CN101643766B - 新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法，工艺主要包括动物皮预处理、酶解、去除固形颗粒物、酶解反应-分离耦合、纳滤浓缩、喷雾干燥等步骤。成品得率高，产品平均分子量在2000左右，产品更易被人体吸收且产品没有苦味。

Description

新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法

(一)技术领域本发明涉及一种水解胶原蛋白的制备方法，主要从新鲜动物皮中制取。

(二)、背景技术水解胶原蛋白又称胶原肽，是由胶原蛋白经水解制备的水溶性小分子蛋白，水解胶原蛋白与胶原蛋白有相同的化学组成。由于分子量的降低，水解胶原蛋白在水中溶解性提高，从而更易被人体的皮肤、毛发等吸收，其营养功能得到进一步发挥。目前生产胶原蛋白的主要原料有猪皮，牛皮等动物的生皮、骨键以及鱼类(如鳗鱼，豚鱼等)的皮。

科学研究表明，平均分子量在2000左右(大约含有30个氨基酸)，多肽长度在30-50纳米左右的水解胶原蛋白最容易被人体吸收，平均分子量过大(例如平均分子量大于5000)的水解胶原蛋白不易被人体吸收，平均分子量过小(例如平均分子量小于500)易随水分***掉也不易被人体吸收。

国内外现行的水解方法主要有强酸，强碱，单一酶处理，以及复合酶处理等方式，其中应用最多的是复合酶处理。

其中，现行的酶解工艺方法的主要缺点是，酶解程度难于控制，制备的水解胶原蛋白的分子量很难符合上述标准且产品有苦味，而且由于酶解反应是可逆反应，现有的酶解工艺不能改变酶解平衡，因而底物的转化率会受到酶解反应平衡常数的限制，造成底物的转化率低和产物生成速率慢，产品的得率低。酶解完成后还需进行高温(90℃)灭酶的工艺，既消耗能源又浪费原料。

有的厂家还采用超滤手段控制大分子量的胶原肽产生，并将超滤滤液蒸发浓缩。蒸发是使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移除蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作，以达到液体浓缩的目的。蒸发浓缩需不断的供给热能，采用此法不仅能耗高，而且达不到移除小分子的水解胶原蛋白的目的。

(三)发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法，以克服现有水解胶原蛋白制备方法的前述缺点。通过酶解反应-分离耦合优化酶解工艺，提高底物的转化率和产物的生成速率，提高产品得率；而且超滤和纳滤工艺剪掉大分子量和小分子量的水解胶原蛋白，使产品平均分子量符合人体易于吸收的要求；产品没有苦味；工艺能耗低。

为了上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法，其特征在于：主要包括以下工艺步骤：

(1)、动物皮预处理：将经过脱毛脱脂后的未经储藏的新鲜食用级动物皮切碎，长×宽≤1×1cm；

(2)、酶解：向反应釜中加入1.5吨水和湿重为100～120kg切碎的动物皮，搅拌下蒸汽加热至40～65℃，加入0.3～1.2Kg碱性蛋白酶，保温搅拌反应3～5小时；

(3)、去除固形颗粒物：将第(2)步反应的反应液静置0.5～1小时，除去固形颗粒物；

(4)、酶解反应-分离耦合：将去除固形颗粒物后的反应液打到放有2吨软化水的超滤罐中，搅拌15～20分钟后采用截留分子量大于5000的滤膜超滤分离；透过超滤膜的滤液通过管路进入纳滤罐中，未透过滤膜的溶液回到超滤罐中继续酶解后循环超滤；

(5)、纳滤浓缩：当纳滤罐中流入的超滤滤液重量达到1.8～2.2吨时采用截留分子量小于500的滤膜纳滤；透过纳滤膜的滤液通过管路输入超滤罐中作为超滤的稀释液；当超滤灌液体总量达到2.5吨时，将纳滤滤液直接排掉；未透过纳滤膜的液体通过管路回到纳滤罐中进行循环纳滤；当超滤罐内液体体积为300～500L时超滤分离过程达到终点，停止超滤；当纳滤罐内液体体积为150～300升时纳滤分离过程达到终点，停止纳滤；

(6)、喷雾干燥：将纳滤罐中的液体喷雾干燥。

所述的第(6)步喷雾干燥的工艺条件：进口温度150～180℃，出口温度60～90℃。

本发明的优点是：

(1)、选用碱性蛋白酶并通过酶解反应-分离耦合步骤优化酶解工艺，采用超滤膜移去酶解反应产物即分子量小于5000的水解胶原蛋白，改变酶解平衡，使酶解反应更有利于向水解方向进行，提高底物的转化率和产物的生成速率，酶解反应更充分，产品得率高。省去了高温灭酶的工艺，节省能源和原料，且产品无苦味。

(2)、超滤将分子量大于5000的不易于被人体吸收的大分子量水解胶原蛋白去除，达到控制分子量的目的。

(3)、采用纳滤浓缩替代目前普遍采用的蒸发浓缩工艺，不仅将分子量在500以下的小分子水解胶原蛋白移除，使胶原肽产品分子量范围更符合要求，而且将包含分子量在500以下的水解胶原蛋白溶液通过管路打入超滤罐中作为超滤罐中滤液的稀释液，达到重复利用废液的目的，节约水资源，降低能耗和生产成本。同时因去除小分子水解胶原蛋白而进一步解决了产品苦味问题。

(4)、通过此工艺中试日处理100公斤鲜猪皮，可产15公斤水解胶原蛋白粉，产品收率在60％以上(猪皮以干重计)。年工作日按200天计，年产量3吨。经济效益显著。而且工艺采用物理方法和生物处理技术，无任何化学添加剂和对身体有害的物质，保证产品品质。而且通过超滤和纳滤工艺剪掉大分子量和小分子量的水解胶原蛋白，使产品平均分子量在2000左右，更有利于人体的吸收。

具体实施方式 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

以猪皮为原料制取水解胶原蛋白的工艺如下：

(1)、准备工作：将容器及管路冲洗干净后，用软化水把容器及管路空走一遍。

(2)、将经过脱毛脱脂后的未经储藏的新鲜食用级猪皮切碎，要求长×宽≤1×1cm。

(3)、酶解：向反应釜中加入1.5吨水和湿重为110kg切碎的猪皮，搅拌下蒸汽加热至60℃，加入0.6Kg2709蛋白酶，此时PH值为8.0，保温搅拌反应4小时，此时反应釜中已无块状皮料。

(4)、去除固形颗粒物：将第(3)步反应的反应液静置0.7小时，此时固形颗粒物完全沉降，除去固形颗粒物和油脂层；

(5)、酶解反应-分离耦合：将去除固形颗粒物和油脂层后的反应液打到放有2吨软化水的超滤罐中，搅拌17分钟后反应液经管路流入超滤设备中超滤，超滤设备采用截留分子量大于5000的滤膜超滤分离；透过超滤膜的滤液通过管路进入纳滤罐中，未透过滤膜的溶液回到超滤罐中继续酶解后再次进入超滤设备中循环超滤；

(6)、纳滤浓缩：当纳滤罐中流入的超滤滤液重量达到2吨时，超滤滤液经管路流入纳滤设备中，纳滤设备采用截留分子量小于500的滤膜纳滤；透过纳滤膜的滤液通过管路输入超滤罐中作为超滤的稀释液；当超滤灌液体总量达到2.5吨时，将纳滤滤液直接排掉；未透过纳滤膜的液体通过管路回到纳滤罐中进行循环纳滤；当超滤罐内液体体积为400L时超滤分离过程达到终点，此时超滤设备几乎没有流量，停止超滤；当纳滤罐内液体体积为225L时纳滤分离过程达到终点，此时纳滤设备的流量降低一半，停止纳滤；

(7)、喷雾干燥：将纳滤罐中的液体喷雾干燥，进口温度170℃，出口温度80℃。

(8)、包装：紫外灯杀菌密封包装。

对产品进行检测，检测环境条件：温度25℃，湿度60％，检验结果如表一：

表一

实施例2

以羊皮为原料制取水解胶原蛋白的工艺如下：

(1)、准备工作：将容器及管路冲洗干净后，用软化水把容器及管路空走一遍。

(2)、将经过脱毛脱脂后的未经储藏的新鲜食用级羊皮切碎，要求长×宽≤1×1cm；

(3)、酶解：向反应釜中加入1.5吨水和湿重为100kg切碎的羊皮，搅拌下蒸汽加热至40℃，加入0.3Kg1398蛋白酶，此时PH值为8.2，保温搅拌反应5小时，此时反应釜中已无块状皮料。

(4)、去除固形颗粒物：将第(3)步反应的反应液静置0.5小时，此时固形颗粒物完全沉降，除去固形颗粒物和油脂层；

(5)、酶解反应-分离耦合：将去除固形颗粒物和油脂层后的反应液打到放有2吨软化水的超滤罐中，搅拌15分钟后反应液经管路流入超滤设备中超滤，超滤设备采用截留分子量大于5000的滤膜超滤分离；透过超滤膜的滤液通过管路进入纳滤罐中，未透过滤膜的溶液回到超滤罐中继续酶解后再次进入超滤设备中循环超滤；

(6)、纳滤浓缩：当纳滤罐中流入的超滤滤液重量达到1.8吨时，超滤滤液经管路流入纳滤设备中，纳滤设备采用截留分子量小于500的滤膜纳滤；透过纳滤膜的滤液通过管路输入超滤罐中作为超滤的稀释液；当超滤灌液体总量达到2.5吨时，将纳滤滤液直接排掉；未透过纳滤膜的液体通过管路回到纳滤罐中进行循环纳滤；当超滤罐内液体体积为300L时超滤分离过程达到终点，此时超滤设备几乎没有流量，停止超滤；当纳滤罐内液体体积为150L时纳滤分离过程达到终点，此时纳滤设备的流量降低一半，停止纳滤；

(7)、喷雾干燥：将纳滤罐中的液体喷雾干燥，进口温度150℃，出口温度60℃。

(8)、包装：紫外灯杀菌密封包装。

对产品进行检测，检测环境条件：温度25℃，湿度60％，检验结果如表二：

表二

实施例3：

以牛皮为原料制取水解胶原蛋白的工艺如下：

(1)、准备工作：将容器及管路冲洗干净后，用软化水把容器及管路空走一遍。

(2)、将经过脱毛脱脂后的未经储藏的新鲜食用级牛皮切碎，要求长×宽≤1×1cm；

(3)、酶解：向反应釜中加入1.5吨水和湿重为120kg切碎的牛皮，搅拌下蒸汽加热至65℃，加入1.2Kg2709蛋白酶，此时PH值为8.5，保温搅拌反应3小时，此时反应釜中已无块状皮料。

(4)、去除固形颗粒物：将第(3)步反应的反应液静置1小时，此时固形颗粒物完全沉降，除去固形颗粒物和油脂层；

(5)、酶解反应-分离耦合：将去除固形颗粒物和油脂层后的反应液打到放有2吨软化水的超滤罐中，搅拌20分钟后反应液经管路流入超滤设备中超滤，超滤设备采用截留分子量大于5000的滤膜超滤分离；透过超滤膜的滤液通过管路进入纳滤罐中，未透过滤膜的溶液回到超滤罐中继续酶解后再次进入超滤设备中循环超滤；

(6)、纳滤浓缩：当纳滤罐中流入的超滤滤液重量达到2.2吨时，超滤滤液经管路流入纳滤设备中，纳滤设备采用截留分子量小于500的滤膜纳滤；透过纳滤膜的滤液通过管路输入超滤罐中作为超滤的稀释液；当超滤灌液体总量达到2.5吨时，将纳滤滤液直接排掉；未透过纳滤膜的液体通过管路回到纳滤罐中进行循环纳滤；当超滤罐内液体体积为500L时超滤分离过程达到终点，此时超滤设备几乎没有流量，停止超滤；当纳滤罐内液体体积为300L时纳滤分离过程达到终点，此时纳滤设备的流量降低一半，停止纳滤；

(7)、喷雾干燥：将纳滤罐中的液体喷雾干燥，进口温度180℃，出口温度90℃。

(8)、包装：紫外灯杀菌密封包装。

对产品进行检测，检测环境条件：温度25℃，湿度60％，检验结果如表三：

表三

所述碱性蛋白酶由地衣芽孢杆菌经深层发酵提炼而成。

超滤设备型号：1.5T/H，生产厂家：山东青州川一水处理设备有限公司。

纳滤设备型号：1.5T/H，生产厂家：山东青州川一水处理设备有限公司。

Claims (2)

1.一种新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法，其特征在于：主要包括以下工艺步骤：

(1)、动物皮预处理：将经过脱毛脱脂后的未经储藏的新鲜食用级动物皮切碎，长×宽≤1×1cm；

(2)、酶解：向反应釜中加入1.5吨水和湿重为100～120kg切碎的动物皮，搅拌下蒸汽加热至40～65℃，加入0.3～1.2Kg碱性蛋白酶，保温搅拌反应3～5小时；

(3)、去除固形颗粒物：将第(2)步反应的反应液静置0.5～1小时，除去固形颗粒物和油脂层；

(4)、酶解反应-分离耦合：将去除固形颗粒物和油脂层后的反应液打到放有2吨软化水的超滤罐中，搅拌15～20分钟后采用截留分子量大于5000的滤膜超滤分离；透过超滤膜的滤液通过管路进入纳滤罐中，未透过滤膜的溶液回到超滤罐中继续酶解后循环超滤；

(5)、纳滤浓缩：当纳滤罐中流入的超滤滤液重量达到1.8～2.2吨时采用截留分子量小于500的滤膜纳滤；透过纳滤膜的滤液通过管路输入超滤罐中作为超滤的稀释液；当超滤灌液体总量达到2.5吨时，将纳滤滤液直接排掉；未透过纳滤膜的液体通过管路回到纳滤罐中进行循环纳滤；当超滤罐内液体体积为300～500L时超滤分离过程达到终点，停止超滤；当纳滤罐内液体体积为150～300升时纳滤分离过程达到终点，停止纳滤；

(6)、喷雾干燥：将纳滤罐中的液体喷雾干燥。

2.如权利要求1所述的新鲜动物皮制取水解胶原蛋白的方法，其特征在于：第(6)步喷雾干燥的工艺条件：进口温度150～180℃，出口温度60～90℃。