CN104664038A - 一种安全消毒灭菌角蛋白制备方法 - Google Patents

Abstract

一种安全消毒灭菌角蛋白制备方法，包括毛纤维原料预处理、脱脂、酶解、脱盐脱色、灭菌和干燥等步骤，本发明的重要特征是研制了链霉菌角蛋白酶-酵母菌酶-还原剂三位一体复合酶解剂与抗氧化剂混合的组合酶解剂用于毛纤维的酶解，采用了冷大气压等离子法结合生物灭菌剂进行灭菌和微波助真空干燥等新颖措施，使角蛋白在低温、近中性条件下酶解，有效地抑制了角质蛋白水解过程中的美拉德副反应，大大提高了角质蛋白的酶解效率，所制得角质蛋白产品完全符合ISO11290标准，绿色安全，且色泽好，多肽含量高，营养充分。

Description

一种安全消毒灭菌角蛋白制备方法

技术领域

本发明属于蛋白粉制备技术领域，特别是涉及一种从天然毛发提取角蛋白的方法。

 现有毛发角蛋白的提取加工方法主要有两大类：机械法和化学法。机械法制备角蛋白一般是用加热（100-200℃）和加压（0.3-1.0Mpa）的方法破坏毛发角蛋白内部的二硫键和肽链，使它变为可溶的、易消化的多肽混合物，多应用于饲料行业。化学水解方法，主要包括酸碱法、还原法、氧化法、铜氨溶液法、金属盐法等。不同的水解方法，毛发角蛋白水解片段大小分布有所不同。上述方法存在有以下问题：在毛发溶解过程中加入了大量的化学试剂，这些试剂的溶解效率不高，重复利用难度大，对环境造成一定的污染；且传统角质水解温度控制在85℃以上，pH近12，在此条件下，正是自由基和毒性物大量产生的根源，由此制得的角蛋白产品，往往含有较多的细菌和毒性物，若直接应用于食品，将存在较大的健康风险。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，而提供一种酶解率高且安全消毒灭菌、绿色环保的角蛋白制备方法。

实现上述发明目的的技术解决方案是：

一种安全消毒灭菌角蛋白制备方法，包括以下步骤：

   1）毛纤维原料预处理：将清洁的毛纤维切成纤维糜；

2）脱脂：将纤维糜浸入脱脂液40～60分钟，然后捞出经脱脂的纤维糜用清水冲洗干净；

3）酶解：采用链霉菌角蛋白酶-酵母菌酶-还原剂三位一体复合酶解剂与抗氧化剂混合的组合酶解剂，调节组合酶解剂液PH值为4～5，随后将步骤2）所得纤维麋加入组合酶解剂液中，在室温并隔绝氧气条件下预处理15～25分钟，进一步调节组合酶解剂液PH值为7.0～7.5，控制温度为50～60℃，酶解12～24小时，得到角蛋白酶解液；

4）将角蛋白酶解液采用陶瓷微米孔微滤脱盐和/或用树脂脱色，得到角蛋白液；

   5）角蛋白液灭菌，采用冷大气压等离子法结合生物灭菌剂；

6）真空干燥，得角蛋白粉。

作为优选，所述纤维糜长度≤5mm。

作为优选，所述还原剂为三（2-羧乙基）膦。

作为优选，所述隔绝氧气的介质为惰性气体氦。

作为优选，所述抗氧化剂为从植物中提取的类黄酮、多糖活性物、维生素A、C、E中的一种或多种与还原的谷胱甘肽-S-单醚组成的复配天然抗氧化剂。

作为优选，所述步骤4）具体为：采用孔径为1-3um的陶瓷微泸棒或树脂进行循环脱盐脱色处理，温度为10℃—30℃，一直循环到含水不超过100%，含盐量不大于0.05%，即处理完毕。

进一步优选，所述陶瓷微泸棒或树脂进行循环脱盐脱色温度为20℃。

作为优选，所述步骤6）真空干燥还辅以脉冲微波干燥。

本发明的有益效果是：

1、将毛纤维原料切糜，不仅增加反应接触面，促使水解反应均匀、快速进行，且实践证明还能防止角质蛋白局部水解过度而生毒。

2、采用了链霉菌角蛋白酶-酵母菌酶-还原剂三位一体复合酶解剂与抗氧化剂混合的组合酶解剂，该组合酶解剂各成分之间能有效地协合增效，且各组分都能适应在低温（室温）和PH值近中性的条件下反应，从而杜绝了反应产生自由基和毒物的基础条件，大大地提高了酶解率与抑毒性能，使生产和产品绿色环保。

3、本复合酶解剂中所添加的酵母菌酶组分，不仅可协同角质蛋白酶一起水解含碳、氮的肽链以协合增效；而且可裂解亚细胞中的脂质，以防脂质过氧化生成毒素；能够以伯、仲、叔胺、二胺、多胺、三甲胺-N-氧化物，乙醇胺、胆碱、嘌呤、嘧啶等为碳和氮源，有效消解这些毒物；可将芳香胺、杂环氨基酸等带来苦味物质消溶而脫苦味；同时酵母细胞会自溶，可作为经济的肽来源，增加了终点蛋白产品，用作婴儿和保健食品的营养补充成分。

  4、将酶解反应设计在隔绝空气的条件下进行，更好地抑制了自由基的生成，減少了毒性物的生成。

  5、采用了冷大气压等离子法结合生物灭菌剂进行灭菌，有效地抑制了角质蛋白水解过程中的美拉德副反应并完全杀灭李司忒氏菌体，灭菌安全可靠。

   6、采用了微波助真空脱水干燥处理角蛋白液，干燥温度低，不仅保证了高度热敏的角蛋白安全干燥，效率高，而且干燥成的蛋白粉在色泽、组织结构和风味上均比传统热对流干燥的蛋白粉产品有显著的提高。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步的描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

1000p流量为标准配置出以下几种用于角蛋白酶解的三位一体复合酶解剂与抗氧化剂混合的组合酶解剂：

组合酶解试剂1：

三（2—羧乙基）膦0.03克/升

氧化歧化酶/谷胱甘肽—S—乙醚/维生素A或C、E族复配剂与乙二胺二琥珀酸盐螯合剂组成的复配天然抗氧化剂1.8克/升。

组合酶解试剂2：

三（2—羧乙基）膦0.12克/升

氧化歧化酶/谷胱甘肽—S—乙醚/维生素A或C、E族复配剂与乙二胺二琥珀酸盐组成的复配天然抗氧化剂1.8克/升。

组合酶解试剂3：

三（2—羧乙基）膦0.06克/升

氧化歧化酶/谷胱甘肽—S—乙醚/维生素A或C、E族复配剂与乙二胺二琥珀酸盐组成的复配天然抗氧化剂1.8克/升。

组合酶解试剂4：

二硫苏糖醇DTT0.15克/升。

实施例1

以羊毛为原料制备安全消毒灭菌角蛋白的方法，包括以下步骤：

1）羊毛原料预处理：将经清洁处理的羊毛切成长度≤5mm纤维糜；

2）脱脂：本脱脂液包含醇醚溶剂、非离子表面活性剂和油酸/棕榈酸混合酰胺基丙基二甲基胺丙酸盐，具体配方为三乙二醇丁醚3g/l，二丙二醇丁醚1g/l，二乙醇月桂酰胺3g/l，油酸/棕榈酸混合酰胺基丙基二甲基胺丙酸2g/l，用氨水调PH9.5～9.8，将纤维糜浸入上述脱脂液，在80℃下浸40～60分钟，然后捞出经脱脂和洗菌斑后的纤维糜用50～60℃温水冲洗干净；

3）酶解：酶解剂采用上述组合酶解试剂1，并调节组合酶解剂液PH值为4～5，随后将步骤2）所得纤维麋加入复合酶解剂液中，在室温并隔绝氧气条件下预处理15分钟，进一步调节组合酶解剂液PH值为7.5，控制温度为50℃，酶解24小时，得到角蛋白酶解液；

4）将角蛋白酶解液采用孔径为1-3um的陶瓷微泸棒进行循环脱盐处理，温度为10℃℃，一直循环到含水不超过100%，含盐量不大于0.05%，即处理完毕，得到角蛋白液；

   5）灭菌：将角蛋白液加入安装有冷大气压等离子体发生装置灭菌容器中，并在角蛋白液中加入牛蒡子提取液15g、桧柽柳提取液2.7g、茶叶提取液4.5g，控制冷大气压等离子体发生装置的交流电压为6.5～16.5KV，频率为23.0KHz使用气体为一80%氦气和20%氧气的混合气体；所述氦的流速为5L/min，氧的流速为100mL/min，灭菌温度为20℃，灭菌时间为150min，得到灭菌角蛋白液；

6）干燥：将灭菌角蛋白液沉淀过滤得到的沉淀物加入真空干燥机，控制温度50～60℃，干燥50 min，得含水量≤5%的角蛋白粉。

实施例2

利用回收的废旧羊毛羊绒制品为原料制备安全消毒灭菌角蛋白的方法，包括以下步骤：

1）原料预处理：将经整理干净的废旧羊毛羊绒制品切成长度≤5mm纤维糜，浸渍在双氧水预处理液中，在温度60～80℃下浸渍50～70min，然后用清水冲洗干净并干燥；

2）酶解：酶解剂采用上述组合酶解试剂2，并调节组合酶解剂液PH值为4～5，随后将步骤1）所得纤维麋加入复合酶解剂液中，在室温并隔绝氧气条件下预处理25分钟，进一步调节组合酶解剂液PH值为7.0，控制温度为60℃，酶解12小时，得到角蛋白酶解液；

3）将角蛋白酶解液采用孔径为1-3um的大孔树脂进行循环脱色脱盐处理，温度为30℃，一直循环到含水不超过100%，含盐量不大于0.05%，即处理完毕，得到角蛋白液；

4）灭菌：将角蛋白液加入安装有冷大气压等离子体发生装置灭菌容器中，并在角蛋白液中加入乌蔹莓提取液20g，控制冷大气压等离子体发生装置的交流电压为6.5～16.5KV，频率为23.0KHz使用气体为一80%氦气和20%氧气的混合气体；所述氦的流速为5L/min，氧的流速为100mL/min，灭菌温度为20℃，灭菌时间为150min，得到灭菌角蛋白液；

5）干燥：将灭菌角蛋白液沉淀过滤得到的沉淀物加入真空干燥机，控制温度50～60℃，同时对安装于干燥机内的功率250W，压力5.33Kpa的脉冲微波发生器开电源30秒，然后间歇150秒，如此反复启动约1小时，得角蛋白粉含水量≤5%。

实施例3

原料和步骤与实施例1基本相同，而不同之处在于：

步骤2）中酶解剂采用上述组合酶解试剂3；

步骤5）在角蛋白液中加入胡萝卜提取液15g和黄芪多糖2g，用冷大气压等离子体灭菌法灭菌，灭菌条件：交流电压为16.5KV，频率为38.5KHz，其中70%氦气和30%氧气的混合气体；所述氦的流速为5l/min，氧的流速为100ml/min，灭菌温度为20℃，灭菌时间为100min，得到灭菌角蛋白液；

步骤6）将灭菌角蛋白液过滤所得的沉淀物进行微波助真空干燥70min，得含水量≤5%角蛋白粉。

实施例4

原料和步骤基本与实施例2相同，只是在步骤2）中酶解剂采用上述组合酶解试剂4；步骤4）中将乌蔹莓提取液20g用以下植物提取物代替，具体为：牛蒡子15g、桧柽柳2.7g、乌蔹莓提10g、小茴香0.25g、肉桂皮2.5g、丁子香0.25g、四聚氨基酸抗菌肽混合酯2.2g、胡萝卜1g、八角大茴香1g、当归根2g、茶叶0.45g、黄芪1.5g。

实施例5

基本与实施例4相同，区别仅在于用巴氏灭菌法替代冷大气压等离子灭菌法对角蛋白液进行灭菌，所述巴氏灭菌法的条件是：在135℃，灭菌20min。

实施例6

与实施例3基本相同，其区别仅在于步骤4）中不加入胡萝卜提取液和黄芪多糖。

上述各实施例所制得的角蛋白粉卫生质量指标检测结果如下表一：

从表一可以看出，实施例6中未添加生物灭菌剂，灭菌效果达不到ISO11290的标准，实施例5中用巴氏灭菌法灭菌，也达不到ISO11290标准的要求。

美国食品和药品管理局于2001年在准备用作食品或面临死亡的危象组织上，对李司忒氏菌体采取零容忍政策。所谓零容忍是指灭菌后立即检测，可在30分钟内获知。本实施例1-4用冷大气压等离子法结合生物灭菌剂进行灭菌，所制得的蛋白粉检测结果，均没有发现存活的李氏菌体，在一周之后，按ISO11290标准测试，也仅有10¹的活菌体数。而且实施例1-4制得的产品中多肽在蛋白粉中的占比较高，营养充分；并由于采用了真空状态脱水显著减少氧化反应，因此脱水干燥后的产品其色泽好，为白色。

Claims (8)

1.一种安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

   1）毛纤维原料预处理：将清洁的毛纤维切成纤维糜；

2）脱脂：将纤维糜浸入脱脂液40～60分钟，然后捞出经脱脂的纤维糜用清水冲洗干净；

3）酶解：采用链霉菌角蛋白酶-酵母菌酶-还原剂三位一体复合酶解剂与抗氧化剂混合的组合酶解剂，调节组合酶解剂液PH值为4～5，随后将步骤2）所得纤维麋加入组合酶解剂液中，在室温并隔绝氧气条件下预处理15～25分钟，进一步调节组合酶解剂液PH值为7.0～7.5，控制温度为50～60℃，酶解12～24小时，得到角蛋白酶解液；

4）将角蛋白酶解液采用陶瓷微米孔微滤脱盐和/或用树脂脱色，得到角蛋白液；

    5）角蛋白液灭菌，采用冷大气压等离子法结合生物灭菌剂；

6）真空干燥，得角蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于，所述纤维糜长度≤5mm。

3.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于，所述还原剂为三（2-羧乙基）膦。

4.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于所述隔绝氧气的介质为惰性气体氦。

5.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于所述抗氧化剂为从植物中提取的类黄酮、多糖活性物、维生素A、C、E中的一种或多种与还原的谷胱甘肽-S-单醚组成的复配天然抗氧化剂。

6.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于所述步骤4）具体为：采用孔径为1-3um的陶瓷微泸棒或树脂进行循环脱盐脱色处理，温度为10℃—30℃，一直循环到含水不超过100%，含盐量不大于0.05%，即处理完毕。

7.根据权利要求6所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于所述陶瓷微泸棒或树脂进行循环脱盐脱色温度为20℃。

8.根据权利要求1所述的安全消毒灭菌角蛋白制备方法，其特征在于所述步骤6）真空干燥还辅以脉冲微波干燥。