CN102020696B - 丝肽的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丝肽的制造方法，对蚕茧或副产品丝实施脱胶及洗涤、水解、中和、脱色及除臭、过滤、脱盐、浓缩和干燥工序制造丝肽的过程中，在所述中和工序中，使水解物在碱性状态下熟成一定时间；然后将熟成后的水解物中和成pH值7.0-7.5，从而在中和时抑制了含有油脂成分的蛋白质与盐酸反应而产生有害成分，而且防止了由于等电点而产生的沉淀。通过本发明可制造出对人体安全、生产率高的经济型丝肽。

Description

丝肽的制造方法

技术领域

本发明涉及一种丝肽的制造方法，特别是涉及一种丝肽的制造方法，在通过对蚕茧或副产品丝实施脱胶/洗涤、水解、中和、脱色/除臭、过滤、脱盐、浓缩以及干燥工序制造丝肽过程中，在进行上述中和时，使水解物在碱性状态下熟成一定时间，然后把熟成的上述水解物中和成pH值为7.0-7.5。

背景技术

自古以来，蚕(Bombyx mori)是蚕农为了生产丝绸而养殖的。随着蚕的药用价值逐渐被人们所认识，作为药品原料或保健品的应用得到较大增长。

从前在民间疗法中，认为蚕对糖尿病的预防、恢复体力、防止皮肤老化、失忆症以及老年痴呆症具有显著的疗效。《东医宝鉴》（注：朝鲜古代药学著作）中也有蚕可治疗饮水症（糖尿病）的记录。

最近，人们不仅对蚕本身进行积极深入的研究，而且还对可成为丝绸原料的蚕茧也进行着食用和药用的研究。特别是对从蚕茧的茧层中提取丝肽的研究也在多角度进行。

由蚕茧生产出的丝绸是一种可从自然界中获取的优良的巨大蛋白质，其由作为纤维状蛋白质的蚕丝蛋白（fibroin）和使其附着的作为胶状蛋白质的丝胶蛋白（sericin）构成。

丝绸蛋白质由包含8种人体必需的氨基酸在内的18种氨基酸构成，其包含了构成人体所需的几乎所有氨基酸。蚕丝蛋白的主要成分是甘氨酸（glycine）和丙氨酸（alanine），这两种氨基酸占蚕丝蛋白全部成分的65%，在人体内不能合成的必需氨基酸也占其全部成分的6%左右。另外，丝氨酸、天（门）冬氨酸（aspartic acid）以及谷氨酸占丝胶蛋白全部成分的60%左右，人体必需氨基酸占整体的19%左右。

这种利用蚕茧或副产品丝制造丝肽的方法，通常包括脱胶、洗涤、水解、中和、脱色及除臭、过滤、脱盐、浓缩以及干燥等步骤。

在如上所述的通常的丝肽制造方法中，在中和步骤主要采取直接中和法。直接中和法是指，使用强碱中和pH值在1.0以下的强酸溶液，从而不经过碱性状态，一次性使pH值达到7.0的中和方法。使用这种直接中和法进行中和时，由于氨基酸的等电点而产生沉淀物，含有油脂成分的蛋白质与盐酸反应而形成氯乙醇（chlorohydrin），其中产生最多的是MCPD(3-氯-1,2-丙二醇；3-chloro-1,2-propanediol)和DCP(1,3-二氯-2-丙醇；1,3-dichloro-2-propanol)。另外，在碱性区域内，赖氨酸（Lysine）和丙胺酸（alanine）结合而生成赖丙氨酸（Lysinoalanine）。

根据JACFA(FAO/WHO食品添加剂专家委员会（1993年）)的报告，MCPD会抑制附睾、睾丸以及精子中的糖分解酶的作用，使精子的活动能力降低，可逆地引起受孕能力的降低。而且，已知在老鼠实验中，DCP可诱发肝脏、肾脏、胸腺及口腔上皮/舌部的良性及恶性肿瘤。另外，已知赖丙氨酸可诱发肾钙质沉着症以及肾脏巨细胞症。

所以，通过上述传统方法制造的丝肽很难作为食品或药品原料使用。

发明内容

为了解决如上所述的现有技术中存在的问题，本发明提供一种在进行中和时可抑制含有油脂成分的蛋白质和盐酸反应而产生有害成分，从而制造对人体安全的丝肽的制造方法。

本发明的另一目的在于，提供一种可在进行中和时抑制因等电点而产生的沉淀物，可提高生产率和降低制造成本的丝肽的制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种丝肽的制造方法，对蚕茧或副产品丝实施脱胶及洗涤、水解、中和、脱色及除臭、过滤、脱盐、浓缩和干燥工序，其特征在于，在所述中和工序中，使水解物在碱性状态下熟成一定时间之后，将熟成后的所述水解物中和成pH值为7.0-7.5。

另外，优选的是，在水解物中加入NaOH，将该水解物的液态特性调整为pH值8.8～9.2的碱性状态之后，进行4～8小时熟成。

另外，优选的是，所述NaOH是33%(w/w)的NaOH溶液。

另外，优选的是，所述中和是在所述熟成的水解物中加入2N浓度的HCl溶液进行的。

另外，本发明还提供利用上述丝肽的制造方法制出的丝肽。

根据本发明制造的丝肽，是实施从酸性状态变为碱性状态的熟成之后，再将其中和成中性状态的中和工序制造的，因此，可抑制在中和工序中的有害成分的发生，对人体安全，适宜在食品以及药品等领域使用。另外，在中和时，通过抑制因等电点导致的沉淀的发生，可提高生产率、降低生产成本。

具体实施方式

下面，对本发明做详细说明。

在下述的说明书中记载的蚕茧，除非有特别说明，均指剥除了用于生产冬虫夏草的蛹之后的切剖蚕茧、抽丝后的副产品丝以及它们的混合物。

根据本发明的丝肽的制造方法，在制造丝肽时，在碱性状态下使水解物熟成一定时间，然后使上述熟成的水解物中和成pH值为7.0～7.5，通过这些步骤制作丝肽。

具体地说，根据本发明的丝肽的制造方法，对蚕茧或副产品丝进行脱胶以去除丝胶之后，洗涤上述已脱胶的脱胶物，然后进行水解，再把上述水解物的液态特性调整到碱性状态熟成一定时间，之后把水解物中和成pH值为7.0～7.5的中性状态，对已中和的上述水解物进行脱色/除臭及过滤后，实施脱盐、浓缩、干燥，从而制造出丝肽。

下面，详细说明如上所述的本发明涉及的丝肽制造方法。

(脱胶/洗涤工序)

首先，对蚕茧或副产品丝进行脱胶，以去除丝胶蛋白。

上述蚕茧是指剥除了用于生产冬虫夏草的蛹之后的切剖蚕茧、以及抽丝后的副产品丝等。上述蚕茧或副产品丝，可使用经认真挑选的没有杂质、且新鲜度良好且通过了品质鉴定的蚕茧或副产品丝。

通常情况下，蚕茧由蚕丝蛋白和丝胶蛋白这两种蛋白质构成。该丝胶蛋白在水解以后的工序中会产生大量的泡沫，较大程度上会影响工序的进行。而作为丝胶蛋白的主成分的丝氨酸，在蛋白质的水解过程中会发生外消旋化，且其分离比较困难，所以本发明通过脱胶工序去除丝胶蛋白。

作为上述脱胶工序中使用的溶剂，可以是本行业通常使用的肥皂、乳化剂、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠以及盐水等。最好是使用对人体危害程度较小的碳酸氢钠（NaHCO3）溶液或盐水。

当使用上述碳酸氢钠溶液时，如果溶液的浓度过高，那么不仅溶解丝胶，甚至会溶解蚕丝蛋白，这样就会降低生产率。如果溶液的浓度过低，则不能完全去除丝胶蛋白，所以最好使用2%(w/v)的碳酸氢钠溶液。

另外，在上述脱胶过程中，为了均匀地脱胶，最好对脱胶物边搅动边加热一个小时左右。

对于通过上述过程进行了脱胶的脱胶物，用热水反复洗涤3次左右，每次大约30分钟，这样就可以完全去除脱胶时使用的化学品残留物。

利用离心法对上述洗涤过的脱胶物进行脱水，这时最好是脱水至脱胶物的含水率达到50%左右。

干燥上述脱过水的脱胶物，使其含水率达到10%以下。

(水解工序)

水解如上所述地进行了干燥的脱胶物，使其分解成人体容易吸收的小分子的氨基酸。

上述水解工序是利用酸溶液在110～120℃条件下进行20～48个小时，最好是40小时。特别是，上述酸溶液最好是使用10倍于上述干燥过的脱胶物体积的2N浓度的HCl溶液。

当上述HCl溶液的浓度大于2N时，虽然分解速度比较快，但水解后溶液的颜色比较深，也有可能产生对人体有害的MCPD及DCP。但溶液的浓度小于2N时，分解速度会变慢。

另外，当上述HCl溶液的量超过10倍时，虽然分解速度比较快，但对于水解后的工序来说增加负荷，会使生产效率降低。当HCl溶液的量小于10倍时，分解速度会变慢。

所以，考虑到上述水解时的分解速度、脱色及除臭等因素，最好是使用10倍于已干燥的脱胶物重量的、2N浓度的HCl溶液。

另外，上述水解过程可以在设有冷凝器的容器内进行。水解时，通过向冷凝器提供冷却水，将加热时蒸发的HCl溶液冷凝，使其重新回流到水解容器中。即，通过一边提供冷却水一边加热，可防止HCl溶液在短时间内全部蒸发而无法进行水解的问题。

(中和工序)

完成了上述水解的水解物在碱性状态下熟成后，将其中和成中性状态。

根据本发明的丝肽制造方法，把完成了上述水解的pH值为1.0以下的强酸状态的水解物在碱性状态下熟成一定时间，然后把该熟成的水解物中和成pH值为7.0～7.5的中性状态，从而可抑制过去中和时有可能产生的对人体有害物质和因等电点而产生的沉淀物。

首先，在已完成水解的pH值为1.0以下的强酸溶液中加入NaOH并进行搅拌，使其通过中和点而成为碱性状态，在该状态下进行熟成。

为了使上述已水解的水解物的液态特性转变成碱性，可使用通常使用的盐基，但最好使用能够产生对人体无害且容易进行脱盐的盐（NaCl）的NaOH。这时，最好使用33%(w/w)的NaOH。

当上述NaOH的浓度大于33%(w/w)时，急剧的发热反应会使温度随之上升，这样可能损坏生产设备以及发生安全事故隐患。当浓度小于33%(w/w)时，在各个工序中要处理的液体量增多而增加了工序的负荷，从而会成为降低生产效率的原因。

优选的是，在把水解物的液态特性调整到pH值为8.8～9.2的碱性状态之后，进行4～8个小时的上述熟成，最好是，在pH值为9.0～9.2状态下，进行5小时的上述熟成。

在进行上述熟成时，如果溶液的pH值小于8.8，那么有可能降低产生MCPD的抑制力，而如果超过9.2，那么有可能产生赖丙氨酸。

另外，如果上述熟成时间小于4个小时，那么无法充分抑制MCPD的产生；如果熟成时间超过8个小时，那么有可能产生赖丙氨酸。

向如上所述地在碱性状态下熟成了一定时间的水解物中加入酸，中和成pH值为7.0～7.5的中性状态。

这时，可使用多种酸，但是考虑到中和时产生的盐，最好使用HCl。特别是，最好使用2N浓度的HCl溶液。

如果上述HCl的浓度太高，在中和时不仅难以显示出正确的终点，而且还会因发热反应而发生的急剧的温度上升和暂时的pH值酸性化，有可能增加MCPD和DCP的产生量。

再者，如果HCl的浓度过低，则不仅寻找中和点所需的时间过长，而且水解蛋白质的生产率会降低。所以，在可保障对人体安全性的范围内，最好是使用产量最多的2N浓度的HCl溶液。

特别优选的是，在上述中和时，在几乎不残留多余盐酸的pH值（pH值为9.0左右）中进行充分搅拌，以防止产生MCPD和DCP。

最好是，进行上述中和之后，使溶液的pH值达到7.0～7.5。特别是，在以后脱色及除臭处理中使用的活性炭具有弱酸性，为了使最终获得的溶液的pH值达到7.0，最好是使中和时的溶液的pH值达到7.5。

在如上所述的中和步骤，如果中和后的溶液内完全没有HCl残留，那么不存在产生MCPD和CDP所需的HCl，所以可防止MCPD和CDP的产生。

如上所述，根据本发明，使强酸性溶液在碱性状态下熟成，然后把熟成的溶液中和成中性状态，从而可防止因氨基酸的等电点导致的沉淀物的发生，并且可从源头上阻止中和时产生对人体有害物质MCPD,DCP等。

(脱色/除臭工序)

为了对上述已熟成和中和的水解物进行脱色及除臭，加入活性炭并进行搅拌。

上述活性炭可使用直径为50～100μm的微粒子活性炭。

该活性炭的使用量为上述已熟成及中和的水解物溶液的1～3%(w/v)，最好是1.5%(w/v)。

在上述已中和的水解物溶液中加入活性炭，然后加热120～180分钟，搅拌速度为30～40rpm/分。如果搅拌速度超过60rpm/分，则会因活性炭粒子粉碎而使活性炭的含水率提高，这会引起生产率降低，并且由于粒子的粉碎而会提高过滤工作的难度。

(过滤工序)

在完成脱色和除臭工序之后，用于上述脱色/除臭的活性炭在过滤步骤中被过滤掉。

上述过滤工作可利用通常的离心分离法或过滤压降法等。最好是使用离心分离法，这样不仅提高生产率、还更加卫生。

通过上述方法过滤的溶液为清澈透明的液体，该溶液中含有通过水解而获得的氨基酸和中和时产生的盐。

(脱盐工序)

为了去除上述过滤后存在于水解物中的盐，要进行脱盐工序。这时，脱盐工序最好是进行到溶液中存在的盐份浓度大约为0.1～0.2%(w/v)。

上述脱盐工序可通过通常的电子脱盐装置、电子分解和利用膜过滤器的脱盐方法（电子透析法）等实施，最好是使用电子透析法。这时，最好采用使脱盐装置的电位差较低的运行方法，考虑了电流的跳变点和电解溶液特性的运行方法，以及调整运行点等以防止优良的氨基酸被电解的方法。

(浓缩工序)

经过了上述脱盐工序的溶液中几乎只剩下水和氨基酸，把该溶液浓缩成适当的浓度，以便有效地进行下一步的干燥工序。

上述浓缩过序可采用基于通常方法的真空浓缩法进行，优选的是，溶液中固体状粉末的含量不超过45重量%。如果上述浓缩时的固体状粉末的含量超过45重量%，那么根据氨基酸的溶解度会发生再结晶，在之后的工序中会引起配管的堵塞，使作业变得困难。

另外，优选上述浓缩时的加热温度为50℃左右，如果超过该温度，溶液的褐变现象比较严重，会发生产品颜色变深的问题。

(干燥工序)

通过干燥上述浓缩过的溶液，会获得纯丝肽。

上述干燥工序可采用通常使用的冷冻干燥、喷射干燥、热风喷射干燥等方法。特别是，希望采用可以用低成本干燥大量溶液的热风喷射干燥方法。

通过上述干燥工序获得的纯丝肽，可根据今后使用目的放入容器内或用包装材料包装成产品。

另外，本发明可根据如上所述的制造方法制造丝肽。

通过上述方法制造的本发明的丝肽，把被水解的强酸性水解物的液态特性变成碱性，在维持碱性的状态下熟成一定时间，然后通过中和方法把其中和成pH值为7.0～7.5的中性状态，从而抑制在中和过程中可能产生的有害成分，提供不仅对人体安全，而且可应用于食品以及药品的丝肽。另外，在中和时通过抑制由等电点导致的沉淀物的产生，不仅可提高生产率，而且还能够进一步经济有效地生产丝肽。

以下，通过具体实施例进一步详细说明本发明。毋庸置疑，本领域普通技术人员应该清楚，下述各实施例只是用于说明本发明，而不是限定本发明的保护范围。

实施例1：

把100g的蚕茧放入到1,000ml的2%(w/v)的NaHCO3溶液中，进行1个小时的脱胶，以去除丝胶蛋白。然后，用热清水洗涤3次该脱胶物，每次30分钟，再用离心法脱水后，进行干燥，使其含水率达到10%以下。此时，干燥后的脱胶物重量为72g。

在上述干燥过的脱胶物中加入720ml的2N浓度的HCl溶液，在容器中设置冷凝器并且向冷凝器供给冷却水，在120℃温度下加热40小时进行水解。

在完成了上述水解的溶液中加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液161.1ml，使溶液的pH值达到9.00，然后通过搅拌进行5小时的熟成。在上述熟成最后加入125ml的2N浓度的HCl溶液，使其中和成pH值为7.5。

在上述中和后的溶液中放入15.1g的活性炭，并搅拌1小时，然后通过离心分离法进行过滤，除去活性炭。

通过对上述已过滤的溶液实施电子透析，去除溶液中的盐，然后在50℃条件下进行真空浓缩之后，实施热风喷射干燥，获得了54g的丝肽。

实施例2：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液154.8ml，使溶液的pH值达到8.80，然后通过搅拌进行5小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

实施例3：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液166.7ml，使溶液的pH值达到9.15，然后通过搅拌进行5小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

实施例4：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液161.1ml，使溶液的pH值达到9.00，然后通过搅拌进行3小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

实施例5：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液161.1ml，使溶液的pH值达到9.00，然后通过搅拌进行9小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

比较例1：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液175.1ml，使溶液的pH值达到9.35，然后通过搅拌进行5小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

比较例2：

向在上述实施例1中完成水解的溶液加入33%(w/w)的氢氧化钠溶液184.1ml，使溶液的pH值达到9.55，然后通过搅拌进行5小时的熟成。其它工序与上述实施例1所采用的各工序相同。

比较例3：

把100g的蚕茧放入到1,000ml的2%(w/v)的NaHCO3溶液中，进行1个小时的脱胶以去除丝胶蛋白。然后用热清水洗涤3次该脱胶物，每次30分钟，再用离心法脱水之后，进行干燥使其含水率达到10%以下。此时，干燥后的脱胶物重量为72g。

在上述干燥过的脱胶物中加入720ml的2N浓度的HCl溶液，在容器中设置冷凝器并且向冷凝器供给冷却水，在120℃的温度下加热40小时进行水解。

在上述已水解的溶液中加入2N浓度的NaOH溶液，中和成pH值为7。

在上述中和后的溶液中放入15.1g的活性炭，并搅拌1小时，然后通过离心分离法进行过滤，去除活性炭。

通过对上述已过滤的溶液实施电子透析，去除溶液中的盐，然后在50℃温度下进行真空浓缩，再进行热风喷射干燥，获得了54g的丝肽。

测量了按照上述实施例1～5及比较例1～3制造丝肽时在中和步骤产生的MCPD、DCP以及赖丙氨酸的量，其结果如下表所示。

[表1](单位:ppm)

名称

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

比较例1

比较例2

比较例3

MCPD

0.18

0.21

0.17

0.36

0.16

0.19

0.18

0.87

DCP

未测出

未测出

未测出

未测出

未测出

未测出

未测出

0.04

赖丙氨酸

未测出

未测出

未测出

-

-

0.08

0.13

未测出

如该表1所示，根据本发明的实施例1至实施例5，即将已水解的强酸性水解物的液态特性转变成碱性，在碱性状态下进行一定时间的熟成，然后中和成中性状态的情况下，的对人体有害物质MCPD和DCP的发生量明显低于在强酸性溶液中加入强碱进中和成中性状态的比较例3。

另外，从该表1可知，把强酸性水解物的液态特性转变成碱性状态时，在强碱性中进行熟成的比较例1和比较例2的情况下，同实施例1～实施例5以及比较例3相比，赖丙氨酸的发生量有明显增加。

另外，在溶液的pH值为8.80～9.15范围的偏弱碱性区域进行熟成的实施例2的情况下，同实施例1和实施例3相比，可以看出对人体有害物质MCPD的产生量和沉淀的发生量稍微高一些。

另一方面，熟成时间小于4小时的实施例4的情况下，同实施例3相比，可以看出对人体有害物质MCPD的产生量和沉淀的发生量稍微高一些。

所以，根据本发明涉及的丝肽制造方法可以看出，在已水解的强酸性溶液中加入NaOH，并在pH值8.80～9.15的碱性状态下进行4～8小时的熟成，然后中和成pH值为7.0～7.5的情况下，可有效地抑制对人体有害物质（MCPD和DCP）的产生、以及因等电点产生的沉淀。

虽然本发明通过上述优选实施例得到了说明，但是在不超出本发明要旨和范围的情况下可有多种修改和变形。另外，本发明的权利要求范围均包括属于本发明要旨的这种修改和变形。

Claims (1)

1.一种丝肽的制造方法，对蚕茧或副产品丝实施脱胶及洗涤、水解、中和、脱色及除臭、过滤、脱盐、浓缩和干燥工序，其特征在于，

其中，在所述水解工序中，加入对所述蚕茧或副产品丝实施脱胶及洗涤而得到的干燥物体积的10倍的2N浓度的HCl溶液，在110℃～120℃条件下进行20～48小时水解；

在所述中和工序中，使用33wt%的NaOH将pH值为1.0以下的强酸性状态的所述水解物在pH值8.80～9.15的碱性状态下进行4～8小时熟成之后，向熟成后的所述水解物中加入2N浓度的HCl溶液中和成pH值7.0～7.5，从而减少3-氯-1,2-丙二醇的含量，抑制1,3-二氯-2-丙醇和赖丙氨酸的产生。