH值、螯合金屬離子和捕捉自由基等。本發(fā)明中 通過測(cè)定酶解產(chǎn)物對(duì)DPPH自由基的清除率評(píng)價(jià)酶解產(chǎn)物的抗氧化活性。酶解產(chǎn)物滅酶后 稀釋到統(tǒng)一濃度，測(cè)定DPPH自由基的清除率。DPPH自由基清除率的測(cè)定方法將酶解上清液稀釋成不同的濃度梯度，分別取 2mL不同濃度的酶解上清液于試管中，加入2mL濃度為0. 04mg/ml的DPPH溶液，混合均勻， 反應(yīng)20min后，于3500rpm離心lOmin，取上清液在517nm處測(cè)其吸光值為Ai ；另各取2mL 上述濃度上清液溶液于試管中，分別加入無水乙醇2mL，反應(yīng)20min后，于3500rpm離心分離 lOmin，取上清液在517nm處測(cè)其吸光值記為Aj ；以2mL 0. 04mg/mL DPPH和2mL無水乙醇反 應(yīng)做為參比，其吸光值記為&。Edpph = [1-(Ai-Aj) /A0] X 100 %式中EDPPH-酶解上清液對(duì)DPPH自由基的清除率(％ )；A0-2mL DPPH溶液加入2mL無水乙醇的吸光值；Ai-2mL DPPH溶液加入2mL酶解上清夜的吸光值；Ar2mL無水乙醇加入2mL酶解上清液的吸光值。EC5tl的計(jì)算=EC5tl是酶解產(chǎn)物的DPPH清除率達(dá)到50%時(shí)的濃度。首先把樣品稀釋 成一系列濃度，測(cè)定各濃度樣品對(duì)DPPH的清除率，繪制清除率和濃度的關(guān)系曲線，在曲線 上查出樣品的EC5tl值。所用6種商業(yè)酶木瓜酶、堿性酶購于諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司；風(fēng)味酶、 中性酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶購于無錫雪梅酶制劑科技有限公司；蛋白酶的酶活及作用條件 見表1。6種蛋白酶解效果的比較如圖1所示。表1試驗(yàn)用蛋白酶的酶活及作用條件
酶的種類 最適作用條件 酶液稀釋倍數(shù)酶活力/萬u-g-1
生產(chǎn)商
木瓜酶pH 值 6.0, ων50005.18
風(fēng)味酶pH 值 6.0, 50'C100005.65
中性酶pH 值 7.0-7.3，60"C12501.56
堿性酶pH 值 9.0, 50°C1000010.36
胰蛋白酶pH 值 8.0, 50'C25000.77
胃蛋白酶pH值 1.8，37'C50001.39
諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司 無錫雪梅酶制劑科技有限公司 無錫雪梅酶制劑科技有限公司 諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司 無錫雪梅酶制劑科技有限公司 無錫雪梅酶制劑科技有限公司下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1取馬鈴薯渣粉10g，加水200ml，在pH6. 0、溫度60°C條件下加入木瓜蛋白酶0. 5g， 進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解150min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 0，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度20°C，3500rpm 離心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例2取馬鈴薯渣粉10g，加水200ml，在pH6. O、溫度50°C條件下加入風(fēng)味酶0. 5g，進(jìn)行 酶解反應(yīng)，酶解30min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 1，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度25°C，3500rpm離心 IOmin,收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例3取馬鈴薯渣粉10g，加水200ml，在pH7. O、溫度60°C條件下加入中性蛋白酶0. 5g， 進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解5min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 0，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度30°C，3500rpm離 心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例4取馬鈴薯渣粉10g，加水200ml，在pH9. O、溫度50°C條件下加入堿性蛋白酶0. 5g， 進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解60min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 3，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度27°C，3500rpm 離心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例5取馬鈴薯渣粉10g，加水500ml，在pH8. O、溫度50°C條件下加入胰蛋白酶0. 5g，進(jìn) 行酶解反應(yīng)，酶解30min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 2，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度26°C，3500rpm離 心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例6取馬鈴薯渣粉10g，加水200ml，在pHl. 8、溫度37°C條件下加入胃蛋白酶0. 5g，進(jìn) 行酶解反應(yīng)，酶解lOmin。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 0，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度29°C，3500rpm離 心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例7取馬鈴薯渣粉10g，加水167ml，在pH8.0、溫度50°C條件下加入胰蛋白酶0. 5g， 進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解90min。然后調(diào)節(jié)pH值到7.0，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度30°C，定容到 500ml，然后3500rpm離心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。
5
實(shí)施例8取馬鈴薯渣粉10g，加水250ml，在pH8. 0、溫度50°C條件下加入胰蛋白酶0. 7g進(jìn) 行酶解反應(yīng)，酶解90min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 1，煮沸l(wèi)Omin，冷卻至溫度29°C，3500rpm離 心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自由基清除率。實(shí)施例9取馬鈴薯渣漿61. 8g(含水83. 8% )，加水198ml (即底物濃度4% )，在pH8. O、溫 度50°C條件下加入胰蛋白酶0.7g進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解90min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 1，煮沸 IOmin,冷卻至溫度21 °C，3500rpm離心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自 由基清除率。實(shí)施例10取馬鈴薯渣漿61. 8g(含水83.8%)，加水448ml (即底物濃度2%)。在pH8.0、溫 度50°C條件下加入胰蛋白酶0. 5g進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解90min。然后調(diào)節(jié)pH值到7. 0，煮沸 IOmin,冷卻至溫度24°C，3500rpm離心lOmin，收集清液，將上清液稀釋20倍后測(cè)定DPPH自 由基清除率。表2
實(shí)施例 DPPH自由基清除率(％)
實(shí)施例130.9
實(shí)施例218.1
實(shí)施例336.9
實(shí)施例463.8 實(shí)施例 561.6
實(shí)施例620.4
實(shí)施例735.0
實(shí)施例872.0
實(shí)施例970.1
實(shí)施例1046.權(quán)利要求
一種馬鈴薯渣資源化開發(fā)利用新方法，其特征在于包括如下步驟(1)馬鈴薯渣粉中加水，其中馬鈴薯渣干物質(zhì)和水的質(zhì)量體積比為1∶12.5 1∶50；(2)然后加入蛋白酶處理，加入蛋白酶的量為所加入馬鈴薯粉質(zhì)量的2％ 8％，反應(yīng)5 150min后煮沸10min、冷卻至20 30℃，調(diào)節(jié)料液pH到7.0 7.3，其中所述的蛋白酶為木瓜蛋白酶、風(fēng)味酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶，均按照其推薦最適pH及溫度進(jìn)行反應(yīng)；(3)把步驟(2)處理后的馬鈴薯渣酶解液離心，收集上清液便得到多肽液，噴霧干燥或冷凍干燥得到多肽粉；(4)步驟(3)所得到的沉淀用于馬鈴薯渣膳食纖維的提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種馬鈴薯渣資源化開發(fā)利用新方法，其特征在于其中所述 的馬鈴薯渣粉也可以是馬鈴薯渣漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種馬鈴薯渣資源化開發(fā)利用新方法，其特征在于其中 所述的酶為胰蛋白酶，酶解工藝條件為底物濃度4%，pH8.0，溫度50°C，加酶量7%，酶解 時(shí)間90min。
全文摘要
本發(fā)明一種馬鈴薯渣資源化開發(fā)利用新方法，包括如下步驟(1)在馬鈴薯渣漿或者馬鈴薯渣粉中加水，其中馬鈴薯渣干物質(zhì)和水的質(zhì)量體積比為1∶12.5-1∶50；(2)然后加入蛋白酶處理，反應(yīng)5-150min后煮沸10min、冷卻至20-30℃，調(diào)節(jié)料液pH到7.0-7.3；(3)把步驟(2)處理后的馬鈴薯渣酶解液離心，收集上清液得多肽液，干燥后得多肽粉；(4)步驟(3)所得到的沉淀用于馬鈴薯渣膳食纖維的提取。最適用酶為胰蛋白酶，工藝為底物濃度4％，pH8.0，溫度50℃，加酶量7％，酶解時(shí)間90min。本發(fā)明采取酶處理分離法制備馬鈴薯渣抗氧化肽和膳食纖維，進(jìn)行資源化開發(fā)利用，生產(chǎn)條件溫和，產(chǎn)品附加值高。
文檔編號(hào)C12P21/06GK101948895SQ20101025329
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者任曉鋒, 王蓓, 馬海樂 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)