CN101805773A - 鸡蛋膜蛋白的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鸡蛋膜蛋白的生产方法，该方法采用物理机械方法分离蛋壳与蛋膜，利用酶的高效性、专一性特点对通常手段难降解的鸡蛋膜在特定的温度和pH范围内进行高效的生物降解，对降解的鸡蛋膜采用膜分离进行浓缩和纯化，避免使用有毒、有害物质或有机溶剂，减少强酸、强碱的使用，降低操作温度，提高产品产出率，减少废物及操作成本，实施规模化工业生产鸡蛋膜蛋白。

Description

鸡蛋膜蛋白的生产方法

技术领域

本发明涉及鸡蛋膜蛋白的生产方法，具体涉及鸡蛋膜的生物降解、鸡蛋膜蛋白的多孔膜分离、浓缩的生产方法。

背景技术

鸡蛋壳是人类生活的副产品而大量存在，其内附着的鸡蛋壳膜极大的污染了环境。鸡蛋膜有多种蛋白质如：胶原蛋白(I、V、X型)、骨桥蛋白、白蛋白、唾液蛋白等，还含有硫酸软骨素、透明质酸、N-乙酰氨基葡萄糖半乳糖、葡萄糖醛酸等，主要用于治疗和缓解关节痛等，是美容、保健品、化妆品、日化洗涤等上等原料。鸡蛋膜蛋白在重金属离子选择性吸附材料、人造皮肤或皮肤治疗用敷料材料、酶固定载体、细胞黏附生长基质或药物可控缓释材料等方面具有广泛的应用前景。但是，鸡蛋膜不易大规模的从鸡蛋壳中分离出来，同时它含有大量的交联键而难以溶解，这些特性限制了鸡蛋膜的应用。我国是世界上最大的鸡蛋膜生产国，约占世界总量的45％，每年有31万吨湿鸡蛋膜未被利用，形成了极大的鸡蛋膜资源浪费。据了解，目前只有美国销售鸡蛋膜产品。因此，我国急需要一套成熟的规模化深加工鸡蛋膜的技术，同时开发应用市场。

目前，关于鸡蛋壳膜分离、鸡蛋膜溶解的方法也有不少的报道。如李吕梁等人(李吕梁的鸡蛋膜素的提取工艺及其在化妆品中的应用(CN1111514A)，通过用NaOH和乙醇溶液使其溶解获得壳膜素的水溶液，并将其用在化妆品。Takahashi等人(Koji Takahashi，Kohkichi Shirai，MikiKitamura，and Makoto Hattori，Soluble eggshellmembrane protein as a regulating material for collagenmatrix reconstruct ion，Biotech.Biochem 1996，60(8)：1299-1302)通过甲酸氧化/胃蛋白酶分解的方法制备了溶解性鸡蛋膜，产率在16-39％之间。除以上两种方法外，QP公司((JP06192443-A)报道了采用β-硫代丙酸溶解鸡蛋膜并制备成平面薄膜的方法。于建等人(专利号03104772)在纯水中加入β-硫代丙酸和有机酸等方法溶解鸡蛋膜。第五种方法是张瑞宇等在(张瑞宇等人《食品科学》2005，09期)蛋壳内膜中角蛋白的提取一文中对蛋壳壳、膜分离方法进行了比较和工艺改进，使用一步碱处理法简化了工艺程序，免去了酸的消耗，并有利于壳、膜彻底分离；张瑞宇等同时对碱浓度、温度、固液比分别进行了研究。在此基础上，对提取条件进行了优化，最后选用温和的处理方式透析除杂、聚乙二醇脱水、真空干燥等步骤制成了角蛋白产品。在他们的实验条件下，角蛋白提取的最佳工艺参数为：NaOH 5.2％、固液比1∶16、温度85℃，从壳内膜中提取角蛋白的最佳得率为48.6％。

以上几种发明中，第一种使用了强碱和有机溶剂，给产品分离提纯及废物处理带来了负担，同时，李吕梁等对生产出的产品的规格和性能没有描述。第二种发明(Takahashi等)采用了强酸和胃蛋白酶的方法，但产出率太低(16-39％)。因此，前两种技术生产的产品成本太高，生产出的产品也无产品的定性说明。第三、四种方法(QP公司、于建等)都采用了剧毒有恶臭气味的β-硫代丙酸溶剂，其不仅价格昂贵，而且非常难以从鸡蛋膜蛋白中去除，因此也不利于在生物材料、医药、保健品、化妆品、日化洗涤等领域的应用。第五种方法(张瑞宇等)较前四种有了较大的改进，但大量的蛋壳与很少量的鸡蛋膜粘合在一起用碱处理存在用碱浓度过高，用量过大，将消耗较多的酸去中和，其固液比1∶16导致工业化生产的效率太低，高温度和高浓度强碱将加速膜蛋白的彻底分解，但如长时间连续操作必将导致膜蛋白的质量(分子量分布)难以控制、产出率低、操作耗费高，采用乙二醇脱水无形中增加了生产成本，污染大，不利于规模化生产，微量乙二醇混合于膜蛋白会使其应用范围受到很大限制。综上，现有技术的缺点是成本高、效率底、耗时长等类似问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种鸡蛋膜蛋白的生产方法，该方法采用物理机械方法分离蛋壳与蛋膜，利用酶的高效性、专一性特点对通常手段难降解的鸡蛋膜在特定的温度和pH范围内进行高效的生物降解，对降解的鸡蛋膜采用膜分离进行浓缩和纯化，避免使用有毒、有害物质或有机溶剂，减少强酸、强碱的使用，降低操作温度，提高产品产出率，减少废物及操作成本，实施规模化工业生产鸡蛋膜蛋白。

本发明的技术解决方案是：其一的生产方法包括以下步骤：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为800-1000U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度35-50℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2-3小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为2-4.5％，温度45-85℃搅拌3-4小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到7-11得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的1.5-5倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用1k的膜脱盐浓缩，在温度180℃喷雾干燥得产品A。

其二的生产方法包括以下步骤：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为800-1000U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度35-50℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2-3小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为2-4.5％，温度45-85℃搅拌3-4小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到7-11得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的1.5-5倍；

(7)、将步骤5所得的膜蛋白液采用膜孔径为300k的膜过滤浓缩，纯净水洗脱溶液中的盐分使pH值回到7，回收浓缩液和滤过液；

(8)、将步骤7的浓缩液在温度180℃采用喷雾干燥或冷冻干燥的方式得产品B；

(9)、将步骤7的滤过液采用30k的膜进行分离，回收截流液和滤过液；

(10)、将步骤9的截流液在温度180℃喷雾干燥得产品C；

(11)、将步骤9的滤过液采用孔径大小为1k膜浓缩，取浓缩液在温度180℃喷雾干燥得产品D。

本发明具有以下优点：1、本发明的生产方法采用生物降解与化学处理相结合，避免使用有毒、有害物质或有机溶，减少强酸、强碱的使用，降低了能耗，提高了产出率，同时几乎没有污染排放；2、本发明的显著特性是操作容易、运行稳定、易于规模化生产，通过对鸡蛋膜蛋白系列产品的分子量的分布大小、表面张力降低、钠米胶束形成等进行评定，使其主要用于日化洗涤、保健品、化妆品、面膜、生物材料、医用材料等提供了理论上的依据。

附图说明

图1为产品A即鸡蛋膜蛋白的照片。

图2为产品B即鸡蛋膜角蛋白的照片。

图3为产品C即鸡蛋膜胶原蛋白的照片。

图4为产品D即鸡蛋膜多肽的照片。

图5为产品C、D的电泳显示图。

图6为产品C、D在磷酸盐缓冲液中FPLC检测图。

图7为产品C在不同PH下AFM观察图。

图8为产品D在不同PH下AFM观察图。

图9为产品C在不同的浓度下其表面张力随时间变图。

图10为产品D在不同的浓度下其表面张力随时间变图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。

实施例1：依以下步骤生产鸡蛋膜蛋白：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为800U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度35℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌3小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为2％，温度45℃搅拌4小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到7得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的1.5倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用1k的膜脱盐浓缩，在温度180℃喷雾干燥得产品A，见图1；

(8)、将步骤6所得的膜蛋白液采用膜孔径为300k的膜过滤浓缩，纯净水洗脱溶液中的盐分使pH值回到7，回收浓缩液和滤过液；

(9)、将步骤8的浓缩液在温度180℃采用喷雾干燥或冷冻干燥的方式得产品B，见图2；

(10)、将步骤8的滤过液采用30k的膜进行分离，回收截流液和滤过液；

(11)、将步骤10的截流液在温度180℃采用喷雾干燥得产品C，见图3；

(12)、将步骤10的滤过液采用孔径大小为1k膜浓缩，取浓缩液在温度180℃喷雾干燥得产品D，见图4。

在实施例1中，每100kg鸡蛋壳可提取大约10kg的鸡蛋膜，蛋膜的回收率在90％；产品A的产出率在51.6％；产品B+C+D的总重量占原鸡蛋膜的52％；产品C、D在纯净水中溶解，通过SDS电泳显示，C、D两种产品的分子量分别在5-40k和1-6k，见图5；将产品C、D在磷酸盐缓冲液中溶解，通过FPLC检测其分子量分别在33k和6.5k左右，见图6；产品C、D在不同pH水溶液中，通过AFM观察，两种产品的溶液都显示形成钠米胶束，见图7、8；产品C、D的水溶液通过表面张力仪检测，两种产品的水溶液都具有极低的表面张力，见图9、10。

实施例2：依以下步骤生产鸡蛋膜蛋白：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为900U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度62.5℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2.5小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为3.25％，温度65℃搅拌3.5小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到9得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的3.25倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用1k的膜脱盐浓缩，在温度180℃喷雾干燥得产品A，见图1；

(8)、将步骤6所得的膜蛋白液采用膜孔径为300k的膜过滤浓缩，纯净水洗脱溶液中的盐分使pH值回到7，回收浓缩液和滤过液；

(9)、将步骤8的浓缩液在温度180℃采用喷雾干燥或冷冻干燥的方式得产品B，见图2；

(10)、将步骤8的滤过液采用30k的膜进行分离，回收截流液和滤过液；

(11)、将步骤10的截流液在温度180℃喷雾干燥得产品C，见图3；

(12)、将步骤10的滤过液采用孔径大小为1k膜浓缩，取浓缩液在温度180℃喷雾干燥得产品D，见图4。

在实施例2中，每100kg鸡蛋壳可提取大约10kg的鸡蛋膜，蛋膜的回收率在92％；产品A的产出率在57.1％；产品B+C+D的总重量占原鸡蛋膜的58.4％；产品C、D在纯净水中溶解，通过SDS电泳显示，C、D两种产品的分子量分别在5-40k和1-6k，见图5；将产品C、D在磷酸盐缓冲液中溶解，通过FPLC检测其分子量分别在33k和6.5k左右，见图6；产品C、D在不同pH水溶液中，通过AFM观察，两种产品的溶液都显示形成钠米胶束，见图7、8；产品C、D的水溶液通过表面张力仪检测，两种产品的水溶液都具有极低的表面张力，见图9、10。

实施例3：依以下步骤生产鸡蛋膜蛋白：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为1000U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度50℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为4.5％，温度85℃搅拌3小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到11得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的5倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用1k的膜脱盐浓缩，在温度180℃喷雾干燥得产品A，见图1；

(8)、将步骤6所得的膜蛋白液采用膜孔径为300k的膜过滤浓缩，纯净水洗脱溶液中的盐分使pH值回到7，回收浓缩液和滤过液；

(9)、将步骤8的浓缩液在温度180℃采用喷雾干燥或冷冻干燥的方式得产品B，见图2；

(10)、将步骤8的滤过液采用30k的膜进行分离，回收截流液和滤过液；

(11)、将步骤10的截流液在温度180℃喷雾干燥得产品C，见图3；

(12)、将步骤10的滤过液采用孔径大小为1k膜浓缩，取浓缩液在温度180℃喷雾干燥得产品D，见图4。

在实施例3中，每100kg鸡蛋壳可提取大约10kg的鸡蛋膜，蛋膜的回收率在95％；产品A的产出率在62.5％；产品B+C+D的总重量占原鸡蛋膜的61.8％；产品C、D在纯净水中溶解，通过SDS电泳显示，C、D两种产品的分子量分别在5-40k和1-6k，见图5；产品C、D在磷酸盐缓冲液中溶解，通过FPLC检测其分子量分别在33k和6.5k左右，见图6；产品C、D在不同pH水溶液中，通过AFM观察，两种产品的溶液都显示形成钠米胶束，见图7、8；产品C、D的水溶液通过表面张力仪检测，两种产品的水溶液都具有极低的表面张力，见图9、10。

Claims (2)

1.鸡蛋膜蛋白的生产方法，其特征在于：其一的生产方法包括以下步骤：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为800-1000U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度35-50℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2-3小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为2-4.5％，温度45-85℃搅拌3-4小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到7-11得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的1.5-5倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用1k的膜脱盐浓缩，在温度180℃喷雾干燥得产品A。

2.鸡蛋膜蛋白的生产方法，其特征在于：其二的生产方法包括以下步骤：

(1)、将洗净灭菌的鲜鸡蛋壳压碎，烘干后采用人工筛选的方式将鸡蛋膜从壳膜混合物中分离出来；

(2)、将步骤1中的鸡蛋膜粉碎至40目以上得鸡蛋膜粉，采用人工筛选的方式去除其中的鸡蛋壳；

(3)、用纯净水配置木瓜蛋白酶溶液，木瓜蛋白酶溶液的浓度为800-1000U/L；

(4)、将步骤2的鸡蛋膜粉和步骤3的木瓜蛋白酶溶液在温度35-50℃按固液比1∶3混合，恒温搅拌2-3小时得混料；

(5)、向步骤4所得的混料中缓慢加入NaOH溶液得混合料，使得混合料中的NaOH的质量浓度为2-4.5％，温度45-85℃搅拌3-4小时，静置；

(6)、取步骤5的上清液，用稀盐酸调节pH值到7-11得膜蛋白液，膜蛋白液的体积为原上清液的1.5-5倍；

(7)、将步骤6所得的膜蛋白液采用膜孔径为300k的膜过滤浓缩，纯净水洗脱溶液中的盐分使pH值回到7，回收浓缩液和滤过液；

(8)、将步骤7的浓缩液在温度180℃采用喷雾干燥或冷冻干燥的方式得产品B；

(9)、将步骤7的滤过液采用30k的膜进行分离，回收截流液和滤过液；

(10)、将步骤9的截流液在温度180℃喷雾干燥得产品C；

(11)、将步骤9的滤过液采用孔径大小为1k膜浓缩，取浓缩液在温度180℃喷雾干燥得产品D。

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