CN101904491A - 一种牛或羊硫酸软骨素生产工艺 - Google Patents
一种牛或羊硫酸软骨素生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种牛或羊硫酸软骨素生产工艺，利用牛或羊副产品-软骨作为原料，首先经热碱溶解；采用超声波浸提，提高了提取效率；调酸并采用植物蛋白酶及微生物蛋白酶双酶解，在提高产品产率的同时，降低了生产成本；经除杂脱色，并用乙醇进一步沉淀，提高了产品纯度；最后经离心干燥、粉碎、包装，即得硫酸软骨素粉成品。本发明提供的生产工艺所生产的牛或羊硫酸软骨素，具有提取效率高、性质稳定、生产时间短、变废为宝的特点，产品产率≥30.0％，硫酸软骨素纯度≥88.0％，在医药、保健食品、化妆品等工业领域具有良好的应用推广前景，尤其在穆斯林清真市场。
Description
技术领域本发明涉及生化及食品添加剂技术领域，具体地说是利用牛或羊软骨作为原料提取纯化硫酸软骨素的生产工艺。
背景技术硫酸软骨素是一种广泛存在于动物体内的酸性粘多糖，通常与蛋白质结合在一起以蛋白多糖的形式存在。不同动物体内所存在的硫酸软骨素类型不同，猪、牛、羊的鼻骨、喉骨、软肋、气管、月牙骨以及各部位的杂软骨中主要含有硫酸软骨素A，是聚阴离子高分子化合物(C14H21NO14S)n，具有多种药理作用和生物功能，能够与机体内一些生物高分子结合，这种结合既可以发生在细胞间质，也可以发生在细胞表面及细胞内。因此，在调节体内阳离子浓度，防御细菌或病毒感染、抗凝血、脂质净化及调节骨胶质纤维的生成和增强血管壁弹性发挥重要作用，广泛应用于药品、保健食品和化妆品领域：(1)治疗疼痛、听觉障碍、肝肾疾病。(2)防治心血管疾病。(3)治疗眼疾、消肿接骨。(4)抗凝血作用。(5)硫酸软骨紊衍生物开发，作为局部麻醉剂。(6)保胶性、保水性、保胶性和高粘性，可与某些物质调制成添加剂和化妆品。
近年来，我国硫酸软骨素大量出口美国及欧洲，成为继氨基酸和肝素钠后我国生化药物的第三大出口产品，美国等国的订单几乎全部放在我国。我国目前已有一些医药企业拥有硫酸软骨素原料药生产的批准文号，这些企业都以收购硫酸软骨素粗提物和半成品为主，作为其药物、食品添加剂原料和中间体，进一步纯化为药品、食品及化妆品添加剂，因此，对粗提物和半成品有广泛需求。
从家畜软骨中提取硫酸软骨素的工艺已有不少的报道和应用，但是至今尚未检索到利用超声波辅助-碱-双酶-乙醇法将牛或羊软骨提取硫酸软骨素的工业化生产技术。国内外穆斯林市场需求量大，不能满足供应。
我国是畜牧生产大国，猪、牛及羊出栏总量达到10.55亿头(只)仅甘肃省年屠宰牛120万头(包括牦牛60多万头)，羊710万只，超过90％的牛羊软骨被废弃，不但造成浪费，还增加了企业的后续处理和环境污染，需要开发利用丰富的牛、羊软骨资源。
现有技术中，硫酸软骨素生产的关键问题是如何提高硫酸软骨素产率和纯度。国内生产厂家采用的工艺条件不尽相同，如中性盐法、碱法、碱-动物蛋白酶法、碱盐法等，存在的不足是：溶剂消耗量大，动物蛋白酶生产成本高，提取时间长，产品质量波动较大，纯度一般不高于75％，产率一般仅为10.0～15.0％左右，而且污染环境。
发明内容本发明的目的在于提供一种利用我国西北牛或羊屠宰后的副产物-软骨，用生物分离技术生产硫酸软骨素的工艺，该工艺得到的硫酸软骨素产率和纯度较高、性质稳定、具有更广泛的应用前景，变废为宝，更好地满足穆斯林市场需要。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种牛或羊硫酸软骨素生产工艺，包括以下步骤：
A、原料处理
将检疫合格的牛或羊鼻骨、喉骨、软肋、气管、月牙骨以及各部位的杂软骨，去除脂肪、结缔组织后，自然风干，置于粉碎机中粉碎，过不低于80目网筛，得软骨粉备用；
B、热碱溶解
将软骨粉加入到质量百分比浓度为2％～6％NaOH溶液的反应缸中，料液比为1∶4，加热至80～97℃，搅拌均匀并保持10～30分钟；
C、超声波浸提
将料液泵入超声波提取机中，在15～45千赫兹下超声波浸提10～30分钟，过不低于100目网筛，再在同样条件下将滤渣进行二次浸提，合并两次浸提液；
D、调酸酶解
将浸提液泵入另一反应缸中，加入体积百分比浓度为10～20％盐酸溶液，调节浸提液pH至5～8，温度为40～65℃，加入木瓜蛋白酶，酶液重量比为1.5∶1000～3.0∶1000，同时再加入中性微生物蛋白酶，酶液重量比为3∶10000～6∶10000，双酶酶解时间1.0～2.0小时，水解结束后升温至80～90℃，保持3～6分钟，灭酶；
E、除杂脱色
在酶解液中加入高岭土，高岭土添加量占软骨粉重量的5～10％，同时加入活性炭，活性炭添加量占软骨粉重量的2～8％，搅拌均匀，升温至80～95℃，吸附时间20～50分钟，使蛋白质等杂质吸附到高岭土和活性炭上，抽滤含有硫酸软骨素的清液至沉淀缸中；
F、乙醇沉淀
在盛装含有硫酸软骨素的滤清液的沉淀缸中，加入氯化钠，重量比例为滤清液∶NaCl＝100∶1.5～100∶4.5，搅拌至溶解，再加入无水乙醇，至沉淀缸滤清液中乙醇体积百分比浓度达到50～80％时，沉淀析出，静置7～14小时；
G、离心干燥
抽出上清液，将沉淀物置于离心机中脱水，转速4000r/min～10000r/min，10～40分钟，收集脱水料渣置于真空干燥箱，50～65℃下干燥2～5小时，得到硫酸软骨素提取物，粉碎即可；
H、包装
将硫酸软骨素粉及时包装，于阴凉干燥处保存。
产品质量指标为：产率≥30.0％，外观为类白色粉末，略带咸味，无臭，水溶液有粘稠性，加热不凝结；硫酸软骨素≥88.0％，氨基己糖≥32.0％，澄清度≤0.04，蛋白质≤3.0％，水分≤10.0％，pH值6.0～7.5。
本发明提供的牛或羊硫酸软骨素粉生产工艺，利用牛或羊副产品-软骨作为原料，在生产过程中首先采用超声波处理，提高了提取效率，缩短了时间；用植物及微生物蛋白酶，提高了产品产率，降低了生产成本；用乙醇进一步沉淀，提高了产品纯度。本发明提供的生产工艺所生产的牛或羊硫酸软骨素具有提取效率高、产率和纯度高、性质稳定、生产时间短、变废为宝的特点，在医药、保健食品、化妆品等工业领域具有良好的应用推广前景，尤其在穆斯林清真市场。
具体实施方式
实施例1至3是以牛软骨为原料生产牛硫酸软骨素的工艺。
实施例1：
A、原辅料选择及预处理
经检疫合格的牛屠宰后，取出软骨，剥除其表面脂肪、结缔组织以及其他杂物，用清水洗净，自然风干。然后称取100千克软骨，用粉碎机粉碎，过80目筛；
辅料的质量标准为：木瓜蛋白酶，木瓜蛋白酶活力≥50万u/g；中性微生物蛋白酶可以采用枯草芽孢杆菌蛋白酶或地衣芽胞杆菌蛋白酶，蛋白酶活力≥40万u/g；氢氧化钠，白色粉状固体，氢氧化钠≥95.0％，食品级；高岭土，白色粉末，食品级；活性炭，黑色粉末，食品级；氯化钠，白色粉状固体，氯化钠≥98.0％，食品级。
B、热碱溶解
将软骨粉加入到质量百分比浓度为3.5％NaOH溶液400升的反应缸中，料液比为1∶4，加热至90℃，电动搅拌30分钟。
C、超声波浸提
将料液泵入超声波提取机中，在40千赫兹下超声波浸提10分钟。过100目网筛，再将滤渣进行二次浸提，合并两次浸提液。
D、调酸酶解
将浸提液泵入另一反应缸中，加入体积百分比浓度为10％盐酸溶液，调节浸提液pH至7.5，温度为62℃，按酶液重量比3.0∶1000加入木瓜蛋白酶1.5千克(购于广州酶制品公司或广西天绿生物制品公司)，同时按酶液重量比为3.0∶10000再加入枯草芽孢杆菌蛋白酶0.15千克(购于丹麦诺维信酶制品公司或湖州礼来生物技术公司)，双酶酶解时间2小时，水解结束后升温至80℃，保持3分钟，灭酶。
E、除杂脱色
在酶解液中加入高岭土(购自广州托亿贸易公司或桂林宝丽西瓷土材料公司)，按软骨粉重量的5％加入高岭土5千克，同时按软骨粉重量的8％加入活性炭8千克(购自兰州活性炭厂或承德冀北燕山活性炭公司)，电动搅拌均匀，快速升温至87℃，吸附26分钟，抽滤含有硫酸软骨素的清液至沉淀缸中。
F、乙醇沉淀
在滤清液中，按滤清液∶NaCl＝100∶4.5重量比例加入氯化钠，搅拌至溶解，再加入无水乙醇，至沉淀缸滤清液中乙醇体积百分比浓度为54％时，沉淀析出，静置8小时。
G、离心干燥
抽出上清液，将沉淀物置于离心机中脱水，转速4000r/min，38分钟，收集料渣置于干燥箱，52℃下干燥4小时，得到硫酸软骨素提取物，粉碎得硫酸软骨素粉。
H、包装
将硫酸软骨素粉及时包装，于阴凉干燥处保存。
产品质量测定结果为：产率31.9％，外观为类白色粉末，略带咸味；无臭，水溶液有粘稠性，加热不凝结。硫酸软骨素为90.5％，蛋白质2.1％，氨基己糖33.1％，水分7.2％，澄清度0.04，pH值7.2。
实施例2：
A、原辅料的选择及预处理
原料为检疫合格的牛软骨，其预处理、辅料质量标准与实施例1步骤A相同；
B、热碱溶解
将软骨粉加入到质量百分比浓度为5.5％NaOH溶液400升的反应缸中，料液比为1∶4，加热至82℃，电动搅拌10分钟。
C、超声波浸提
将料液泵入超声波提取机中，在15千赫兹下超声波浸提30分钟。过100目网筛，再将滤渣进行二次浸提，合并两次浸提液。
D、调酸酶解
将浸提液泵入另一反应缸中，缓缓加入体积百分比浓度为20％盐酸溶液，调节浸提液pH至5.5，温度为43℃，按酶液重量比1.5∶1000加入木瓜蛋白酶0.75千克(购于广州酶制品公司或广西天绿生物制品公司)，同时按酶液重量比为5.0∶10000再加入地衣芽胞杆菌蛋白酶0.25千克(购于丹麦诺维信酶制品公司或湖州礼来生物技术公司)，双酶酶解时间1小时，酶解结束后升温至80℃，保持6分钟，灭酶。
E、除杂脱色
在酶解液中加入高岭土(购自广州托亿贸易公司或桂林宝丽西瓷土材料公司)，按软骨粉重量的9％加入高岭土9千克，同时按软骨粉重量的2％加入活性炭2千克(购自兰州活性炭厂或承德冀北燕山活性炭公司)，电动搅拌均匀，快速升温至93℃，吸附46分钟，抽滤含有硫酸软骨素的清液至沉淀缸中。
F、乙醇沉淀
在滤清液中，按滤清液∶NaCl＝100∶1.5重量比例加入氯化钠，搅拌至溶解，再加入无水乙醇，至沉淀缸滤清液中乙醇体积百分比浓度为70％时，沉淀析出，静置13小时。
G、离心干燥
抽出上清液，将沉淀物置于离心机中脱水，转速10000r/min，10分钟，收集料渣置于干燥箱，65℃下干燥3小时，得到硫酸软骨素提取物，粉碎得硫酸软骨素粉。
H、包装
将硫酸软骨素粉及时包装，于阴凉干燥处保存。
产品质量测定结果为：产率30.1％，外观为类白色粉末，略带咸味；无臭，水溶液有粘稠性，加热不凝结。硫酸软骨素为89.6％，蛋白质2.5％，氨基己糖32.9％，水分7.3％，澄清度0.04，pH值6.7。
实施例3至4是以羊软骨为原料生产羊硫酸软骨素。
实施例3：
工艺步骤同实施例1，区别仅在于原料不同，是以羊软骨为原料。
得到的羊硫酸软骨素质量检测结果为：产率31.9％，外观为类白色粉末，略带咸味；无臭，水溶液有粘稠性，加热不凝结。硫酸软骨素为88.9％，蛋白质2.8％，氨基己糖32.5％，水分8.1％，澄清度0.02，pH值7.3。
实施例4：
工艺步骤同实施例2，区别仅在于原料不同，是以羊软骨为原料。
得到的羊硫酸软骨素质量检测结果为：产率32.1％，外观为类白色粉末，略带咸味；无臭，水溶液有粘稠性，加热不凝结。硫酸软骨素为90.3％，蛋白质2.8％，氨基己糖33.1％，水分6.8％，澄清度0.03，pH值7.1。
需要说明的是，实施例1至实施例4所用过的乙醇用蒸馏法回收循环利用。
以上所述的仅是本发明具体实施例，并不是对本发明的限定。应当指出：对于本领域的技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，做出的其它等同变型和改进都应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种牛或羊硫酸软骨素生产工艺，其特征是该生产工艺包括以下步骤：
A)原料处理
将检疫合格的牛或羊鼻骨、喉骨、软肋、气管、月牙骨以及各部位的杂软骨，去除脂肪、结缔组织后，自然风干，置于粉碎机中粉碎，过不低于80目网筛，得软骨粉备用；
B)热碱溶解
将软骨粉加入到质量百分比浓度为2％～6％NaOH溶液的反应缸中，料液比为1∶4，加热至80～97℃，搅拌均匀并保持10～30分钟；
C)超声波浸提
将料液泵入超声波提取机中，在15～45千赫兹下超声波浸提10～30分钟，过不低于100目网筛，再在同样条件下将滤渣进行二次浸提，合并两次浸提液；
D)调酸酶解
将浸提液泵入另一反应缸中，加入体积百分比浓度为10～20％盐酸溶液，调节浸提液pH至5～8，温度为40～65℃，加入木瓜蛋白酶，酶液重量比为1.5∶1000～3.0∶1000，同时再加入中性微生物蛋白酶，酶液重量比为3∶10000～6∶10000，双酶酶解时间1.0～2.0小时，水解结束后升温至80～90℃，保持3～6分钟，灭酶；
E)除杂脱色
在酶解液中加入高岭土，高岭土添加量占软骨粉重量的5～10％，同时加入活性炭，活性炭添加量占软骨粉重量的2～8％，搅拌均匀，升温至80～95℃，吸附时间20～50分钟，使蛋白质等杂质吸附到高岭土和活性炭上，抽滤含有硫酸软骨素的清液至沉淀缸中；
F)乙醇沉淀
在盛装含有硫酸软骨素的滤清液的沉淀缸中，加入氯化钠，重量比例为滤清液∶NaCl＝100∶1.5～100∶4.5，搅拌至溶解，再加入无水乙醇，至沉淀缸滤清液中乙醇体积百分比浓度达到50～80％时，沉淀析出，静置7～14小时；
G)离心干燥
抽出上清液，将沉淀物置于离心机中脱水，转速4000r/min～10000r/min，10～40分钟，收集脱水料渣置于真空干燥箱，50～65℃下干燥2～5小时，得到硫酸软骨素提取物，粉碎得硫酸软骨素粉；
H)包装
将硫酸软骨素粉及时包装，于阴凉干燥处保存。
2.根据权利要求1所述的牛或羊硫酸软骨素生产工艺，其特征是：所述步骤D)中加入的中性微生物蛋白酶，选用枯草芽孢杆菌蛋白酶或地衣芽胞杆菌蛋白酶。
3.根据权利要求1或2所述的牛或羊硫酸软骨素生产工艺，其特征是：所述步骤F)中使用过的乙醇用蒸馏法回收循环利用。
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