CN101629168A - 一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和水产诱食剂的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属生物活性物质的分离提取技术领域。涉及一种从提取过氧化氢酶后的废水、废渣中制备水产诱食剂的工艺。本工艺适用于以动物肝脏为原料，经细胞破碎、溶液浸泡、固液分离，膜分离后得到过氧化氢酶产品；再将废水经纳滤或反渗透膜浓缩后与废渣充分混匀，用适当的方式干燥后，得到目的产物之二——水产诱食剂。本发明充分利用了原料，不但从中提取了过氧化氢酶，而且联产了饲料添加剂。在消除废水和废渣的同时实现企业经济效益的增收，具有极好的推广前景。按照本发明操作，以猪肝为例，每加工1kg猪肝能够获得50,000U/mL液体过氧化氢酶2L，同时获得总蛋白含量60％以上的水产诱食剂138g。

Description

一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和水产诱食剂的工艺

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水产诱食剂的工艺，属生物活性物质的分离提取技术领域。

背景技术

肝脏是动物体内储存养料和解毒的重要器官，含有丰富的营养物质和大量的生物活性物质，不但具有营养保健功能，还可以从中提取多种酶、生化药物等。

过氧化氢酶(Catalase，CAT)，是一种高效、安全、环保、节能的生物催化剂，可迅速的将过氧化氢分解为水和氧，在纺织、食品等工业中具有广泛的用途。目前市售的过氧化氢酶主要来源有三个：从猪、牛等动物肝脏中提取纯化而得；由变种黑曲霉在通风搅拌等条件下培养而得；由纤维蛋白小球菌经深层发酵提取精致而得。2004年后，国内从猪、牛等动物肝脏中提取生产过氧化氢酶的关键技术有了很大突破。因为成本和价格上的优势，发展很快。目前，用该方法生产的过氧化氢酶因为价格上的优势，在纺织印染行业占领了大部分的市场份额。

在纺织行业中，CAT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，CAT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，CAT已经得到广泛的普及应用，国内市场需求量在纺织行业已经达到每年1万吨以上；在食品行业也已达到近千吨的需求量，且随着对食品安全严格要求和过氧化氢酶应用领域的不断拓宽，这个量还在成倍地增长。CAT酶为节能减排，减少纺织、食品行业的环境污染做出了积极的贡献。随着我国产业调整的力度不断加大，环境保护政策的落实到位，作为纺织行业和食品行业实现清洁生产的必需产品之一，CAT的市场需求量将进一步加大。

诱食剂是具有一定挥发性的天然物质。诱食剂是一种色、香、味统一的结合体。诱食剂的特点是：一般具有鲜艳的色彩，能刺激视觉，引起食欲；散发浓郁的香气，感染周围的环境，通过刺激嗅觉，诱导动物采食；具有良好的适口性，能刺激味觉，促进动物采食。色、香、味协同作用，构成饲料诱食剂的基本特征。水产诱食剂是能将鱼类吸引到饵料周围并引起鱼类食欲促进其完成吞食饵料过程的物质。这种物质包括鱼类摄饵引诱物质和摄饵刺激物质。

水产诱食剂一般都是根据鱼类最喜食的动植物提取物中所含的化学成分，配成人工合成提取物，通过因子除去试验而逐渐确定下来的。不同鱼类嗅觉感受灵敏度不同，其诱食剂的种类和有效浓度也有所差异。影响鱼类选择食物的行为，除食物的物理刺激如颗粒大小、形状、光泽、颜色、硬度等因素外，很大程度上受到食物本身性状信息特征的影响。在光和有流水的特定实验条件下，可以认为只有化学溶出物的信息特点和水流刺激对鱼类的趋向行为起作用，而且在动物完成吞咽动作时，味觉起关键的作用。

饲科中添加诱食剂可从颜色、散发的气味及口味等方面给鱼类以刺激，促进鱼类摄食。研究表明，鱼类对动物肝脏的气味特别敏感，可能是动物肝脏内特有的氨基酸组成和特有的香味容易刺激鱼类的嗅觉。

事实上提取CAT时所用原料---动物的肝脏中，除了CAT之外，还有辅酶A、促肝细胞生长素、肝肽、人体必需氨基酸、优质蛋白质等许多可供开发利用的附加值极高的生物活性因子。经过大量实验证实，提取过氧化氢酶后的残渣中，刺激鱼类嗅觉的大部分氨基酸并没有遭到破坏。提取过氧化氢酶后的工艺废渣，经过适当的处理，仍可作为水产诱食剂的原料。

本发明是在提取过氧化氢酶时，通过分析检测及摸索发现：工艺中产生的废水、废渣经过适当的处理，可以提取许多种有用物质。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，例如水产诱食剂，不但提高了原料的利用率，而且在消除废水和废渣的同时实现企业的增值和增收，形成可实现经济效益与资源环境效益共赢的新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水产诱食剂的工艺。尤为独特的是，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水废渣进行了综合利用，通过联产水产诱食剂，对动物肝脏原料进行全利用，达到了既不影响过氧化氢酶的得率和品质，实现废水废渣零排放的目的，又能形成一套以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和诱食剂的工艺。

提取了过氧化氢酶后剩余的废水和废渣，经检测发现富含大量的氨基酸，经简单加工后仍保存有动物肝脏特有的香味，具有水产诱食剂的特性。

具体来说，本发明的步骤由以下几步构成：

1)原料的准备：

将检验合格的原料切碎后经胶体磨磨成肝浆；

2)溶液浸泡：

将肝浆与一定比例的纯净水混匀后在一定的温度下浸泡一定的时间，使目的产物自溶于溶液中；

3)固液分离：

用适当的分离方式进行固液分离，分别得到液体——提取原液和固体废渣；

4)过氧化氢酶的分离提取：

将得到的提取原液通过适当的膜分离设备进行提取，并根据工艺要求浓缩至适当的酶活单位。分别得到膜分离截留液——目的产物之一，过氧化氢酶和膜透过液；

5)膜透过液的浓缩：

将膜分离后的透过液收集在适当的储罐中，用合适截留分子量的纳滤或反渗透膜进行二级膜浓缩处理至最小体积后待用；

6)水产诱食剂原料的预混：

将步骤3)得到的固体废渣与步骤5)得到的液体充分混匀；

7)水产诱食剂原料的干燥：

用适当的干燥方式将混合均匀的水产诱食剂原料烘干，使含水量控制在规定要求范围内；

8)水产诱食剂原料成品的获得：

将烘干好的水产诱食剂原料用适当的方式粉碎至规定要求即得产品之二——水产诱食剂。

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1

1)原料的准备：

取检验合格的200kg猪肝切碎后经胶体磨磨成猪肝浆；

2)溶液浸泡：

向肝浆中加入800kg纯净水混匀后储于提取罐中，在28-32℃的温度下浸泡6-15小时，使目的产物自溶于溶液中；

3)固液分离：

离心分离，得到大约700L液体，176kg废渣；

4)过氧化氢酶的分离提取：

将得到的液体通过40KDa中空纤维膜超滤膜膜进行分离提取，并根据工艺要求浓缩，得到360L酶活为52,000U/mL的过氧化氢酶液；

5)膜透过液的浓缩：

将膜分离后的透过液收集在适当的储罐中，用300Da卷式纳滤膜组件进行二级膜浓缩处理至最小体积，得到15L液体；

6)水产诱食剂原料的预混：

将步骤3)得到的176kg废渣与步骤5)得到的15L液体充分混匀；

7)水产诱食剂原料的干燥：

以喷雾干燥方式将混合均匀的191kg水产诱食剂原料烘干，将进口温度控制在160℃左右，出口温度控制在85-95℃，使含水量控制在10％以下；

8)水产诱食剂原料成品的获得：

将烘干好的水产诱食剂原料打粉机粉碎至60目以上即得产品之二——水产诱食剂原料27.8kg。

实例2

取本发明制得的100g水产诱食剂原料，进行检测试验：

1)性状检查：微黄色粉末，有猪肝特有香味，有引湿性。

2)蛋白含量测定：结果见表1：

                 表1 氨基酸组成

研究表明，主要包括甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、脯氨酸、撷氨酸等必需氨基酸以及由氨基酸合成的多肽类物质已被公认为引诱水产动物最有效的化合物之一。从表1可以看出，提取过氧化氢酶后的残渣中，刺激鱼类嗅觉的大部分氨基酸并没有遭到破坏，含量依然丰富。

实例3

取本发明制得的100g水产诱食剂原料，按10％的添加量，与甲鱼基础饲料混合，制成新型饲料，与未添加诱食剂的饲料进行对比试验，通过考查甲鱼的摄食量和摄食速度，从而判断本发明目的产物之二是否可以成为该种动物的诱食剂。结果见表2：

表2 添加诱食剂原料前后甲鱼摄食量和摄食速度对比

	平均摄食量(g)	平均摄食速度(g/min)
			添加组1	165±3.5	1.45±0.83
添加组2	173±4.7	1.39±0.66
			对照组1	109±5.8	0.89±0.73
对照组2	116±4.5	0.93±0.46

表2结果表明，用本发明制备的联产的目的产物，对甲鱼有较好的诱食效果，添加到基础饲料中，可大大提高甲鱼的摄食量和摄食速度。

以上实例可以证明用本发明制备的联产的目的产物品质良好，有推广应用的前景。

Claims (8)

1、一种以动物肝脏为原料同时制备过氧化氢酶和水产诱食剂的工艺。该工艺组成步骤如下：

1)对动物肝脏进行切碎、磨浆、浸泡提取、固液分离，得到料液和料渣；

2)将料液进行初级膜分离和浓缩，得到初级膜浓缩液和初级膜透过液；

3)将初级膜浓缩液的酶活力单位调整到规定要求，即得过氧化氢酶成品；

4)将初级膜透过液用合适截留分子量的纳滤或反渗透膜进行二级膜浓缩处理至最小体积后与固体废渣充分混匀；

5)用适当的干燥方式将混合均匀的水产诱食剂原料烘干，使含水量控制在规定要求范围内；

6)将烘干好的水产诱食剂原料用适当的方式粉碎至规定要求即得产品之二——水产诱食剂原料。

2、，如权利要求1所述，其特征是分离提取水产诱食剂的原料是提取过氧化氢酶后的废水和废渣。

3、如权利要求1所述，其特征是原料可以是含过氧化氢酶的各种动物肝脏。

4、如权利要求1所述，其特征是浸泡提取的溶液可以是水或各种有机溶剂。

5、如权利要求1所述，其特征是固液分离可以是离心分离、过滤分离或他们的组合。

6、如权利要求1所述，其特征是所采用的初级膜为截留分子量20-60KDa的超滤膜，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜、中空纤维膜或它们的组合。

7、如权利要求1所述，其特征是所采用的二级膜为截留分子量150-300Da的纳滤膜，或者反渗透膜，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜、中空纤维膜或它们的组合。

8、如权利要求1所述，其特征是水产诱食剂的干燥方式可以是真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥、滚筒干燥、热风干燥或是它们的组合。