CN108208847A - 海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，包括下列步骤：（1）水产品下脚料清洗；（2）破碎；（3）除盐；（4）初步酸解；（5）微生物发酵降解；（6）酶解；（7）氨基酸复配；（8）干燥；（9）超微粉碎。本发明利用虾壳、蟹壳、鱼骨等海洋生物资源，通过酶解、有机酸、氨基酸复配的制备工艺，制得海洋生物钙粉，其生物利用率高，具有良好的应用前景。本发明在制备工艺中，增加发酵环节，同时采用酶解和酸解相互交替进行的步骤，可以大大提高生物钙粉的提取率和生物利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋生物复合钙粉制备方法，属于生物技术领域。
背景技术
钙是人体必不可少的元素，膳食中钙营养状况与人体生长发育、心血管疾病以及慢性病密切相关，摄入足量的钙对改善骨质疏松症状具有重要的作用，目前钙剂产品主要分为无机钙、有机酸钙、氨基酸钙等类别，研究发现钙的来源不同、存在形式不同对钙的利用率有较大差异，例如王晓峰（2010）等对8种钙制剂在大鼠中的钙吸收情况对比发现，鱼骨钙组制剂的表观吸收率可达93%，优于动物钙制品；张文静（2015）等发现从虾壳中制取的PHC－Ca 有促进钙吸收的效果，其生物利用率优于相同钙含量的柠檬酸钙以及虾壳粉，因此利用海洋生物资源制备钙类产品成为发展的趋势。
浙江沿海海洋资源丰富，特别是虾类、蟹类、鱼类产量较大，然而每年虾壳、蟹壳、鱼骨等下脚料没有进行有效的综合利用，造成资源的巨大浪费。目前市场上生物活性钙产品较少，并没有形成规模，而且海洋生物钙的利用更差。
浙江有多数虾、蟹类、鱼类水产加工企业的下脚料虾壳、蟹壳、鱼骨数量非常多，目前下脚料主要以废弃物或者低值鱼粉的形式处理，造成资源的巨大浪费甚至污染环境，本发明开展虾蟹壳海洋生物钙的提取、产品开发等研究，对浙江省打造“蓝色粮仓”、提升海洋资源利用率和水产加工可持续发展具有重要意义：（1）可以提高海洋资源的综合利用率；（2）丰富目前海洋生物钙产品种类，优化钙剂消费市场；（3）提升水产加工钙源下脚料的高值化。本项目符合海洋精深加工产业的战略，对当前水产加工产业结构的建设具有重要意义，同时可为同行业、类似行业的精深加工利用的研发和技术推广起到示范和带动作用，必将产生巨大的经济、社会效益。
发明内容
现有技术中用海洋原料制备钙粉都是用酶解的方法，但是，其酶解效率低，获得的钙粉产出率低，生物利用率不高。本发明所要解决的技术问题是：提供一种海洋生物复合钙粉制备方法。
本发明提供的海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，包括下列步骤：
（1）水产品下脚料清洗：用清水将水产品下脚料清洗2-3次，然后烘干。
（2）破碎：将烘干的水产品下脚料进行破碎处理，获得10-30目的粉末。
（3）除盐：将步骤（2）获得的产品粉末以1:5质量比的水进行浸泡，浸泡20-60min，浸泡液温度设定为50-100℃，浸泡过程辅助超声。
海洋原料中，其盐分含量都比较高，因此要尽可能去除盐分，以增强酶解效率并降低终产品的含盐量。
（4）初步酸解：将100重量份数的粉末放入3-5倍重量的水中，煮沸30min，冷却到30-35℃，加入10-15重量份数的有机酸。本发明应用了初步酸解的步骤，将海洋原料煮熟后，进行初步酸解，利于后面步骤的微生物发酵。
（5）微生物发酵降解：将初步酸解后的原料升温到35-40℃，加入地衣芽胞杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌菌种0.03-0.06份，充分拌匀，发酵1-2天。
本发明将微生物发酵应用到生物钙粉的制备中，并完善了其作用和功效，一方面是利用微生物将原料中的钙元素析出，即达到原料脱钙的目的，同时，利用相关的微生物在发酵过程中产生各种蛋白酶和水解酶，进一步将原料酶解。例如，地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌都可以产生各种蛋白酶，其发酵过程产生的蛋白酶和下面的步骤（6）中加入的各种酶一块更好的将原料酶解。
（6）酶解: 发酵后的物料升温将细菌灭活，然后加入组织蛋白酶和木瓜蛋白酶，组织蛋白酶和木瓜蛋白酶的重量分别为物料重量的0.5-2%和1.5-3%；温度维持在30-50℃，并不断搅拌；然后升温到80-90℃灭酶活性，然后离心，收集上清液。
（7）氨基酸复配：将得到的上清液加入3-5倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液和3-5倍的氨基酸复合酸，升温到40-60℃，同时超声波处理2-3h。本发明选择用氨基酸结合的方式，将钙转化成多种形式的酸-钙形式，提高生物利用率。
（8）干燥：将步骤（7）的物料采用真空浓缩干燥，绝对压力为0.06-0.2MPa，温度为95-100℃，干燥2-3小时。
（9）超微粉碎：粉碎成200目的颗粒，然后筛分包装。
优选的，本发明的水产品下脚料选自虾壳、鱼骨、蟹壳等。
优选的，（4）初步酸解中的有机酸选自柠檬酸、葡萄糖酸、苹果酸的复合酸，三种酸的重量比例5:2-3:1。
优选的，步骤（7）氨基酸复配中用的复合酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-天门冬氨酸和甘氨酸，四种酸的重量比是1:2-5:3-7:3-4。
进一步的，在步骤（4）初步酸解过程中，为了增强酸解效果，可以加入一定的瓜尔胶溶液，瓜尔胶在食品领域可以作为增稠剂，在本发明中，加入瓜尔胶可以将煮熟后的原料和有机酸更紧密的结合，起到更好的酸解效果。
本发明的有益效果是：
本发明利用虾壳、蟹壳、鱼骨等海洋生物资源，通过酶解、有机酸、氨基酸复配的制备工艺，制得海洋生物钙粉，其生物利用率高，具有良好的应用前景。
本发明在制备工艺中，增加发酵环节，同时采用酶解和酸解相互交替进行的步骤，可以大大提高生物钙粉的提取率和生物利用率。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种利用虾壳制备海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，包括下列步骤：
（1）虾壳清洗：用清水将虾壳清洗3次，然后烘干。
（2）破碎：将烘干的虾壳进行破碎处理，获得20目的粉末。
（3）除盐：将步骤（2）获得的产品粉末以1:5质量比的水进行浸泡，浸泡40min，浸泡液温度设定为80℃，浸泡过程辅助超声。
海洋原料中，其盐分含量都比较高，因此要尽可能去除盐分，以增强酶解效率并降低终产品的含盐量。
（4）初步酸解：将100重量份数的粉末放入5倍重量的水中，煮沸30min，冷却到35℃，加入15重量份数的有机酸。将海洋原料煮熟后，进行初步酸解，利于后面步骤的微生物发酵。
（5）微生物发酵降解：将初步酸解后的原料升温到40℃，加入地衣芽胞杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌菌种0.06份，充分拌匀，发酵1天。
微生物发酵应用到生物钙粉的制备中，并完善了其作用和功效，一方面是利用微生物将原料中的钙元素析出，即达到原料脱钙的目的，同时，利用相关的微生物在发酵过程中产生各种蛋白酶和水解酶，进一步将原料酶解。例如，地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌都可以产生各种蛋白酶，其发酵过程产生的蛋白酶和下面的步骤（6）中加入的各种酶一块更好的将原料酶解。
（6）酶解: 发酵后的物料升温将细菌灭活，然后加入组织蛋白酶和木瓜蛋白酶，组织蛋白酶和木瓜蛋白酶的重量分别为物料重量的2%和3%；温度维持在50℃，并不断搅拌；然后升温到80-90℃灭酶活性，然后离心，收集上清液。
（7）氨基酸复配：将得到的上清液加入5倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液和5倍的氨基酸复合酸，升温到60℃，同时超声波处理3h。本发明选择用氨基酸结合的方式，将钙转化成多种形式的酸-钙形式，提高生物利用率。
（8）干燥：将步骤（7）的物料采用真空浓缩干燥，绝对压力为0.2MPa，温度为95-100℃，干燥3小时。
（9）超微粉碎：粉碎成200目的颗粒，然后筛分包装。
（4）初步酸解中的有机酸选自柠檬酸、葡萄糖酸、苹果酸的复合酸，三种酸的重量比例5:2:1。
步骤（7）氨基酸复配中用的复合酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-天门冬氨酸和甘氨酸，四种酸的重量比是1:5:7:4。
进一步的，在步骤（4）初步酸解过程中，为了增强酸解效果，加入一定的瓜尔胶溶液，加入5重量份数的、质量浓度为12％的瓜尔胶溶液。瓜尔胶在食品领域可以作为增稠剂，在本发明中，加入瓜尔胶可以将煮熟后的原料和有机酸更紧密的结合，起到更好的酸解效果。
利用火焰原子吸收法测定本实施例产品的钙含量，复合钙粉主要成分中钙含量达到45.3%，总氨基酸量达到32.5%。
实施例2
本实施例提供一种利用鱼骨制备海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，包括下列步骤：
（1）鱼骨清洗：用清水将鱼骨清洗2次，然后烘干。
（2）破碎：将烘干的鱼骨进行破碎处理，获得30目的粉末。
（3）除盐：将步骤（2）获得的产品粉末以1:5质量比的水进行浸泡，浸泡60min，浸泡液温度设定为90℃，浸泡过程辅助超声。
海洋原料中，其盐分含量都比较高，因此要尽可能去除盐分，以增强酶解效率并降低终产品的含盐量。
（4）初步酸解：将100重量份数的粉末放入5倍重量的水中，煮沸30min，冷却到35℃，加入10重量份数的有机酸。将海洋原料煮熟后，进行初步酸解，利于后面步骤的微生物发酵。
（5）微生物发酵降解：将初步酸解后的原料升温到40℃，加入地衣芽胞杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌菌种0.05份，充分拌匀，发酵2天。
将微生物发酵应用到生物钙粉的制备中，并完善了其作用和功效，一方面是利用微生物将原料中的钙元素析出，即达到原料脱钙的目的，同时，利用相关的微生物在发酵过程中产生各种蛋白酶和水解酶，进一步将原料酶解。例如，地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌都可以产生各种蛋白酶，其发酵过程产生的蛋白酶和下面的步骤（6）中加入的各种酶一块更好的将原料酶解。
（6）酶解: 发酵后的物料升温将细菌灭活，然后加入组织蛋白酶和木瓜蛋白酶，组织蛋白酶和木瓜蛋白酶的重量分别为物料重量的1%和2%；温度维持在40℃，并不断搅拌；然后升温到90℃灭酶活性，然后离心，收集上清液。
（7）氨基酸复配：将得到的上清液加入5倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液和5倍的氨基酸复合酸，升温到60℃，同时超声波处理3h。本发明选择用氨基酸结合的方式，将钙转化成多种形式的酸-钙形式，提高生物利用率。
（8）干燥：将步骤（7）的物料采用真空浓缩干燥，绝对压力为0.1MPa，温度为100℃，干燥3小时。
（9）超微粉碎：粉碎成200目的颗粒，然后筛分包装。
（4）初步酸解中的有机酸选自柠檬酸、葡萄糖酸、苹果酸的复合酸，三种酸的重量比例5:2:1。
骤（7）氨基酸复配中用的复合酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-天门冬氨酸和甘氨酸，四种酸的重量比是1:2:3:3。
利用火焰原子吸收法测定本实施例产品的钙含量，复合钙粉主要成分中钙含量达到39.2%，总氨基酸量达到35.7%。
实施例3 本发明制备的生物复合钙的生物吸收利用测定：
利用实施例1制备的复合钙粉进行测定。本发明的生物吸收利用率测定按照现有技术中的报道进行，为增强本发明与现有技术的对比效果，按照张文静等在食品科学发表的《虾壳中复合钙粉的制备工艺优化及大鼠对其吸收效果的评价》。
具体实验步骤如下：
3.1大鼠组别
4周龄断奶大鼠，平均重量为93g，以基础饲料适应性喂养1周后，称重量后挑选体重量无显著性差异的大鼠100只。按照本发明复合钙粉和碳酸钙中的钙含量计算各组钙剂用量，随机分成5 组：低钙对照组，碳酸钙对照组，复合钙粉低剂量组、中剂量组和高剂量组，每组20只。
3.2大鼠喂养方式
低钙对照组以低钙饲料喂养（低钙饲料配方：酪蛋白19.4%、玉米淀粉39.4%、大豆油10%、麦芽糊精13.6%、蔗糖8.7%、纤维素5%、混合维生素1%、DL-蛋氨酸0.1%、酒石酸胆碱0.25%、特丁基对苯二酚0.002%、矿物质混合物2.5%、钙0.1%）。
低、中、高剂量组在大鼠饲喂低钙饲料的基础上，每日灌胃低、中、高剂量钙的复合钙粉。
灌胃剂量参照：800 mg（成人体重量60 kg）换算成13.3 mg/（kg·d），低、中、高剂量为人体剂量的2、5、10 倍。即对应大鼠灌胃钙剂量为26.6、66.5、133mg/（kg·d）（以钙含量及大鼠体重量计）。各组大鼠在相同环境下喂养，自由进食，每周称1次体重量。各组大鼠在相同环境下喂养，自由进食，每周称1次体重量。
3.3大鼠摄入复合钙粉对其生长及钙吸收效果的评价
饲养期间，实验动物未出现疾病和死亡。实验初期各组大鼠体质量、身长无明显差异。喂养3周后，复合钙粉各剂量大鼠生长情况良好。复合钙粉各剂量组大鼠体质量均显著高于低钙对照组。低钙对照组大鼠生长指标明显低于其他剂量组，此时大鼠毛色暗淡无光泽，倦怠行动迟缓。具体如表1复合钙粉对大鼠生长的影响。
表1复合钙粉对大鼠生长的影响
Claims (4)
1.海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）水产品下脚料清洗：用清水将水产品下脚料清洗2-3次，然后烘干；
（2）破碎：将烘干的水产品下脚料进行破碎处理，获得10-30目的粉末；
（3）除盐：将步骤（2）获得的产品粉末以1:5质量比的水进行浸泡，浸泡20-60min，浸泡液温度设定为50-100℃，浸泡过程辅助超声；
（4）初步酸解：将100重量份数的粉末放入3-5倍重量的水中，煮沸30min，冷却到30-35℃，加入10-15重量份数的有机酸；
（5）微生物发酵降解：将初步酸解后的原料升温到35-40℃，加入地衣芽胞杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌菌种0.03-0.06份，充分拌匀，发酵1-2天；
（6）酶解: 发酵后的物料升温将细菌灭活，然后加入组织蛋白酶和木瓜蛋白酶，组织蛋白酶和木瓜蛋白酶的重量分别为物料重量的0.5-2%和1.5-3%；温度维持在30-50℃，并不断搅拌；然后升温到80-90℃灭酶活性，然后离心，收集上清液；
（7）氨基酸复配：将得到的上清液加入3-5倍的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液和3-5倍的氨基酸复合酸，升温到40-60℃，同时超声波处理2-3h；
（8）干燥：将步骤（7）的物料采用真空浓缩干燥，绝对压力为0.06-0.2MPa，温度为95-100℃，干燥2-3小时；
（9）超微粉碎：粉碎成200目的颗粒，然后筛分包装。
2.根据权利要求1所述的海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，其特征在于，水产品下脚料选自虾壳、鱼骨、蟹壳等。
3.根据权利要求1所述的海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，其特征在于，（4）初步酸解中的有机酸选自柠檬酸、葡萄糖酸、苹果酸的复合酸，三种酸的重量比例5:2-3:1。
4.根据权利要求1所述的海洋源氨基酸复合钙粉的制备方法，其特征在于，步骤（7）氨基酸复配中用的复合酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-天门冬氨酸和甘氨酸，四种酸的重量比是1:2-5:3-7:3-4。
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