CN105029513A - 从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法 - Google Patents

从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法 Download PDF

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Abstract

从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法，本发明涉及海参煮制废水的回收再利用技术领域，它的工艺流程如下：煮制海参废水的澄清处理；分离出海参皂苷、海参多糖、海参蛋白和黑色素；大孔树脂吸附透过液中的海参皂苷；复合蛋白酶酶解截留液中海参蛋白；膜分离提取海参多糖、黑色素和海参肽；海参肽精制；海参多糖精制；用纯水将1号脱色树脂柱洗净，用1％-5％HCl液进行洗脱，流速为1-5BV，收集洗脱液3-6BV，蒸发浓缩，干燥得黑色素粉。不仅回收了宝贵资源，同时减少了海参煮制废水排放对沿海滩涂造成的污染。

Description

从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法
技术领域
本发明涉及海参煮制废水的回收再利用技术领域，具体涉及从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法。
背景技术
刺参(ApostichopusjaponicasSelenka)，也称仿刺参，属棘皮动物门，盾手目(Aspidochirotida)，刺参科(StichopodidaeHaeckel)。全世界约有海参1100余种，其中可食用者有40余种。在我国，海参不仅一向被视为具有显著滋补作用的美食佳肴，而且作为药用的历史也非常悠久，据查证，海参早在明代就被作为补益药收入《食物本草》。
鲜海参体内具有自溶酶，因此在加工过程中首先要用沸水煮制进行灭酶处理，但在煮制过程中，有许多营养成分和功效成分会流失在加工废液中如多糖、可溶性蛋白质和皂苷等。辽宁、河北、山东、江苏、浙江等沿海加工企业都是将煮制海参的废水直接排放，不仅造成资源的极大浪费，而且造成沿海滩涂的严重污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种工艺简单、设计合理的从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法，不仅回收了宝贵资源，同时减少了海参煮制废水排放对沿海滩涂造成的污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的工艺流程如下：
步骤一、煮制海参废水的澄清处理：将煮制海参的废水经高速离心机离心分离，得澄清液体；
步骤二、分离出海参皂苷、海参多糖、海参蛋白和黑色素：将步骤一中的澄清液体用孔径0.1-0.8nm膜进行过滤，其中截留液至少利用三次纯水适量稀释再过滤，过滤后的透过液中主要含皂苷和无机离子，截留液中主要含蛋白质、多糖和黑色素；
步骤三、大孔树脂吸附透过液中的海参皂苷：将步骤二中的透过液调PH8-10，上处理好的大孔树脂，流速为1-5BV/h，吸附后的树脂先用纯水洗涤，再用10％-50％乙醇溶液洗涤，最后用60％-80％乙醇洗脱，洗脱液收集树脂量4-10倍，回收乙醇，在浸膏状固相中加适量纯水分散，用石油醚脱脂3-5次，脱脂液用纯水饱和正丁醇液萃取4-6次，回收正丁醇，残渣真空干燥得到海参粗皂苷成品；
步骤四、复合蛋白酶酶解截留液中海参蛋白：将步骤二中的截留液调底物浓度1-15％，PH7.0-9.0，体系温度40℃-55℃，加0.5-5.0％(蛋白总量)复合蛋白酶，搅拌酶解3-5h，升温至80℃-95℃10-20min灭酶，离心分离得清液；
步骤五、膜分离提取海参多糖、黑色素和海参肽：将步骤四中的清液用孔径1-8nm的膜进行分离，其中透过液为海参肽，截留液为海参多糖和黑色素；
步骤六、海参肽精制：将步骤五中的透过液校正PH5-7，加热至50℃-80℃，加糖炭0.1-1.0％搅拌脱色精制30min-45min，脱炭，精制液可以直接经调配、灌装、灭菌、检验、包装成海参肽口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％左右，进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参肽粉，海参肽粉经调配后填装硬胶囊，得海参肽胶囊；
步骤七、海参多糖精制：将步骤五中的截留液经脱色树脂柱脱色，糖炭精制，脱炭得精制液，可以进行直接调配，灌装、灭菌、检验、包装成海参多糖口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参多糖粉，海参多糖粉经调配后填装硬胶囊得海参多糖胶囊；
步骤八、用纯水将1号脱色树脂柱洗净，用1％-5％HCl液进行洗脱，流速为1-5BV，收集洗脱液3-6BV，蒸发浓缩，干燥得黑色素粉。
采用上述结构后，本发明有益效果为：
1、海参煮制废水中的蛋白质、多糖和皂苷的含量较低，直接酶解由于底物浓度偏低，后处理消耗大量能量，从而增加生产成本，皂苷分子量(1000-1200Da)较小，与蛋白质(100-120KDa)、多糖(40-50Kda)的分子量差异较大，因此用膜(孔径0.1-0.8nm)就能将皂苷与蛋白质、多糖分开；在分离的同时，又能将蛋白质和多糖浓缩10倍以上，大大节省后处理的能源消耗和费用，低浓度的皂苷再用大孔树脂富集，然后洗脱；
2、海参中(包括煮制废水)的胶原蛋白与多糖通过糖肽键结合在一起，只有将蛋白质酶解成小分子肽，才能用合适孔径的膜将其分离开，本发明中用孔径1nm-8nm的有机膜将其分离，而不是用文献方法用酒精沉淀多糖与肽分离，不采用价格较高的有机溶剂酒精，将大幅度降低生产费用，增加产品市场竞争力；
3、蛋白质酶解收率与产物肽分子量的大小将衡量选择的酶是否正确和酶解工艺是否合理，目前文献报导蛋白质的酶解收率一般在60％-80％，其中分子量＜2000Da的小肽含量在50％-70％，本发明用的复合蛋白酶(其中10万u/gAs1398中性蛋白酶20％-70％、胰酶10％-50％、60万u/g木瓜蛋白酶5％-30％、风味酶1％-10％)对海参胶原蛋白的酶解收率达95％以上，分子量＜2000Da的小肽含量占95％以上，产品没有苦味，这是目前文献报导均未达到的指标；
4、海参煮制废水颜色成灰黑色，是由海参皮中色素带来的，现有文献中均采用高浓度双氧水(H2O2)进行脱色，均未回收黑色素，而且用高浓度双氧水进行氧化脱色对海参多糖的结构是否有影响未见报导，本发明选用脱色树脂I号成功将海参黑色素吸附，经洗脱后干燥制成天然黑色素，且用脱色树脂回收海参皮中的黑色素在文献中未见报导。
具体实施方式
本具体实施方式采用的技术方案是：它的工艺流程如下：
步骤一、煮制海参废水的澄清处理：将煮制海参的废水经高速离心机离心分离，得澄清液体；
步骤二、分离出海参皂苷、海参多糖、海参蛋白和黑色素：将步骤一中的澄清液体用孔径0.1-0.8nm膜进行过滤，其中截留液至少利用三次纯水适量稀释再过滤，过滤后的透过液中主要含皂苷和无机离子，截留液中主要含蛋白质、多糖和黑色素；
步骤三、大孔树脂吸附透过液中的海参皂苷：将步骤二中的透过液调PH8-10，上处理好的HPD-100大孔树脂，流速为1-5BV/h，吸附后的树脂先用纯水洗涤，再用10％-50％乙醇溶液洗涤，最后用60％-80％乙醇洗脱，洗脱液收集树脂量4-10倍，回收乙醇，在浸膏状固相中加适量纯水分散，用石油醚脱脂3-5次，脱脂液用纯水饱和正丁醇液萃取4-6次，回收正丁醇，残渣真空干燥得到海参粗皂苷成品；
步骤四、复合蛋白酶酶解截留液中海参蛋白：将步骤二中的截留液调底物浓度1-15％，PH7.0-9.0，体系温度40℃-55℃，加0.5-5.0％(蛋白总量)复合蛋白酶，搅拌酶解3-5h，升温至80℃-95℃10-20min灭酶，离心分离得清液；
步骤五、膜分离提取海参多糖、黑色素和海参肽：将步骤四中的清液用孔径1-8nm的膜进行分离，其中透过液为海参肽，截留液为海参多糖和黑色素；
步骤六、海参肽精制：将步骤五中的透过液校正PH5-7，加热至50℃-80℃，加糖炭0.1-1.0％搅拌脱色精制30min-45min，脱炭，精制液可以直接经调配、灌装、灭菌、检验、包装成海参肽口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％左右，进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参肽粉，海参肽粉经调配后填装硬胶囊，得海参肽胶囊；
步骤七、海参多糖精制：将步骤五中的截留液经1号脱色树脂柱脱色，糖炭精制，脱炭得精制液，可以进行直接调配，灌装、灭菌、检验、包装成海参多糖口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参多糖粉，海参多糖粉经调配后填装硬胶囊得海参多糖胶囊；
步骤八、用纯水将1号脱色树脂柱洗净，用1％-5％HCl液进行洗脱，流速为1-5BV，收集洗脱液3-6BV，蒸发浓缩，干燥得黑色素粉。
本具体实施方式中的HPD-100大孔树脂和1号脱色树脂柱均为河北沧州宝恩吸附材料有限公司生产。
本具体实施方式有益效果为：不仅回收了宝贵资源，同时减少了海参煮制废水排放对沿海滩涂造成的污染。
实施例一：
步骤一、取海参煮制废水1L，用台式离心机8000rpm，离心20min得上清液，用孔径0.2nm膜进行过滤，得透过液和截留液，透过液中主要含海参皂苷和无机离子，截留液中主要含多糖、蛋白质和黑色素；
步骤二、将步骤一中的透过液调PH8.0，上处理好的HDP-100大孔树脂，流速1BV/h，上柱结束，分别用纯水和20％乙醇液洗涤树脂柱，用60％乙醇液洗脱，收集5倍洗脱液，回收乙醇，浸膏加适量纯水分散，用石油醚脱脂三次，脱脂液用纯水饱和的正丁醇萃取三次，合并正丁醇，回收正丁醇，残渣真空干燥得海参粗皂苷；
步骤三、将步骤一中的截留液调整固含量2％，PH7.5，温度43℃，加0.5‰(w/v)复合蛋白酶，搅拌酶解3.5h，升温至85℃灭酶20min，4000rpm离心，得澄清液体，将清液通过孔径4nm膜过滤，截留液加三次纯水稀释后再过滤，合并透过液，调PH5.5，加热至60℃，加糖炭0.1％，搅拌脱色精制30min，脱炭，得精制液，检测含量，加入适量赋形剂，补纯水至足量，搅拌、过滤、灌装，100℃30min灭菌、检验、包装，得海参肽口服液；
步骤四、将步骤三中的截留液通过1号脱色树脂柱进行脱色，流出液加糖炭0.1％65℃搅拌脱色30min，脱炭，精制液测定多糖含量，加入计算量赋形剂，补纯水至足量，搅拌均匀、过滤、灌装，100℃30min灭菌、检验、包装、得海参多糖口服液；
步骤五、用纯水将1号脱色树脂洗净，用3％HCl液洗脱，流速为1BV，收集洗脱液4BV，蒸发浓缩、干燥得黑色素。
实施例二：
步骤一、取海参煮制废水100L，用管式离心机连续分离，得上清液，用孔径0.3nm膜进行过滤，得透过液和截留液，截留液分三次加适量纯水稀释后继续过滤分离，合并透过液，主要含海参皂苷和无机离子，截留液中主要含多糖、蛋白质和黑色素；
步骤二、将步骤一中的透过液调PH9.0，上处理好的HDP-100大孔树脂，流速2BV/h。上柱结束，分别用纯水和30％乙醇液洗涤树脂柱，用70％乙醇液洗脱，收集6倍洗脱液，回收乙醇，浸膏加适量纯水分散，用石油醚脱脂四次，脱脂液用纯水饱和的正丁醇萃取四次，合并正丁醇，回收正丁醇，残渣真空干燥得海参粗皂苷；
步骤三、将步骤一中的截留液调整固含量2.5％，PH8.0，温度46℃，加1.0％复合蛋白酶(蛋白总量)，搅拌酶解4h，升温至90℃灭酶15min，离心得澄清液体。将清液通过孔径5nm膜过滤，截留液四次加适量纯水稀释后再过滤，合并透过液，调PH6.0，加热至60℃，加糖炭0.15％，搅拌脱色精制40min，脱炭，得精制液，减压浓缩至固含量50％左右，放入-40℃冰箱中冻结后入冷冻干燥机中进行干燥，得海参肽成品，检测含量，加入适量赋形剂混合均匀后填装硬胶囊得海参肽胶囊；
步骤四、将步骤三中的截留液通过1号脱色树脂柱进行脱色，流出液加糖炭0.2％70℃搅拌脱色45min，脱炭，精制液减压浓缩至40％左右固含量，放入-40℃冰箱中冻结后入冷冻干燥机中进行干燥，得海参多糖成品，测定多糖含量，加入计算量赋形剂，混合均匀后填装硬胶囊得海多糖胶囊；
步骤五、用纯水洗净1号脱色树脂柱，用4％HCl液洗脱，流速为2BV，收集洗脱液5BV，蒸发浓缩、干燥得黑色素。
实施例三：
步骤一、取海参煮制废水1000L，用管式离心机连续分离，得上清液，用孔径0.4nm膜进行过滤，得透过液和截留液，截留液分三次加适量纯水稀释后继续过滤分离，合并透过液，主要含海参皂苷和无机离子，截留液中主要含多糖、蛋白质和黑色素；
步骤二、将步骤一中的透过液调PH10.0，上处理好的HPD-100大孔树脂，流速3BV/h，上柱结束，分别用纯水和40％乙醇液洗涤树脂柱，用80％乙醇液洗脱，收集7倍洗脱液，回收乙醇，浸膏加适量纯水分散，用石油醚脱脂四次，脱脂液用纯水饱和的正丁醇萃取五次，合并正丁醇，回收正丁醇，残渣真空干燥得海参粗皂苷；
步骤三、将步骤一中的截留液调整固含量3.0％，PH8.5，温度50℃，加1.5％复合蛋白酶(蛋白总量)，搅拌酶解5h，升温至95℃灭酶10min，离心得澄清液体，将清液通过孔径6nm膜过滤，截留液四次加适量纯水稀释后再过滤，合并透过液，调PH6.5，加热至60℃，加糖炭0.2％，搅拌脱色精制45min，脱炭，得精制液，减压浓缩至固含量50％左右，用压力式喷雾干燥塔进行喷干，得海参肽粉成品；
步骤四，将步骤三中的截留液通过1号脱色树脂柱进行脱色，流出液加糖炭0.3％、75℃搅拌脱色45min，脱炭，精制液减压浓缩至30％左右固含量，加入5％麦芽糊精搅拌均匀，用压力式喷雾干燥塔进行喷干，得海参多糖粉成品；
步骤五、用纯水洗净1号脱色树脂柱，用5％HCl液洗脱，流速为3BV，收集洗脱液6BV，蒸发浓缩、干燥得黑色素。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.从煮制海参废水中提取皂苷、多糖、肽和黑色素的方法，其特征在于：它的工艺流程如下：
步骤(一)、煮制海参废水的澄清处理：将煮制海参的废水经高速离心机离心分离，得澄清液体；
步骤(二)、分离出海参皂苷、海参多糖、海参蛋白和黑色素：将步骤(一)中的澄清液体用孔径0.1-0.8nm膜进行过滤，其中截留液至少利用三次纯水适量稀释再过滤，过滤后的透过液中主要含皂苷和无机离子，截留液中主要含蛋白质、多糖和黑色素；
步骤(三)、大孔树脂吸附透过液中的海参皂苷：将步骤(二)中的透过液调PH8-10，上处理好的大孔树脂，流速为1-5BV/h，吸附后的树脂先用纯水洗涤，再用10％-50％乙醇溶液洗涤，最后用60％-80％乙醇洗脱，洗脱液收集树脂量4-10倍，回收乙醇，在浸膏状固相中加适量纯水分散，用石油醚脱脂3-5次，脱脂液用纯水饱和正丁醇液萃取4-6次，回收正丁醇，残渣真空干燥得到海参粗皂苷成品；
步骤(四)、复合蛋白酶酶解截留液中海参蛋白：将步骤(二)中的截留液调底物浓度1-15％，PH7.0-9.0，体系温度40℃-55℃，加0.5-5.0％复合蛋白酶，搅拌酶解3-5h，升温至80℃-95℃10-20min灭酶，离心分离得清液；
步骤(五)、膜分离提取海参多糖、黑色素和海参肽：将步骤(四)中的清液用孔径1-8nm的膜进行分离，其中透过液为海参肽，截留液为海参多糖和黑色素；
步骤(六)、海参肽精制：将步骤(五)中的透过液校正PH5-7，加热至50℃-80℃，加糖炭0.1-1.0％搅拌脱色精制30min-45min，脱炭，精制液可以直接经调配、灌装、灭菌、检验、包装成海参肽口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％左右，进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参肽粉，海参肽粉经调配后填装硬胶囊，得海参肽胶囊；
步骤(七)、海参多糖精制：将步骤(五)中的截留液经脱色树脂柱脱色，糖炭精制，脱炭得精制液，可以进行直接调配，灌装、灭菌、检验、包装成海参多糖口服液，也可以将精制液减压蒸发浓缩至固含量30％-50％进行冷冻干燥或喷雾干燥得海参多糖粉，海参多糖粉经调配后填装硬胶囊得海参多糖胶囊；
步骤(八)、用纯水将1号脱色树脂柱洗净，用1％-5％HCl液进行洗脱，流速为1-5BV，收集洗脱液3-6BV，蒸发浓缩，干燥得黑色素粉。
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