CN104650257A - 一种高效提取浒苔有机物方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效提取浒苔有机物方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：（1）原料预处理（2）纤维酶解（3）蛋白酶解（4）提取碘（5）提取甘露醇（6）盐水消化（7）稀释过滤（8）脱色（9）CaCl₂溶液处理（10）离子交换（11）制海藻酸钠。本发明以蛋白酶、果胶酶、纤维素酶按科学的配比制成复合酶，对原料进行预处理，有利于后续褐藻酸钠的提取工艺及产品品质、提高产品提取率，最终实现生产用水可以循环使用；预处理液中的碘和甘露醇浓度较高，提取工艺简单、生产成本降低、能耗降低；与现有工业化生产工艺相比，节水90%以上，大大降低了水资源的消耗及污水排放量，减少环境污染。

Description

一种高效提取浒苔有机物方法

技术领域

本发明涉及浒苔利用领域，具体涉及一种高效提取浒苔有机物方法。

背景技术

海洋面积巨大，蕴藏着丰富的浒苔资源，其种类繁多、光合作用效率高、生长周期短，每年可通过光合作用产生的生物质总量就达550x10⁸吨，是一种巨大的可再生资源，也是产生生物质能源的潜在资源。

浒苔富含碳水化合物、蛋白质、粗纤维及矿物质，同时还含有脂肪和维生素。在浒苔蛋白质中，氨基酸种类齐全，必需氨基酸含量较高；条浒苔的限制氨基酸为蛋氨酸。因此浒苔是高蛋白、高膳食纤维、低脂肪、低能量，且富含矿物质和维生素的天然理想营养食品的原料。浒苔的纤维质有解毒烟碱的作用，对吸烟者有好处。条浒苔含碘较多。

海藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。但是，浒苔酸盐直到50年之后才进行大规模工业化生产。商业化生产始于1927年，现在全世界每年约生产30000吨，其中30%用于食品工业，剩下的用于其它工业，制药业和牙科。

单质碘呈紫黑色晶体，易升华，升华后易凝华。有毒性和腐蚀性。碘单质遇淀粉会变蓝紫色。主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。碘是人体的必需微量元素之一，健康成人体内的碘的总量为30毫克（20-50毫克），国家规定在食盐中添加碘的标准为20-30毫克/千克。目前大部分制碘企业经营困难，减弱了对浒苔业发展的推动力。

甘露醇在医药上是良好的利尿剂，降低颅内压、眼内压及治疗肾药、脱水剂、食糖代用品、也用作药片的赋形剂及固体、液体的稀释剂。在工业上，甘露醇可用于塑料行业，制松香酸酯及人造甘油树脂、炸药、雷管（硝化甘露醇）等。在化学分析中用于硼的测定，生物检验上用作细菌培养剂等，发展前景很乐观。

目前酶解提取法提取海藻酸钠还不够成熟，往往都只是采用了单一的纤维素酶进行水解，但组成植物细胞壁的有纤维素酶、半纤维素酶、果胶、木质素等成分，他们之间的链接方式或者镶嵌，或者抱合，所以用单一的酶很难彻底破解植物的细胞壁，不能使内容物完全释放。

我国浒苔资源丰富，以浒苔为原料生产海藻酸钠、碘及甘露醇等深加工产品是浒苔综合利用的主要途径，近年来，由于受化学合成及其它方法的影响，市场竞争激烈，同时，由于目前浒苔加工工艺存在耗水量大、耗能大、污染严重等问题，致使三大产品生产成本居高不下，导致许多浒苔加工企业处于微利或亏损的边缘。因此，开发一种降低生产成本、减少污染、能高效提取海藻中的有机物的工艺方法将显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术中存在的技术难题，本发明提供了一种高效提取浒苔有机物方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（1）原料预处理：将浒苔烘干，粉碎，加入原料重量7-8倍的新鲜饮用水，50-60℃水浴中浸泡2-3h，浸泡完成后进行打浆处理；

（2）纤维酶解：用HCl调液体pH值至5-6，加入由内切β- 葡聚糖酶45％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶25％组成的纤维素酶0.3-0.5%，酶解7-8h；

（3）蛋白酶解：加入由中性蛋白酶55％、木瓜蛋白酶45％组成的蛋白酶0.3-0.5%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.2-0.3%，继续酶解4-5h，升温到70-80℃保持10-15min进行酶灭活，离心分离，得到滤液和浒苔渣；

（4）提取碘：向酶解离心滤液中加入石灰水调节pH为7-8，过滤，过滤的清液用5M的HCl调节pH为2-3之间，然后加入0.2-0.4%的NaClO₃，过滤，将滤液经过碱性阴离子交换树脂，用10-15%的NaOH溶液洗脱树脂，洗脱液用10M的H₂SO₄调节pH为2-3，直至碘析出，离心，收集得到粗碘；

（5）提取甘露醇：将提取碘中树脂吸附后剩余的料液，用2-3mg/mL的石灰水调节pH为7-8，过滤，滤液减压浓缩到原有体积的1/3-1/4，然后用95%的乙醇沉淀，离心，得到甘露醇；

（6）盐水消化： 向上述离心后的浒苔中加入10-12倍浒苔重量的2-3%碳酸钠溶液，在50-60℃水浴中消化2-3h；

（7）稀释过滤：然后加入体积4-5倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释1-2h，充分稀释均匀后，通过250-280目的绢网过滤；

（8） 脱色：滤液加入0.3-0.5%的双氧水，在50-60℃脱色1-2h，然后升温到70-80℃保持10-20min，用250-280目的绢网过滤；

（9）CaCl₂溶液处理：滤液缓慢加入体积比2-3%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1-2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗海藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；

（10）离子交换：海藻酸钙加入10-15倍的纯化水，然后用2-3倍10% NaCl溶液，在50-60℃水浴中进行离子交换，使海藻酸钙纤维完全转化为海藻酸钠溶液；

（11）制海藻酸钠：然后用95%的酒精沉淀，获得海藻酸钠。

上述的一种高效提取浒苔有机物方法，其特征在于：向所述步骤（3）酶解后的滤液中加入丙三醇15-20%、麦芽低聚糖10-20%、尿素20-40%、磷酸二氢钾15-20%、硝酸钾10-15%和三十烷醇0.01%-0.05%，经浓缩到45-60%浓度后，喷干、造粒，可以制备浒苔有机肥。

本发明的有益效果：

以浒苔为原料，本发明以蛋白酶、果胶酶、纤维素酶按科学的配比制成复合酶，避免受到其它人分子物质，如果胶、蛋白质等的干扰，对原料进行预处理，彻底破解植物的细胞壁，将裙带菜孢子叶中的纤维素、蛋白质等主要成分分离出来，并转化为微生物可利用的单糖、寡糖及游离蛋白质，有利于后续褐藻酸钠的提取工艺及产品品质、提高产品提取率，最终实现生产用水可以循环使用；预处理液中的碘和甘露醇浓度较高，提取工艺简单、生产成本降低、能耗降低；与现有工业化生产工艺相比，节水90%以上，大大降低了水资源的消耗及污水排放量，减少环境污染。

具体实施方式

实施例1

将浒苔烘干，粉碎，称量100g粉碎的浒苔，加入700g新鲜饮用水，50℃水浴中浸泡2h，浸泡完成后进行打浆处理；用HCl调液体pH值至5，加入由内切β- 葡聚糖酶45％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶25％组成的纤维素酶0.3%，酶解7h；加入由中性蛋白酶55％、木瓜蛋白酶45％组成的蛋白酶0.3%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.2%，继续酶解4h，升温到70℃保持10min进行酶灭活，离心分离，得到滤液和浒苔渣。

向酶解离心滤液中加入石灰水调节pH为7，过滤，过滤的清液用5M的HCl调节pH为2之间，然后加入0.2%的NaClO₃，过滤，将滤液经过碱性阴离子交换树脂，用10%的NaOH溶液洗脱树脂，洗脱液用10M的H₂SO₄调节pH为2，直至碘析出，离心，收集得到粗碘；将提取碘中树脂吸附后剩余的料液，用2mg/mL的石灰水调节pH为7，过滤，滤液减压浓缩到原有体积的1/3，然后用95%的乙醇沉淀，离心，得到甘露醇。

 向上述离心后的浒苔中加入1000g浒苔重量的2%碳酸钠溶液，在50℃水浴中消化2h；然后加入体积4倍50℃的新鲜饮用水进行稀释1h，充分稀释均匀后，通过250目的绢网过滤；滤液加入0.3%的双氧水，在50℃脱色1h，然后升温到70℃保持10min，用250目的绢网过滤；滤液缓慢加入体积比2%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗海藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；海藻酸钙加入10倍的纯化水，然后用2倍10% NaCl溶液，在50℃水浴中进行离子交换，使海藻酸钙纤维完全转化为海藻酸钠溶液；然后用95%的酒精沉淀，获得海藻酸钠。

褐藻酸钠的提取率为30.3%，褐藻酸钠理化指标：乳白色固体，pH=7.1，黏度为910mpa.s，灰分26.6%，水不溶固形物含量为0.65%。

向所述步骤（3）酶解后的滤液中加入丙三醇20%、麦芽低聚糖20%、尿素30%、磷酸二氢钾20%、硝酸钾10%和三十烷醇0.05%，经浓缩到45%浓度后，喷干、造粒，可以制备浒苔有机肥。一方面能够加快植物生长，增加植物产量和增强植物抗寒、抗病、抗倒伏能力；另一方面为菌液中益菌的生长繁殖提供氮、磷、钾等元素，增强菌体活动能力及作用。可以实现浒苔的高值化综合利用，开发了海洋生物能源。

实施例1

将浒苔烘干，粉碎，称量100g粉碎的浒苔，加入800g新鲜饮用水， 60℃水浴中浸泡3h，浸泡完成后进行打浆处理；用HCl调液体pH值至6，加入由内切β- 葡聚糖酶45％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶25％组成的纤维素酶0.5%，酶解8h；加入由中性蛋白酶55％、木瓜蛋白酶45％组成的蛋白酶0.5%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.3%，继续酶解5h，升温到80℃保持15min进行酶灭活，离心分离，得到滤液和浒苔渣。

向酶解离心滤液中加入石灰水调节pH为8，过滤，过滤的清液用5M的HCl调节pH为3之间，然后加入0.4%的NaClO₃，过滤，将滤液经过碱性阴离子交换树脂，用15%的NaOH溶液洗脱树脂，洗脱液用10M的H₂SO₄调节pH为3，直至碘析出，离心，收集得到粗碘；将提取碘中树脂吸附后剩余的料液，用3mg/mL的石灰水调节pH为8，过滤，滤液减压浓缩到原有体积的1/4，然后用95%的乙醇沉淀，离心，得到甘露醇。

 向上述离心后的浒苔中加入1200g浒苔重量的3%碳酸钠溶液，在60℃水浴中消化3h；然后加入体积5倍60℃的新鲜饮用水进行稀释2h，充分稀释均匀后，通过280目的绢网过滤；滤液加入0.5%的双氧水，在60℃脱色2h，然后升温到80℃保持20min，用280目的绢网过滤；滤液缓慢加入体积比3%浓度10%的CaCl₂溶液，静置2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗海藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；海藻酸钙加入15倍的纯化水，然后用3倍10% NaCl溶液，在60℃水浴中进行离子交换，使海藻酸钙纤维完全转化为海藻酸钠溶液；然后用95%的酒精沉淀，获得海藻酸钠。

褐藻酸钠的提取率为32.3%，褐藻酸钠理化指标：乳白色固体，pH=7.6，黏度为912mpa.s，灰分27.2%，水不溶固形物含量为0.63%。

向所述步骤（3）酶解后的滤液中加入丙三醇20%、麦芽低聚糖20%、尿素30%、磷酸二氢钾20%、硝酸钾10%和三十烷醇0.05%，经浓缩到50%浓度后，喷干、造粒，可以制备浒苔有机肥。一方面能够加快植物生长，增加植物产量和增强植物抗寒、抗病、抗倒伏能力；另一方面为菌液中益菌的生长繁殖提供氮、磷、钾等元素，增强菌体活动能力及作用。可以实现浒苔的高值化综合利用，开发了海洋生物能源。

Claims (2)

1.一种高效提取浒苔有机物方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（1）原料预处理：将浒苔烘干，粉碎，加入原料重量7-8倍的新鲜饮用水，50-60℃水浴中浸泡2-3h，浸泡完成后进行打浆处理；

（2）纤维酶解：用HCl调液体pH值至5-6，加入由内切β- 葡聚糖酶45％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶25％组成的纤维素酶0.3-0.5%，酶解7-8h；

（3）蛋白酶解：加入由中性蛋白酶55％、木瓜蛋白酶45％组成的蛋白酶0.3-0.5%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.2-0.3%，继续酶解4-5h，升温到70-80℃保持10-15min进行酶灭活，离心分离，得到滤液和浒苔渣；

（4）提取碘：向酶解离心滤液中加入石灰水调节pH为7-8，过滤，过滤的清液用5M的HCl调节pH为2-3之间，然后加入0.2-0.4%的NaClO₃，过滤，将滤液经过碱性阴离子交换树脂，用10-15%的NaOH溶液洗脱树脂，洗脱液用10M的H₂SO₄调节pH为2-3，直至碘析出，离心，收集得到粗碘；

（5）提取甘露醇：将提取碘中树脂吸附后剩余的料液，用2-3mg/mL的石灰水调节pH为7-8，过滤，滤液减压浓缩到原有体积的1/3-1/4，然后用95%的乙醇沉淀，离心，得到甘露醇；

（6）盐水消化： 向上述离心后的浒苔中加入10-12倍浒苔重量的2-3%碳酸钠溶液，在50-60℃水浴中消化2-3h；

（7）稀释过滤：然后加入体积4-5倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释1-2h，充分稀释均匀后，通过250-280目的绢网过滤；

（8） 脱色：滤液加入0.3-0.5%的双氧水，在50-60℃脱色1-2h，然后升温到70-80℃保持10-20min，用250-280目的绢网过滤；

（9）CaCl₂溶液处理：滤液缓慢加入体积比2-3%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1-2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗海藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；

（10）离子交换：海藻酸钙加入10-15倍的纯化水，然后用2-3倍10% NaCl溶液，在50-60℃水浴中进行离子交换，使海藻酸钙纤维完全转化为海藻酸钠溶液；

（11）制海藻酸钠：然后用95%的酒精沉淀，获得海藻酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种高效提取浒苔有机物方法，其特征在于：向所述步骤（3）酶解后的滤液中加入丙三醇15-20%、麦芽低聚糖10-20%、尿素20-40%、磷酸二氢钾15-20%、硝酸钾10-15%和三十烷醇0.01%-0.05%，经浓缩到45-60%浓度后，喷干、造粒，可以制备浒苔有机肥。