一种基于多酶协同降解的麦糟肽粉及其制备方法和所得产品与流程

本发明属于副产物深加工，尤其涉及到一种基于多酶协同降解的麦糟肽粉及其制备方法和所得产品。

背景技术：

1、麦糟是啤酒酿造工业中的主要副产物，约占啤酒产量的8-10％(含水量80％左右)。中国的啤酒产量己连续多年世界第一，2023年麦糟产量约300万吨，体量非常大。麦糟含水率高，容易腐败而导致环境污染。目前大多数厂家不经过加工直接出售，附加值低。

2、随着人们健康意识的提升，植物蛋白因不含胆固醇、脂肪含量低于动物蛋白，越来越受消费者青睐。植物蛋白主要来源于大豆，而我国大豆80％长期依赖进口，资源缺乏，亟需开发新的植物蛋白资源。麦糟蛋白质含量丰富(约20-30％)，是优质的植物蛋白资源。但麦糟中的蛋白质分子量较大，人体难以消化吸收，因此需要将蛋白质酶解成小分子多肽和氨基酸，以避免大分子蛋白质对机体的抗营养性。此外，麦糟细胞壁厚，蛋白质与纤维素、半纤维素、木质素形成致密的交联结构，都很难降解，蛋白质不容易释放到细胞外，是麦糟蛋白提取的一大难点。

3、目前从麦糟中提取蛋白的方法有物理提取、碱溶酸沉、有机溶剂萃取、酶法水解提取等。其中物理提取是通过烘干、粉碎、过筛分离等物理方法提取麦糟蛋白，操作相对简便，不破坏蛋白质结构，但蛋白质分子量仍然较大，提取率也相对较低。碱溶酸沉、有机溶剂萃取两种方法提取效果较好，但存在蛋白变性、化学试剂污染环境、产品中有溶剂残留等问题。酶法水解提取反应条件温和，污染少，能获得小分子蛋白肽和氨基酸。但一般使用单一酶，以碱性蛋白酶为主，但碱性蛋白酶法需要将麦糟ph调至碱性，也存在蛋白变性、碱液残留等问题，而且单一酶的降解效果有限，提取率相对较低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于多酶协同降解的麦糟肽粉及其制备方法和所得产品，该方法解决了在从麦糟中提取蛋白时所遇到的化学试剂污染环境、产品中有溶剂残留、蛋白变性、蛋白含量或蛋白提取率低等问题，使所得麦糟肽粉可被高效利用。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于多酶协同降解的麦糟肽粉的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：计算湿麦糟的水分含量，依据其加水将湿麦糟调制成干重为3-8％的溶液，机械粉碎处理；

4、s2：以干糟重量计，向麦糟溶液中加入0.1-2％的复合酶以及0.5-3％的复配蛋白酶，保持麦糟溶液自身ph为4.6-6.3，无需调节，充分搅拌酶解；

5、s3：待酶解结束后升温至85-95℃,维持10-15min，灭活，冷却至室温，离心过滤或板框压滤，得到一次上清液和一次沉淀，向一次沉淀中加水，搅拌洗涤，再次离心过滤或板框压滤，得到二次上清液，合并两次上清液，得到麦糟蛋白酶解液；

6、s4：对所得麦糟蛋白酶解液进行超滤膜处理，干燥，得到麦糟肽粉。

7、在上述s1步骤中，在计算湿麦糟水分含量前，先将其放置于100-105℃烘箱中3-3.5h烘至绝干，计算出湿麦糟水分含量。然后根据湿麦糟水分含量，加水将湿麦糟调制成干重为3-8％的溶液。该步骤中省去了全部麦糟烘干步骤，节省了烘干设备投入和能源消耗，成本低。干重3-8％的水溶液是优选出来的，如果比例太低，水多会导致后期浓缩成本高，如果比例太高，溶液太稠，提取效果不好。

8、物理提取法是基于粉碎后麦糟颗粒大小进行分离，本发明配制成水溶液后再粉碎，是在颗粒大小的基础上，增加了蛋白溶解的作用。麦糟中有一些蛋白可溶解在水里，而且通过粉碎破坏麦糟中蛋白-纤维交联结构后，有些不溶性蛋白的溶解度增加，因此可提高蛋白的提取效果。优选地，机械粉碎处理时，粉碎2-4min，然后研磨1-2min。

9、作为优选，所述复合酶包括突变葡聚糖酶glu16a-v147s和突变木聚糖酶ssxyn10a-a247s，总添加量为0.1-2％(g/g麦糟干重)，两种酶的添加质量比为(0.3-0.5)：(0.5-0.7)。

10、麦糟中含有50-60％的膳食纤维(非淀粉多糖)，其中包括纤维素(12-25％)、半纤维素(15-30％)和木质素(15-25％)，其中纤维素是由几百至几千个β-1,3-1,4-葡萄糖单元连接组成的葡聚糖，半纤维素主要是由阿拉伯糖、木糖等单糖构成的阿拉伯木聚糖。为此，本发明使用创制的两种新酶，即突变葡聚糖酶glu16a-v147s和突变木聚糖酶ssxyn10a-a247s降解纤维素和半纤维素，与3种蛋白酶协同作用，可破坏纤维和蛋白质的致密结构，使蛋白质更多地释放出来；同时，控制添加量，不过多分解纤维多糖，可防止过多的小分子糖进入蛋白溶液。

11、作为优选，所述突变葡聚糖酶glu16a-v147s含有突变基因glu16a-1，其突变位点为v147s，所述突变基因glu16a-1的核苷酸序列如seq id no:1所示，所述突变木聚糖酶ssxyn10a-a247s含有突变基因ssxyn10a-1，其突变位点为a247s，所述突变基因ssxyn10a-1的核苷酸序列如seq id no:2所示。

12、作为优选，所述复配蛋白酶包括酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶，总添加量为0.5-3％(g/g麦糟干重)，三种酶的添加质量比为(0.3-0.5)：(0.1-0.3)：(0.3-0.5)。

13、在上述方案中，采用蛋白组学手段，研究麦糟中蛋白质的类型，以及形成肽键的主要氨基酸种类。基于麦糟蛋白中的主要氨基酸类型，筛选合适的降解麦糟蛋白的蛋白酶。分析蛋白酶的底物序列偏好性，分析特异性酶切的氨基酸位点是否与麦糟蛋白中的氨基酸匹配，如果匹配，说明此蛋白酶适合用于降解麦糟蛋白；如果不匹配，则不适合。

14、优良蛋白酶的作用就是要比较准确地酶切这些结合位点，将大分子蛋白质切成小分子多肽或氨基酸，溶解到水中，再分离出来，才能达到好的提取效果。本方案中所优选的三种蛋白酶组合具有非常好的酶切效果。三种蛋白酶的酶切位点加起来可以匹配麦糟蛋白的绝大多数氨基酸，因此三种酶协同作用能够较准确地酶切麦糟蛋白的氨基酸结合位点，促进蛋白质的高效分解，达到理想的多肽提取效果。

15、相比于现有技术，多是将ph调至碱性后添加碱性蛋白酶，本发明使用三种准确酶切麦糟蛋白位点的复合蛋白酶，不用调ph，不使用碱液，减少了化学试剂污染(强碱具有一定腐蚀性，会刺激皮肤，导致皮肤粗糙，严重的会导致中毒)，简化了工艺流程。

16、作为优选，酶解温度为55-60℃，酶解时间为3-6h，搅拌速率为500-1000rpm。

17、作为优选，酶解结束后升温至85-95℃,维持10-15min，灭活，冷却至室温；分离酶解液时采用高速离心或板框压滤，其中，高速离心的速率为8000-10000rpm，时间为10-15min，板框压滤机的过滤压力为0.5mpa。

18、作为优选，对所得麦糟蛋白酶解液进行超滤膜处理时使用10kd、3kd、1kd超滤膜逐级过滤，分别获得3-10kd、1-3kd和小于1kd的三种麦糟多肽提取溶液。需要说明的是，10kd和3kd超滤膜的主要作用是去水浓缩，酶解液中多肽分子量90％都在3kd以下。

19、本发明还提供了一种麦糟肽粉，采用上述任一项技术方案所述的方法制备得到。

20、作为优选，其蛋白提取率≥70％，蛋白含量≥68％，必需氨基酸比例≥52％，蛋白质消化率pdaas≥0.51，蛋白肽分子量小于3kd的比例≥90％，溶解度≥99％。

21、本发明还提供了一种固体食品或液体饮料，采用上述任一项技术方案所述的麦糟肽粉制备得到。其中，固体食品可以是面包、饼干等，液体饮料可以是植物蛋白、植物奶等。

22、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

23、1、本发明的制备方法中采用两种创制新酶(突变葡聚糖酶glu16a-v147s、突变木聚糖酶ssxyn10a-a247s)用于协同降解纤维素和半纤维素，采用蛋白组学定向筛选出三种蛋白酶用于降解蛋白，基于两种创制新酶和三种定向筛选的蛋白酶协同降解麦糟，既保证细胞壁中的纤维和蛋白交联结构被破坏，蛋白充分释放和水解，又控制纤维的过度降解，保证蛋白含量较高，反应条件温和，不会导致蛋白变性。

24、2、本发明的制备方法在麦糟自身ph条件下降解蛋白质，无需调ph至碱性，破壁、水解和提取效果好，蛋白肽提取率和含量都高，解决了蛋白变性、化学试剂污染环境、产品中有溶剂残留、蛋白含量或提取率低等问题，赋予了麦糟肽粉的高价值利用。