CN114276407B - 一种采用ph偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蛋白质处理设备技术领域，具体涉及一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备及方法，包括底座、两个伸缩杆、横管、两个弯管、两个容杯、两个电磁阀、酸调节器、碱调节器、酸箱、碱箱、计时器和控制器，两个容杯分别通过两个弯管连接在横管两端，两个电磁阀分别安装在两个弯管上，两个伸缩杆与横管中部转动连接，横管中间设有沉降部，沉降部底部设有排液管，排液管上安装有电控阀，酸调节器和碱调节器分别安装在横管两侧，酸箱及碱箱分别与酸调节器及碱调节器连接，酸调节器及碱调节器均能检测和调节横管内液体的PH值。本发明的实质性效果是：能够更为有效的改变蛋白质的结构，增加蛋白质的溶解度，方便蛋白质的提取。

Description

一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备及方法

本发明涉及蛋白质处理设备技术领域，具体涉及一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备及方法。

背景技术

贝壳主要由无机相和有机相组成，无机相是约95～99.9%的CaCO3。有机相由约0.1～5%的有机质，蛋白质、糖蛋白、多糖、几丁质和脂质等组成，主要可以分为酸可溶性组分、酸不溶-变性剂可溶组分和酸不溶-变性剂不溶组分。研究发现，贝壳有机基质中存在着能够促进细胞成骨分化的信号分子，这些信号因子能够激活细胞碱性磷酸酶的活性，促进细胞成骨分化过程中某些特异性蛋白与基因的表达，诱导细胞体矿化等，因而，贝壳部分结构在体内环境中表现出良好的生物相容性。研究发现人骨髓基质细胞在珍珠层人骨材料上生长并分泌细胞基质，珍珠层-聚乳酸复合人工骨材料对骨髓基质细胞的增值无明显影响，表现出良好的生物相容性。因此，基于贝壳的生物相容性，可以用于贝壳基生物材料的研究。因而对贝壳和骨的蛋白质的研究具有重要的意义。但目前缺乏高效率的从骨或壳内提取提取蛋白质的技术方案。PH值偏移技术是最近出现的蛋白质改性技术，能够改变蛋白质的多种特性，包括溶解性。因而需要研究基于PH值偏移技术提取蛋白质的技术。

如中国专利CN111053145A，公开日2020年4月24日，一种超声结合pH偏移改善马铃薯蛋白溶解度的方法，属于蛋白质改性技术领域。其包括如下步骤：(1)将马铃薯去皮切块浸入0.12％亚硫酸钠溶液中；(2)将马铃薯匀浆静置15min后离心取上清，调节pH至8.0，室温搅拌浸提2h后再离心取上清液，调节pH至4.0静置1h后，取沉淀加蒸馏水复溶后调节pH至7.0，冷冻干燥后得到马铃薯粉；(3)将得到的马铃薯蛋白配制适当浓度进行超声波处理；(4)取步骤(3)中超声处理后蛋白溶液调节pH至12.0并维持1h，再调回pH 7.0后得到改性马铃薯蛋白溶液。其技术方案提供的改性方法可极大提高马铃薯蛋白的溶解度，对拓展马铃薯蛋白应用领域具有十分重要的意义。但其技术方案并不适合骨及壳中蛋白质的溶解度提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效从骨或壳内提取提取蛋白质的方案的技术问题件。提出了一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备及方法，能够用于研究何种PH值偏移能够最高效的从骨或壳内提取蛋白质。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，包括底座、两个伸缩杆、横管、两个弯管、两个容杯、两个电磁阀、酸调节器、碱调节器、酸箱、碱箱、计时器和控制器，两个容杯分别通过两个弯管连接在横管两端，两个电磁阀分别安装在两个弯管上，两个所述伸缩杆与横管中部转动连接，伸缩杆安装在底座上，横管中间设有沉降部，所述沉降部底部设有排液管，所述排液管上安装有电控阀，酸调节器和碱调节器分别安装在横管两侧，酸箱及碱箱分别与酸调节器及碱调节器连接，所述酸调节器及碱调节器均能检测和调节横管内液体的PH值，计时器、电磁阀、电控阀、伸缩杆、酸调节器及碱调节器均与控制器连接。

作为优选，所述容杯上设有透气阀和加液口。

作为优选，所述弯管分为两部分，两部分之间通过密封接口可拆卸连接。

作为优选，所述酸调节器和碱调节器均包括调节套管、两个PH值传感器和调节筒，所述调节套管套在所述横管上，横管对应调节套管位置镂空，两个所述PH值传感器分别安装在调节套管两端，所述调节筒安装在所述调节套管上，所述调节筒前端与横管连通，所述调节筒包括筒体、驱动弹簧、电子开关、滑块、单向阀瓣、注入管和连管，所述注入管及连管均安装在筒体前端，所述注入管与横管连通，两个调节管的连管与酸箱或碱箱连通，注入管和连管内均设有单向阀瓣，所述滑块安装在所述筒体内，滑块外壁与筒体内壁抵接，所述驱动弹簧安装筒体内，所述驱动弹簧位于滑块和筒体前端之间，所述驱动弹簧两端分别与筒体前端和滑块固定连接，所述驱动弹簧两端通过导线与电子开关和直流电源串联，所述PH值传感器及电子开关与控制器连接。

一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的方法，使用如前述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，包括：将骨或壳打碎成小块，将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳装入横管的沉降部，安装弯管并检查密封；将预设PH值的酸液加入一侧容杯，将预设PH值的碱液加入另一侧容杯；制定PH值时间序列，输入控制器，控制器等待短暂时间后启动计时器；控制器控制伸缩杆、电磁阀、酸调节器及碱调节器动作，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化；完成PH值时间序列后，控制伸缩杆动作使横管水平，依次打开两个电磁阀，使两个容杯内的溶液依次从排液管流出；使用同一个容器收集排液管流出液体，酸碱混合后继续调整PH值至7，溶液内含有溶解的蛋白质，烘干即获得；将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳取出，使用常规方法继续从骨或壳中提取蛋白质。

作为优选，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化的方法包括：控制器控制伸缩杆动作，使一侧容杯升高，打开电磁阀，对应PH值时间序列的酸溶液或碱溶液流入横管，进而流入横管；酸调节器及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中；溶液最终从位置较高的容杯全部流入横管，并覆盖横管沉降部，关闭电磁阀；控制伸缩杆使横管水平，静置，直到PH值时间序列到达改变PH值的时刻；若酸碱性质不改变，则控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中；若酸碱性质改变，则控制器控制伸缩杆动作，使没有溶液的容杯降低，打开位置较低的电磁阀，使横管内的溶液全部流入容杯后，关闭所述电磁阀；打开位置较高的弯管处的电磁阀，位置较高的容杯内的溶液将流入横管，使横管内的酸碱性迅速改变；酸调节器及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中。

本发明的实质性效果是：能够快速的将酸溶液更换为碱溶液，使蛋白质置于高PH值变化率的PH值偏移下，能够更为有效的改变蛋白质的结构，增加蛋白质的溶解度，方便提取；更换溶液酸碱性时，先将酸溶液或碱溶液提取，不需要进行酸碱的中和，不仅加快了PH值变化的效率，便于PH值偏移对蛋白质性质改变的研究，而且能够节省酸碱溶液；通过改进的酸调节器及碱调节器，能够方便而准确的调节横管内溶液的PH值。

附图说明

图1为实施例一提取蛋白质设备结构示意图。

图2为实施例一提取蛋白质设备动作示意图。

图3为实施例一从骨或壳中提取蛋白质方法示意图

图4为实施例一调节横管内PH值方法示意图。

图5为实施例二酸调节器结构示意图。

其中：101、透气阀，102、加液口，103、容杯，201、密封接口，202、电磁阀，203、酸调节器，204、酸箱，205、碱箱，206、碱调节器，207、排液管，301、物料，401、伸缩杆，402、底座，501、调节筒，502、滑块，503、PH值传感器，504、调节套管，505、驱动弹簧，506、连管。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，请参阅附图1及附图2，包括底座402、两个伸缩杆401、横管、两个弯管、两个容杯103、两个电磁阀202、酸调节器203、碱调节器206、酸箱204、碱箱205、计时器和控制器，两个容杯103分别通过两个弯管连接在横管两端，两个电磁阀202分别安装在两个弯管上，两个伸缩杆401与横管中部转动连接，伸缩杆401安装在底座402上，横管中间设有沉降部，沉降部底部设有排液管207，排液管207上安装有电控阀，酸调节器203和碱调节器206分别安装在横管两侧，酸箱204及碱箱205分别与酸调节器203及碱调节器206连接，酸调节器203及碱调节器206均能检测和调节横管内液体的PH值，计时器、电磁阀202、电控阀、伸缩杆401、酸调节器203及碱调节器206均与控制器连接。容杯103上设有透气阀101和加液口102。弯管分为两部分，两部分之间通过密封接口201可拆卸连接。加液口102能够开闭，加液时打开，加液完成后就关闭加液口102。

一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的方法，使用如前述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，请参阅附图3，包括：将骨或壳打碎成小块，将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳装入横管的沉降部，即将物料301装入横管的沉降部，安装弯管并检查密封；将预设PH值的酸液加入一侧容杯103，将预设PH值的碱液加入另一侧容杯103；制定PH值时间序列，输入控制器，控制器等待短暂时间后启动计时器；控制器控制伸缩杆401、电磁阀202、酸调节器203及碱调节器206动作，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化；完成PH值时间序列后，控制伸缩杆401动作使横管水平，依次打开两个电磁阀202，使两个容杯103内的溶液依次从排液管207流出；使用同一个容器收集排液管207流出液体，酸碱混合后继续调整PH值至7，溶液内含有溶解的蛋白质，烘干即获得；将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳取出，即取出横管内的物料301，使用常规方法继续从骨或壳中提取蛋白质。

请参阅附图4，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化的方法包括：控制器控制伸缩杆401动作，使一侧容杯103升高，打开电磁阀202，对应PH值时间序列的酸溶液或碱溶液流入横管，进而流入横管；酸调节器203及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器203或碱调节器206注入到横管中；溶液最终从位置较高的容杯103全部流入横管，并覆盖横管沉降部，关闭电磁阀202；控制伸缩杆401使横管水平，静置，直到PH值时间序列到达改变PH值的时刻；若酸碱性质不改变，则控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器203或碱调节器206注入到横管中；若酸碱性质改变，则控制器控制伸缩杆401动作，使没有溶液的容杯103降低，打开位置较低的电磁阀202，使横管内的溶液全部流入容杯103后，关闭电磁阀202；打开位置较高的弯管处的电磁阀202，位置较高的容杯103内的溶液将流入横管，使横管内的酸碱性迅速改变；酸调节器203及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器203或碱调节器206注入到横管中。

比如横管内当前为碱性环境，PH值等于10。在PH值时间序列中，需要将PH值调整到9，则通过酸调节器203添加部分酸，并通过酸调节器203或者碱调节器206中的PH值传感器503获得PH值变化的反馈，就可以准确的将PH值调整到9。而后需要将PH值调整到4，即将横管内的溶液变更为酸性。则控制伸缩杆401动作，首先将横管内的碱溶液流入一侧的容杯103中。本实施例中左侧容杯103盛酸容易，右侧容杯103盛碱溶液。此时将右侧容杯103位置下调，打开对应的电磁阀202，碱溶液将流入右侧的容杯103。全部流入后，关闭电磁阀202。而后打开另一侧的电磁阀202，左侧容杯103内的酸容易将流入到横管中。若左侧容杯103内的PH值为5，则流入到横管后，还需要通过酸调节器203增加酸剂，使PH值进一步下降。本实施例中的酸箱204内装载HCL溶液，碱箱205内装载NaOH溶液。

本实施例的有益技术效果是：能够快速的将酸溶液更换为碱溶液，使蛋白质置于高PH值变化率的PH值偏移下，能够更为有效的改变蛋白质的结构，增加蛋白质的溶解度，方便提取；更换溶液酸碱性时，先将酸溶液或碱溶液提取，不需要进行酸碱的中和，不仅加快了PH值变化的效率，便于PH值偏移对蛋白质性质改变的研究，而且能够节省酸碱溶液；通过改进的酸调节器203及碱调节器206，能够方便而准确的调节横管内溶液的PH值。

实施例二：

一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，本实施例在实施例一的基础上对酸调节器203和碱调节器206进行了具体的改进。请参阅附图5，酸调节器203和碱调节器206均包括调节套管504、两个PH值传感器503和调节筒501，调节套管504套在横管上，横管对应调节套管504位置镂空，两个PH值传感器503分别安装在调节套管504两端，调节筒501安装在调节套管504上，调节筒501前端与横管连通，调节筒501包括筒体、驱动弹簧506、电子开关、滑块502、单向阀瓣、注入管和连管506，注入管及连管506均安装在筒体前端，注入管与横管连通，两个调节管的连管506与酸箱204或碱箱205连通，注入管和连管506内均设有单向阀瓣，滑块502安装在筒体内，滑块502外壁与筒体内壁抵接，驱动弹簧506安装筒体内，驱动弹簧506位于滑块502和筒体前端之间，驱动弹簧506两端分别与筒体前端和滑块502固定连接，驱动弹簧506两端通过导线与电子开关和直流电源串联，PH值传感器503及电子开关与控制器连接。

通过控制电子开关的导通占空比，既可以控制驱动弹簧506的收缩量，即可控制滑块502的位置。当滑块502后退时，酸箱204或碱箱205内的酸剂或碱剂就会流入筒体，当滑块502前进时，将筒体内的酸剂或碱剂加入到横管中，使横管中的液体PH值发生改变。通过PH值传感器503检测出横管内液体的PH值，结合横管的横截面积、检测周期和液体流速，既可以计算出液体的体积，根据液体体积和值，既可以计算出需要添加的酸剂或碱剂的量。调节过程中继续通过PH值传感器503获得反馈，能够达到预设精准度的PH值调节。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，其特征在于，

包括底座、两个伸缩杆、横管、两个弯管、两个容杯、两个电磁阀、酸调节器、碱调节器、酸箱、碱箱、计时器和控制器，两个容杯分别通过两个弯管连接在横管两端，两个电磁阀分别安装在两个弯管上，两个所述伸缩杆与横管中部转动连接，伸缩杆安装在底座上，横管中间设有沉降部，所述沉降部底部设有排液管，所述排液管上安装有电控阀，酸调节器和碱调节器分别安装在横管两侧，酸箱及碱箱分别与酸调节器及碱调节器连接，所述酸调节器及碱调节器均能检测和调节横管内液体的PH值，计时器、电磁阀、电控阀、伸缩杆、酸调节器及碱调节器均与控制器连接；

所述酸调节器和碱调节器均包括调节套管、两个PH值传感器和调节筒，所述调节套管套在所述横管上，横管对应调节套管位置镂空，两个所述PH值传感器分别安装在调节套管两端，所述调节筒安装在所述调节套管上，所述调节筒前端与横管连通，所述调节筒包括筒体、驱动弹簧、电子开关、滑块、单向阀瓣、注入管和连管，所述注入管及连管均安装在筒体前端，所述注入管与横管连通，两个调节管的连管与酸箱或碱箱连通，注入管和连管内均设有单向阀瓣，所述滑块安装在所述筒体内，滑块外壁与筒体内壁抵接，所述驱动弹簧安装筒体内，所述驱动弹簧位于滑块和筒体前端之间，所述驱动弹簧两端分别与筒体前端和滑块固定连接，所述驱动弹簧两端通过导线与电子开关和直流电源串联，所述PH值传感器及电子开关与控制器连接；

通过控制电子开关的导通占空比，既可以控制驱动弹簧的收缩量，即可控制滑块的位置；当滑块后退时，酸箱或碱箱内的酸剂或碱剂就会流入筒体，当滑块前进时，将筒体内的酸剂或碱剂加入到横管中，使横管中的液体PH值发生改变；通过PH值传感器检测出横管内液体的PH值，结合横管的横截面积、检测周期和液体流速，既可以计算出液体的体积，根据液体体积和值，既可以计算出需要添加的酸剂或碱剂的量；调节过程中继续通过PH值传感器获得反馈，能够达到预设精准度的PH值调节。

2.根据权利要求1所述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，其特征在于，所述容杯上设有透气阀和加液口。

3.根据权利要求1或2所述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，其特征在于，所述弯管分为两部分，两部分之间通过密封接口可拆卸连接。

4.一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的方法，使用如权利要求1至3任一项所述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的设备，其特征在于，

包括：将骨或壳打碎成小块，将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳装入横管的沉降部，安装弯管并检查密封；

将预设PH值的酸液加入一侧容杯，将预设PH值的碱液加入另一侧容杯；

制定PH值时间序列，输入控制器，控制器等待短暂时间后启动计时器；

控制器控制伸缩杆、电磁阀、酸调节器及碱调节器动作，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化；

完成PH值时间序列后，控制伸缩杆动作使横管水平，依次打开两个电磁阀，使两个容杯内的溶液依次从排液管流出；

使用同一个容器收集排液管流出液体，酸碱混合后继续调整PH值至7，溶液内含有溶解的蛋白质，烘干即获得；

将一侧弯管拆卸，将小块的骨或壳取出，使用常规方法继续从骨或壳中提取蛋白质。

5.根据权利要求4所述的一种采用PH偏移技术从骨或壳内提取蛋白质的方法，其特征在于，使横管内的液体PH值按照PH值时间序列变化的方法包括：

控制器控制伸缩杆动作，使一侧容杯升高，打开电磁阀，对应PH值时间序列的酸溶液或碱溶液流入横管，进而流入横管；

酸调节器及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中；

溶液最终从位置较高的容杯全部流入横管，并覆盖横管沉降部，关闭电磁阀；

控制伸缩杆使横管水平，静置，直到PH值时间序列到达改变PH值的时刻；

若酸碱性质不改变，则控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中；

若酸碱性质改变，则控制器控制伸缩杆动作，使没有溶液的容杯降低，打开位置较低的电磁阀，使横管内的溶液全部流入容杯后，关闭所述电磁阀；

打开位置较高的弯管处的电磁阀，位置较高的容杯内的溶液将流入横管，使横管内的酸碱性迅速改变；

酸调节器及碱调机器均能够测量获得液体的PH值，控制器计算获得调节目标PH值需要的酸剂量或碱剂量，由相应的酸调节器或碱调节器注入到横管中。