CN101942204B

CN101942204B - 胶原蛋白膜的生产方法

Info

Publication number: CN101942204B
Application number: CN2010102883025A
Authority: CN
Inventors: 翁武银; 曹敏杰; 刘光明; 苏文金
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Jimei University
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: CN101942204A

Abstract

本发明公开了一种利用鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料生产无腥味胶原蛋白膜的方法，技术工艺包括将鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料通过去除非胶原蛋白、脱脂、脱腥、脱灰、搅碎等步骤进行处理，在热水浸提、离心分离获得的胶原蛋白液中添加增塑剂，通过搅拌脱泡、干燥等步骤制备成胶原蛋白膜。本发明利用鱼类加工下脚料为主要原料，为其综合利用和产品开发开辟新途径；制备的胶原蛋白膜具有良好的机械强度和透明度，无鱼腥味，可替代部分塑料包装膜，可与被包装食品一起食用，对减少水产加工企业废弃物的排放，减少塑料包装膜在食品中的使用，保护环境均具有良好的作用。

Description

胶原蛋白膜的生产方法

技术领域

本发明涉及一种环境友好包装膜的开发领域，具体地说涉及利用鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料为原料的胶原蛋白膜的生产方法。

背景技术

目前，我国水产品总产量已经超过5000万吨，在鱼类水产品加工过程尤其是冷冻鱼片生产和鱼糜加工过程中，一般会产生大量包括鱼头、鱼骨、鱼皮、鱼鳞等下脚料，其重量约占原料鱼的40％-55％。而且，随着水产养殖业和海洋捕捞业的高速发展，这些鱼类加工废弃物也会在逐年上升。目前国内外针对这些鱼类加工下脚料主要用来生产鱼粉、鱼骨粉等低附加值产品，甚至还有一部分类似鱼鳞等被作为废弃物直接丢弃，这样不仅浪费资源，而且还会给环境造成严重污染。此外，食品包装所使用的材料除了一部分是纸以外，几乎都是塑料制品。由于塑料在自然界中不易分解腐烂，焚烧则会产生二恶英等有毒气体，给生态环境带来了严重危害。因此，利用鱼类水产品加工下脚料生产胶原蛋白可食膜，对减少水产加工企业废弃物的排放，减少塑料包装材料在食品中的使用，保护环境均具有良好的作用。

可食膜，主要是利用人体能消化吸收的蛋白质和淀粉作为基本原料，添加甘油、山梨糖醇等可食性增塑剂，通过一定的处理工序使之在干燥后形成一种具有一定机械强度和选择透过性的结构致密、可部分替代塑料包装材料的薄膜。由于可食膜可以与被包装食品一起食用，不对食品和环境造成污染，近年来已经成为国内外包装材料的研究热点并开始被食品业界所采用。蛋白质自身具有良好成膜能力和营养价值，其中胶原蛋白是可食性包装膜中应用最广泛的动物蛋白质，但是胶原蛋白的生产原料基本上是猪、牛的皮和骨。近年来由于疯牛病、猪口蹄疫的恐慌以及宗教原因等，从水生动物中提取胶原蛋白成为必须，然而关于利用鱼类胶原生产蛋白膜的报道还是比较少。章超桦等报道了一种含有鱼皮胶原蛋白的可食膜及其生产方法(专利号：200810029610)，但是在胶原蛋白溶液中添加大豆蛋白可能会阻碍胶原蛋白间的相互作用导致膜的力学强度下降，而且对于如何消除鱼类胶原蛋白膜中腥臭味却没有报道。本发明将在鱼骨、鱼皮、鱼鳞、鱼筋等废弃物进行碱液浸泡过程中，利用酒精和H₂O₂对其进行脱脂、脱腥，并通过控制胶原蛋白浸提的温度和时间，以及利用离心去除不溶性杂质等方法直接制备胶原蛋白膜，进而提高胶原蛋白膜的力学强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶原蛋白膜的生产方法，它是以鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料为原料，将其制备成胶原蛋白可食膜的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明是一种生产胶原蛋白膜的生产方法，它通过在碱性条件下利用酒精和H₂O₂对鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料进行脱脂、脱腥、脱色，在酸性条件下对其进一步脱灰制备粗胶原蛋白，然后通过热水浸提胶原蛋白，制备成具有良好的机械强度的胶原蛋白可食膜。具体工艺步骤是：

(1)粗胶原蛋白的提取：鱼类下脚料用碱性溶液浸泡1天后用清水漂洗至中性、用酸性溶液搅拌浸泡后用清水漂洗至中性、并搅碎制备成粗胶原蛋白。(2)膜液的调制：将粗胶原蛋白采用60-100℃热水浸提、通过布滤、离心分离去除不溶性物质，然后利用蒸馏水调制成蛋白质含量为2-4％、甘油含量为0.4-1.6％的膜液。(3)蛋白膜的制备：将调制好的膜液均匀地倒在有机硅树脂框内(1.6kg/m²)，利用恒温恒湿箱在25℃、相对湿度50％下干燥约24h后，从有机硅树脂上剥离即可获得透明的胶原蛋白膜。

步骤(1)中无色、无腥味的粗胶原蛋白的提取步骤是：在碱性条件下对鱼类下脚料进行脱脂、脱腥和脱色，在酸性条件下对其脱灰，搅碎制备成粗胶原蛋白。

步骤(1)中碱性溶液为0.05M NaOH-25％酒精-1.5％H₂O₂。

步骤(1)中碱性溶液的用量为原料的2-5倍，浸泡温度为4-20℃。

步骤(1)中酸性溶液为0-0.05M盐酸、柠檬酸或醋酸水溶液。

步骤(1)中酸性溶液的用量为原料的5-10倍，浸泡温度为室温。

步骤(2)中制备膜液时需要通过离心去除不溶性物质。

步骤(2)中膜液中主要成分为2-4％蛋白质、0.4-1.6％甘油。

步骤(3)中蛋白膜制备时每平方米需要加入约1.6kg的膜液。

由于本发明在碱性条件下利用有机溶剂酒精和氧化剂H₂O₂对鱼骨、鱼皮、鱼鳞以及鱼筋等鱼类加工下脚料进行浸泡，既可以抑制胶原蛋白膨胀，又可以达到脱脂、脱腥和脱色。一般酸水解或酶降解提取法只能获得小肽胶原蛋白，用其制备胶原蛋白膜机械强度比较低，而采用热水短时间浸提法可以获得纤维状的胶原蛋白，制备成的胶原蛋白膜强度比较高。而且本发明利用离心去除不溶性杂质，还可以进一步提高膜的机械强度、透明度和致密性。故，本发明具有以下优点：

1、本发明利用鱼类加工下脚料为主要原料，既可以降低可食膜的生产成本，又可以提高鱼类加工下脚料的附加值。

2、本发明制备的胶原蛋白可食膜为无色、无腥臭味，透明度高。

3、本发明制备的胶原蛋白可食膜的机械强度为25MPa-50MPa，达到OPP塑料膜的水平。

4、本发明利用鱼类下脚料制备的胶原蛋白膜具有可食性，可减少水产加工企业废弃物的排放，降低塑料包装膜带来的环境污染问题。

下面结合附表和具体实施例对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1

1、粗胶原蛋白的提取：取1kg鳗鱼骨放在5L的0.05M NaOH-25％酒精-1.5％H₂O₂溶液中，在10℃下搅拌浸泡1天后，用清水搅拌漂洗至中性；接着用7.5L的0.05M的盐酸对其搅拌浸泡3h后漂洗至中性，过滤，对滤渣进行搅碎，制备成粗胶原蛋白。

2、膜液的制备：在40g搅碎的粗胶原蛋白中加入120ml蒸馏水，于100℃下浸提1h，用纱布过滤、滤液通过离心去除不溶性杂质，利用蒸馏水将获得的上清液调制成蛋白质含量为2％、甘油含量为0.8％，利用脱泡机进行脱泡后制备成可食膜膜液。

3、蛋白膜的制备：将调制好的4g膜液均匀倒在5cm×5cm的有机硅树脂框内(1.6kg/m²)，利用恒温恒湿箱在25℃、相对湿度50％下干燥24h后，从有机硅树脂上剥离即可获得透明的胶原蛋白可食膜。对制备的蛋白膜的厚度、机械强度、透光率等指标进行了测定，结果如表2所示。

实施例2

1、粗胶原蛋白的提取：取1kg鲨鱼筋放在3L的0.05M NaOH-25％酒精-1.5％H₂O₂溶液中，在20℃下搅拌浸泡1天后，用清水搅拌漂洗至中性，过滤，对滤渣进行搅碎，制备成粗胶原蛋白。

2、膜液的制备：在40g搅碎的粗胶原蛋白中加入120ml蒸馏水，于80℃下浸提6h，用纱布过滤、滤液通过离心去除不溶性杂质，利用蒸馏水将获得的上清液调制成蛋白质含量为3％、甘油含量为0.6％，利用脱泡机进行脱泡后制备成可食膜膜液。

3、蛋白膜的制备：制备方法与实例1相同。并对制备的蛋白膜的厚度、机械强度、透光率等指标进行了测定，结果如表2所示。

实施例3

1、粗胶原蛋白的提取：取1kg鰤鱼骨放在5L的0.05M NaOH-25％酒精-1.5％H₂O₂溶液中，在4℃下搅拌浸泡1天后，用清水搅拌漂洗至中性；然后用10L的0.05M的柠檬酸搅拌浸泡3h后漂洗至中性，过滤，对滤渣进行搅碎，制备成粗胶原蛋白。

2、膜液的制备：在40g搅碎的粗胶原蛋白中加入120ml蒸馏水，于60℃下浸提6h，用纱布过滤、滤液通过离心去除不溶性杂质，利用蒸馏水将获得的上清液调制成蛋白质含量为4％、甘油含量为1.2％，然后搅拌均匀后利用脱泡机进行脱泡，制备成可食膜膜液。

实施例4

1、粗胶原蛋白的提取：取1kg鰤鱼骨放在2L的0.05M NaOH-25％酒精-1.5％H₂O₂溶液中，在15℃下搅拌浸泡1天后，用清水搅拌漂洗至中性；然后用5L的0.05M的醋酸搅拌浸泡0.5后漂洗至中性，过滤，对滤渣进行搅碎，制备成粗胶原蛋白。

3、蛋白膜的制备：制备方法与实例1相同。并对制备的蛋白膜的厚度、机械强度、透光率等指标进行了测定。

表1显示了不同提取条件下获得的胶原蛋白中氨基酸组分的结果，由表可知不同鱼类下脚料提取的胶原蛋白中氨基酸组分构成几乎相同，其中甘氨酸占31.8-34.0％，羟脯氨酸和脯氨酸共占约18.2-19.9％，体现出胶原蛋白特有的性质。在实施例1、2、3的膜液中将胶原蛋白含量分别调制成2％、3％、4％，经过24h干燥后获得的蛋白膜的物理性质如表2所示。由表2可知膜液中的蛋白质含量越高，蛋白膜厚度越大，但是蛋白膜的机械强度和延伸率与膜液中的蛋白质含量却没有明显的相关性，可能是跟添加的甘油与胶原蛋白间的比例有关。蛋白膜的透光率主要用来表达膜的透明度，透光率的值越大表明膜越透明，由表2可知本发明制备的胶原蛋白膜的透明度与OPP塑料膜相近。而且，本发明制备的胶原蛋白膜的机械强度、延伸率可以接近OPP塑料膜，因此可以替代塑料膜作为食品的内包装膜使用。

综上所述，本发明将鱼类下脚料放在含有25％酒精和1.5％H₂O₂的碱性溶液中浸泡12-24h去除非胶原蛋白、脱脂、脱腥，经酸性溶液浸泡脱灰后，然后利用热水浸提、离心分离获得的胶原蛋白液调制成蛋白质含量为2-4％、甘油含量为0.4-1.6％的膜液，通过搅拌脱泡、干燥等步骤制备成胶原蛋白膜。本发明制备的胶原蛋白膜具有良好的机械强度和透明度，无鱼腥味，可与被包装食品一起食用，对减少水产加工企业废弃物的排放，减少塑料包装膜在食品中的使用，保护环境均具有良好的作用。

上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

表1鱼类下脚料提取的胶原蛋白的氨基酸组成(％)

表2鱼类下脚料由来的胶原蛋白膜的物理性质

Claims

1.一种胶原蛋白膜的生产方法，其特征在于：(1)粗胶原蛋白的提取：将鱼骨、鱼皮、鱼鳞或鱼筋中的一种用2-5倍原料重的碱性溶液浸泡12-24h后用清水漂洗至中性；在室温下利用5-10倍原料重的酸性溶液搅拌浸泡0-3h后用清水漂洗至中性、并搅碎制备成粗胶原蛋白；所述的碱性溶液中NaOH为0.05M、酒精为25％、H₂O₂为1.5％；(2)膜液的调制：粗胶原蛋白经过热水浸提后、采用布滤和离心分离去除不溶性物质，然后利用蒸馏水调制成蛋白质含量为2-4％、丙三醇含量为0.4-1.6％的膜液；(3)蛋白膜的制备：将调制好的膜液均匀地倒在有机硅树脂框内，利用恒温恒湿箱在25℃、相对湿度50％下干燥24h后，从有机硅树脂上剥离即可获得透明的胶原蛋白膜。

2.根据权利要求1所述的胶原蛋白膜的生产方法，其特征在于：步骤(1)中鱼骨、鱼皮、鱼鳞或鱼筋在碱性溶液中的浸泡温度为4-20℃。

3.根据权利要求1所述的胶原蛋白膜的生产方法，其特征在于：步骤(1)中酸性溶液为大于0且小于等于0.05M盐酸、柠檬酸或醋酸水溶液中的一种。

4.根据权利要求1所述的胶原蛋白膜的生产方法，其特征在于：步骤(2)为粗胶原蛋白的热水浸提温度为60-100℃，浸提时间为1-6h。

5.根据权利要求1所述的胶原蛋白膜的生产方法，其特征在于：步骤(3)中蛋白膜制备时每平方米需要加入1.6kg膜液。