一種窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽的製備方法

2023-06-28 03:59:46

專利名稱：一種窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種魚膠原蛋白原料的加工處理工藝，屬於化學領域。
背景技術：
目前，在國內外所普遍使用的作為化妝品原料的魚皮或魚鱗生產的膠原蛋白肽，其分子量分布範圍很寬，在200-2000道爾頓。而化妝品生產所用的膠原蛋白肽的分子量要求在500-1000道爾頓，未經過分子量分級的膠原蛋白肽不適合用於美容化妝品行業。另外在加工過程中普遍使用真空加熱濃縮，降低了產品的生理活性。傳統上，為了得到分子量範圍較窄的魚膠原蛋白肽，本領域發展了鹼法、鹽法、酸法、酶法等多種方式對原料進行加工的方法，在工業實踐中申請人發現這些方法雖然可以有效分解大分子的膠原蛋白原料，但是其存在諸多缺點，尤其是水解膠原蛋白過程耗時太久，水解效率太差，導致後續的生產工藝效率受到很大影響。雖然採用酶法在一定長度上加快了水解速度，但是採用已有的胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等生物酶對原料進行水解對溫度、酸鹼性等參數要求嚴苛，不易控制，同時即使採用這些生物酶，水解過程也需要5小時左右。

發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明公開了一種魚膠原蛋白肽的製備方法，能夠有效製備分子量在500-1000道爾頓之間的魚膠原蛋白肽，與已有的加工工藝相比，本發明的製備方法能夠提供窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽，分子量範圍分布更加集中，更具生理活性，適用做化妝品原料；並且與已有的方案相比，本發明的製備方法有效加快了加工速度，降低了溫度、酸鹼性等製備參數要求，大大降低了生產難度，提高了生產效率。為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的:`
一種窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽的製備方法，包括下述步驟:(I)酶解原料:將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，並經活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。在上述步驟中，步驟(I)用於對大分子的原料料液進行高效分解，使其變為較低分子量的魚膠原蛋白肽，從而為後續的納濾步驟提供原料；步驟(2)的二次納濾過程用於濾除分子量過高和過低的魚膠原蛋白肽從而得到適用於作為化妝品原料的魚膠原蛋白肽。其中，步驟(I)的生物酶選擇、溫度、酸鹼度控制會對整個製備過程所需時間產生很大影響。申請人通過大量實驗對各種用量和物理參數進行了研究，發現在下述條件下具有較好的製備效率:所述步驟(I)具體過程為:將魚皮、魚鱗等大分子原料與水以1: 1-5的質量比在攪拌罐中攪拌成料液；將料液溫度控制在30-45攝氏度，料液的pH值調整至6.5-8.8 ;將生物酶按照與原料1: 30-70的質量比加入料液中，攪拌均勻；酶解完全後，升溫到95-100度滅酶。
優選的，所述料液溫度為40-42攝氏度，料液的pH值為7.8-8.5，其它的溫度範圍或其它PH範圍雖然有可能是最符合生物酶活性的環境，但是申請人在試驗中驚喜的發現，在40-42攝氏度，pH值為7.8-8.5這個範圍下，是結合了生物酶的活性、大分子原料液的水解、酶解過程的穩定性、酶解時間的最佳組合範圍。在本發明中，所用的生物酶可以是本領域任意可用的用來水解大分子生物原料的蛋白酶，包括但不限於胰蛋白酶、水解蛋白酶、鹼性蛋白酶、木瓜蛋白酶、鹼性蛋白酶等，優選的，所述生物酶為胰蛋白酶，更優選的，所述生物酶為胰蛋白酶、胃蛋白酶的複合物，二者的質量比為1: 0.1-0.3。採用胰蛋白酶，結合上述優選的反應條件，本發明得以將酶解過程加快在3.5-3.8小時，採用胰蛋白酶、胃蛋白酶的複合物，本發明的酶解過程能夠在3.0-3.5小時內完成，相對於傳統的酶解所需的5-9小時，極大的改善了效率，降低了製備所耗用的時間。在本發明中，通過採用納濾膜技術高效分離所需分子量範圍的魚膠原蛋白肽，納濾是生物技術發展過程中新興的分離不同分子物質的技術手段，是一種以低壓力為推動力，介於反滲透和超濾之間的膜，納濾膜表層孔徑處於納米級範圍(10_9m)，對二價離子具有較高的截留率， 而對一價離子具有透過率。在本發明中，所述步驟(2)的二次納濾分別為:一級納濾，將脫色的料液通過一級納濾系統，利用納濾膜截留分子量不低於1000道爾頓的魚膠原蛋白肽；二級納濾，將經一級納濾系統的濾液通過二級納濾系統，截留分子量不低於500道爾頓的魚膠原蛋白肽，所得濃縮液即為分子量500-1000道爾頓的膠原蛋白肽。其濾過原理如下:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，而讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:二級納濾系統採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，而讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。以第一級納濾透過液為進料，經高壓泵後進入二級納濾系統，納濾的濃縮液回到一級納濾透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級納濾透過液箱。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓。通過上述過程，本發明提供了一種能夠對魚皮、魚鱗等大分子原料進行高效分解成小分子物質並根據分子量範圍對其進行有效分離的製備方法，不但可將產品的分子量控制在500-1000道爾頓範圍內，而且在分級的同時還對產品進行了濃縮和脫鹽，節省了濃縮和脫鹽這兩道工序的費用。不僅避免了傳統方法因高溫使產品變性的缺點，而且最大限度的提高了製備效率，降低了製備過程整體所需時間。
具體實施例方式在下述實施例中，本發明給出了本發明的製備方法的若干優選實現，以說明本發明的效果。本領域技術人員在此基礎上對各種成分用量等調整均屬於本發明保護範圍。實施例1將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，將料液溫度加熱至45度，將料液的pH值調整到6.5，按照與魚皮原料1: 50的比例在料液中加入胰蛋白酶，攪拌均勻，4.5小時後酶解結束，再升溫到95度，保持30分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到75度，加入魚皮原料質量9%的活性炭，脫色30分鐘。二次過濾:首先對脫色的料液進行預處理，經過活性炭脫色的酶解料液進入料液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器(優選布袋過濾器的孔徑為2 μ m)，除去廢水中大顆粒的懸浮物和部分有機物、膠體，以改善膜進料液品質，然後進入第一級納濾濃縮系統。一級納濾:採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入 二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。實施例2將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱到40度，將料液的pH值調整到8.0，根據魚皮的質量1: 50的用量加入胰蛋白酶攪拌均勻，3.8小時後酶解結束，將料液升溫到95度，保持30分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到80度，加入魚皮重量的15%的活性炭，脫色25分鐘。二次納濾:預處理:濾液進入料液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器，進入第一級納濾系統。一級納濾:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。實施例3將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調整到8.2，根據魚皮的質量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶，3.7小時後酶解結束，升溫到95度，保持20分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到80度，加入魚皮重量的10%的活性炭，脫色30分鐘。
二次納濾:預處理:濾液進入料液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器，進入第一級納濾系統。一級納濾:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。實施例4將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調整到7.9，根據魚皮的質量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.2的複合物，3.4小時後酶解結束，升溫到95度，保持20分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到80度，加入魚皮重量的10%的活性炭，脫色30分鐘。二次納濾:預處理:濾液進入料 液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器，進入第一級納濾系統。一級納濾:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。實施例5將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至42度，將料液的pH值調整到8.1，根據魚皮的質量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的複合物，3.3小時後酶解結束，升溫到95度，保持20分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到75度，加入魚皮重量的12%的活性炭，脫色30分鐘。二次納濾:預處理:濾液進入料液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器，進入第一級納濾系統。一級納濾:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。
二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。實施例6將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調整到8.0，根據魚皮的質量，按照1: 45的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的複合物，3.1小時後酶解結束，升溫到90度，保持30分鐘進行滅酶。脫色:滅酶結束後將溫度降到75度，加入魚皮重量的12%的活性炭，脫色30分鐘。

二次納濾:預處理:濾液進入料液箱，經增壓泵增壓到布袋過濾器，進入第一級納濾系統。一級納濾:一級納濾採用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於1000道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進行循環濃縮，透過液進入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經高壓泵後進入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進行循環濃縮，透過液進入二級透過液箱。採用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小於500道爾頓的膠原蛋白肽、胺基酸水透過。經過兩級納濾分級後，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經過噴霧乾燥後即得成品。以下述方法對上述製備的魚膠原蛋白肽的分子量進行了測定，所得產物的分子量分布如表I所不。測定方法:通過高效液相色譜來檢測分子量的分布，分子量檢測的條件如下所示:色譜柱:TSKgeIG2000SWXL300mmx7.8mm流動相:乙腈:水:三氟乙酸為45: 55: 0.1 (體積比)檢測波長:UV220nm流速:0.5mT,/miη柱溫:30°C進樣體積:10 μ L。檢測結果如下表所示:表1:魚膠原蛋白肽檢測結果
權利要求
1.一種窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽的製備方法，其特徵在於包括下述步驟: (I)酶解原料:將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，並經活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)具體過程為:將魚皮、魚鱗等大分子原料與水以1: 1-5的質量比在攪拌罐中攪拌成料液；將料液溫度控制在30-45攝氏度，料液的pH值調整至6.5-8.8 ;將生物酶按照與料液1: 30-70的質量比加入料液中，攪拌均勻；酶解完全後，升溫到95-100度滅酶。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述料液溫度為40-42攝氏度，料液的pH 值為 7.8-8.5。
4.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述生物酶為胰蛋白酶。
5.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述生物酶為胰蛋白酶、胃蛋白酶的複合物，二者的質量比為1: 0.1-0.3。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(2)的二次納濾分別為:一級納濾，將脫色的料液通過一級納濾系統，利用納濾膜截留分子量不低於1000道爾頓的魚膠原蛋白肽；二級納濾，將經一級納濾系統的濾液通過二級納濾系統，截留分子量不低於500道爾頓的魚膠原蛋 白肽，所得濃縮液即為分子量500-1000道爾頓的膠原蛋白肽。
全文摘要
本發明公開了一種窄分子量範圍的魚膠原蛋白肽的製備方法，包括下述步驟(1)酶解原料將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，並經活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。本發明公開的製備方法以特定的生物酶和納濾技術將魚膠原蛋白肽進行分子量分級，從而得到一種分子量範圍分布更加集中，更具生理活性，適用做化妝品原料的膠原蛋白肽。
文檔編號C07K1/34GK103194518SQ20131013814
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者王茜成, 徐強 申請人:青島柯能生物科技有限公司