植物蛋白水解液生产方法 本发明涉及蛋白水解液的处理方法，尤其是指一种把植物蛋白质通过用盐酸水解后，把水解液进行中和以使1，3-二氯2-丙醇(1，3-Dichloro-2-Propanol，分子式为CH2(Cl)CH(OH)CH2Cl，以下简称DCP)、3-氯1，2-丙二醇(1，3-Chloro-1，2-Propandiol，分子式为ClCH2CH(OH)CH2OH，以下简称MCP)等氯附加物的生成处于最大抑制状态的植物蛋白质水解调味液的生产方法。
众所周知，把植物蛋白质用盐酸进行水解，把水解液进行中和来生产植物蛋白质水解调味液的方法(以下简称盐酸水解法)是将蛋白质完全进行水解，因此氮利用率为80％以上，而且由于在短时间内可以得到所希望的物质，故在本行业当中正在被广泛的利用。
在本行业中正在进行如下课题的研究：(1)实施盐酸水解法使其分解率达到最大程度；(2)为了制造调味品如何得到不含有人们所不需要的成份的目的物。最近十年特别是针对后一问题，人们重点致力于对不含有DCP、MCP的目的物的研究。
用盐酸水解法而得到的植物蛋白质水解液中所含的DCP及MCP的产生是因为：做为原料的植物蛋白质中存在着甘油脂，向它加盐酸经水解生成甘油，甘油和盐酸反应而生成DCP及MCP，而且对做为原料地植物蛋白质在进行热变性，脱脂、脱色、去除糖质、去除无机盐等前处理时，也不可避免的生成混入了DCP及MCP。
为了使盐酸水解法生产的植物蛋白加水分解调味品中不含DCP及/或MCP，在一些以往的文献中公开了如下技术手段：(1)水解后用水蒸汽蒸馏去除(参照特开昭62-224256号公报)；(2)水解后以特定的pH值、温度、时间来进行处理后去除(参照特开平2-135056号公报，特开平2-150241号公报，特开平4-88951号公报)；(3)水解后用凝胶色谱分离去除(参照特开平2-135057号公报)；(4)水解后向有机溶剂转溶(参照特开平3-198762号公报)。
前载各公报所示技术方法都是用于除去原料蛋白质经盐酸作用再经加水分解所得到的加水分解液中的DCP及MCP。本发明的发明人考虑不采用传统的去除加水分解液中DCP及MCP的植物蛋白水解液处理方法，而是在盐酸加水分解过程中抑止DCP及MCP的生成，这样就无需采用复杂的去除工序，即可得到不含DCP及MCP的植物蛋白质加水分解调味品。
本发明的目的在于提供一种植物蛋白水解液的生产方法，它可以在用盐酸水解的过程中，最大限度地抑制住DCP、MCP等氯附加物的生成，即可得到不含DCP及MCP的植物蛋白质加水分解调味品。
本发明所述的植物蛋白水解液生产方法，包括植物蛋白质经盐酸水解，把其水解液进行中和的生产过程。分为下列三个步骤：
第1工序：为使植物蛋白质中盐酸对总氮的摩尔比为0.5-1.0之间，加入盐酸溶解加水分解；
第2工序：向经过第1工序后的植物蛋白质盐酸溶液中补加盐酸进行加水分解，使该溶液中的盐酸与总氮的摩尔比为1.0-1.3之间；
第3工序：把从第2工序阶段中得到的加水分解液进行中和。
下面详细说明本发明的技术方案，首先可作为本发明的原材料的有大豆，脱脂大豆，大豆谷朊(大豆麸)，小麦谷朊(小麦麸)、玉米谷朊(玉米麸)等。这些植物蛋白质，虽然其氨基酸组成多少有差异，如果加水分解率为63％以上，水解完毕时调味液的口味均较为理想。
下面对本发明中最重要的盐酸使用量进行说明，植物蛋白质经盐酸加水分解后成为氨基酸，氨基酸在盐酸溶液中由于阳离子分解又变为盐酸。如果加水分解反应初期有大量过剩盐酸存在时，过剩的盐酸在甘油脂分解之后就被消耗而生成氯附加物，即消耗在MCP和DCP生成反应中。本发明的发明人进行多次的系统性实验。其结果为：如果在反应初期摩尔比[盐酸(摩尔)-蛋白质氮(摩尔)]在1.0以下，最好在0.69～0.9，经过10小时，生成70％～90％以上的蛋氨酸、天冬酰胺、胱氨酸、甘氨酸，并且由于没有过量盐酸存在，确认无DCP、MCP产生。如表1所示，取发明人所做实验实例中的一个例子。表1标明了摩尔比为0.69时，经过10小时加水分解后(第1工序结束时)以及完全水解时测定的氨基酸组成的结果，另外，表中还标明了相对于完全分解的分解率。总之，本实验是在105℃条件进行的，使用玉米麸800g、脱脂大豆200g、12％盐酸1.5升。如表1所示，大部分的蛋氨酸、天冬酰胺、胱氨酸、甘氨酸都是在第1工序中产生的，谷酰胺、谷氨酸、赖氨酸等口味性氨基酸都在第2工序中产生。因此，为使第1工序初发始物质-植物蛋白质中盐酸与总氮之比在0.5～1.0之间，向其中加盐酸溶解、加水分解，且摩尔比在0.5以下时需要很长时间。
表1 氨基酸 完全分解摩尔比1.32 20小时 (g/100ml) 第1工序摩尔比0.69 10小时 (g/100ml) 分解率 (％) 天冬酰胺 1.99 1.52 76.4 谷酰胺 6.31 2.82 44.7 丝氨酸 1.45 0.76 52.4 甘氨酸 0.88 0.61 69.3 组氨酸 0.75 0.21 28.0 精氨酸 1.04 0.48 46.2 苏氨酸 0.87 0.48 55.2 丙氨酸 2.08 1.29 62.0 谷氨酸 2.15 1.02 47.4 酪氨酸 1.05 0.44 41.9 缬氨酸 1.05 0.41 39.0 蛋氨酸 0.43 0.39 90.7 胱氨酸 0.11 0.08 72.7 异白氨酸 0.90 0.28 31.1 白氨酸 3.91 1.38 35.3 苯基丙氨酸 1.60 0.73 45.6 赖氨酸 0.82 0.28 34.1
另外，本发明人在完全加水分解生成70％～90％的蛋氨酸、天冬酰胺、胱氨酸及甘氨酸之后，如继续在摩尔比[盐酸(摩尔)/蛋白质氮(摩尔)]1.0-1.3范围之内、20-40小时情况下加水分解，完全加水分解则可得到口味性的谷胱胺酸、谷氨酸、赖氨酸等。此时，盐酸由于用于生成以上氨基酸已转为氨基酸盐酸盐，只存在微量的游离态盐酸，因此氯的附加反应几乎不发生，这样DCP及MCP的生成尽可能地被抑制住了。接下来在本发明的第2工序中，为使第1工序结束后的蛋白质盐酸溶液中，盐酸与总氮的摩尔比为1.0～1.3，向其中补充盐酸进行加水分解反应。而且，如摩尔比小于1.0时，谷胱氨酸的生成是不完全的，缺乏作为调味料的价值。胶化剂残存加水分解不完全时，不能得到理想的调味料，但由于能在摩尔比1.0～1.3范围内进行加水分解率在63％以上的反应，所以可得到理想的调味料。
在第2工序中虽然可以一次性追加所需盐酸，但最好是分数次进行。第1、2工序的加水分解率可用一般方法测得，如：可采用液体的一部分用荷尔摩尔滴定法测氨基酸态氮含量，用基耶达滴定法测总氮量，而后，可求得加水分解率。
中和第2工序中得到的加水分解液可遵循一般方法，向其中加所需量的NaOH，并以水溶液状态为宜。中和后，以常规法过滤，视其需要用食盐水和水调节总氮的含量，则可得到蛋白质加水分解调味料。
本发明中，如前所述，由于在第1、2工序当中，使用的盐酸量与蛋白质加水分解反应进行所需量相平衡，所以，DCP及MCP的生成能最大限度得到控制。必要时，在将通过第2工序后得到的加水分解液移入第3工序之前，使其通过离子交换树脂柱精制后放置。这样，可得到的最理想状态如下所示。即使在第2工序中得到的加水分解液通过强酸性阳离子交换树脂(H+型)柱，用2-15％(W/V)盐酸水溶液洗净，再用2-15％(W/V)NaOH溶液溶出后进行精制。可做为强酸性阳离子交换树脂的，例如：H型IR120Amberite(商品名：Rohm&Hass公司生产)或H型甲醛系树脂SKIB(商品名：三菱化成(株)·生产)。
故采用本发明的植物蛋白水解液生产方法，由于盐酸的使用量与植物蛋白质加水分解反应的进行及氨基酸生成量、风味性氨基酸生成量相平衡是保持在需要量的范围内，能使氯附加物，如DCP及MCP的产生被尽可能地抑制，并且因为进行充分的加水分解反应，所以可得到风味鲜美的植物蛋白加水分解调味品。并且，如果第2工序加工完了得到的加水分解液没有中和就通过强酸性阳离子交换树脂柱时，即使其中可能含有不需要的DCP及MCP等成分也不会被吸附，而是和通过液一起流出去，可完全除去DCP及MCP。
本发明的有益效果为：依本发明的植物蛋白水解液生成方法，盐酸加水分解反应可充分进行，能使氯附加物的产生被尽可能处于抑制状态下，无需复杂的去除工序即可得到风味鲜美的调味品。必要时可利用强酸性阳离子交换树脂(H+)进行精制，把不需要的DCP及MCP等成分除去。因而，本发明的产业利用价值很高。实施例
下面，通过实施例与比较例，对本发明进行进一步说明。加水分解率可通过荷尔摩尔滴定法测定氨基酸酸氮量(A.N.)及基耶达法测定总氮量(T.N.)，然后将二者相除即求得。加水分解率由于蛋白质的氨基酸组成不同而不同。玉米谷朊及脱脂大豆完全被分解时分解率达65-72％。氨基酸用氨基酸分析仪来定量，MCP和DCP的定量用GC-MS法来完成。具体而言，其中MCP的含量测定是将分析物质吸附在色谱柱上，用乙酸乙酯把MCP溶离然后用毛细管色谱柱通过气相色谱分离进行定量分析以及通过电子捕获来进行检测；DCP的含量测定是将分析物质吸附在色谱柱上，用乙醚及戊烷混液把DCP溶离然后用毛细管色谱柱通过气相色谱分离进行定量分析以及通过电子捕获来进行检测。实施例1向5L三口烧瓶中，放入玉米谷朊(总氮10.5％，三和淀粉工业(株)制)0.8kg，脱脂加工大豆(总氮8.0％，日光-制油(株)制)0.2kg，12％(w/v)盐酸1.5升。该烧瓶可加冷却管，在油浴状态下保持103-106℃的温度进行15小时加水分解之后，加入0.2升浓盐酸，加水分解20小时，可得到蛋白质的盐酸加水分解液。冷却此液体后，加入40％(w/v)NaOH 0.72升，使pH值达5，然后过滤，得到滤液2.6升。用食盐和水将总氮调至2.4％，调味液的MCP为7.1ppm，DCP没有被检验出来。生产调味品时，原料的总氮浓度通常被称为浓度。实施例2向5L三口烧瓶中，放入与实施例1相同的玉米谷朊0.8kg，脱脂加工大豆0.2kg及12％(w/v)盐酸1.5升，同样加水分解10小时。之后，加入浓盐酸0.15升，再入0.05升浓盐酸，加水分解20小时后得到蛋白质的盐酸加水分解液。将此液体冷却后，加入40％(w/v)NaOH 0.72升，使pH值达到5然后过滤，得到2.6升滤液。用食盐水与水将流体总氮调整至2.4％，调味液的MCP为4.5PPm，DCP没有被检验出来。实施例3向5L三口烧瓶中，放入与实施例1中相同的玉米谷朊0.8kg，脱脂加工大豆0.2kg及12％(w/v)盐酸1.5升，同样加水分解5小时之后，继续加入0.28升的浓盐酸，加入时使用定量泵在15小时之内定量地均匀加入，这样共经过25小时得到蛋白质的盐酸加水分解液。将液体冷却后，加入40％(w/v)NaOH 0.8升，在pH值达到5后过滤到2.6升滤液，用食盐与水调整总氮量至2.4％。调整后的调味液的MCP为3.0ppm，DCP没有检验出来。实施例4将实施例1中得到的加水分解液3倍稀释，通过强酸性阳离子交换树脂(H+型)柱(直径50mm×高度1000mm)。然后用3.5％盐酸清洗该柱后，再用4.0％NaOH溶液2000ml通过该柱使氨基酸溶出后进行减压浓缩，用食盐与水调整总氮量至2.4％。调整后液体中未检出MCP。比较例1向5升三口烧瓶内放入与实施例1相同的玉米谷朊0.8kg、脱脂大豆0.2kg及23％(w/v)盐酸1.5升。该烧瓶附有冷却管，在油浴状态下保持103～106℃的温度，加水分解20小时，得到蛋白质的盐酸加水分解液。冷却后，加入40％(w/v)NaOH0.94升，调整pH值至5，过滤后得到2.7升滤液。用食盐水与水将该液体总氮量调整至2.4％后，该调味液的MCP为60ppm，DCP为12ppb。比较例2向5升三口烧瓶内加入与实施例1相同的玉米谷朊0.8kg，脱脂大豆0.2kg及20％(w/v)盐酸1.5升。与比较例1一样加水分解20小时，即可得到蛋白质的加水分解液，冷却后，加入40％(w/v)NaOH 0.82升，调整pH值至5，过滤后得到滤液2.5升。用食盐水与水将该液体中总氮量调整至2.4％后，该液体中的MCP为31ppm，DCP为4ppb。比较例3向5升三口烧瓶内加入与实施例1相同的玉米谷朊0.8kg，脱脂大豆0.2kg及12％(w/v)盐酸1.5升，与比较例1一样加水分解35小时冷却后，加入40％(w/v)NaOH 0.5升，调整pH值至5，过滤后得到滤液2.1升。用食盐水与水调整液体中总氮量至2.4％后，液体中MCP为1.7ppm，DCP未检出。比较例4向5升三口烧瓶内加入与实施例1相同的玉米谷朊0.8kg及17.8％(w/v)盐酸1.5升，与比较例1一样加水分解35小时冷却后，加入40％(w/v)NaOH 0.72升，调整pH值至5，过滤后得到滤液2.4升.用食盐水与水调整液体中总氮量至2.4％之后，液体中MCP为12ppm，DCP未检出。
表2显示了实施例1-4的生产条件及有关所得调味料的测定结果。表3显示了比较例4的生产条件及有关所得调味料的测定结果。
表2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4加入盐酸摩尔比cl/N第一工序 0.69(15小时)0.69(10小时) 0.69(5小时) 0.69(15小时)溶解/加水分解时间第二工序 1.02(20小时)0.94(5小时)+1.02(20小时)0.69-1.15(1小时)+1.05(5小时) 1.02(20小时)总氨(T.N)(％) 2.40 2.40 2.40 2.40氨基酸态氮(N)(％) 1.63 1.62 1.60 1.63加水分解率(AN/TN)(％) 67.9 67.5 66.7 67.9MCP(ppm) 7.1 4.5 3.0 未检出DCP(ppm) 未检出 未检出 未检出 未检出食盐(％) 18.5 18.5 18.5 18.5
如表2所示，在实验例中，第1工序(加水分解初期)的摩尔比为0.69，第2工序的为1.02-1.15，此为加水分解中使盐酸不过剩的条件，结果MCP含量很低为3.0-7.1ppm。特别是在实施例3中，由连续加入盐酸，过剩盐酸量少，MCP的含量也极低为3.0ppm，加水分解率为67-68％，表明蛋白质的加水分解进行的完全。实施例4中，因为用离子交换树脂处理与实施例1同条件下得到的加水分解液，所以MCP及DCP未检出。
表3 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4加入盐酸摩尔比(d/n) 1.32 1.15 0.69 1.02(加水分解时间) (20小时) (20小时) (20小时) (35小时)总氨(T.N)(％) 2.40 2.40 2.40 2.40氨基酸态氮(A.N)(％) 1.70 1.68 1.28 1.65加水分解率(A.N/T.N)(％) 70.8 70.0 53.3 68.8 MCP(ppm) 60 31 1.7 12 DCP(ppm) 12 4 未检出 未检出食盐(％) 18.5 18.5 18.5 18.5
另一方面，如表3所示，比较例是蛋白质的溶解工序与加水分解工序不加区分的传统生产方法。比较例1是将放入料的摩尔比一直维持在1.32直至加水分解结束的方法。从加水分解液至调味液其加水分解率为70.8％，表明蛋白质的加水分解进行得很充分。MCP为60ppm，DCP为12ppb。按传统方法生产MCP及DCP的含有量就会达到上述这样高的值。比较例2是将摩尔比从放料当初直至加水分解完毕一直保持在1.15的方法，加水分解率达70.0％已经很好了，MCP为31ppm，DCP为4ppm。比较例3的摩尔比很低只有0.69，在这种条件下进行反应，加水分解率为53.3，但由于残留有多肽，口感不够，不能用于调味品，可是MCP只有1.7PPm，比比较例2减少了。由于盐酸的摩尔比小，浓度低在加水分解中没有过剩盐酸存在时，生成的MCP较小。比较例4的摩尔比为1.02时，MCP的含有量较比较例2少，并且分解率达到68.8％，加水分解进行的充分，加水分解初期盐酸过剩，所以MCP生成量较比较例3大。