CN103710403A

CN103710403A - 复合氨基酸螯合钙高效清洁生产工艺

Info

Publication number: CN103710403A
Application number: CN201310657346.4A
Authority: CN
Inventors: 周旭波; 方佳茂; 陈伟滨; 庄楚周
Original assignee: GUANGDONG HUANXI BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG HUANXI BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103710403B

Abstract

本发明公开了复合氨基酸螯合钙高效清洁生产工艺。通过将蛋白酶解，在酶解中后期加入无机钙进行螯合，之后灭酶、固液分离、超滤、浓缩、干燥，得到复合氨基酸螯合钙。同时回用中间过程中分离的大分子蛋白、无机钙以及纯化水作为下一批生产的部分原料使用。本发明通过结合酶反应和螯合反应，在酶反应中后期进行螯合反应，缩短了生产周期，反应条件比较温和，不用高温、高压等复杂设备。整个生产过程中不添加任何有机溶剂、无机酸碱等多余物质，生产出来的产品安全可靠。本工艺中原料充分循环利用，提高了产品收率，最大程度地减少污水和固体废弃物的排放，实现了清洁生产。

Description

复合氨基酸螯合钙高效清洁生产工艺

技术领域

本发明涉及一种采用生物酶法制取复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺。

背景技术

钙是人体生命活动所必需的元素，是人体中含量最丰富的矿物元素，它对维持人体的正常生理功能具有重要意义。目前补钙产品有无机钙、有机酸钙和有机钙三类，其中无机钙（如碳酸钙）和有机酸钙（如柠檬酸钙）两类补钙产品都具有吸收率低、易被阴离子污染、对肠胃有副作用、在肾脏内沉积形成结石等缺点。

新型有机钙的代表为氨基酸螯合钙，具有无需消化分解即可被机体直接吸收、利用率高、无需维生素D调节、无任何毒副作用等优点，人体在摄入氨基酸螯合钙时，就同时摄入了食物中缺乏的两种营养物质——钙和氨基酸。

目前，关于氨基酸螯合钙的制备研究已广泛开展，已见报道的制备方法主要有高压流体纳米磨制备法、微波固相合成法、离子交换柱制备法等。CN1587257A和CN101973899A报道了一种利用高压流体纳米磨，在高压、高温和超高频超声波的作用下制备氨基酸螯合钙的方法，此种方法主要是利用单一氨基酸和钙离子反应制得谷氨酸螯合钙、门冬氨酸螯合钙等； CN1931828A报道了一种通过阳离子交换树脂制备亮氨酸螯合钙的方法；CN101884412A报道了一种以贝壳和扇贝裙边为原料制备复合氨基酸螯合钙的方法；CN101884412A报道了一种以动物骨肉下脚料为原料制备符合氨基酸螯合钙的方法；CN101659625A报道了一种利用蛋壳制备氨基酸螯合钙的方法；CN101664192A报道了一种利用林蛙卵制备复合氨基酸再加氯化钙制备氨基酸螯合钙的方法。这些方法中一些是采用高压流体纳米磨设备，需要高温、高压以及超高频超声波等条件，制备的氨基酸螯合钙为单一氨基酸螯合钙，反应条件要求较高，且单一氨基酸螯合钙不宜于长期持续补充；另外一些方法是利用一些下脚料或是废弃品为原料，进行制备氨基酸螯合钙，这些方法制备的氨基酸螯合钙普遍纯度不高，多用于饲料领域，用在食品领域还有很大差距，且整个生产工艺较为繁琐，并且要用到酸、碱等化工用品，生产过程中会产生大量难以处理的工业污水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用生物酶法制取复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺。

本发明所采取的技术方案是：

复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，包括如下步骤：

1) 将蛋白粉与水混合均匀，加热使蛋白变性，冷却得到蛋白液；

2) 在蛋白液中加入蛋白酶进行酶解，在酶解中后期加入氧化钙和氢氧化钙中的至少一种进行螯合，反应结束后加热灭酶；

3) 固液分离，得到的清液进行超滤，超滤清液接着进行反渗透处理，进行浓缩和脱盐，得到反渗透浓缩液；

4) 固液分离得到的固形物、超滤原液和反渗透清液作为原料，与下一批的蛋白、水混合；

5) 反渗透浓缩液进一步进行浓缩、干燥，连续生产得到粉末状复合氨基酸螯合钙。

作为本发明的进一步改进，上述方法中使用的蛋白粉为大豆分离蛋白和脱脂蚕蛹蛋白中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，上述方法中使用的蛋白酶为碱性蛋白酶、复合蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，上述方法中使用的蛋白酶的组成为：80000～100000U/g的碱性蛋白酶、80000～100000U/g复合蛋白酶：30000～40000U/g中性蛋白酶：100～150LAPU/g风味蛋白酶。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，加入蛋白酶酶解6～12小时后加入氧化钙或氢氧化钙进行螯合。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，超滤的截留分子量为500～5000 Da。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，使用真空浓缩对反渗透浓缩液进一步进行浓缩，收集真空浓缩蒸发冷凝水作为原料用水使用。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，氧化钙和氢氧化钙分批加入。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，蛋白液的固含量为5～15%。

本发明的有益效果是：

本发明通过结合酶反应和螯合反应，在酶反应中后期进行螯合反应，缩短了生产周期，反应条件比较温和，不用高温、高压等复杂设备。本发明采用优质的大豆分离蛋白或/和脱脂蚕蛹蛋白以及食品级的无机钙，生产出来的产品符合食品级要求，营养成分均衡合理、质量优良，避免了服用单一氨基酸螯合钙造成的营养不均衡及副作用，在补充多种氨基酸的同时进行补钙，且复合氨基酸螯合钙相比无机钙更容易吸收、利用率更高。此工艺在整个生产过程中选用优质食品级蛋白和钙源，不添加任何有机溶剂、无机酸碱等多余物质，生产出来的产品安全可靠，更容易被广大消费者所接收。

本工艺采用先进的分离技术、膜过滤设备和反渗透设备，有效分离了复合氨基酸和大分子蛋白、复合氨基酸螯合钙和无机钙，提高了产品的纯度；并采用循环生产工艺，将中间过程中分离的大分子蛋白、无机钙以及纯化水充分循环利用，提高了产品收率，最大程度地减少污水和固体废弃物的排放，达到了清洁生产的目的。

具体实施方式

复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，包括如下步骤：

作为本发明的进一步改进，上述方法中使用的蛋白粉为大豆分离蛋白和脱脂蚕蛹蛋白中的至少一种。大豆分离蛋白和脱脂蚕蛹蛋白中的氨基酸种类齐全，营养价值高，优选的蛋白源。当然，也可以使用其他蛋白粉复配，以实现均衡营养的目的。

作为本发明的进一步改进，上述方法中使用的蛋白酶的组成为：80000～100000U/g的碱性蛋白酶、80000～100000U/g、复合蛋白酶：30000～40000U/g、中性蛋白酶：100～150LAPU/g风味蛋白酶。多种酶复配，可以更好地实现酶解，得到的产品营养价值更高。

作为本发明的进一步改进，上述方法中，氧化钙和氢氧化钙分批加入。这样可以保证反应更为温和、充分的进行，获得更高的螯合效率。

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例并不是对本发明保护范围的具体限定。

以下实施例中，所使用的碱性蛋白酶的酶活为80000～100000U/g，复合蛋白酶的酶活为80000～10000U/g，中性蛋白酶的酶活为30000～40000U/g，风味蛋白酶的酶活为100～150LAPU/g。“U/g”参照GB/T 23527-2009，“LAPU/g”参照丹麦诺维信公司AF298/1。

复合氨基酸螯合钙的检测标准：

按照标准GB 5009.5-2010中的方法检测总氮、标准GB/T 5009.124-2003中的方法检测总氨基酸、标准GB/T 5009.92-2003中EDTA配位滴定法检测钙元素的含量并计算螯合率（游离钙离子含量测定需要加入隐蔽剂三乙醇胺:乙二胺=2:1）；

螯合率（%）=

Figure 2013106573464100002DEST_PATH_IMAGE002

。

实验室验证

配料：向烧杯中加入纯化水1000ml，准确称取大豆分离蛋白80g投入烧杯中，搅拌均匀，通过间接加热至90℃维持15分钟，快速降温至55℃；

酶解：加入碱性蛋白酶2.4g、复合蛋白酶2.4g、中性蛋白酶1.6g、风味蛋白酶1.6 kg，保持温度55±1℃酶解；

螯合：酶解8hr后，每半小时缓慢加入4.5g、2.2g、2.0g、2.0g氢氧化钙；

灭酶：酶解反应和螯合反应结束后，加热至90℃维持10min进行灭酶；

固液分离：将反应液通过离心机进行固液分离；

超滤：将离心清液通过2000Da实验超滤膜进行过滤；

浓缩：用旋转蒸发仪将超滤清液进行浓缩，浓缩至三分之一体积后，停止浓缩；

喷雾干燥：使用微型喷雾干燥机将浓缩液进行干燥，控制喷雾干燥机进口温度180~200℃、出口温度70~80℃，得到粉末状复合氨基酸螯合钙约47.5g。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮13.4%，总氨基酸82.4%，钙含量10.8%，螯合率97.1%。

实施例1

1) 配料：向5000 L酶解罐中加入纯化水2000L，准确称取大豆分离蛋白100 kg和脱脂蚕蛹蛋白100 kg投入酶解罐中，搅拌均匀，通过间接加热至90℃维持15分钟，快速降温至55℃；

2) 酶解：加入碱性蛋白酶6 kg、复合蛋白酶6 kg、中性蛋白酶4 kg、风味蛋白酶4 kg，保持温度55±1℃酶解；

3) 螯合：酶解8hr后，开始缓慢加入氢氧化钙，分别将pH调至8.0、9.0、10.0、11.0后各维持半小时；

4) 灭酶：酶解反应和螯合反应结束后，加热至90℃维持10min进行灭酶；

5) 固液分离：将反应液通过碟片离心机进行固液分离，固形物进入暂存罐备用，投入下一批生产配料环节，离心清液至超滤前罐

6) 超滤：将离心清液经过1000Da超滤设备过滤，超滤原液至下一批生产配料环节，超滤清液至反渗透前罐；

7) 反渗透：将超滤清液经过反渗透设备进行预浓缩，透过液储存进入下一批配料环节，反渗透浓缩液打入双效蒸发器；

8) 真空浓缩：控制一效温度70～80℃，二效温度60～70℃，进行真空浓缩，浓缩至剩余500～600L后，停止浓缩

9) 喷雾干燥：将浓缩液打入喷雾干燥机，控制喷雾干燥机进口温度180～200℃、出口温度70～80℃进行喷雾干燥，得到粉末状产品；

10) 连续生产：按上述工艺循环连续生产5批次，控制配料的固含量为10%，共得粉末状复合氨基酸螯合钙约920 kg。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮13.6%，总氨基酸84.3%，钙含量11.3%，螯合率99.2%。

实施例2

1) 配料：向5000 L酶解罐中加入纯化水2000L，加入大豆分离蛋白调节其固含量为5%，搅拌均匀，通过间接加热至90℃维持15分钟，快速降温至50℃；

2) 酶解：加入碱性蛋白酶5 kg、复合蛋白酶5 kg、中性蛋白酶3 kg、风味蛋白酶3.5 kg，保持温度50±1℃酶解；

3) 螯合：酶解12 hr后，开始缓慢加入氢氧化钙，分别将pH调至8.0、9.0、10.0、11.0后各维持半小时；

6) 超滤：将离心清液经过500 Da超滤设备过滤，超滤原液至下一批生产配料环节，超滤清液至反渗透前罐；

10) 连续生产：按上述工艺循环连续生产5批次，控制配料的固含量为5 %，得粉末状复合氨基酸螯合钙。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮13.5%，总氨基酸83.7%，钙含量11.5%，螯合率99.5%。

实施例3：

1) 配料：向5000 L酶解罐中加入纯化水2000L，按质量比为2：3的比例加入大豆分离蛋白和脱脂蚕蛹蛋白，调节其固含量为15%，搅拌均匀，通过间接加热至90℃维持15分钟，快速降温至60℃；

2) 酶解：加入碱性蛋白酶8 kg、复合蛋白酶7 kg、中性蛋白酶5 kg、风味蛋白酶4.8 kg，保持温度60±1℃酶解；

3) 螯合：酶解9 hr后，开始缓慢加入氢氧化钙，分别将pH调至8.0、9.0、10.0、11.0后各维持40 min；

6) 超滤：将离心清液经过5000 Da超滤设备过滤，超滤原液至下一批生产配料环节，超滤清液至反渗透前罐；

10) 连续生产：按上述工艺循环连续生产5批次，控制配料的固含量为15%，得粉末状复合氨基酸螯合钙。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮12.5%，总氨基酸84.1%，钙含量10.5%，螯合率98.2%。

实施例4：

1) 配料：向5000 L酶解罐中加入纯化水2000L，加入脱脂蚕蛹蛋白，调节其固含量为10%，搅拌均匀，通过间接加热至90℃维持15分钟，快速降温至55℃；

2) 酶解：加入碱性蛋白酶2.4g、复合蛋白酶2.4g、中性蛋白酶1.6g、风味蛋白酶1.6 kg，保持温度55±1℃酶解；

6) 超滤：将离心清液经过2000 Da超滤设备过滤，超滤原液至下一批生产配料环节，超滤清液至反渗透前罐；

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮11.9%，总氨基酸82.4%，钙含量10.8%，螯合率98.9%。

实施例5

操作同实施例1，不同之处在于未添加碱性蛋白酶。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮12.1%，总氨基酸81.1%，钙含量9.6%，螯合率97.6%。

实施例6

操作同实施例2，不同之处在于未添加复合蛋白酶。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮10.5%，总氨基酸80.5%，钙含量8.8%，螯合率97.1%。

实施例7

操作同实施例3，不同之处在于未添加中性蛋白酶。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮12.7%，总氨基酸83.3%，钙含量10.5%，螯合率97.2%。

实施例8

操作同实施例4，不同之处在于未添加风味蛋白酶。

对得到的复合氨基酸螯合钙进行检测，检测结果如下：

总氮11.6%，总氨基酸82.4%，钙含量9.4%，螯合率97.5%。

Claims

1.复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，包括如下步骤：

1)将蛋白粉与水混合均匀，加热使蛋白变性，冷却得到蛋白液；

2)在蛋白液中加入蛋白酶进行酶解，在酶解中后期加入氧化钙和氢氧化钙中的至少一种进行螯合，反应结束后加热灭酶；

3)固液分离，得到的清液进行超滤，超滤清液接着进行反渗透处理，进行浓缩和脱盐，得到反渗透浓缩液；

4)固液分离得到的固形物、超滤原液和反渗透清液作为原料，与下一批的蛋白、水混合；

5)反渗透浓缩液进一步进行浓缩、干燥，连续生产得到粉末状复合氨基酸螯合钙。

2.根据权利要求1所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：蛋白粉为大豆分离蛋白和脱脂蚕蛹蛋白中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：蛋白酶为碱性蛋白酶、复合蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：蛋白酶的组成为：80000～100000U/g的碱性蛋白酶、80000～100000U/g复合蛋白酶、30000～40000U/g中性蛋白酶、100～150LAPU/g风味蛋白酶。

5.根据权利要求1、2或4所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：加入蛋白酶酶解6～12小时后加入氧化钙或氢氧化钙进行螯合。

6.根据权利要求1、2或4所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：超滤的截留分子量为500～5000 Da。

7.根据权利要求1、2或4所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：使用真空浓缩对反渗透浓缩液进一步进行浓缩，收集真空浓缩蒸发冷凝水作为原料用水使用。

8.根据权利要求1、2或4所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：氧化钙和氢氧化钙分批加入。

9.根据权利要求1、2或4所述的复合氨基酸螯合钙的高效清洁生产工艺，其特征在于：蛋白液的固含量为5～15%。