CN102094056B - 可溶性胶原蛋白的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于胶原/明胶制备领域，特别涉及酶降解骨明胶制备可溶性胶原蛋白的方法。本发明是采用碱法工艺制备得到的双90骨明胶，用无机酸调节双90骨明胶溶液的pH值后加酸性蛋白酶控制骨明胶降解，或者用无机碱调节pH值后加中性蛋白酶或碱性蛋白酶控制骨明胶降解；将加入蛋白酶的骨明胶溶液在室温下反应后用无机碱或无机酸调节反应后溶液的pH为5～6.5；随后将温度升到温度为65～75℃进行热抽提，在95～100℃水浴中杀酶5～15分钟，采用超滤膜和喷雾干燥来进行纯化和干燥后最终可得到可溶性胶原蛋白粉状产品。本发明方法得到的可溶性胶原蛋白可用于保健品、化妆品、食品添加剂等。

Description

可溶性胶原蛋白的制备方法
技术领域
本发明属于胶原/明胶制备领域，特别涉及酶降解骨明胶(骨胶原)制备可溶性胶原蛋白的方法，得到的可溶性胶原蛋白可用于保健品、化妆品、食品添加剂等。
背景技术
可溶性胶原蛋白(优质明胶再降解)是以动物结缔组织中的胶原蛋白为原料，是在严格控制反应条件下进行水解、精制而成。
可溶性胶原蛋白是一种良好的蛋白源，含有人体必须的胶原蛋白，并具有和阿胶相似的氨基酸组分，因其分子量合适，水溶性好，极易被人体吸收利用。故能促进细胞生长，改善人体多种功能，促进儿童生长发育，被称为“功能性食品”。优质的可溶性胶原蛋白已成为国内外食品、保健品生产厂家首选的蛋白源，广泛应用于口服营养液、饮料、美容类保健饮品、健美减肥食品、调味品、面包、方便面、速溶氨基酸冲剂及特殊配方的食品中等。可溶性胶原蛋白能软化人体皮肤角质层，能有效地被皮肤、毛发吸收和利用，并促进皮肤、毛发新陈代谢，增进营养，护发养发，滋润细腻皮肤。广泛应用于各类人群护肤护发和保健清洁用品。
目前，在公开的专利文献中，关于可溶性胶原蛋白的专利很多，但原料及实施内容各不相同如，MB：15031768356、CN94100964.5主要是以动物体直接应用高压蒸煮、酶水解反应、冷冻干燥工序提取可溶性胶原蛋白，应用于饲料产品及可配制鲜美的味精酱油等。CN93105979.8是以大豆分离蛋白为原料，采用蛋白酶水解制备得到蛋白食品。CN94110350.1是复合氨基酸螯合盐制备方法的技术，利用在螯合反应液中加入麸皮、豆饼等营养载体吸附剂，既简化浓缩工艺、节省能源，又使产品兼备水溶性和非水溶性螯合物及氨基酸和小分子肽；CN99805573.5、CN01138201.5、CN200610054094.6是植物蛋白原料酶水解而获得的可溶性胶原蛋白产品。CN02134924.X是以脱脂蚕蛹为蛋白质水解原料，制备出高质量的复合氨基酸产品。CN200410013841.2是一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的工艺。CN200510066385.2是以珍珠层角壳水解蛋白为原料，按照一定的比例，加入表面活性剂聚氧乙烯(40)单硬脂酸酯等基质混合均匀，将混合物料加热至熔融，搅拌均匀，置入专用的滴丸机，以适当的速度，滴入冷凝液中而成。公开号CN1511910A是用明胶加酶研制可溶性胶原蛋白。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单，零排放对环境无污染的酶降解骨明胶制备可溶性胶原蛋白的方法，从而制备出高纯度，高质量的可溶性胶原蛋白。
本发明所采用的原料为透过率达到双90的骨明胶(双90骨明胶是通过国家标准的检测方法，配成质量浓度为6.67％明胶水溶液，用紫外光谱进行450nm和620nm波长下的测定，在这两个波长下检测的透过率数值都达到90％以上，估简称为双90骨明胶)，所述的双90骨明胶中的α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上，见图1。图1中，每根谱带代表一个明胶样品，其中最后一根谱带为本发明所使用的明胶原料，是α含量最高的骨明胶；其次，用中国科学院理化技术研究所研制的电泳配方的检测手段，准确检测本发明方法得到的可溶性胶原蛋白中的分子量分别包含分子量为500±100、分子量为1000±200、分子量为2000±400、分子量为3000±600、分子量为4000±800、分子量为5000±1000或分子量为10000±2000等不同的分子量；可溶性胶原蛋白的种类和质量可依产品的分子量的大小和分布来划分，更有利于不同人群对保健品的适应性；本发明的方法采用超滤膜和喷雾设备来进行纯化和干燥。
本发明是以优质的双90骨明胶为原料，在本发明的工艺条件下再进行第二次胶原的降解、得到所需要的可溶性胶原蛋白。本发明的制备模式关键在于：1、原料是传统碱法工艺生产的最优质的双90骨明胶-α组分占双90骨明胶总组分含量的60％以上，其杂质含量低，灰份小于1％(现有市场的可溶性胶原蛋白灰份大于2％)，不存在有异味；2、原料双90骨明胶的α组分(9-10万的分子量)必须非常集中，要占到总分子量比例的60％以上，这样才有可能使第二次降解得到的多肽的分子量比较集中；3、原料骨明胶的质量指标，特别是氨基酸含量要达标，含人体所必须的十八种氨基酸和部分金属微量元素等等。
本发明方法得到的可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000，含蛋白质90％以上，人体所必须的十八种氨基酸含量高于90％，为低分子多肽。可溶性胶原蛋白产品为白色细粉，具有优良的胶体保护性、表面活性、成膜性、浸润性、稳定性和易溶性，对酸或碱等刺激具有缓冲能力。本发明方法得到的可溶性胶原蛋白对肝炎、胃炎、消化道疾病等具有良好的疗效，可供临床治疗和生产医疗保健食品，可作为药剂的填充料、细菌培养基、血浆代用品、菌苗稳定剂等。
本发明的酶降解骨明胶制备可溶性胶原蛋白的制备方法包括以下步骤：
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶，重新溶解于水中配制成质量浓度为10～25％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用无机酸调节骨明胶溶液的pH值为2～4，然后加酸性蛋白酶控制骨明胶降解5～7小时，得到降解的骨明胶溶液，其中所述的酸性蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的3～6‰；或
用无机碱调节骨明胶溶液的pH值为6～8，然后加中性蛋白酶或碱性蛋白酶控制骨明胶降解5～7小时，得到降解的骨明胶溶液，其中所述的中性蛋白酶或碱性蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的3～6‰；
3).将步骤2)得到的降解的骨明胶溶液用无机酸或无机碱调节pH为5～6.5；随后将反应物升到温度为65～75℃进行热抽提；
4).将步骤3)得到的反应物在温度为95～100℃的水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到优质的可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品。本发明得到的可溶性胶原蛋白的产率在95％以上。
所述的双90骨明胶的α组分占总组分含量的60％以上。
所述的酸性蛋白酶是胃蛋白酶等；所述的碱性蛋白酶是胰蛋白酶、胰酶或碱性水解蛋白酶(由地衣芽孢杆菌经深层发酵提炼而成)等；所述的中性蛋白酶是短肽专用酶或木瓜蛋白酶等。
所述的无机酸是盐酸或磷酸；所述的无机碱是氢氧化钙、氢氧化铵或氢氧化钠。
步骤3)所述的在温度为65～75℃进行热抽提，优选热抽提时间为1～2小时。
本发明的可溶性胶原蛋白由高质量的双90骨明胶降解而成，得到的可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000。其中，可得到可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000中的分子量为500±100、分子量为1000±200、分子量为2000±400、分子量为3000±600、分子量为4000±800、分子量为5000±1000或分子量为10000±2000的分子量占60％以上的七种产品等。单一产品的分子量分布比较集中；用中国科学院理化技术研究所研制的电泳配方的检测手段，准确检测本发明方法得到的可溶性胶原蛋白的分子量，可溶性胶原蛋白产品可用于保健品、化妆品、食品添加剂等。
附图说明
图1.双90骨明胶样品。
具体实施方式
技术路线：双90骨明胶-溶涨-酶解-抽提-杀酶-超过滤-浓缩-喷雾干燥-产品。
实施例1.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)20克，加水180ml，配制成质量浓度为10％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用稀盐酸调解骨明胶溶液的pH值为2.5，然后加胃蛋白酶，在37℃恒温水浴中控制骨明胶降解7小时，得到降解的骨明胶溶液；其中胃蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的5‰；
3).用氢氧化钠调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为5.0～6.5，随后加热反应物至65℃，热抽提1小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤、浓缩、再进行喷雾干燥，得到产率95％以上的高纯度且优质粉状的水解蛋白产品。测定产物分子量，结果见表1。
实施例2.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为15％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钙水溶液调节骨明胶溶液的pH值为7.0，然后加木瓜蛋白酶，在55℃恒温水浴中控制骨明胶降解6小时，得到降解的骨明胶溶液；其中木瓜蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的4‰；
3).用氢氧化钠调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到65℃，热抽提1小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率为95％。测定产物分子量，结果见表1。
实施例3.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为20％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钙水溶液调节骨明胶溶液的pH值为8.0，然后加胰蛋白酶，在40℃恒温水浴中控制骨明胶降解5小时；其中胰蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的3‰；
3).用磷酸调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到70℃，热抽提1小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率95％。测定产物分子量，结果见表1。
实施例4.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为20％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钙水溶液调节骨明胶溶液的pH值为7.5，然后加胰蛋白酶，在50℃恒温水浴中控制骨明胶降解7小时；其中胰蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的5‰；
3).用磷酸调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到75℃，热抽提1小时，得到优质的可溶性胶原蛋白溶液；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率95％。测定产物分子量，结果见表1。
实施例5.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为25％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钙水溶液调节骨明胶溶液的pH值为8.0，然后加碱性水解蛋白酶(由地衣芽孢杆菌经深层发酵提炼而成，北京华瑞新成科技有限公司)，在60℃恒温水浴中控制骨明胶降解6小时；其中碱性水解蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的3‰；
3).用磷酸调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到75℃，热抽提1小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮5～15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率95％。测定产物分子量，结果见表1。
实施例6.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为25％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钠水溶液调节骨明胶溶液的pH值为7.0，然后加短肽专用酶(北京华瑞新成科技有限公司)在45℃恒温水浴中控制骨明胶降解4小时；其中短肽专用酶的加入量是双90骨明胶重量的4‰；
3).用磷酸调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到75℃，热抽提1.5小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮10分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率95％。测定产物分子量，结果见表1。
实施例7.
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶(450nm波长的光透过率90％以上；620nm波长的光透过率90％以上，α组分(分子量为9～10万)占双90骨明胶总组分含量的60％以上)重新溶解于水中配制成质量浓度为25％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用氢氧化钠水溶液调节骨明胶溶液的pH值为7.0，然后加短肽专用酶(北京华瑞新成科技有限公司)在55℃下控制骨明胶降解7小时；其中短肽专用酶的加入量是双90骨明胶重量的6‰；
3).用磷酸调节步骤2)得到的降解的骨明胶溶液的pH为6；随后将温度升到75℃，热抽提1.5小时；
4).将步骤3)得到的反应物在95～100℃水浴中煮15分钟以杀酶，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)热抽提得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品，产率95％。测定产物分子量，结果见表1。
表1
  实施例   主要分子量
  1   10000±2000
  2   5000±1000
  3   4000±800
  4   3000±600
  5   2000±400
  6   1000±200
  7   500±100
实施例1～7得到的可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000，其中表1中所述的主要分子量占60％以上。

Claims (6)

1.一种可溶性胶原蛋白的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
1).将由碱法工艺制备得到的双90骨明胶，重新溶解于水中配制成质量浓度为10～25％的骨明胶溶液；
2).将步骤1)配制好的骨明胶溶液放入反应锅内，用无机酸调节骨明胶溶液的pH值为2～4，然后加酸性蛋白酶控制骨明胶降解5～7小时，得到降解的骨明胶溶液，其中所述的酸性蛋白酶的加入量是双90骨明胶重量的3～6‰；
3).将步骤2)得到的降解的骨明胶溶液用无机碱调节pH为5～6.5；随后将反应物升到温度为65～75℃进行热抽提；
4).将步骤3)得到的反应物在温度为95～100℃的水浴中煮5～15分钟，得到可溶性胶原蛋白溶液；
5).对步骤4)得到的可溶性胶原蛋白溶液进行超滤膜过滤后再进行喷雾干燥，得到可溶性胶原蛋白粉状产品；
所述的双90骨明胶中的α组分占双90骨明胶总组分含量的60％以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的可溶性胶原蛋白的分子量为400-12000中的分子量为500±100、分子量为1000±200、分子量为2000±400、分子量为3000±600、分子量为4000±800、分子量为5000±1000或分子量为10000±2000的分子量占60％以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的酸性蛋白酶是胃蛋白酶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的无机碱是氢氧化钙、氢氧化铵或氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤3)所述的在温度为65～75℃进行热抽提，其热抽提时间为1～2小时。
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