CN101445794A - 一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属生物活性物质的分离提取技术领域。具体涉及一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺。本工艺适用于以经过自溶处理的动物肝脏为原料的过氧化氢酶的加工生产。它提供了一种过氧化氢酶与肝肽联产的新工艺，可同时得到氧化氢酶和肝肽，并且能够确保整个加工生产过程的废渣废水零排放，彻底根除现行过氧化氢酶加工生产工艺的环境污染问题。肝肽为动物肝脏提取了过氧化氢酶后剩余部分的酶水解产物，可作为新型天然药物原料、功能保健食品原料广泛应用于药品、保健品、食品等领域。按照本发明进行操作，以猪肝为例，每加工1kg猪肝能够获得50,000U/ml的过氧化氢酶液2kg，同时获得蛋白含量达到70％的肝肽粉200g，水的耗用量降低至2.2kg以下。

Description

一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺

技术领域

本发明涉及一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，属生物活性物质的分离提取技术领域。

背景技术

过氧化氢酶是一种除氧酶，其作用是高效分解过氧化氢为水和氧，在纺织、食品等工业中具有广泛的用途。在纺织工业中，过氧化氢酶应用于纺织品氧漂后的生物脱氧净化工艺，能在大幅度节约水和能源的情况下，清除氧漂后织物和水浴中对后续活性染料染色可能产生染料分解或染色疵病的残留过氧化氢，缩短工序时间，提高染色质量，减少印染废水排放。该酶也适用于宾馆、医院、洗衣房等使用过氧化氢进行漂白或消毒的纺织品，以防止由于织物中残留过氧化氢的存在而造成使用者皮肤过敏、引发炎症等不良后果，减少有害废水的排放，可避免织物氧化脆损，从而延长使用期限。

在食品工业中，过氧化氢酶能迅速有效地分解食品加工后残留过氧化氢(双氧水)，适用于在食品加工过程中使用过氧化氢(双氧水)作为漂白剂、氧化剂、淀粉变性剂、防腐剂的食品除氧，可用于纸塑无菌包装材料杀菌后在包装之前的除氧；以及用于消除牛奶、蛋制品、干酪等生产中因紫外线照射产生过氧化氢而造成的特异臭味，是一种用于食品加工的新型除氧酶；产品也可用作烘焙食品的膨松剂；具有保护食品营养物质不被过氧化氢破坏，避免因过氧化氢随食品进入人体内造成对人体伤害的作用。

目前，过氧化氢酶的生产多以猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼类等各种动物的肝脏为原料，经过自溶处理使其中所含的过氧化氢酶溶出，然后经过滤或离心分离去除残渣，再将所得滤液(或上清夜)经过超滤浓缩得到产品。该工艺产品单一，原料没有得到充分的利用，且在生产过程中会产生大量的废渣和废水，对环境造成非常严重的污染。

能够在分离提取过氧化氢酶的同时，联产其它高附加值产品，提高原料的利用率，同时消除过氧化氢酶加工生产过程中的环境污染问题，实现加工生产过程的废渣废水零排放，使过氧化氢酶的加工生产以一种环境友好化的方式进行的工艺国内外尚未见任何报道。

发明内容

本发明发明了一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺。较为独特的是，它充分考虑了原料的充分利用和“三废”减排对过氧化氢酶加工生产的可持续发展的意义，在不影响过氧化氢酶的得率和品质的前提下，对现有加工工艺所产生的废渣和废水进行了综合利用，通过联产高附加值产品，对原料进行全利用，达到了即不影响过氧化氢酶的得率和品质，又能够实现废渣废水零排放的目的，形成了一条以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺。这对于过氧化氢酶加工制造业的发展而言是至关重要的。

按照本发明加工生产过氧化氢酶和肝肽，既能够保证过氧化氢酶的得率和品质，又能够得到高附加值新产品-肝肽，并且能够确保整个加工生产过程的废渣废水零排放，彻底根除现行过氧化氢酶加工生产工艺的环境污染问题。肝肽为动物肝脏提取了过氧化氢酶后剩余部分的酶水解产物，富含大量的人体必需氨基酸和各种具有保肝作用的肽类活性因子，在医药和保健食品领域具有广阔的应用前景，可作为新型天然药物原料、功能保健食品原料广泛应用于药品、保健品、食品等领域。

具体来说，首先，我们发现超滤浓缩过程中所产生的废水可以经纳滤或反渗透膜处理，对其中所含有的有机物进行彻底的截流，废水可被浓缩20倍以上，使其中的固形物含量达到10％以上，而不会造成膜的杜塞，并且透过液的品质可达到作为工艺用水供循环使用的要求。由此奠定了从过氧化氢酶加工生产所产生的工艺废水中回收功能保健因子，并彻底消除工艺废水的基础。

其次，我们发现废渣和经过浓缩的废水中含有大量的蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，经过适当的酶解加工处理，可以几乎全部液化，得到以可溶性肝水解活性肽为主，并富含维生素、矿物质及其他各种具有保肝作用的功能保健因子的酶水解液，具有非常高的药用及医疗保健价值，可以作为新型天然药物原料、功能保健食品原料广泛用于药品、保健品、食品等领域。

我们发现，分离应当在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～10℃，的条件下进行。分离的方式可以是过滤分离，也可以是离心分离，或者是两者的某种组合，最好是先进行一次高速离心分离，然后再接着进行一次过滤分离。初级膜分离应当在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～20℃，的条件下进行。所采用的膜的截流分子量应当在20～50kDa之间，最好是在20～40kDa之间，膜组件的构型可以是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。次级膜分离应当在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～20℃，的条件下进行。所采用的膜为截流分子量为150～500Da的纳滤膜，最好是150～300的纳滤膜，膜组件的构型可以是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。酶解消化应当在所选用的蛋白酶的最适条件下进行。可供选用的蛋白酶为胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胶原蛋白酶、弹性蛋白酶，或它们的某种组合。酶解液的均质应当在pH6.5～7.0，温度为0～90℃，最好是20～80℃，的条件下进行，可以用胶体磨进行，也可以用高压均质机进行，或者两者组合进行。酶解液的澄清应当在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～10℃，的条件下进行。澄清的方式可以是过滤分离，也可以是离心分离，或者是两者的某种组合。酶解液的干燥方式可以是滚筒干燥、真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥。

具体实施方式

下面的实例将具体说明本发明的操作方法，但不能作为对本发明的限定。

实例一

取猪肝10kg，经切碎、加40L水匀浆后，置30℃下保温12小时，使其自溶。达到规定的时间后，调节pH值至6.5，然后真空抽滤，得到过氧化酶活力为20,000U/ml的滤液40L，滤渣9.5kg。滤液用截流分子量为40kDa的中空纤维超滤膜超滤浓缩，得到过氧化酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液15L，和超滤透过液25L。超滤透过液用卷式反渗透膜浓缩处理，得到反渗透浓缩液1.2L和反渗透透过液23.7L。反渗透浓缩液与滤渣合并，将pH值调节至胃蛋白酶的最适pH下，在胃蛋白酶的最适温度下水解12小时，然后将pH值调节至6.8，离心(4℃，8000rpm，30min)，得到黄色的澄清透明的酶水解液10.5L和湿的固体残渣0.2kg。反渗透透过液加水至40L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例二

取鸭肝5kg，经切碎、加20L水匀浆后，置35℃下保温8小时，使其自溶。达到规定的时间后，调节pH值至6.5，然后用冷冻离心机在10℃，9000rpm下离心，得到过氧化酶活力为28,000U/ml的上清液20L，残渣5kg。上清液用截流分子量为20kDa的中空纤维超滤膜超滤浓缩，得到过氧化酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液11L，和超滤透过液9L。超滤透过液用卷式纳滤膜(截流分子量为150)浓缩处理，得到纳滤浓缩液0.4L和纳滤透过液8.5L。纳滤浓缩液与残渣合并，将pH值调节至胰蛋白酶的最适pH下，在胰蛋白酶的最适温度下水解16小时，然后将pH值调节至6.8，在35MPa下进行高压均质，然后喷雾干燥，得到固体1.3kg。纳滤透过液加水至20L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例三

取草鱼肝50kg，经切碎、加200L水匀浆后，置33℃下保温10小时，使其自溶。达到规定的时间后，调节pH值至6.5，然后用蝶式冷冻离心机在4℃，9000rpm下离心，所得上清液再用孔径为5μm的微孔滤膜进行一次过滤，得到过氧化酶活力为32,000U/ml的滤液155L，残渣45kg。滤液用截流分子量为35kDa的卷式超滤膜超滤浓缩，得到过氧化酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液98L，和超滤透过液56L。超滤透过液用截流分子量为150Da的卷式纳滤膜浓缩处理，得到纳滤浓缩液2.5L和纳滤透过液53.7L。纳滤浓缩液与滤渣合并，将pH值调节至中性，添加1％的复合蛋白酶(由中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胶原蛋白酶和弹性蛋白酶按照1:1:1:1的比例混合而成)，在50℃下水解12小时，然后离心(4℃，8000rpm，30min)，得到黄色的澄清透明的酶水解液45L和湿的固体残渣2.5kg。纳滤透过液加水至200L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例四

对一份以猪肝为原料得到的固体进行了组成的测定，测定结果见表1和表2。测定结果表明，所得肝肽的水溶性很好，其中富含大量的人体必需氨基酸及维生素和矿物质，所含蛋白肽类不但含量高，而且氨基酸组成极佳，可以作为保肝类药物和功能保健食品进行开发。

表1 猪肝提取过氧化氢酶后所得副产物的蛋白质及维生素和矿物质组成

表2 猪肝提取过氧化氢酶后所得副产物的氨基酸组成

Claims (10)

1.一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺。该工艺由下列步骤组成：

1)对含有过氧化氢酶的原料进行分离，得到过氧化氢酶原液和料渣；

2)对所得到的原液进行初级膜分离，将原液分为浓缩液和透过液两个部分；

3)所得到的浓缩液，将酶的活力调整到规定的水平，即为过氧化氢酶产品；

4)对所得到的透过液进行次级膜分离，将透过液分为次级浓缩液和次级透过液两个部分；

5)将所得到的次级浓缩液与料渣合并，混合均匀，然后进行酶解消化，得到酶解液；

6)所得到的酶解液经过澄清处理，得到浅红棕色～淡黄色透明液体，即为肝肽液；

7)所得到的酶解液经过均质、干燥，得到红棕色～黄色固体粉末，即为肝肽粉；

8)所得到的次级透过液，作为工艺用水循环回用。

2.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于含有过氧化氢酶的原料可以是经过自溶处理的猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼类等各种动物的肝脏。

3.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于分离在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～10℃，的条件下进行。分离的方式可以是过滤分离，也可以是离心分离，或者是两者的某种组合。

4.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于初级膜分离在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～20℃，的条件下进行。所采用的膜为截流分子量为20～50kDa的超滤膜，膜组件的构型可以是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。

5.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于次级膜分离在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～20℃，的条件下进行。所采用的膜为截流分子量为150～500Da的纳滤膜，膜组件的构型可以是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。

6.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于酶解消化在所选用的蛋白酶的最适条件下进行。

7.如权利要求6所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于可供选用的蛋白酶为胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胶原蛋白酶、弹性蛋白酶，或它们的某种组合。

8.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于酶解液的均质在pH6.5～7.0，温度为0～90℃，最好是20～80℃，的条件下进行，可以用胶体磨进行，也可以用高压均质机进行，或者两者组合进行。

9.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于澄清在pH6.5～7.0，温度为0～40℃，最好是4～10℃，的条件下进行。澄清的方式可以是过滤分离，也可以是离心分离，或者是两者的某种组合。

10.如权利要求1所述的以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和肝肽的工艺，其特征在于酶解液的干燥方式可以是滚筒干燥、真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥。