CN101724677B - 蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法 - Google Patents

蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法，步骤如下：a将洗净的鱼鳞通过粉碎机粉碎；b将粉碎后的鱼鳞和水投入双螺杆蒸煮热挤压机进料口中，鱼鳞含量为90％-95％，在蒸汽压力作用下，热挤压0.5-1h出浓浆物；c经b步处理后加入水为浓浆物重量的8-10倍，水浸提出胶原蛋白过滤残渣；d将c步浸提出的胶原蛋白水溶液加占鱼鳞重量1％-3％的酶，于45-60℃酶解2-3小时，酶解后加热至90℃，保持10分钟灭酶；e将d步的酶解液经脱色、超滤膜除杂、纳滤膜浓缩、冷冻干燥得鱼鳞胶原蛋白多肽；f将c步的残渣干燥、粉碎后置于马沸炉中在700-1000℃煅烧1-2h得纳米羟基磷灰石。本发明无需酸碱预处理，分离提纯效果好且不会对鱼鳞中的胶原蛋白多肽和羟基磷灰石活性造成影响。

Description

蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法
技术领域
本发明涉及一种从鱼鳞中制备胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法，尤其涉及一种方便地将鱼鳞中的胶原蛋白多肽和羟基磷灰石通过蒸煮热挤压分离并提取的方法。
背景技术
胶原蛋白多肽是胶原蛋白的水解产物，一般分子量在3000Dal以下。胶原蛋白多肽具有多方面的生理功能，胶原蛋白多肽消化吸收率几乎达100％，能保护胃黏膜以及抗溃疡，促进皮肤胶原代谢，抑制血压上升，促进Ca2+吸收和降低血清中胆固醇含量，抗氧化、抗衰老等。羟基磷灰石是人体骨组织无机物的主要成分，质量分数占90％，另外约10％为碳酸钙等其他无机盐，分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，Ca与P摩尔比为1.67。羟基磷灰石具有很好的骨生物活性和生物相容性，是人造骨和牙齿的理想材料，也可做人体补钙剂用，其吸收优于目前市场上销售的各种钙制品。
胶原蛋白多肽主要来自于陆生哺乳动物的皮和骨骼，天然羟基磷灰石也主要来自陆生哺乳动物的骨骼。近年来随着全球生态环境恶化导致疯牛病、口蹄疫、猪流感等流行病的发生，使得用陆生动物制备食品医药的安全性降低。另外，由于宗教信仰及民族习性的差异，也使从陆生动物皮肤和骨骼中提取的胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的应用受到限制。鱼鳞作为一种理想的制备胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的原材料，越来越被人们重视。
鱼鳞中有机物占41％-55％，以胶原蛋白和鱼鳞硬蛋白为主；无机质占38％-46％，以羟基磷灰石为主。我国关于鱼鳞制备胶原蛋白多肽的文献和专利较多，传统工艺中提取胶原蛋白之前需要用大量的酸碱浸泡鱼鳞，以脱去鱼鳞中的灰分，便于后续胶原蛋白的提出。如发明专利ZL200510044916.8所述，该专利的发明人用盐酸脱灰，再加酶酶解得到产品，但盐酸浸泡时间长且产生大量的酸性废水，污染环境。迄今为止，未见有从鱼鳞中提取羟基磷灰石的相关的国内专利报道。从鱼鳞中提取羟基磷灰石的方法已有研究，但一般都是直接用鱼鳞煅烧得到，由于鱼鳞中含有蛋白等有机物，故煅烧温度和时间不宜控制，且造成了胶原蛋白的浪费。如原续波，杜海燕，孙清池等在硅酸盐学报，2004，32(10)：1256-1259.发表的文章《鱼鳞中纳米生物羟基磷灰石的提取》。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需酸碱预处理，分离提纯效果好且不会对鱼鳞中的胶原蛋白多肽和羟基磷灰石活性造成影响的提取方法。
本发明的通过以下工艺步骤实现：
1、蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法，其特征在于：按以下步骤进行：
a、将洗净的鱼鳞通过粉碎机粉碎；
b、将粉碎后的鱼鳞和水一起投入双螺杆蒸煮热挤压机进料口中，按重量百分比计，且鱼鳞含量为90％-95％，在蒸汽压力作用下，热挤压0.5-1h，热挤压出浓浆物；
c、经b步处理后加入的水为浓浆物重量的8-10倍，水浸提出胶原蛋白，过滤残渣；
d、将c步浸提出的胶原蛋白水溶液加占鱼鳞重量的1％-3％的酶，于45-60℃酶解2-3小时，酶解完毕后加热至90℃，保持10分钟灭酶；
e、将d步的酶解液经脱色、超滤膜除杂、纳滤膜浓缩、冷冻干燥得到鱼鳞胶原蛋白多肽；
f、将c步得到的残渣干燥、粉碎后置于马沸炉中在700-1000℃煅烧1-2h得到纳米羟基磷灰石。
所述的步骤b中所用的双螺杆蒸煮挤压机为食品加工领域通用机械。
所述的步骤b中，鱼鳞含水量为5％-10％，对鱼鳞进行蒸煮的温度为100-131℃，时间为0.5-1h，螺杆转速为50-80转/分钟。
所述的步骤d酶解所用的酶为碱性蛋白酶、动物蛋白酶、胰蛋白酶、胰酶中的一种或两种以上酶混合，所使用的酶的pH范围为7-9。
所述的步骤e所用的超滤膜为截留分子量为3000Dal的超滤膜，纳滤膜为截留分子量为500Dal的纳滤膜。
所述的步骤f中的煅烧温度为700-1000℃。
本发明与已有工艺相比，具有以下优点：
1.采用高压蒸煮将胶原蛋白与鱼鳞解离，免去了使用大量酸碱浸泡的繁琐步骤，缩短了工作时间，解决了环境污染问题，且采用蒸煮的方法鱼鳞的无机物(羟基磷灰石)的结构未被破坏，可制备高纯度羟基磷灰石，增加鱼鳞的附加值；
2.本发明工艺简单，生产周期短，所得胶原蛋白多肽和羟基磷灰石纯度高。
具体实施方式
实施例1：
从料斗加入20kg粉碎、含水量为8％(重量百分比)的鱼鳞于双螺杆挤压机中，双螺杆蒸煮挤压机的螺杆转速为50转/分钟，蒸汽加热到110℃进行热挤压，热挤压0.6小时，将挤出物内加入160kg水提取胶原蛋白后过滤，滤液加入占鱼鳞重量1％的胰酶酶解，pH为7.5，水浴加热温度为52℃，水解2.5h，酶解完毕后加热至90℃，保持10分钟灭酶；将酶解液经活性炭脱色，截留分子量为3000Dal的超滤膜除杂，透过液通过截留分子量为500Dal的纳滤膜浓缩，冷冻干燥得到鱼鳞胶原蛋白多肽6.44kg；将提取胶原蛋白后的残渣干燥、粉碎后于马沸炉在700℃煅烧2h，得到纳米羟基磷灰石6.52kg。
实施例2：
从料斗加入20kg粉碎、含水量为8％(重量百分比)的鱼鳞于双螺杆挤压机中，双螺杆蒸煮挤压机的螺杆转速为80转/分钟，蒸汽加热到120℃进行热挤压，热挤压0.5小时，将挤出物加160kg水提取胶原蛋白后过滤，滤液加入占鱼鳞重量1.5％的动物蛋白酶酶解，pH为7.5，水浴加热温度为52℃，水解2.5h，酶解完毕后加热至90℃，保持10分钟灭酶；将酶解液经活性炭脱色，截留分子量为3000Dal的超滤膜除杂，透过液通过截留分子量为500Dal的纳滤膜浓缩，冷冻干燥得到鱼鳞胶原蛋白多肽6.8kg；将提取胶原蛋白后的残渣干燥、粉碎后于马沸炉在800℃煅烧2h，得到纳米羟基磷灰石6.34kg。
实施例3：
从料斗加入20kg粉碎、含水量为8％(重量百分比)的鱼鳞于双螺杆挤压机中，双螺杆蒸煮挤压机的螺杆转速为70转/分钟，蒸汽加热到120℃进行热挤压，热挤压0.8小时，将挤出物加200kg水提取胶原蛋白后过滤，滤液加入占鱼鳞重量3％的碱性蛋白酶酶解，pH为8，水浴加热温度为52℃，水解2.5h，酶解完毕后加热至90℃，保持10分钟灭酶；将酶解液经活性炭脱色，截留分子量为3000Dal的超滤膜除杂，透过液通过截留分子量为500Dal的纳滤膜浓缩，冷冻干燥得到鱼鳞胶原蛋白多肽6.58kg；将提取胶原蛋白后的残渣干燥、粉碎后于马沸炉在900℃煅烧2h，得到纳米羟基磷灰石6.26kg。
实施结果汇总
胶原蛋白多肽得率 胶原蛋白多肽纯度 羟基磷灰石钙磷比 羟基磷灰石感官
实施例1     32.2％     91.7％     1.70 白色偏绿
实施例2     34.0％     92.8％     1.68 白色
实施例3     32.9％     87.2％     1.60 白色偏灰

Claims (1)

1.蒸煮热挤压提取鱼鳞胶原蛋白多肽和羟基磷灰石的方法，其特征在于：按以下步骤进行：
a、将洗净的鱼鳞通过粉碎机粉碎；
b、将粉碎后的鱼鳞和水一起投入双螺杆蒸煮热挤压机进料口中，按重量百分比计，且鱼鳞含量为90％-95％，在蒸汽压力作用下，热挤压0.5-1h，热挤压出浓浆物；鱼鳞含水量为5％-10％，对鱼鳞进行蒸煮的温度为100-131℃，时间为0.5-1h，螺杆转速为50-80转/分钟；
c、经b步处理后加入的水为浓浆物重量的8-10倍，水浸提出胶原蛋白，过滤残渣；
d、将c步浸提出的胶原蛋白水溶液加占鱼鳞重量1％-3％的酶，于45-60℃酶解2-3小时，酶解完毕后加热至90℃，保持10分钟灭酶；所用的酶为碱性蛋白酶、动物蛋白酶、胰蛋白酶、胰酶中的一种或两种以上酶混合，所使用的酶的pH范围为7-9；
e、将d步的酶解液经脱色、超滤膜除杂、纳滤膜浓缩、冷冻干燥得到鱼鳞胶原蛋白多肽；所用的超滤膜为截留分子量为3000Dal的超滤膜，纳滤膜为截留分子量为500Dal的纳滤膜；
f、将c步得到的残渣干燥、粉碎后置于马沸炉中在700-1000℃煅烧1-2h得到纳米羟基磷灰石。
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