CN103694374B - 一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，利用生物酶解技术对江蓠进行酶解，酶解液经浓缩后，利用等电点沉淀技术将蛋白质分离出来，提蛋白后的溶液再经乙醇沉淀分离岩藻多糖，酶解残渣经过漂白、煮胶、冻结、解冻、脱水等工序获得高纯度琼脂产品。本发明突破传统的碱法提胶与水浸提法提取岩藻多糖工艺的缺陷，采用生物酶解法一步实现琼脂、岩藻多糖与蛋白质的提取分离，在提高江蓠原料综合利用价值的同时，也极大限度地实现了节水、节能、减排，符合国家相关政策方针。
Description
技术领域
本发明属于海洋资源深加工与综合利用领域，具体涉及一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法。
背景技术
岩藻多糖（Fucoidin），是一种独特的结合有硫酸基团的水溶性多糖，也称褐藻多糖硫酸酯、褐藻糖胶，它是1913年由Kylin首先从掌状海带中提取出来的，主要存在于多种褐藻和一些海洋无脊椎动物中。近年来，由于海藻资源逐年增多，国内外学者对岩藻聚糖的提取、组成以及生理活性等方面进行了大量的研究。研究表明岩藻聚糖不仅具有抗病毒，防辐射，降血脂等多种生理活性，还可作为抗氧化营养素，用于预防氧化应激引起的疾病，能清除自由基、各种氧化物及致癌因子，促进人体健康，目前已经是海洋药物研究的热点之一。
琼脂，学名琼胶，又名洋菜、冻粉、琼胶、燕菜精、洋粉、寒天、大菜丝，是植物胶的一种，是由麒麟菜、石花菜或江篱（属红藻）经加热至溶化后，加以冷却凝固而成的海藻精华，为无色、无固定形状的固体，溶于热水。琼脂含有丰富的膳食纤维（含量为80.9%），蛋白质含量高，热量低，具有排毒养颜、泻火、润肠、降血压、降血糖和防癌作用，在食品工业中应用广泛，亦常用作细菌培养基。
江蓠体内充满藻胶，含胶达30%以上，是制造琼胶的重要原料之一，广泛应用于工、农、医业，作为细菌、微生物的培养基。沿海群众用其胶煮凉粉食用，也直接炒食。煮水加糖服用，具有清凉、解肠热、养胃滋阴的功效。
目前国内已有从江蓠中提取琼脂、岩藻多糖等单一产品的相关研究与产业化实施案例，例如，专利200810029075.7超声酸提江蓠多糖硫酸酯的方法，专利200910001265.2江蓠多糖的制备方法，但将江蓠中的绝大部分有效成分综合利用的相关报道却甚少；此外，现有琼脂和岩藻多糖的提取工艺还沿承传统工艺，不仅未充分利用海藻原料资源，还给环境污染、能源消耗带来巨大压力。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，本发明利用生物酶解技术将江蓠中的有效成分充分提取分离，这对实现海产资源高值化综合利用、生产过程节能减耗具有重要意义。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）江蓠生物酶法预处理：将江蓠剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，按原料重量加入1:8～1:14的水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于40～65℃水浴中，调节浸泡液pH值为3.5～6.5，加入0.05～0.5%的纤维素酶，反应5～8h；然后在上述同样温度下，将体系pH值调为8～10，加入0.01～0.2%的复合蛋白酶，反应1～4h，酶解结束后，离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用；
（2）蛋白质的提取：江蓠酶解液升温到90℃保温10~20min，进行灭酶活处理，然后减压浓缩酶解液，使其中的蛋白质含量达到2～5%，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点（pH=4.5～5.5），静置4h以上，使蛋白质充分析出，离心收集沉淀物，40～60℃减压真空干燥得到蛋白质；
（3）岩藻多糖的提取：提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH值为6.5～9，再用2～3倍体积95%的乙醇进行醇沉，离心或过滤出沉淀，沉淀再用无水乙醇2次脱水，40～60℃烘干得到岩藻多糖；
（4）琼脂的提取：残渣进行漂白处理，然后迅速用水清洗残渣至中性，然后加入2倍体积的水，置于90℃水浴保温1h，趁热过滤，滤渣再加入1倍体积的水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固，将凝固后的凝胶放入冰箱中冷冻24h以上，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，烘干得到琼脂。
上述步骤（1）中纤维素酶的添加量优选为0.2%，复合蛋白酶的添加量优选为0.1%。
上述步骤（1）中中水浴加热温度优选为55℃，调节浸泡液pH值为6。
上述步骤（2）中用稀盐酸调节至蛋白质等电点优选为pH=5。
上述步骤（3）中所用乙醇均重复回收利用。
上述步骤（3）中岩藻多糖的提取率为8%～10%，醇沉物中岩藻多糖含量在40%以上。
上述步骤（4）中漂白处理为：向酶解得到的江蓠渣中加入2～4倍体积的水，用盐酸调节pH值为2～4，加入NaClO使其中的有效氯浓度在0.05～0.3%，室温漂白处理3～15min。
上述步骤（4）中琼脂提取率为27～28%。
上述步骤（4）中于40～60℃烘箱中烘干得到干燥琼脂。
本发明的有益效果为：
1、本发明以江蓠为原料，通过生物酶预处理江蓠，将其中的岩藻多糖等水溶性物质提前溶出，而琼脂则保留在残渣中，这为后续琼脂高提取率及产品品质提供了保障。
2、琼脂的提取过程采用90℃水浴煮胶，既可以将琼脂充分溶出，还起到灭酶活作用，明显高于传统碱法提琼脂得率，并且本法获得的琼胶强度和白度均较好。
3、酶解液中的岩藻多糖和蛋白质浓度较高，提取工艺简单、生产成本降低、能耗降低。
4、与传统工艺相比，大大降低了水资源的消耗及污水排放量，减少了环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1
称取江蓠50g，剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，加入600mL水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于55℃水浴中，调节浸泡液pH值为6，加入50mg纤维素酶，反应8h；然后在上述温度下，将体系pH值调为9.5，加入20mg的复合蛋白酶，反应4h。将酶解后的料液离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用。
江蓠酶解液升温到90℃保温10min，进行灭酶活处理，酶解液减压浓缩至原有体积的1/3，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点pH=5.0，静置4h，离心收集沉淀物，40℃减压真空干燥得到蛋白质。提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH=6.5，再用2倍体积95%的乙醇进行醇沉，离心分离沉淀，沉淀再用无水乙醇进行2次脱水，40℃烘干得到岩藻多糖。得到的岩藻多糖的提取率为8.96%，醇沉物中岩藻多糖含量在44.53%。
向江蓠酶解渣中加入500mL水，用盐酸调节pH=2，加入NaClO4.5mL，充分搅拌8min；漂白结束后，迅速用水清洗残渣至中性，然后加入250mL水，置于90℃水浴煮1h，趁热过滤，滤渣再加入100mL水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固；将凝固后的凝胶放于冰箱中冷冻24h，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，然后于50℃烘箱烘干，得到干燥琼脂。琼脂提取率为27.21%。
实施例2
称取江蓠100g，剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，加入1000mL水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于55℃水浴中，调节浸泡液pH值为6，加入110mg纤维素酶，反应8h；然后在上述温度下，将体系pH值调为8，加入50mg的复合蛋白酶，反应2h。将酶解后的料液离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用。
江蓠酶解液升温到90℃保温15min，进行灭酶活处理，酶解液减压浓缩至原有体积的1/3，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点pH=5.0，静置4h，离心收集沉淀物，40℃减压真空干燥得到蛋白质。提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH=7.5，再用2倍体积95%的乙醇进行醇沉，离心分离沉淀，沉淀再用无水乙醇进行2次脱水，50℃烘干得到岩藻多糖。得到的岩藻多糖的提取率为9.45%，醇沉物中岩藻多糖含量在41.71%。
向江蓠酶解渣中加入600mL水，用盐酸调节pH=3，加入NaClO6mL，充分搅拌10min；漂白结束后，迅速用水清洗残渣至中性，然后加入250mL水，置于90℃水浴煮1h，趁热过滤，滤渣再加入110mL水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固；将凝固后的凝胶放于冰箱中冷冻25h，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，然后于55℃烘箱烘干，得到干燥琼脂。琼脂提取率为27.32%。
实施例3
称取江蓠100g，剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，加入800mL的水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于55℃水浴中，调节浸泡液pH值为6，加入150mg的纤维素酶，反应6h；然后在上述同样温度下，将体系pH值调为9，加入60mg的复合蛋白酶，反应3h，酶解结束后，离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用；
江蓠酶解液升温到90℃保温20min，进行灭酶活处理，酶解液减压浓缩至原有体积的1/3，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点pH=5.0，静置5h，离心收集沉淀物，40℃减压真空干燥得到蛋白质。提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH=8，再用3倍体积95%的乙醇进行醇沉，离心分离沉淀，沉淀再用无水乙醇进行2次脱水，55℃烘干得到岩藻多糖。岩藻多糖的提取率为9.84%，醇沉物中岩藻多糖含量在52.47%。
向江蓠酶解渣中加入700mL水，用盐酸调节pH=4，加入NaClO7mL，充分搅拌13min；漂白结束后，迅速用水清洗残渣至中性，然后加入250mL水，置于90℃水浴煮1h，趁热过滤，滤渣再加入120mL水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固；将凝固后的凝胶放于冰箱中冷冻26h，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，然后于60℃烘箱烘干，得到干燥琼脂。琼脂提取率为27.63%。
实施例4
称取江蓠100g，剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，加入1400mL的水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于55℃水浴中，调节浸泡液pH值为6，加入200mg的纤维素酶，反应5h；然后在上述同样温度下，将体系pH值调为10，加入100mg的复合蛋白酶，反应1h，酶解结束后，离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用；
江蓠酶解液升温到90℃保温20min，进行灭酶活处理，酶解液减压浓缩至原有体积的1/3，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点pH=5.0，静置5h，离心收集沉淀物，40℃减压真空干燥得到蛋白质。提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH=9，再用3倍体积95%的乙醇进行醇沉，离心分离沉淀，沉淀再用无水乙醇进行2次脱水，60℃烘干得到岩藻多糖。得到岩藻多糖的提取率为9.95%，醇沉物中岩藻多糖含量在54.18%。
向江蓠酶解渣中加入800mL水，用盐酸调节pH=4，加入NaClO8mL，充分搅拌15min；漂白结束后，迅速用水清洗残渣至中性，然后加入400mL水，置于90℃水浴煮1h，趁热过滤，滤渣再加入150mL水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固；将凝固后的凝胶放于冰箱中冷冻26h，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，然后于60℃烘箱烘干，得到干燥琼脂。琼脂提取率为28.02%。
Claims (9)
1.一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)江蓠生物酶法预处理：将江蓠剪碎，用万能粉碎机打成粉末状，按原料重量加入1:8～1:14的水，室温浸泡使之充分溶胀，然后置于40～65℃水浴中，调节浸泡液pH值为3.5～6.5，加入0.05～0.5％的纤维素酶，反应5～8h；然后在上述同样温度下，将体系pH值调为8～10，加入0.01～0.2％的复合蛋白酶，反应1～4h，酶解结束后，离心分离，得到酶解液和酶解残渣，江蓠渣用水清洗两遍，清洗液合并留作下批次浸泡使用；
(2)蛋白质的提取：江蓠酶解液升温到90℃保温10～20min，进行灭酶活处理，然后减压浓缩酶解液，使其中的蛋白质含量达到2～5％，然后用稀盐酸调节至蛋白质等电点pH＝4.5～5.5，静置4h以上，使蛋白质充分析出，离心收集沉淀物，40～60℃减压真空干燥得到蛋白质；
(3)岩藻多糖的提取：提取蛋白质后的酶解液，用饱和氧化钙溶液调pH值为6.5～9，再用2～3倍体积95％的乙醇进行醇沉，离心或过滤出沉淀，沉淀再用无水乙醇2次脱水，40～60℃烘干得到岩藻多糖；
(4)琼脂的提取：残渣进行漂白处理，然后迅速用水清洗残渣至中性，然后加入2倍体积的水，置于90℃水浴保温1h，趁热过滤，滤渣再加入1倍体积的水进行二次煮胶，合并两次胶液，自然冷却凝固，将凝固后的凝胶放入冰箱中冷冻24h以上，然后室温解冻，用清水漂洗琼胶除去杂质，挤干，烘干得到琼脂。
2.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(1)中纤维素酶的添加量优选为0.2％，复合蛋白酶的添加量优选为0.1％。
3.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(1)中水浴加热温度优选为55℃，调节浸泡液pH值为6。
4.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(2)中用稀盐酸调节至蛋白质等电点优选为pH＝5。
5.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所用乙醇均重复回收利用。
6.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(3)中岩藻多糖的提取率为8％～10％，醇沉物中岩藻多糖含量在40％以上。
7.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(4)中漂白处理为：向酶解得到的江蓠渣中加入2～4倍体积的水，用盐酸调节pH值为2～4，加入NaCIO使其中的有效氯浓度在0.05～0.3％，室温漂白处理3～15min。
8.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(4)中琼脂提取率为27～28％。
9.根据权利要求1所述的一种以江蓠为原料酶法提取琼脂、岩藻多糖和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤(4)中于40～60℃烘箱中烘干得到干燥琼脂。
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