一种螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用与流程

本发明涉及藻类蛋白深加工、酶工程及功能食品，尤其涉及一种螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用。

背景技术：

1、重组螺旋藻（spirulina）是一类富含蛋白质、藻蓝蛋白、多糖、维生素、矿物质及多种天然活性成分的蓝藻资源，其蛋白含量通常可达55%～75%，并含有丰富的必需氨基酸及功能性肽前体，因此被广泛应用于功能食品、运动营养、特殊医学用途食品以及植物基蛋白产品等领域。随着高蛋白营养制品及小分子活性肽市场需求的持续增长，建立一种高纯度、高小分子化、适合工业化连续生产的螺旋藻小分子肽制备体系，已成为藻类深加工领域的重要发展方向之一。

2、目前，螺旋藻蛋白的开发主要集中于藻蓝蛋白提取、普通蛋白粉制备或简单酶解产物方向，而针对高纯度小分子肽产品的工业化制备仍存在较多技术瓶颈。尤其是在高固含量螺旋藻体系中，由于藻体中含有大量多糖、胶体物质及细胞结构组分，料液通常表现出较高黏度，容易在酶解及膜分离过程中形成流动性下降、局部聚集以及膜污染等问题，从而导致后续工艺稳定性下降。

3、在现有技术中，螺旋藻蛋白水解工艺通常采用单一蛋白酶直接酶解的方法。然而，由于螺旋藻体系本身具有较复杂的细胞结构及较高黏度，单纯酶解往往难以实现稳定、高效的小分子化处理。在高固含量条件下，料液黏度进一步升高，容易导致酶扩散效率下降及膜过滤通量降低，严重时甚至会引发膜堵塞及系统运行不稳定。

4、此外，传统单酶解工艺还容易产生较多疏水性苦味肽，从而导致产品风味较差、藻腥味明显，并影响终产品在透明饮料、营养粉及功能食品中的应用适配性。

5、另一方面，螺旋藻原料中含有较高比例的天然发色体系，包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白及叶绿素等色素相关组分。其中，藻蓝蛋白中的藻蓝素（phycocyanobilin，pcb）通过硫醚键共价连接于蛋白质半胱氨酸残基上，形成较稳定的发色蛋白结构。在酶解过程中，虽然大分子蛋白逐渐被降解，但部分带色基团仍会以带色肽段、疏水色素复合物或小分子色素衍生物形式存在于体系中，因此传统过滤或简单脱色方式难以彻底去除。

6、尤其是在深度酶解条件下，部分色素组分会进一步释放并重新分散于体系中，从而导致终产品呈现黄绿色、棕绿色甚至深褐色，不仅影响产品外观透明度，也限制了其在高端营养粉、透明饮料及功能食品中的应用。

7、现有技术中常采用活性炭吸附、氧化脱色或单级膜分离等方式进行处理，但上述方法通常存在如下问题：（1）脱色效率有限；（2）功能性小分子肽损失严重；（3）产品得率下降；（4）透明度不稳定；（5）易出现返色现象；（6）部分强氧化条件下容易导致功能氨基酸破坏。此外，螺旋藻原料中还含有较高比例的矿物质、盐分及小分子杂质。尤其是在深度酶解后，体系中会形成大量不同分子量的肽段、盐离子及小分子代谢物，若缺乏有效分离纯化手段，则容易导致最终产品灰分偏高、盐分较高以及冷水溶解性不足等问题。

8、现有技术中常采用简单过滤或单级膜分离方式进行处理，但该类方法通常难以同时兼顾以下需求：（1）提高3 kda以下小分子肽比例；（2）降低灰分及盐分；（3）降低综合色度；（4）提高产品透明度；（5）维持较高产品得率；（6）保证工业化连续运行稳定性。尤其是在膜分离过程中，不同分子量窗口对产品品质影响明显。若膜截留范围过大，则无法有效去除大分子杂质及带色组分；若膜截留范围过小，则容易造成小分子功能肽损失严重，并导致膜通量下降及运行成本增加。因此，如何建立适合螺旋藻体系的小分子肽膜分离窗口，仍然是现有技术中的重要难点。

9、同时，在终产品制备过程中，干燥方式同样会对产品综合色度、透明度及冷水溶解性产生明显影响。传统高温干燥工艺容易导致部分小分子肽发生聚集或褐变，从而影响产品品质稳定性。

10、因此，有必要提供一种螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用，解决了现有技术中存在的体系黏度高、膜分离效率低、小分子肽比例不足、综合色度较深、灰分和盐分偏高以及产品透明度和溶解性不足的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的螺旋藻小分子肽的制备方法包括以下步骤：

3、s1、将螺旋藻粉与水混合制浆，控制固含量为5%～20%，并进行降黏预处理；

4、s2、将s1所得浆料调节至ph 8.0～9.5，在45～60℃条件下加入碱性蛋白酶进行一次酶解，酶添加量为底物干基质量的1%～6%，酶解时间为2～8h；

5、s3、将s2所得酶解液调节至ph 6.0～7.5，在40～55℃条件下加入风味蛋白酶进行二次酶解，酶添加量为底物干基质量的0.1%～1.5%，酶解时间为0.5～3h；

6、s4、将s3所得酶解液于80～95℃下灭酶5～20min后进行离心和过滤，除去不溶物，得到酶解上清液；

7、s5、将s4所得酶解上清液进行超滤处理，超滤膜截留分子量为1000～5000da；

8、s6、将s5所得透过液进一步进行纳滤处理，纳滤膜截留分子量为50～200da；

9、s7、将s6所得料液进行离子交换精制；

10、s8、将s7所得料液浓缩后进行喷雾干燥或冷冻干燥，得到螺旋藻小分子肽产品。

11、优选的，所述s1中所述固含量为8%～15%；所述s1中所述降黏预处理包括热处理、钙盐辅助处理或热处理与钙盐辅助处理的组合；所述热处理条件为60～95℃处理10～60min；所述钙盐添加量为浆料质量的0.1%～1.0%。

12、优选的，所述s2中所述碱性蛋白酶选自碱性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、复合蛋白酶中的一种或几种；所述s2中所述一次酶解的优选条件为：ph 8.5～9.0，温度50～55℃，酶添加量为底物干基质量的4%～5%，酶解时间为3～5h。

13、优选的，所述s3中风味蛋白酶的优选添加量为底物干基质量的0.3%～1.0%，优选酶解时间为1～2h。

14、优选的，所述s4中采用板框过滤、离心分离或二者组合的方式除去不溶物。

15、优选的，所述s5中超滤膜截留分子量优选为3000da；所述s6中纳滤膜截留分子量优选为100da；所述s7中离子交换精制采用弱阴离子交换树脂、强阴离子交换树脂或混床树脂中的一种。

16、优选的，所述s8中喷雾干燥条件为：进风温度150～190℃，出风温度70～95℃；所述s8中冷冻干燥包括：先于-35～-45℃条件下预冻，再在真空条件下进行升华干燥。

17、本发明还提供一种螺旋藻小分子肽产品，所述螺旋藻小分子肽产品由所述的螺旋藻小分子肽的制备方法制得，所述螺旋藻小分子肽产品蛋白含量可达90%，3kda以下小分子肽占比为75%～79%，灰分不高于5.0%，盐分不高于3.0%，所述螺旋藻小分子肽产品冷水溶解性不低于93%，600nm透光率不低于53%。

18、本发明还提供一种含有所述螺旋藻小分子肽产品的食品组合物，所述食品组合物为固体饮料、营养粉、蛋白补充制品或其他功能食品。

19、与相关技术相比较，本发明提供的螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用具有如下有益效果：

20、本发明提供一种螺旋藻小分子肽的制备方法、产品及其应用，通过降黏预处理、双酶协同水解及多级膜分离精制，实现螺旋藻蛋白的小分子化、高纯度化、低灰低盐化及综合色度优化；通过对酶解体系、膜窗口及后续精制条件进行协同调控，在提高小分子肽比例的同时改善产品色泽、冷水溶解性及终产品稳定性；本发明通过对螺旋藻体系流变状态、小分子化程度及膜分离窗口进行协同调控，在不依赖强氧化脱色条件下，实现了高比例小分子肽、低灰低盐及综合色度优化之间的有效平衡。