技术领域
本发明涉及一种蚕蛹蛋白粉；具体涉及一种纳米蚕蛹蛋白粉及其制备方法。
背景技术
近年来，随着科学技术的迅猛发展和人们对生活质量要求的不断提高，蚕的各个变态期在食用、药用、保健等方面的应用越来越广泛，不仅使过去蚕生产的一些副产物乃至废弃物得到开发利用，而且在某些方面所创造的产值远远高于养蚕缫丝本身。目前绝大部分蚕蛹基本上用作饲料和肥料，不仅资源利用率低，而且利用蚕蛹饲养的畜、禽、鱼等肉质带有蛹腥味，严重影响了相关产品品质。因此，精制蚕蛹蛋白是一种较为理想的优质纯天然全价蛋白质，可作为食品添加剂和蛋白纤维原材料，同时也是制备生物活性多肽的优良前体蛋白。
现有技术采用等电点以及有机溶剂实现蚕蛹蛋白脱臭，其中利用碱液溶解蛹蛋白再控制等电点沉淀的方式过程太长并且效果不佳；采用有机溶剂浸渍法只能去除亲油的、低沸点的发臭物质，脱色脱臭效果不理想。目前有关蚕蛹蛋白精制的报道中，多采用高温长时间溶剂浸提以获得较高的脱脂率，所使用脱脂溶剂毒性较强，且在蛋白中残留较高；脱色脱臭不同程度地存在脱臭脱色不彻底、蛋白损失严重、蛋白结构被破坏、过度降解和蛋白加工特性恶化等问题。
因此，很有必要重开思路，研发一套新的蚕蛹蛋白精制工序，不仅解决蚕蛹蛋白有色有味的问题，更重要的是得到纳米级蛋白粉，真正实现蚕蛹蛋白粉的实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米蚕蛹蛋白粉及其制备方法，首次得到了纳米级蛹蛋白粉，高效可被人体吸收，可作为食品级产品使用。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤，
（1）脱脂蛹加入水中，然后进行破壁处理，得到处理液；
（2）向处理液中加入吸附剂进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；
（3）将中性蛋白酶加入滤液中进行酶解，得到酶解液；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到浓缩物；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉。
上述技术方案中，步骤（1）中，脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中；所述破壁处理在45000～50000rpm的转速下进行破壁处理，时间为30～40分钟；在自来水洗后再利用纯水洗进一步提高蚕蛹的洁净度；本发明创造性的利用高速离心处理，实现对脱脂蛹细胞膜的破壁，在保证蚕蛹蛋白有效成分不被破坏的情况下，不仅利于韧性强的甲壳素的开裂，更使得蚕蛹蛋白细化，为后续处理打下基础。
上述技术方案中，步骤（1）中，脱脂蛹与水的质量比1∶20～30，合适的浴比可以取得良好的破壁效果，不仅去除杂质，更使得蚕蛹蛋白细化均匀，从而结合酶解、超重力处理，获得纳米级食用型蚕蛹蛋白粉。
上述技术方案中，优选破壁处理后再进行超声处理，得到处理液；所述超声处理的功率为500～800W，频率30～50KHz。本发明利用超声处理可有效分离杂质与蚕蛹蛋白，进一步提高吸附压滤的效果，从而可以得到纯净的可使用蚕蛹蛋白粉。
上述技术方案中，步骤（2）中，吸附剂为活性炭；所述活性炭的加入量为处理液质量的2～3%；所述吸附处理的温度为80～85℃。压滤可以采用板框压滤器，利用硅藻土形成压滤层。
上述技术方案中，步骤（3）中，所述中性蛋白酶为木瓜蛋白酶。本发明利用木瓜蛋白酶酶解脱脂蛹，用量为2000～3000活力单位/mL滤液，酶解温度为45～50℃，酶解时间为6.5～8小时，pH值控制在6.5～7.5。本发明创造性的将中性蛋白酶加入蚕蛹蛋白液中，限制酶的用量以及酶解参数，对其酶解，可以降解分子量，并达到去臭的效果，解决了现有技术去臭不彻底的问题。
上述技术方案中，步骤（3）中，所述酶解在振动条件下进行，可以采用摇床振动，也可采用超声波振动，还可以采用机械振动，搅拌振动亦可使用。本发明通过振动的设置，可以加长酶解时间以及提升酶解温度，避免现有技术酶解温度上升导致酶活性降低的问题，从而可以提高酶解效果，进而实现蚕蛹蛋白彻底脱臭的效果。
上述技术方案中，步骤（4）中，所述离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2。可以去除溶液中的重离子，尤其是在限定比例的离子交换树脂处理后，可以进一步提高脱色效果，树脂市购，特别是在浓缩前进行离子交换树脂处理可以提高处理效果，有效去除前道工序存在的微量杂质。
上述技术方案中，步骤（4）中，所述浓缩物的固含量为50～70%；即浓缩物中固体物的质量分数为50～70%。为最后进行超重力处理提供优异的原料形态，达到最佳的处理效果，从而实现纳米级蚕蛹蛋白粉的制备。
上述技术方案中，步骤（5）中，所述冷冻干燥的温度为-30～-20℃，压力为3～5Pa，蒸发液层厚度2～5mm。
上述技术方案中，步骤（5）中，所述超重力处理的转速为25000～40000rpm；浓缩物的流量为100～200mL/min。本发明首次利用超重力旋转床，在超重力作用下，使得蚕蛹蛋白成核，形成纳米级产品，解决了现有技术蚕蛹蛋白粉粒径过大、不利于人体吸收等问题。
现有技术未见超重力对聚合物处理的报道，并且由于聚合物成核过程不存在反应性，而且聚合物本身韧性、粘度、成核性都较为特异，一般认为不适合利用超重力方法处理聚合物得到纳米产品。本发明首先离心破壁处理，再超声处理，接着利用酶解，然后制备限定固含量的浓缩物，最后利用超重力处理，从而制备纳米级蚕蛹蛋白粉，取得了意想不到的技术效果。
本发明还公开了根据上述纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法制备的纳米蚕蛹蛋白粉。
本发明首次制备出纳米级蚕蛹蛋白粉，大概为96纳米，而且白色无臭味，尤其是具有优异的营养价值，内含十八种均衡氨基酸，为全价蛋白，特别是含人体必需氨基酸含量占比超过40%；可以在制备口服材料或者外敷材料中应用。
本发明还公开了一种纳米蚕蛹蛋白营养粉，其制备方法包括以下步骤，
（1）脱脂蛹加入水中，然后进行破壁处理，得到处理液；
（2）向处理液中加入吸附剂进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；
（3）将中性蛋白酶加入滤液中进行酶解，得到酶解液；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到浓缩物；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉；
（6）将纳米蚕蛹蛋白粉与小米粉、糯米粉、木糖醇配伍，制备纳米蚕蛹蛋白营养粉。
本发明的优点：
1. 本发明公开了一套新的蚕蛹蛋白精制工序，与现有技术步骤不同，不仅彻底解决蚕蛹蛋白有色有味的问题，更重要的是得到纳米级蛋白粉，粒径为96纳米，能够适应人体吸收，而且具有优异的营养价值，真正实现蚕蛹蛋白粉的实际应用。
2. 本发明创造性的利用超重力技术对蚕蛹蛋白浓缩物进行处理，在固含量为50～70%下，不仅可以得到纳米级蚕蛹蛋白粉，而且避免营养成分的流失，最大程度实现蚕蛹蛋白的保健作用，可在制备口服材料或者外敷材料中应用。
3. 本发明利用中性蛋白酶酶解蚕蛹，通过酶用量增加、酶解时间加长以及酶解温度提升，可以实现蚕蛹蛋白分子量的降解，利于后序处理得到纳米级蚕蛹蛋白粉，同时实现了彻底除臭的效果，这是本发明创造性的体现，也解决了现有技术除臭不力的问题；而且酶解方法没有副作用。
4. 本发明利用超声处理，不是传统的提高分散性，而是进一步破碎粒子，提高破壁处理的粉碎效果，从而提高了杂质去除率并提高酶解处理效果。
5. 本发明利用吸附剂活性炭并结合压滤的方式，在前道工序破壁的基础上，可以有效去除破壁的杂质，保证蚕蛹蛋白粉的纯度，利于生物利用性能。
6. 本发明利用高速离心破壁实现了蚕蛹甲壳素的粉碎，并细化了蚕蛹，不仅利于甲壳素等柔韧性很强的杂质的去除，而且为后续酶解提供基础，利于酶解均匀性以及彻底性，从而使得得到的蚕蛹蛋白粉脱色除臭彻底。
7. 本发明利用离子交换树脂，并限定阴阳离子比，对酶解液进行处理，可以去除前道工序残留的微量杂质，并达到完全脱色的效果；然后在进行浓缩，从而可以得到脱色脱臭彻底的纯净的蚕蛹蛋白。
附图说明
图1为实施例一制备的蚕蛹蛋白粉的粒径测试图。
具体实施方式
实施例一
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中，然后进行破壁处理，再进行超声处理，得到处理液；破壁处理的转速为50000rpm，时间为35分钟；脱脂蛹与水的质量比1∶25；超声处理的功率为700W，频率40KHz；
（2）向处理液中加入吸附剂活性炭，于80℃进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；活性炭的加入量为处理液质量的2%；
（3）将木瓜蛋白酶加入滤液中，在振动条件下进行酶解，得到酶解液；木瓜蛋白酶用量为2500活力单位/mL滤液，酶解温度为48℃，酶解时间为7小时，pH值控制在7.5；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到固含量为60wt%的浓缩物；离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉；冷冻干燥的温度为-25℃，压力为4Pa，蒸发液层厚度3mm；超重力处理的转速为30000rpm；浓缩物的流量为150mL/min。
附图1为上述蚕蛹蛋白粉的粒径测试图，可以看出，本发明制备的蚕蛹蛋白粉为纳米级，峰值为96纳米，彻底解决了现有蚕蛹蛋白粉粒径大的问题，高效可被人体吸收，可作为食品级产品使用。
上述蚕蛹蛋白粉脱臭率达到100%，脱色率达到99.3%，蚕蛹蛋白回收率达到98.6%，外观为白色，无臭味。
实施例二
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中，然后进行破壁处理，再进行超声处理，得到处理液；破壁处理的转速为45000rpm，时间为30分钟；脱脂蛹与水的质量比1∶30；超声处理的功率为500W，频率50KHz；
（2）向处理液中加入吸附剂活性炭，于80℃进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；活性炭的加入量为处理液质量的2%；
（3）将木瓜蛋白酶加入滤液中，在振动条件下进行酶解，得到酶解液；木瓜蛋白酶用量为3000活力单位/mL滤液，酶解温度为50℃，酶解时间为6.5小时，pH值控制在7.5；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到固含量为50wt%的浓缩物；离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉，为纳米级，峰值为98纳米，蚕蛹蛋白粉脱臭率达到100%，脱色率达到99.0%，蚕蛹蛋白回收率达到98.1%，外观为白色，无臭味；冷冻干燥的温度为-30℃，压力为3Pa，蒸发液层厚度2mm；超重力处理的转速为40000rpm；浓缩物的流量为100mL/min。
实施例三
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中，然后进行破壁处理，再进行超声处理，得到处理液；破壁处理的转速为50000rpm，时间为40分钟；脱脂蛹与水的质量比1∶30；超声处理的功率为800W，频率30KHz；
（2）向处理液中加入吸附剂活性炭，于85℃进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；活性炭的加入量为处理液质量的3%；
（3）将木瓜蛋白酶加入滤液中，在振动条件下进行酶解，得到酶解液；木瓜蛋白酶用量为3000活力单位/mL滤液，酶解温度为50℃，酶解时间为6.5小时，pH值控制在6.5；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到固含量为70wt%的浓缩物；离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉，为纳米级，峰值为97纳米，蚕蛹蛋白粉脱臭率达到100%，脱色率达到99.2%，蚕蛹蛋白回收率达到98.2%，外观为白色，无臭味；冷冻干燥的温度为-20℃，压力为5Pa，蒸发液层厚度5mm；超重力处理的转速为40000rpm；浓缩物的流量为200mL/min。
实施例四
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中，然后进行破壁处理，再进行超声处理，得到处理液；破壁处理的转速为45000rpm，时间为30分钟；脱脂蛹与水的质量比1∶20；超声处理的功率为500W，频率30KHz；
（2）向处理液中加入吸附剂活性炭，于80℃进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；活性炭的加入量为处理液质量的2%；
（3）将木瓜蛋白酶加入滤液中，在振动条件下进行酶解，得到酶解液；木瓜蛋白酶用量为2000活力单位/mL滤液，酶解温度为50℃，酶解时间为8小时，pH值控制在6.5；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到固含量为60wt%的浓缩物；离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉，为纳米级，峰值为98纳米，蚕蛹蛋白粉脱臭率达到100%，脱色率达到99.3%，蚕蛹蛋白回收率达到98.4%，外观为白色，无臭味；冷冻干燥的温度为-30℃，压力为5Pa，蒸发液层厚度3mm；超重力处理的转速为25000rpm；浓缩物的流量为200mL/min。
实施例五
一种纳米蚕蛹蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）脱脂蛹先经过自来水洗再经过纯水洗，然后加入水中，然后进行破壁处理，再进行超声处理，得到处理液；破壁处理的转速为50000rpm，时间为40分钟；脱脂蛹与水的质量比1∶30；超声处理的功率为800W，频率50KHz；
（2）向处理液中加入吸附剂活性炭，于80℃进行吸附处理；然后压滤处理，得到滤液；活性炭的加入量为处理液质量的3%；
（3）将木瓜蛋白酶加入滤液中，在振动条件下进行酶解，得到酶解液；木瓜蛋白酶用量为2000活力单位/mL滤液，酶解温度为50℃，酶解时间为7小时，pH值控制在7.5；
（4）将酶解液经过离子交换树脂后再浓缩得到固含量为60wt%的浓缩物；离子交换树脂中，阴离子与阳离子的摩尔比为1∶2；
（5）将浓缩物进行超重力处理后再进行冷冻干燥，得到纳米蚕蛹蛋白粉，为纳米级，峰值为97纳米，蚕蛹蛋白粉脱臭率达到100%，脱色率达到99.4%，蚕蛹蛋白回收率达到98.3%，外观为白色，无臭味；冷冻干燥的温度为-30～-20℃，压力为3～5Pa，蒸发液层厚度2～5mm；超重力处理的转速为25000～40000rpm；浓缩物的流量为100～200mL/min。
当今世界对食品中氨基酸对人体维持平衡作用十分重视，只有近似平衡的氨基酸组成才可利于人体生理平衡的调节，对补充代谢消化起着极其重要的作用。本发明的纳米蚕蛹蛋白粉含有十八种氨基酸，各种氨基酸的比例均衡，是全价蛋白，尤其是本发明的纳米蚕蛹蛋白粉含有人体必需氨基酸的比例占到氨基酸总量40%以上，其营养价值可与鸡蛋、牛奶媲美，并符合联合国粮农组织/世界卫生组织规定的氨基酸模式，按质量比100∶220∶68∶21将纳米蚕蛹蛋白粉与小米粉、糯米粉、木糖醇配伍，制备纳米蚕蛹蛋白营养粉；具有重要的营养价值以及现实的应用意义。