小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝的製作方法

2023-10-09 07:44:29

專利名稱：小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，屬於生物提取技術領域。
背景技術：
膠原蛋白肽廣泛用於食品、化妝品、保健品行業，以往膠原蛋白肽的製備原料主要來源於陸生動物的骨骼和皮。近年來由於狂牛症、口蹄疫、禽流感等流行病的發生，致使膠原蛋白肽產品的來源受限。同時，考慮到原料的安全性和成本問題，魚類加工廢棄物魚鱗成為製備膠原蛋白肽的重要原料。魚鱗膠原蛋白肽上世紀90年代在日本、美國、挪威等國家就得到廣泛的研究，進入21世紀以後，國內關於魚鱗中提取膠原蛋白肽的研究也多了起來。目前魚鱗膠原蛋白肽的製備主要方法有高溫高壓蒸煮法、酸法、酶法、酸法和酶法相結合。高壓蒸煮法能夠快速提取膠原蛋白肽，如中國專利公告號CN100358432C所示，該案發明人利用高壓鍋高溫高壓蒸煮製備魚鱗膠原蛋白肽樣品。然而該工藝的高壓在生產中易引發安全問題，製備的樣品分子量分布廣，均勻度較差。酶法提取是目前用得較多的方法，根據膠原蛋白的結構特點選擇合適當的酶提取。如日本專利JP2003-327599A所示，預處理過的魚鱗利用三階段的酶催化工藝提取魚鱗膠原蛋白肽。該工藝製備的產品分子量較集中，產品附加值較高，但由於魚鱗除了膠原蛋白外還含有大量的無機鹽、脂肪等雜質，這些雜質影響酶的酶活，使得酶提取膠原蛋白肽的產率太低，難以滿足產業化大規模生產。與酶法提取相比酸法提取會相對降低成本，但單一的酸法提取得到的產品分子量分布廣，均勻度差。酸法與酶法結合提取可以提高產率，製備產品的分子量較集中，但產率仍然很低，大部分魚鱗的膠原蛋白肽沒法提取出來，造成浪費。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種工藝簡單安全、易於操作、低成本、高產率、生產的產品純度高、分子量低的小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，以充分利用魚類加工廢棄物魚鱗，變廢為寶。為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是 小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，包括如下步驟
(1)預處理
將魚鱗投入反應釜中，加入魚鱗重量2-10倍的鹼溶液，攪拌10-12小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨，其中鹼溶液的質量體積濃度為1-4% ；
(2)提取
利用高溫硫酸提取法提取膠原蛋白肽，將經過預處理並洗淨的魚鱗置於反應釜中，加水，加入硫酸調節PH值，並控制反應的pH為2-3，反應溫度為70-100°C，反應5_8小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽提取液，提取產率可超過95% ；
(3)純化利用離心機分離協同膜分離工藝技術純化大分子魚鱗膠原蛋白肽提取液， 用離心機分離大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質；所得清液用相對分子質量為30kD -150kD的超濾膜去除大分子雜質，再用相對分子質量為5kD - 8kD的納濾膜去除掉小分子雜質和無機鹽，得到純度大於90%的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液；
(4)酶解
向上述大分子魚鱗膠原蛋白肽中添加相對於魚鱗投料重量0. 3 — 0. 9%的蛋白酶進行酶解，酶解溫度為40-60°C，酶解反應pH值控制在2-8，酶解2_5小時；酶解結束後升溫到 70-80°C，保溫20-30分鐘滅酶，得到純度大於90%、相對分子質量小於1. 5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液；
(5)快速乾燥
利用噴霧乾燥快速乾燥蛋白肽溶液，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。所述步驟(1)預處理所使用的鹼為碳酸氫鈉或氫氧化鈉。所述步驟(2)中加水最為魚鱗重量的10倍。所述步驟(3)中所使用的超濾膜流速為540-864立方米/小時，膜壓力為0. 3MPa, 溫度為25-35°C ；所使用的納濾膜流速為324-432立方米/小時，膜壓力為0. 9MPa，溫度為 25-35 °C。所述步驟(4)中所用的蛋白酶為木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、酸性蛋白酶、菠蘿蛋白酶、 中性蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶中的一種或者兩種組合。所述步驟(4)中調節pH用鹼為碳酸氫鈉或者為氫氧化鈉；調節pH用酸為硫酸。所述步驟(5)中噴霧乾燥的出風溫度為70_90°C、進風溫度為120_180°C。所述預處理步驟前，先對魚鱗進行清洗以除掉顆粒雜質。採用上述方案後，本發明與已有技術相比具有以下優點
1.本發明建立高溫硫酸提取法的工藝技術，魚鱗膠原蛋白肽的提取產率超過95%，解決了魚鱗膠原蛋白肽產率低的問題。2.本發明在酶解前建立了離心機分離協同膜分離工藝技術，得到純度超過90%的魚鱗膠原蛋白肽，減少雜質對酶活性的影響，降低酶解反應的用酶量，節約成本，利於規模化放大。


圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。本發明所揭示的是一種小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，如圖1所示，本發明包括如下步驟魚鱗原料——7jC洗——鹼溶液除掉魚鱗中的脂肪和其它雜質——高溫硫酸提取法提取大分子魚鱗膠原蛋白肽——離心機分離協同膜分離技術純化大分子魚鱗膠原蛋白肽——蛋白酶酶解大分子魚鱗膠原蛋白肽——'決速乾燥小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液。以下通過具體實施例說明。實例一1、以優質魚鱗作為原料，所選用的魚鱗可以是海洋魚類魚鱗也可以是淡水魚類魚鱗。 取魚鱗500kg投入攪拌清洗機中，加入5000kg的水，清洗3次，除掉顆粒雜質。將水洗後的魚鱗投入反應釜中，加入5000kg質量體積濃度為4%的碳酸氫鈉溶液，攪拌12小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨。2、將洗淨的魚鱗置於反應釜中，加入5000kg的水，加入硫酸調節pH值並控制反應 PH為2，反應溫度為90°C，反應6小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽，提取產率為 97%。3、用13000rpm的連續流離心機分離上述的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質。所得清液利用相對分子質量為50kD的超濾膜去除大分子雜質，流速為648立方米/小時，膜壓力為0. 3MPa，溫度為33°C;再利用相對分子質量為6kD的納濾膜去除小分子雜質，流速為378立方米/小時，膜壓力為0. 9MPa，溫度為33°C，得到純度為94%的大分子魚鱗膠原蛋白肽。4、將純化後的大分子魚鱗膠原蛋白肽裝入反應釜中，加入1. 5kg的木瓜蛋白酶， 利用氫氧化鈉和硫酸調節PH值，並控制反應體系pH在5. 5，反應溫度為60°C，酶解5小時， 酶解反應結束後升溫到70°C，保溫30分鐘滅酶，得到純度為94%，相對分子質量小於1. 5kD 的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液。5、利用噴霧乾燥機快速乾燥小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，出風溫度為90°C、進風溫度為180°C，噴霧乾燥結束，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。實例二
1、以優質魚鱗作為原料，所選用的魚鱗可以是海洋魚類魚鱗也可以是淡水魚類魚鱗。 取魚鱗IOOkg投入攪拌清洗機中，加入IOOOkg的水，清洗3次，除掉顆粒雜質。將水洗後的魚鱗投入反應釜中，加入500kg質量體積濃度為1%的氫氧化鈉溶液，攪拌11小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨。2、洗淨的魚鱗置於反應釜中，加入IOOOkg的水，加入硫酸調節pH值並控制反應pH 為2，反應溫度為100°C，反應5小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽，提取產率為 98%。3、用15000rpm的連續流離心機分離上述的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質。所得清液用相對分子質量為30kD的超濾膜去除大分子雜質，流速為540立方米 /小時，膜壓力為0. 3MPa，溫度為25°C;利用相對分子質量為5kD的納濾膜去除小分子雜質， 流速為3 立方米/小時，膜壓力為0. 9MPa，溫度為25°C，得到純度為92%的大分子魚鱗膠原蛋白肽。4、將純化後的大分子魚鱗膠原蛋白肽裝入反應釜中，加入0.3kg的胃蛋白酶、或加入0. 3kg的酸性蛋白酶、或加入0. 15kg的胃蛋白酶和0. 15kg的酸性蛋白酶。利用硫酸調節PH值，並控制反應體系pH在1. 5，反應溫度為40°C，酶解4小時，酶解反應結束後升溫到75°C，保溫20分鐘滅酶，得到純度為92%，相對分子質量小於1. 5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液。5、利用噴霧乾燥機快速乾燥小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，出風溫度為80°C、進風溫度為160°C。噴霧乾燥結束，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。實例三1、以優質魚鱗作為原料，所選用的魚鱗可以是海洋魚類魚鱗也可以是淡水魚類魚鱗。 取魚鱗50kg投入攪拌清洗機中，加入500kg的水，清洗3次，除掉顆粒雜質。將水洗後的魚鱗投入反應釜中，加入IOOkg質量體積濃度為3%的碳酸氫鈉溶液，攪拌10小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨。2、洗淨的魚鱗 置於反應釜中，加入500kg的水，加入硫酸調節pH值並控制反應pH 為3，反應溫度為70°C，反應8小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽，提取產率為 96%。3、用IOOOOrpm的連續流離心機分離上述的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質。所得清液用相對分子質量為150kD的超濾膜去除大分子雜質，流速為864立方米/小時，膜壓力為0. 3MPa，溫度為35°C;再利用相對分子質量為SkD的納濾膜去除小分子雜質，流速為432立方米/小時，膜壓力為0. 8MPa，溫度為35°C，得到純度為97%的大分子魚鱗膠原蛋白肽。4、將純化後的大分子魚鱗膠原蛋白肽裝入反應釜中，加入0. 45kg的中性蛋白酶、 或加入0. 45kg的菠蘿蛋白酶、或0. 225kg的中性蛋白酶和0. 225kg的菠蘿蛋白酶。利用氫氧化鈉和硫酸調節pH值，並控制反應體系pH在7，反應溫度為55°C，酶解3小時，酶解反應結束後升溫到80°C，保溫30分鐘滅酶，得到純度為97%，相對分子質量小於1. 5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液。5、利用噴霧乾燥機快速乾燥小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，出風溫度為90°C、進風溫度為180°C，噴霧乾燥結束，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。實例四
1、以優質魚鱗作為原料，所選用的魚鱗可以是海洋魚類魚鱗也可以是淡水魚類魚鱗。 取魚鱗500kg投入攪拌清洗機中，加入5000kg的水，清洗3次，除掉顆粒雜質。將水洗後的魚鱗投入反應釜中，加入4000kg的質量體積濃度為2%的氫氧化鈉溶液，攪拌12小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨。2、洗淨的魚鱗置於反應釜中，加入5000kg的水，加入硫酸調節pH值並控制反應pH 為3，反應溫度為100°C，反應7小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽，提取產率為 97%。3、用13000rpm的連續流離心機分離上述的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質。所得清液用相對分子質量為50kD的超濾膜去除大分子雜質，流速為756立方米 /小時，膜壓力為0. 3MPa，溫度為33°C;利用相對分子質量為SkD的納濾膜去除小分子雜質， 流速為486立方米/小時，膜壓力為0. 9MPa，溫度為35°C，得到純度為96%的大分子魚鱗膠原蛋白肽。4、將純化後的大分子魚鱗膠原蛋白肽裝入反應釜中，加入3kg的糜蛋白酶、或加入3kg的胰蛋白酶、或加入1. 5kg的糜蛋白酶和1. 5kg的胰蛋白酶，利用氫氧化鈉和硫酸調節PH值，並控制反應體系pH在8，反應溫度為50°C，酶解2小時，酶解反應結束後升溫到 80°C，保溫30分鐘滅酶，得到純度為96%，相對分子質量小於1. 5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液。5、利用噴霧乾燥機快速乾燥小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，出風溫度為70°C、進風溫度為120°C。噴霧乾燥結束，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。
權利要求
1.小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於包括如下步驟(1)預處理將魚鱗投入反應釜中，加入魚鱗重量2-10倍的鹼溶液，攪拌10-12小時，除掉魚鱗表面的粘性物質、魚鱗的脂肪和其它雜質，用水洗淨，其中鹼溶液的質量體積濃度為1-4% ；(2)提取將經過預處理並洗淨的魚鱗置於反應釜中，加水，加入硫酸調節PH值，並控制反應的 pH為2-3，反應溫度為70-100°C，反應5-8小時，結束反應，得到大分子魚鱗膠原蛋白肽提取液；(3)純化用離心機分離大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液，除掉顆粒狀雜質；所得清液用相對分子質量為30kD - 150kD的超濾膜去除大分子雜質，再用相對分子質量為5kD — SkD的納濾膜去除掉小分子雜質和無機鹽，得到純度大於90%的大分子魚鱗膠原蛋白肽溶液；(4)酶解向上述大分子魚鱗膠原蛋白肽中添加相對於魚鱗投料重量0. 3 — 0. 9%的蛋白酶進行酶解，酶解溫度為40-60°C，酶解反應pH值控制在2-8，酶解2_5小時；酶解結束後升溫到 70-80°C，保溫20-30分鐘滅酶，得到純度大於90%、相對分子質量小於1. 5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液；(5)快速乾燥利用噴霧乾燥快速乾燥蛋白肽溶液，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。
2.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(1) 預處理所使用的鹼為碳酸氫鈉或氫氧化鈉。
3.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(2) 中加水最為魚鱗重量的10倍。
4.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(3) 中所使用的超濾膜流速為540-864立方米/小時，膜壓力為0. 3MPa，溫度為25_35°C ；所使用的納濾膜流速為3M-432立方米/小時，膜壓力為0. 9MPa，溫度為25-35°C。
5.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(3) 中離心機為10000-15000rpm的連續流離心機。
6.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(4) 中所用的蛋白酶為木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、酸性蛋白酶、菠蘿蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶中的一種或者兩種組合。
7.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(4) 中調節PH用鹼為碳酸氫鈉或者為氫氧化鈉；調節pH用酸為硫酸。
8.根據權利要求1所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述步驟(5) 中噴霧乾燥的出風溫度為70-90°C、進風溫度為120-180°C。
9.根據權利要求1-8之一所述小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，其特徵在於所述預處理步驟前，先對魚鱗進行清洗以除掉顆粒雜質。
全文摘要
本發明公開了一種小分子魚鱗膠原蛋白肽的製備工藝，屬於生物提取技術領域，包括如下步驟(1)預處理魚鱗，除掉魚鱗的表面雜質和脂肪；(2)高溫硫酸提取法提取魚鱗膠原蛋白肽，提取產率超過95%；(3)離心機分離協同膜分離的工藝技術純化提取液，得到純度大於90%的大分子魚鱗膠原蛋白肽；(4)蛋白酶酶解大分子魚鱗膠原蛋白肽，酶解結束後滅酶，得到純度大於90%、相對分子質量小於1.5kD的小分子魚鱗膠原蛋白肽溶液；(5)噴霧乾燥快速乾燥蛋白肽溶液，得到小分子魚鱗膠原蛋白肽粉成品。採用上述工藝後，所製得小分子魚鱗膠原蛋白肽成本低、產率高、純度高且分子量低，並充分利用了魚類加工廢棄物魚鱗，變廢為寶。
文檔編號C07K1/34GK102154424SQ20111000796
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者劉穎, 孫繼鵬, 張怡評, 易瑞灶, 郭洪輝, 陳俊德, 陳思謹, 陳暉 申請人:國家海洋局第三海洋研究所