用于連續(xù)制備蛋白水解物的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品領(lǐng)域并且涉及用于連續(xù)酶水解蛋白質(zhì)的一種新型反應(yīng)器和一種 新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蛋白水解物由氨基酸，二肽以及分子量最大為1000的低分子量的寡肽的混合物 構(gòu)成，其工業(yè)上通過使用堿或優(yōu)選使用蛋白酶處理蛋白質(zhì)制備。根據(jù)原料，水解物為化妝品 原料或食品材料；后者基于乳清或奶得到。它們是例如奶粉生產(chǎn)中重要的中間產(chǎn)物。
[0003] 在食品領(lǐng)域蛋白水解物通常通過將濃縮蛋白，例如具備高含量乳清蛋白的濃縮 物，與蛋白酶如胃蛋白酶混合并在約30至35°C下進(jìn)行水解。水解過程中pH值出現(xiàn)變化，因 此需要在系統(tǒng)中加裝調(diào)節(jié)器。
[0004] 例如EP 0588841B1 (Danmark Protein)公開了一種方法，其中首先對濃縮乳清蛋 白進(jìn)行熱處理，用蛋白酶處理并使水解產(chǎn)物通過選擇性（TrennschErfe )為1000 ODa的膜 進(jìn)行超濾。由此蛋白水解物進(jìn)入濾液，而酶留在濾渣中。
[0005] EP 0566877Bl(Nestl6)公開了一種設(shè)備和一種方法，其中水解分兩步進(jìn)行，即短 時間在桶中并長時間在流體管中。
[0006] EP 0671126B1 (Morinaga Milk)涉及使用多酶雞尾酒制備乳清蛋白水解物，其中 水解前通過超濾除去乳糖，水解后同樣借助超濾由產(chǎn)物去除失活酶。
[0007] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備蛋白水解物的問題在于，水解進(jìn)程，即水解度難以跟蹤，因此反 應(yīng)時間經(jīng)常過長。如果一鍋制品在沒有監(jiān)控下進(jìn)行，可能在產(chǎn)品由反應(yīng)器排出后人們才能 發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)了次品（Fehlcharge)。很明顯需要能夠更好的監(jiān)控水解進(jìn)程從而準(zhǔn)確確定反應(yīng)時 間。
[0008] -種選擇是在壓力為3至IObar下使料通過選擇性為500至1000 Da的超濾膜。因 為酶的摩爾量約為25000Da而蛋白質(zhì)的摩爾量約為18000至36000Da，以這種方式得到的濾 液僅含有水解產(chǎn)物，而濾渣可以循環(huán)。但是這種方法也無法令人完全滿意，因為在泵送循環(huán) (Umpumpen)過程中酶要承受高溢出速度，以至于該機(jī)械負(fù)載導(dǎo)致酶失活。
[0009] 因此本發(fā)明的目的是提供一種酶水解蛋白質(zhì)的改進(jìn)方法，特別是能夠連續(xù)操作并 且有效避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，尤其是由于機(jī)械損害引發(fā)的酶失活。本發(fā)明的另一個 目的還在于，開發(fā)一種相應(yīng)的設(shè)備，在該設(shè)備中可進(jìn)行本方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明首先涉及一種進(jìn)行水解反應(yīng)的設(shè)備，包括以下組件： (a) -個反應(yīng)容器用于裝入待水解的反應(yīng)物和酶（1)， (b) -張海藻式膜（2)， (c) 一個通風(fēng)設(shè)備（3)， (d) -個用于抽取液體的設(shè)備（4)， (e) -條產(chǎn)物輸出管線（5)和 (f) 一條反應(yīng)物導(dǎo)入管（6) 其中 (i) 海藻式膜（2)置于反應(yīng)容器（1)下三分之一處， (ii) 通風(fēng)設(shè)備（3)和用于抽取液體的設(shè)備（4)分別位于海藻式膜（2) 的下方和上方， (iii) 產(chǎn)物輸出管線（5)與用于抽取液體的設(shè)備（4)相連。
[0011] 產(chǎn)物輸出管線優(yōu)選與膜的濾液側(cè)直接相連。本裝置可另外有一個獨立的進(jìn)料管 線，通過該管線加入例如用于調(diào)節(jié)PH值的緩沖溶液。此外本裝置可以具備適當(dāng)?shù)臏y量和控 制技術(shù)。
[0012] 本發(fā)明的第二方面涉及一種制備蛋白水解物的連續(xù)方法，其中在水溶液中蛋白質(zhì) 進(jìn)行酶水解，其特征在于 (i) 反應(yīng)容器由底部通氣并由此產(chǎn)生對流， (ii) 使通過對流流動起來的反應(yīng)混合物通過位于反應(yīng)容器中的海藻型膜， (iii) 將通過濾膜后得到的含有水解產(chǎn)物的濾液立刻抽出并導(dǎo)出反應(yīng)器， 而含有未反應(yīng)蛋白質(zhì)和酶的濾渣留在反應(yīng)器中， (iv) 被抽出的濾液的量通過連續(xù)導(dǎo)入新鮮原料產(chǎn)品填補(bǔ)。
[0013] 令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，海造型膜特別適用于，由未反應(yīng)蛋白質(zhì)和其水解產(chǎn)物以及作為 催化劑使用的酶的混合物中將有價值的產(chǎn)物定量分離。替代由于機(jī)械損害會導(dǎo)致酶失活的 高流速，緩慢的對流足以使反應(yīng)混合物循環(huán)并使混合物連續(xù)流過位于反應(yīng)容器中膜。離開 膜以后含有蛋白水解物的濾液被連續(xù)抽出，而未反應(yīng)的原料和酶留在濾渣中并可以進(jìn)一步 反應(yīng)。通過緩慢對流酶保持了活性，而且被抽出的濾液的量通過導(dǎo)入等同量的新鮮反應(yīng)物 溶液取代。以這種方式可以保證避免出現(xiàn)空穴現(xiàn)象以及由此帶來的對內(nèi)容物的損害。同樣 可以避免由常規(guī)安裝的泵的葉輪剪切力帶來的損害。
[0014] 借助本發(fā)明的設(shè)備和本發(fā)明的方法可以連續(xù)生產(chǎn)蛋白水解物，而無需一再補(bǔ)充新 鮮的酶或保養(yǎng)設(shè)備。這種連續(xù)運行方式也通過連續(xù)采樣使得在任何時候確定抽出產(chǎn)物的水 解度成為可能。 原料
[0015] 一般來說目前所有的蛋白質(zhì)源都適用于制備根據(jù)本方法得到的蛋白水解物。因此 可以考慮植物和動物原料，例如小麥蛋白，豌豆蛋白，杏仁蛋白或絲蛋白；特別優(yōu)選的是乳 清蛋白或乳蛋白，因為它們被允許用于食品目的。這些蛋白質(zhì)可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉 的處理和提取方法由原料中獲得。優(yōu)選的是使用蛋白質(zhì)含量至少為50重量％，優(yōu)選為約60 至約90重量％的水性濃縮物。特別優(yōu)選的是蛋白質(zhì)含量至少為60重量％且優(yōu)選為約75 至約85重量％的濃縮乳清蛋白或乳蛋白。 酶
[0016] 所述水解方法一般使用蛋白酶進(jìn)行。催化肽鍵斷裂的酶包括，例如，頂體蛋 白酶（Akrosin)，氨膚酶B (Aminopeptidase B)，菠蘿蛋白酶（Bromelain)，鈣蛋白酶 (Calpain I)，羧肽酶 A (Carboxypeptidase A)，組織蛋白酶 A (Cathepsin A)，組織蛋 白酶 B(Cathepsin B)，組織蛋白酶 D(Cathepsin D),組織蛋白酶 E(Cathepsin E)，組 織蛋白酶 K(Cathepsin K)，糜蛋白酶（Chymotrypsin)，膠原蛋白酶（Collagenase)，二 肽基肽酶 4(Dipeptidylpeptidase 4)，分散酶（Dispase)，彈性蛋白酶（Elastase)， 凝血酶（Faktor IIa),凝血因子Xa(Faktor Xa),無花果蛋白酶（Ficin)，gpr-內(nèi)肽酶 (gpr-Endopeptidase)，激肽釋放酶（Kallikrein), MBTPS1，木瓜蛋白酶（Papain),纖溶 酶（Plasmin)，Prepilin Typ IV Peptidase,腦氨醜寡膚酶（Prolyl-Oligopeptidase)， 蛋白酶K (Proteinase K)，蛋白酶體（Proteasom),血管緊張素