[发明专利]基于原位实时光谱在线监测蛋白质酶解过程的装置和方法

说明书

本发明公开了基于原位实时光谱在线监测蛋白质酶解过程的装置和方法，属于蛋白质酶解过程在线监测领域。对不同浓度的谷朊蛋白悬浮液进行酶解，酶解过程定时取样，化学方法监测酶解过程中的重要参数，水解度，酶解液的多肽浓度，酶解液的ACE抑制率；对所收集的酶解液快速的采集其原位实时光谱；将所采集的光谱进行预处理；采用联合区间最小二乘法进行水解度，酶解液的多肽浓度，酶解液的ACE抑制率的最佳光谱区间的筛选；采用联合区间最小二乘法建立校正模型和预测模型；利用上述预测模型对酶解过程进行原位实时监测和反应终点的判断。利用预测模型对底物浓度为10 g/L的谷朊蛋白悬浮液的酶解过程进行监测，预测值和实测值吻合度较高。

技术领域：

本发明涉及蛋白质酶解过程在线监测领域，特指一种基于原位实时近红外光谱在线监测谷朊蛋白酶解过程的一种技术。

背景技术：

小麦谷朊蛋白是淀粉加工的副产物，蛋白含量高达85％，富含疏水性氨基酸，是一种非常有潜力的酶解法制备降血压肽的原料。在酶解法制备降血压肽过程中，蛋白的水解度DH(Degree of hydrolysis)、水解产物中多肽的浓度和表征水解产物降血压活性的ACE抑制率(The inhibition on angiotensin converting-I enzyme inhibitory)是非常关键三个指标，是判断酶解反应终点的重要依据。传统的化学方法测定DH时，需要引入NaOH，在一定程度上影响最终多肽产品的品质。而传统离线测定水解液的多肽浓度和ACE抑制活性时需要经过从反应器中取样，灭酶，离心等繁琐程序，工作量大且由于离开了反应部位而不能得到准确的结果。因此需要一种快速的，连续的方法在酶解反应器中原位的监测酶解反应中的重要参数，用以判断酶解反应终点。

目前，一般在线测量与控制系统仅限于温度、压力和流量等，而对过程中化学成分和许多物性变量仍不能进行有效的连续测量，因此，在线光谱技术应运而生，它是以现场状况下基于分子水平基础上的微观物理量和微观化学量的光谱传感技术，依托于微小型光纤光谱仪的使用，在化工、制药、轻工和高分子材料等工业部门的过程监测中发挥着重要的作用。目前这种微小型便携式近红外光谱仪结合光纤探头由于其成本低，速度快，无污染，便于实时、在线分析和控制等优点。近几年来，光谱监测手段广泛应用于食品加工过程中的过程监控和品质测定。如食品发酵过程中菌群结构的在线监测(公开号：CN103616383A)，基于水平ATR的中红外光谱快速测定农产品含油率的方法(公开号：CN201210124558)，一种利用可见-近红外漫反射光谱技术检测茶鲜叶氮含量的方法(公开号：CN101382488A)。但是，目前这些方法还不能顺利的应用于水溶液的反应体系。

本发明旨在利用在线光谱技术建立一种适用于在酶解反应器中原位实时监测酶解反应的方法，用以快速的判断酶解反应的终点。

发明内容：

本发明的目的是采用原位实时近红外光谱仪结合光纤可浸入式探头，建立一种在线监测谷朊蛋白酶解过程的方法。旨在实现蛋白酶解过程的快速，原位，实时监测。本发明一种基于原位实时光谱在线监测谷朊蛋白酶解过程的方法，按照下述步骤进行：

(1)对谷朊蛋白进行酶解，酶解过程定时取样，化学方法监测其酶解过程。

(2)对所收集的酶解液快速的采集其原位实时近红外光谱；

(3)光谱预处理；

(4)最佳光谱区间的筛选；

(5)模型建立和预测；

(6)利用上述预测模型对酶解过程进行原位实时预测

其中步骤(1)所述的谷朊蛋白酶解为底物浓度为20-50g/L谷朊蛋白悬浮液，加酶量6460U/g，酶解温度50℃、酶解时间0-80min。酶解过程指标为谷朊蛋白水解度、酶解液中的多肽浓度和酶解液的ACE抑制率。