[发明专利]分离α‑乳白蛋白和β‑乳球蛋白的方法

说明书

发明技术领域

本发明涉及从获得自牛奶的乳清材料分离乳清蛋白α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的方法。具体地，本发明涉及从乳清材料分离α-乳白蛋白和β-乳球蛋白，至少一种乳清蛋白已经从所述乳清材料中去除，或基本去除。

发明背景

牛奶是非常复杂的材料，以及工业过程使用牛奶来产生酪蛋白、乳清、乳糖、炼乳、奶粉和许多其他食品添加剂和工业产品。牛奶包含诸如蛋白质、矿物质、脂肪、糖、盐和维生素的组分的混合物。特别地，牛奶中的主要作为酪蛋白或乳清蛋白被发现的蛋白质在这些年来已经越来越多地获得关注。该增加的关注的原因在于牛奶蛋白的多样性，以及因为各蛋白具有营养的、生物的、功能的和食品成分应用的独特属性。此外，这些蛋白质与例如牛奶中的肽和酶一起构成人和动物中的主要和重要的健康和营养作用。

为获得蛋白的最大可能潜能以及探索或开发蛋白，以及乳清蛋白的潜在功能及生物活性特性，通过避免可能的变性条件(如高盐条件、高或低pH条件、热或蛋白酶处理/暴露)的程序来分离天然的乳清蛋白是重要的。

除了酪蛋白产品(如奶酪)以外，最常生产的牛奶蛋白产品为浓缩乳清蛋白(WPC)和分离乳清蛋白(WPI)。这些WPC和WPI产品为通过各种分离技术，如沉淀技术、膜过滤技术以及离子交换吸附程序从乳清获得的标准产品。而且，通过使用色谱支持物使得WPC蛋白或WPI蛋白分级成单独的蛋白级分，如β-乳球蛋白级分、α-乳白蛋白级分、免疫球蛋白级分、乳过氧化物酶级分和乳铁蛋白级分是可能的。

由于不同乳清蛋白具有相对类似的物理化学特性，单独的乳清蛋白级分的分离已证明是困难的。技术人员了解基于乳清蛋白的分子大小(根据需要，当使用膜过滤时)提供优良的分离是困难的，并且由于待分离的乳清材料和乳清蛋白的复杂性，以该方式提供的级分导致差的收率和/或差的纯度。

然而，基于乳清蛋白的等电点(pI)分离该乳清蛋白产生两个不同的组：主要蛋白，如α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、免疫球蛋白G和血清白蛋白，其在甜乳清的pH带负电荷(pH 6.2-6.4)；以及次要的乳清蛋白，如乳铁蛋白和乳过氧化物酶，其在甜乳清的pH保持净正电荷。这些不同特性提供使用色谱支持物将一组和另一组选择性分离的可能性。

在提供单独的级分，如包含β-乳球蛋白的蛋白级分以及包含α-乳白蛋白的级分中使用色谱支持物的此种选择性分离可以在两种条件下操作：

(i)乳清蛋白从色谱支持物的选择性洗脱，或

(ii)一种或多种乳清蛋白至色谱支持物的选择性吸附。

在选择性洗脱中，溶液中的所有蛋白同时捕获在色谱支持物上。漂洗掉色谱支持物上的污染物和未捕获的物质。然后，由任何人使用专门设计的适合于待分离的特定蛋白质的洗脱缓冲液依序洗脱捕获的蛋白。因此，通过使用选择性洗脱技术，从同一色谱支持物获得数种纯化的蛋白级分是可能的。以此方式，生产成本在不同产物之间分摊。

选择性洗脱的一些挑战为：当将乳清装载至柱时的装载容量较低，以及当洗脱各种蛋白级分时的缓冲液消耗较高。此外，由于不同蛋白级分之间的重叠洗脱条件和高盐含量(电导率)，获得的蛋白级分具有低收率、低回收率和/或低纯度。

在选择性吸附中，优化工艺条件以越过一种蛋白质捕获另一种蛋白质。当捕获目标蛋白时，漂洗掉色谱支持物的污染物，随后洗脱特定蛋白。

因为选择性吸附技术仅提供单一蛋白的最佳结合，所以技术人员不认为该技术具有发展成工业应用的巨大潜能。然后，来自该单一蛋白的收入必须覆盖所有生产成本以及与处理剩余的乳清蛋白有关的成本。因此，选择性洗脱技术被认为是最适用于工业应用。

此外，选择性吸附在工业背景中是很难实现的，因为它需要独特的和昂贵的吸附剂设置以及精确的吸附条件的调节。

因此，选择性洗脱技术被认为是最适用于工业应用。

所以，提供乳清蛋白级分的改善方法是有利的，所述方法将解决上面的问题，以及将适合于工业应用。特别地，更有效的方法是可取的，所述方法导致α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的增加的收率、回收率和纯度，具有低的缓冲液消耗和高的装载容量。

发明概述

因此，本发明的目标是提供分离α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的改善的方法。该方法为划算的以及产生高品质的蛋白级分，提供均具有高纯度、高回收率和/或高收率的单独的α-乳白蛋白级分和单独的β-乳球蛋白级分。

具体地，本发明的目标是提供解决以上提及的现有技术中分离α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的问题的方法。