CN100535110C - 菠萝蛋白酶物理提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→两级过滤→两级超滤→反渗透→真空干燥→成品。其优点是：(1)菠萝果、叶、皮、茎经两级粉碎后成为直径更细小的颗粒，直接提高了菠萝的榨汁率；(2)经过预处理、冷冻处理后减少了酶活损失；(3)采用两级超滤，提高了酶的纯度与收率；(4)在超滤后采用反渗透，进一步降低菠萝蛋白酶中水份的含量，缩短了干燥的时间，降低了能耗；(5)采用反传统的真空干燥技术，运用蒸发脱水的原理，更节能、省时；(6)本方法提取的菠萝蛋白酶的酶活力、细菌含量、重金属含量、水溶性、外观等指标达到或超过国际标准。

Description

菠萝蛋白酶物理提取方法

技术领域

本发明涉及一种菠萝蛋白酶的提取方法，特别是涉及一种从菠萝植株中采用物理方法提取菠萝蛋白酶方法。

背景技术

菠萝蛋白酶是一种蛋白质水解酶，从菠萝植株中的果实、果柄、果皮、果叶、茎叶和茎处经生物技术制得的一种纯天然植物蛋白酶。菠萝蛋白酶为富有菠萝香气浅灰至浅黄色粉末。菠萝蛋白酶有很强的分解纤维蛋白和血凝块的作用，能有效提高人体免疫力，所以在医疗上效果显著。菠萝蛋白酶能进行蛋白质水解等各种生化反应，菠萝蛋白酶可广泛应用于食品、生物、医药、化妆品等行业。目前我国国内主要采用化学的方法提取，化学方法工艺落后、产品粗糙、杂质含量多、酶活性不高。专利CN96114240.5提供了一种菠萝蛋白酶的物理提取方法，菠萝植株原料经冷冻预处理(温度为-5℃--20℃，时间20-30小时)后破碎榨汁(汁液的PH要调为4.0-4.7)，汁液过滤分离后采用膜技术进行超滤、反渗透，得到纯化浓缩的酶液，酶液直接冷冻真空干燥的成品(即菠萝植株原料→冷冻预处理→破碎榨汁→过滤分离→超滤→反渗透→冷冻真空干燥→成品)，该方法生产的菠萝蛋白酶的酶活力相对较低，纯度有待提高，菠萝植株原料经深度冷冻预处理费工费时能耗大，并且冷冻真空干燥也是耗能巨大的工艺步骤，整个生产工艺相对较繁琐，生产成本较高，不利于规模化工业生产。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的缺点而提供的一种菠萝蛋白酶物理提取方法，该工艺具有酶活力更高，可达到3000GDU/克以上，具有节能、降低生产成本，并可以有多种不同活力与纯度的菠萝酶的组合生产方式，适合工业化连续生产等特点。

本发明的目的可以通过以下技术措施来实现：

本发明的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粉碎成0.1～3mm的颗粒→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤→干燥→成品。

所述的粉碎步骤分为粗粉碎步骤和细粉碎步骤。

所述的超滤步骤可分为超滤1步骤和/或超滤2步骤。

本发明可在超滤步骤与真空干燥步骤之间增加反渗透步骤，所述的反渗透步骤为采用反渗透膜对超滤后的浓溶液再进行浓缩。

所述的粗粉碎步骤是将原料粉碎为直径5～10mm大小的颗粒，所述的细粉碎步骤是将5～10mm大小的颗粒粉碎为0.1～3mm的颗粒。

所述的预处理步骤是在粉碎好的细颗粒中加入1～2％的抗氧化剂，如焦亚硫酸钠等，以及1～5％的抑菌剂，如苯甲酸钠等。

所述的榨汁步骤是采用机械力进行压榨、剪切来获取汁液的方法，通过螺杆式榨汁机或液压式榨汁机或旋刀式榨汁机来完成。

所述的离心步骤是采用连续离心的方式，通过三足离心机或碟式离心机或其他连续离心机来完成

所述的冷冻步骤为在冷冻反应罐中加入0.2～0.5％重金属螯合剂，如EDTA等，0.5～1％的抗氧化剂，如半胱氨酸等，以及少量助滤剂，充分搅拌30～60分钟并冷却到5～10℃，静置待杂质沉淀完全。

所述的过滤步骤为采用两次过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，以去除杂质，过滤器可以选用袋式滤器、板框滤器等。

所述的超滤1步骤为采用截留分子量为30000～500000的超滤膜超滤，来分离大分子杂质。

所述的超滤2步骤为采用截留分子量为3000～18000的超滤膜超滤，来分离小分子杂质及浓缩水分。

所述的干燥步骤为真空干燥步骤或喷雾干燥步骤。

所述的真空干燥步骤为将超滤产物——浓缩酶液放于真空干燥箱中进行真空干燥，物料温度控制在40～55℃干燥12～18小时得固态菠萝蛋白酶。传统的冷冻真空干燥是应用升华脱水的原理，而真空干燥是运用蒸发脱水的原理，两种干燥方法各有特点，但真空干燥方法具有节能、省时的优点。

所述的喷雾干燥是在喷雾干燥塔中进行，其中的进料温度为35-40℃，进料速度为200-250ml/min，进口温度为190-195℃，出口温度为80-90℃。喷雾干燥法产量大，但对设备及参数控制要求高。

本发明的一种菠萝蛋白酶物理提取方法的优点在于：(1)菠萝果、叶、皮、茎经两级粉碎后成为直径为0.1-3mm的小颗粒，使菠萝的榨汁率更高，从而提高了原料的使用效率和酶产率；(2)经过预处理、冷冻处理后减少了酶活损失；(3)采用两级超滤，提高了酶的纯度与收率；(4)在超滤后采用反渗透，进一步降低菠萝蛋白酶中水份的含量，缩短了干燥的时间，降低了能耗；(5)采用反传统的真空干燥技术，运用蒸发脱水的原理，更节能、省时；(6)本提取方法组合灵活，可生产出不同规格的菠萝蛋白酶。(7)提取的菠萝蛋白酶在酶活力、细菌含量、重金属含量、水溶性、外观等指标达到或超过国际标准。

具体实施方式

下在结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

本实施例的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤1→超滤2→反渗透→真空干燥→成品。具体是：以菠萝果、叶、皮、茎为原材料，先用清水冲冼原料上带有的泥沙，粗粉碎机将原料粉碎为5mm的颗粒，再用细粉碎机粉碎到0.1mm的颗粒。在粉碎好的细颗粒中加入1％焦亚硫酸钠作为抗氧化剂及1％苯甲酸钠作为抑菌剂，再用螺杆榨汁机得到汁液，汁液再用碟式离心机分离，取上清液，将渣弃去。然后在上清液中加入0.2％EDTA、1％半胱氨酸及少量助滤剂，充分搅拌30分钟，以除去榨汁中的重金属及杂质，在冷冻反应罐中冷却到5℃以减少酶活力的损失，静置60分钟待杂质沉淀完全。再进行过滤，过滤采用2次袋式滤器过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，去除杂质，得到清液。清液采用截留分子量为100000的超滤膜超滤，用来分离除去大分子杂质，再用截留分子量为10000的超滤膜超滤，用来分离除去小分子杂质，然后将此浓缩酶液再用反渗透膜进行浓缩，最后将浓缩60倍以上的浓缩酶液放于真空干燥箱中，物料温度控制在55℃干燥，进行真空干燥12小时后得固态菠萝蛋白酶。

实施例二

本实施例的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤1→超滤2→真空干燥→成品。具体是：以菠萝叶、皮、茎为原材料，先用清水冲冼原料上带有的泥沙，用粗粉碎机将原料粉碎为10mm大小的颗粒，再用细粉碎机粉碎为3mm的颗粒，然后在细颗粒中加入2％焦亚硫酸钠作为抗氧化剂、及5％苯甲酸钠作为抑菌剂，然后再用液压榨汁机榨汁得到汁液，汁液再用三足离心机分离，取上清液，将渣弃去。然后在上清液中加入0.5％EDTA、0.5％半胱氨酸及少量助滤剂，充分搅拌60分钟，以除去榨汁中的重金属及杂质，在冷冻反应罐中冷却到10℃以减少酶活力的损失，静置40分钟待杂质沉淀完全。再进行过滤，过滤采用2次板框滤器过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，去除杂质，得到清液。清液采用截留分子量为50000的超滤膜超滤，用来分离除去大分子杂质，得浓缩酶液，再用截留分子量为3000的超滤膜超滤，用来分离除去小分子杂质及水分，获得浓缩45倍的酶浓溶液。将浓缩酶液放于真空干燥箱中，加热至40℃进行真空干燥18小时，得固态菠萝蛋白酶。

实施例三

本实施例的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤1→反渗透→真空干燥→成品。具体是：以菠萝叶、皮、茎为原材料，先用清水冲冼原料上带有的泥沙，用粗粉碎机将原料粉碎为8mm大小的颗粒，再用细粉碎机粉碎为1mm的颗粒，然后在细颗粒中加入1.5％焦亚硫酸钠作为抗氧化剂、及3％苯甲酸钠作为抑菌剂，然后再用旋刀式榨汁机榨得汁液，汁液再用卧式连续离心机分离，取上清液，将渣弃去。然后在上清液中加入0.5％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助滤剂，充分搅拌40分钟，以除去榨汁中的重金属及杂质，在冷冻反应罐中冷却到8℃以减少酶活力的损失，静置80分钟待杂质沉淀完全。再进行过滤，过滤采用2次袋式滤器过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，去除杂质，得到清液。清液采用截留分子量为500000的超滤膜超滤，用来分离除去大分子杂质，得浓缩酶液，再用反渗透膜来分离除去水分，获得浓缩40倍的酶浓溶液。将浓缩酶液放于真空干燥箱中，加热至45℃进行真空干燥16小时，得固态菠萝蛋白酶。

实施例四

本实施例的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤2→反渗透→真空干燥→成品。具体是：以菠萝叶、皮、茎为原材料，先用清水冲冼原料上带有的泥沙，用粗粉碎机将原料粉碎为6mm大小的颗粒，再用细粉碎机粉碎为2mm的颗粒，然后在细颗粒中加入2％焦亚硫酸钠作为抗氧化剂、及4％苯甲酸钠作为抑菌剂，然后再用螺杆式榨汁机榨得汁液，汁液再用碟式离心机分离，取上清液，将渣弃去。然后在上清液中加入0.4％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助滤剂，充分搅拌50分钟，以除去榨汁中的重金属及杂质，在冷冻反应罐中冷却到6℃以减少酶活力的损失，静置60分钟待杂质沉淀完全。再进行过滤，过滤采用2次板框滤器过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，去除杂质，得到清液。清液采用截留分子量为10000的超滤膜超滤，得浓缩酶液，再用反渗透膜来分离除去水分，获得浓缩50倍的酶浓溶液。将浓缩酶液放于真空干燥箱中，加热至50℃进行真空干燥14小时，得固态菠萝蛋白酶。

实施例五

本实施例的菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粉碎成0.8mm的颗粒→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤1→超滤2→反渗透→喷雾干燥→成品。具体是：以菠萝叶、皮、茎为原材料，先用清水冲冼原料上带有的泥沙，用粉碎机将原料粉碎为0.8mm大小的颗粒，然后在细颗粒中加入1.5％焦亚硫酸钠作为抗氧化剂、及3％苯甲酸钠作为抑菌剂，然后再用螺杆式榨汁机榨得汁液，汁液再用碟式离心机分离，取上清液，将渣弃去。然后在上清液中加入0.4％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助滤剂，充分搅拌50分钟，以除去榨汁中的重金属及杂质，在冷冻反应罐中冷却到6℃以减少酶活力的损失，静置60分钟待杂质沉淀完全。再进行过滤，过滤采用2次板框滤器过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，去除杂质，得到清液。清液采用截留分子量为300000的超滤膜超滤，用来分离除去大分子杂质，再用截留分子量为18000的超滤膜超滤，用来分离除去小分子杂质，然后将此浓缩酶液再用反渗透膜进行浓缩，获得浓缩55倍的酶浓溶液。将浓缩酶液放于喷雾干燥塔(食品、药品级的标准化设备)，操作条件是：进料温度为35℃，进料速度为200ml/min，进口温度为195℃，出口温度为90℃，最后得粉状菠萝蛋白酶。

本发明并不限于以上实施方式，只要是本说明书中提及的方案均是可以实施的。

Claims (4)

1.菠萝蛋白酶物理提取方法，它包括以下步骤：原料→清洗→粗粉碎→细粉碎→预处理→榨汁→离心→冷冻→过滤→超滤→干燥→成品；粗粉碎步骤是将原料粉碎为直径5mm～10mm大小的颗粒，所述的细粉碎步骤是将5mm～10mm大小的颗粒粉碎为0.1mm～3mm的颗粒；所述的预处理步骤是在粉碎好的细颗粒中加入1～2％的抗氧化剂及2～5％的抑菌剂；所述的冷冻步骤为在冷冻反应罐中加入0.2～0.5％重金属螯合剂，0.5～1％的抗氧化剂及助滤剂，充分搅拌30～60分钟并冷却到5～10℃，静置待杂质沉淀完全；所述的过滤步骤为采用两次过滤，过滤孔径分别为5μ、1μ，以去除杂质；所述的超滤步骤分为超滤1步骤和/或超滤2步骤，所述的超滤1步骤为采用截留分子量为30000～500000的超滤膜超滤，来分离大分子杂质，所述的超滤2步骤为采用截留分子量为3000～18000的超滤膜超滤，来分离小分子杂质及浓缩水分；所述的干燥步骤为真空干燥步骤或喷雾干燥步骤，所述的真空干燥步骤为将浓缩液放于真空干燥箱中进行真空干燥，物料温度控制在40～55℃，干燥12～18小时；所述的喷雾干燥步骤是在喷雾干燥塔中进行，其中的进料温度为35-40℃，进料速度为200-250ml/min，进口温度为190-195℃，出口温度为80-90℃。

2.根据权利要求1所述的菠萝蛋白酶物理提取方法，其特征在于：在超滤步骤与干燥步骤之间增加反渗透步骤，所述的反渗透步骤为采用反渗透膜对超滤后的浓溶液再进行浓缩。

3.根据权利要求1所述的菠萝蛋白酶物理提取方法，其特征在于：所述的榨汁步骤是采用机械力进行压榨、剪切来获取汁液的方法。

4.根据权利要求1所述的菠萝蛋白酶物理提取方法，其特征在于：所述的离心步骤是采用连续离心的方式。