复合酶解法制备低致敏奶粉及其工厂设计

发布时间：2020-03-29 03:40

【摘要】：牛乳是婴幼儿替代母乳的主要食物蛋白来源,但牛乳被FAO/WHO认定为引发过敏的八大食物来源之一。近年来随着环境的恶化,婴幼儿对牛乳过敏的现象越来越严重。据报道,学前儿童的牛乳过敏发生率在1%-17.5%。牛乳中含有30多种蛋白质,都具有潜在的致敏性,其中主要过敏原为酪蛋白、α-乳白蛋白和β-乳球蛋白。而酶水解法能够有效降解这些蛋白质,并且酶水解条件温和与工艺简单,具有其他方法无法比拟的优势,是生产研发低致敏配方奶粉的主要方法。目前国内市场上的低致敏奶粉多为国外进口或者贴牌生产,本土的低致敏奶粉品牌还未出现,设计一款自主品牌的低致敏奶粉亟待开发。本论文研究内容包括:复合酶水解乳清蛋白方案的建立,低致敏配方奶粉设计及其致敏性的评估和低致敏奶粉生产工厂设计。研究的方法、结果及结论如下:1.基于酶与底物之比,酶解时间,初始pH值和酶解温度四个单因素,对三种蛋白酶酶解乳清的条件进行优化,在此基础上进行复合酶解乳清。获得水解效果最佳的条件为先以胰蛋白酶在40.63℃,pH为7.37,E/S为4%的条件下进行水解3h,再以复合风味蛋白酶在52.3℃,pH为7.2,E/S为4%条件下水解3h。2.根据国家标准与母乳的成分以自己生产的水解乳清蛋白粉为原料进行配方设计,调配出低致敏奶粉样品,其风味比酶解乳清有较大提升,苦味不明显。3.通过牛乳过敏患者的血清检测,结果表明经过复合酶解后乳清粉中主要过敏原与特异性IgG/IgE结合能力下降显著,经调配后的低致敏乳粉其特异性IgG和IgE结合能力有所上升,但仍低于市售普通奶粉致敏性。进一步对比两种过敏原的抗体结合能力,发现β-乳球蛋白被复合酶降解的程度比α-乳白蛋白大。4.KU812细胞模型体外实验结果显示经过酶解乳清蛋白的刺激组胺、β-己糖胺酶和IL-6的释放能力均有不同程度的下降,其中组胺的变化最为明显。与市售低致敏乳粉相比,自制低致敏奶粉β-己糖胺酶释放的能力低了16.788%,IL-6释放量低了28.71pg/mL,组胺的释放量低了1.11ng/mL。5.Balb/c小鼠实验结果显示:通过不同组小鼠的特异性抗体IgE/IgG和组胺的测定,证明成功构建Balb/c小鼠致敏模型;通过检测T细胞分化和细胞因子,评估了不同样品的致敏性,其致敏性变化趋势依次从低到高为市售低致敏奶粉(深度水解奶粉)酶解乳清自制低致敏乳粉市售普通奶粉。6.基于实验室制备的小试低致敏奶粉,并进行工厂设计。确定了低致敏奶粉的工厂平面布局图和设备选型及相关图纸的绘制。设计规模为全年产250吨低致敏奶粉,年销售额10000万元,年净利润为3535.51万元。
【图文】：

但不明显。故选取 4%的酶与底物之比为较适条件进行后续实验。图2.1 B 显示在 pH 为 7.5 时达到最大的水解度，过高或者过低水解度均降低，故选择水解较适 pH 为 7.5 进行后续实验。其中 pH 为 6.5 时，其水解度最低。由图 2.1 C 可以看出随着酶解时间的增加，乳清蛋白的水解度不断上升，前 3 个小时增长较快从 5%增加到 15%；3 小时后上升速度减缓，只增加了 5%。考虑到生产成本，故选择 3h 作为较适酶解时间进行后续实验。图 2.1 D 的结果显示随着酶解温度的上升，水解度逐渐增加，在 55℃时达到最高值，而 60℃略有下降。故选择 55℃作为较适酶解温度进行后续实验。

图 2.2 四个因素对中性蛋白酶水解乳清蛋白影响A:酶/底物比；B:pH;C:时间;D:温度Fig2.2 Effect of four factorson hydrolysis of whey protein by Neutral proteaseA:E/S;B:pH;C:time;D:Temperature.5.1.3 胰蛋白酶单因素实验确定较适水解条件胰蛋白酶的水解度测定结果如图 2.3 所示。由图 2.3A 可以看出，E/S 在 4%阶段，随着加酶量的增加，乳清蛋白的水解度（DH）升高，到 4%后，，稳定，不再上升。故选取 4%的酶与底物之比为较适条件进行后续实验。.3 B 显示在 pH 为 7.25 时有最高的水解度，故选择水解较适 pH 为 7.25 进行实验设计。由图 2.3C 可以看出，乳清蛋白的水解度随着酶解时间的增加不升，前 3 个小时增长较快上升了 8%，3 小时后上升速度略有减缓两个小时升了 2%，结合生产实际选择 3h 作为较适酶解时间进行后续实验设计。图 显示在酶解温度为 37℃时有最大乳清蛋白水解度，37℃后随着温度的上升度下降，故选择 37℃作为较适酶解温度进行后续实验设计。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS252.51

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本文编号：2605385