一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法与流程

本发明属于冻干粉研究技术领域，具体涉及一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法。

背景技术：

乳牛产犊后12小时即开始分泌乳汁，能够在此后约307～312天内持续挤奶，在现代牧场一般规定前3天称为初乳期，母牛在初乳期产下的乳汁与普通牛乳明显不同，称之为牛初乳。牛初乳蛋白质含量较高，而脂肪和糖含量较低。研究发现牛初乳中含有丰富的营养成分，平均总干物质为14.4％，其中蛋白质5.0％，脂肪4.3％，灰分0.9％，并且含有丰富的维生素和矿物质。钙、铁、锌含量分别为常乳的2倍、3～5倍、2～4倍；维生素c、维生素e为常乳的2～5倍；牛磺酸高5～6倍；而且含有大量的免疫因子和生长因子，如免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶、类胰岛素生长因子、表皮生长因子等。经科学实验证明牛初乳具有免疫调节、改善胃肠道、促进生长发育、改善衰老症状、抑制多种病菌等生理活性功能，被誉为“21世纪的保健食品”。

由于牛初乳中的活性蛋白质含量很高，热稳定性差，遇热容易凝固变性，如采用加热工艺，就会使产品生物活性丧失。故进行牛初乳产品大规模的开发需要在制备过程中保证牛初乳中热敏性功能组分，尤其是免疫球蛋白如igg的生物活性。市面上的普通牛初乳，基本上采用的是喷雾干燥工艺生产，而喷雾干燥工艺生产过程中3分钟达到了60℃以上，由于当温度高于40℃后，活性免疫球蛋白将失去其活性，所以该工艺使得部分活性免疫球蛋白被杀死，导致免疫球蛋白含量低，且无动态活性。

牛初乳在冷冻干燥全过程分为预冻、第一阶段升华干燥和第二阶段再干燥。预冻过程中水结冰时体积增大，致使免疫球蛋白活性部位中一些由弱分子力键连接的键遭到破坏，从而使活性损失；另外，水结冰后引起溶质浓度上升以及由于各种溶质在不同温度条件下溶解度变化不一致而引起ph值的变化，导致免疫球蛋白所处的环境发生变化而造成失活或变性。

技术实现要素：

本发明是为了进一步提高牛初乳冻干粉中免疫球蛋白的生物活性，提供一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，在加工过程中无需添加其他的任何辅料或添加剂，按本发明方法制备的牛初乳制品，各种营养成分及生物活性物质等未受到破坏。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，所述方法为：

步骤一：将牛初乳通过离心机离心，除去脂肪，得到脱脂牛初乳；

步骤二：对步骤一得到的牛初乳进行预冻，预冻过程中，利用超声波技术，在牛初乳预冻过程中在冷冻板层上施加超声波；

步骤三：在真空冷冻干燥机中，对步骤二预冻后的牛初乳进行冷冻干燥，冻干至粉末状。

本发明相对于现有技术的有益效果为：通过施加超声波，牛初乳在冷冻过程中不会形成大冰晶，只会形成细小的冰晶，对免疫球蛋白活性部位的共价键不会造成破坏，采用此方法冻干的牛初乳粉免疫球蛋白活性可以提高10～30％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明采用偏高温度、偏低转速的短时离心脱脂技术达到减少蛋白耗损的脱脂效果，保留住保护性糖蛋白、免疫活性蛋白质等蛋白成分，同时也可以保留住脂溶性营养物质。采用特殊处理方式进行辐照灭菌联合先进的冷冻干燥工艺，最大程度的保留了牛初乳中除脂肪外丰富的营养物质和生物活性物质，避免了因高温处理而导致部分营养物质的破坏、蛋白质、酶变性及生物活性物质失活，同时保留了特殊糖蛋白组分如牛初乳胰蛋白酶抑制剂，可以保护牛初乳免疫和生长因子免遭肠道中胰蛋白酶破坏。牛初乳制品除保护性糖蛋白、免疫活性蛋白质等蛋白成分外，还含有七种维生素(维生素e、维生素c、尼克酸、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12)、十九种氨基酸(牛磺酸、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸)、十二种矿物质(钡、钙、铜、铬、铁、钾、镁、锰、钠、磷、锶、锌)。在本制备方法加工过程中未加任何辅料和添加剂等成分，各种营养成分及生物活性物质等未受到破坏。

冷冻干燥过程中，把含有大量水分的物质，进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。本发明在制备过程中，使用了真空冷冻干燥机，能使食品中的水分在浆结和真空条件下由固态直接升华而干燥，不经过液态的蒸发。真空冷冻干燥机能最大限度地保存食品原有的色、香、味、形，原有营养成分和活性物质极少遭破坏，且复水迅速。

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，所述方法为：

步骤一：将牛初乳通过离心机离心，除去脂肪，得到脱脂牛初乳；过多的脂肪会造成酸败，直接影响产品的质量和保质期。

步骤二：对步骤一得到的牛初乳进行预冻，预冻过程中，利用超声波技术，在牛初乳预冻过程中在冷冻板层上施加超声波；

步骤三：在真空冷冻干燥机中，对步骤二预冻后的牛初乳进行冷冻干燥，冻干至粉末状。该步骤可使制品快速进入休眠状态，防止制品发生物理化及生物特性的改变，不损伤生物组织、细胞结构和细胞特征，有效保护热敏性生物制品有效成份的稳定性。冻干工艺生产的牛初乳，完整保留牛初乳中免疫球蛋白活性和其他营养物质。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤一中，所述离心的条件为5℃，6000r/min离心20min；离心速度太高、时间太长会使得蛋白质沉淀增多，造成免疫球蛋白和保护性糖蛋白损失，并且会使得脂溶性营养物质如：维生素e损失。

具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤二中，所述超声的频率为20-60khz，功率密度为5-30w/cm²。

具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤二中，所述预冻的温度为-5℃～-25℃，时间为8～12分钟。

具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤三中，真空度为5～20pa。

具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤三中，所述的冷冻干燥具体为：真空下使物料温度缓缓升至-5℃～5℃，并维持2-3小时；将物料温度升至15℃～25℃，真空下维持2-4小时彻底冻干。急速冻干和快速回温过程的温度骤变使得活性物质的结构不稳定，本冻干方法为分层渐进式冻干，避免了因温度骤变导致活性物质的活性损失，并且可以使干燥结晶更彻底。

具体实施方式七：具体实施方式一至六任一项所述的一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，步骤三中，得到的冻干粉不加任何添加剂，混合过筛，反复搅拌，装囊填充或者散剂、粉剂充填、或者粉末直接压片成片剂，最后进行成品检验。

实施例1：

一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，所述方法为：

步骤一：将牛初乳通过离心机离心，除去脂肪，得到脱脂牛初乳；所述离心的条件为5℃，6000r/min离心20min；离心速度太高、时间太长会使得蛋白质沉淀增多，造成免疫球蛋白和保护性糖蛋白损失，并且会使得脂溶性营养物质如：维生素e损失。

步骤二：对步骤一得到的牛初乳进行预冻，预冻过程中，利用超声波技术，在牛初乳预冻过程中在冷冻板层上施加超声波；所述超声的频率为20khz，功率密度为25w/cm²。所述预冻的温度为-20℃，时间为10分钟。

步骤三：在真空冷冻干燥机中，对步骤二预冻后的牛初乳进行冷冻干燥，冻干至粉末状。在8pa真空下使物料温度缓缓升至0℃，并维持2-3小时；将物料温度升至15℃，真空下维持2-4小时彻底冻干，得到的冻干粉装囊填充。该步骤可使制品快速进入休眠状态，防止制品发生物理化及生物特性的改变，不损伤生物组织、细胞结构和细胞特征，有效保护热敏性生物制品有效成份的稳定性。冻干工艺生产的牛初乳，完整保留牛初乳中活性免疫球蛋白活性和其他营养物质。

本发明提供的牛初乳制品的制备方法，采用低温冻干粉技术，主要是将需要干燥的制品，在低温下使其所含的水分冻结，然后放在真空的环境下干燥，让水分由固体状态直接升华为水蒸气并从制品中排除而使制品获得干燥。为了更好的使制品快速进入休眠状态，防止制品发生物理化及生物特性的改变。本发明中为有效保留牛初乳中生物活性物质，整个生产加工过程中的温度不得高于40℃。同时上述操作步骤均在符合要求的净化或无菌条件下进行，然后按要求进行辐照灭菌，在生产、加工及半成品原料等车间，安装紫外灯，并定期消毒灭菌。

实施例2：

一种提高牛初乳冻干粉免疫球蛋白生物活性的方法，所述方法为：

步骤一：将牛初乳通过离心机离心，除去脂肪，得到脱脂牛初乳；过多的脂肪会造成酸败，直接影响产品的质量和保质期。所述离心的条件为5℃，6000r/min离心20min；

步骤二：对步骤一得到的牛初乳进行预冻，预冻过程中，利用超声波技术，在牛初乳预冻过程中在冷冻板层上施加超声波；所述超声的频率为60khz，功率密度为10w/cm²。所述预冻的温度为-25℃，时间为8分钟。

步骤三：在真空冷冻干燥机中，对步骤二预冻后的牛初乳进行冷冻干燥，冻干至粉末状。在20pa真空下使物料温度缓缓升至-5℃，并维持2小时；将物料温度升至15℃，真空下维持4小时彻底冻干。该步骤可使制品快速进入休眠状态，防止制品发生物理化及生物特性的改变，不损伤生物组织、细胞结构和细胞特征，有效保护热敏性生物制品有效成份的稳定性。冻干工艺生产的牛初乳，完整保留牛初乳中活性免疫球蛋白活性和其他营养物质。

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