CN105272887B - 一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法。其步骤为，收集鲍鱼加工过程中所产生的废弃内脏；水提；Ultra‑fol超滤膜处理；酶解；醇沉；浓缩；结晶；经重结晶后可得到高纯度牛磺酸晶体。本发明解决现有方法不能同时从鲍鱼内脏中提取牛磺酸和多糖的技术缺陷，采用水提、Ultra‑fol超滤膜处理、酶解、醇沉、浓缩、结晶的技术方案从鲍鱼加工副产物内脏中同时提取牛磺酸和多糖，有效提高了鲍鱼资源的利用率。本发明克服了传统采用的离子交换法制备天然牛磺酸工艺繁琐、成本较高和环境污染大的问题，克服了现有简易制备法制备天然牛磺酸乙醇消耗量大的弊端，并且克服了现有鲍鱼多糖制备法工艺较繁琐，能耗大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及海洋产品加工领域，更具体涉及一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法。
背景技术
鲍鱼，以其独特的风味、质地及丰富的营养价值热销国内外。我国是世界鲍鱼养殖大国，2010年中国鲍鱼养殖产量达5.65万吨，占世界总产量的85%左右。2014年全国鲍鱼产量已超过11万吨。目前鲍鱼主要以鲜销和罐头制品为主，随着鲍鱼产量的逐年增加和鲍鱼加工业的发展，鲍鱼的深加工显得尤为重要。在鲍鱼加工过程中，产生的大量汤汁和内脏等副产物往往被丢弃，不仅造成资源浪费还带来环境污染。另一方面，随着经济的发展及人们对健康意识的提高，天然保健食品的需求量也越来越大。研究表明：鲍鱼内脏中含有丰富的牛磺酸和多糖等生理活性物质，而这些成分对人体生长发育、免疫调节以及维持机体酸碱平衡等有着极其重要的作用。因此，以鲍鱼加工副产物内脏为原料来同时制备天然牛磺酸和多糖，不仅具有良好的经济前景，而且能减少环境污染，有效提高水产品加工副产物的附加值。
国内大多采用离子交换法制备天然牛磺酸。这个工艺大致流程为：预处理→水萃取→除蛋白（调酸碱、添加沉降剂、膜分离等措施）→离子交换分离→浓缩→结晶→重结晶。如授权专利（专利号：ZL201010174544.1）公开了一种将水产品下脚料通过超滤除杂、强酸性离子交换、反渗透浓缩、脱色、结晶等步骤获得高纯度天然牛磺酸的制备方法；授权专利（专利号：ZL201210199181.6）公开了一种通过匀浆、超声波破碎、提取、磺基水杨酸和超滤膜二次分离、强酸性离子交换纯化、浓缩、结晶干燥等步骤从贻贝中提取牛磺酸的方法。这类工艺繁琐且需要大规模的设备，成本较高，采用离子交换除杂，操作复杂，而且离子交换树脂再生需要大量的酸和碱，对环境的污染大。授权专利（专利号：ZL201310283931.2）公开了一种提取天然牛磺酸的简易方法，其采用原料预处理、乙醇除杂、浓缩、结晶等简易方法实现了牛磺酸的制备，该专利的缺点是：乙醇除杂、结晶、重结晶步骤都需要添加料液3~4倍体积的无水乙醇，乙醇消耗量巨大，生产成本较高，乙醇易燃易爆，也存在很大的安全隐患。申请号为201510099440.1的专利申请公开了一种采用水提、浓缩、醇沉、浓缩、结晶、重结晶等步骤从水产品加工副产物中提取牛磺酸的新方法，采用该法从5kg鲍鱼内脏中提取牛磺酸需要消耗乙醇4.6 L，乙醇消耗量还是比较大。而且，所有上述专利都没有对鲍鱼内脏中丰富的多糖资源进行开发利用。
授权专利（专利号：ZL 200510047409.X）公开了一种鲍鱼多糖的提取方法，包括鲍鱼经原料处理、提取、浓缩、醇沉、干燥的工艺步骤而得产品；授权专利（专利号：ZL201110123164.X）公开了一种鲍鱼多糖的制备工艺，它包括以下步骤 ：原料打浆、高压脉冲电场处理、电渗析处理脱重金属、浓缩、醇沉、干燥。这些专利或专利申请都没有对鲍鱼中的牛磺酸资源进行开发利用，造成了资源浪费，而且工艺较繁琐，能耗大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法。
为实现本发明的目的，本发明提供一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
原料来源：收集鲍鱼加工过程中所产生的废弃内脏；
水提：往鲍鱼内脏中加入水后进行水浴加热，再用纱布过滤后取滤液；
Ultra-fol超滤膜处理：将收集的滤液经泵导入Ultra-fol超滤膜设备中进行膜分离处理，得膜内液和滤过液，其截留分子量为5 KDa；
酶解：往所得膜内液中加入中性蛋白酶酶解；
醇沉：收集酶解液，加入乙醇溶液，在室温下静置沉淀12~24 h，离心取沉淀，收集沉淀物，干燥后即得鲍鱼多糖；
浓缩：所得滤过液采用减压浓缩法浓缩；
结晶：将浓缩液与同体积的95 体积%乙醇混合，快速抽滤，滤液置于0~4℃低温环境下，缓慢搅拌12 h以上，牛磺酸晶体析出，过滤得到牛磺酸粗品。
进一步，还包括重结晶步骤，将所得牛磺酸粗品经重结晶后可得到高纯度牛磺酸晶体。
进一步，所述水提步骤中，加入水的量是3~4倍质量体积比的水，水浴加热为在80~90℃下水浴加热2~3 h。
进一步，所述酶解步骤中，中性蛋白酶的加入量为0.5重量%；酶解温度为55℃，时间为2.5h。
进一步，所述醇沉步骤中，乙醇溶液加入量为2-4倍体积比95 %乙醇溶液。
进一步，所述浓缩步骤中，浓缩至原体积的1/30~40。
进一步，所述浓缩步骤中，浓缩倍数以浓缩液中牛磺酸含量达70-100mg/mL为标准。
进一步，还可以将所用乙醇进行回收利用。
本发明的方法中：
水提，将原料中水溶性的牛磺酸和多糖转移到提取液中，此步骤除去非水溶性物质。用3-4倍体积的水,水浴温度为为80-90度2-3小时的提取条件,牛磺酸的提取量最大,这是通过响应面法优化得到的最优参数。
Ultra-fol超滤膜处理，将大分子物质（多糖、蛋白质）和小分子物质(牛磺酸、其他氨基酸、无机盐离子)分开，在后续鲍鱼多糖的制备时，也可起到除去重金属离子和浓缩的作用。
酶解，将膜内液中的蛋白质酶解，除去蛋白质。酶解是为了将膜内液中的蛋白质酶解，除去蛋白质，得到纯度较高的多糖。加入0.5 %重量的中性蛋白酶，于55℃酶解2.5 h，可以将蛋白质基本除去。
醇沉，通过乙醇沉淀的方法，获得鲍鱼多糖。
浓缩，将溶液浓缩到牛磺酸结晶所需要的浓度。
结晶，低温结晶析出牛磺酸晶体，此步骤去除其他氨基酸、无机盐离子等其他杂质。
本发明解决现有方法不能同时从鲍鱼内脏中提取牛磺酸和多糖的技术缺陷，采用水提、Ultra-fol超滤膜处理、酶解、醇沉、浓缩、结晶的技术方案从鲍鱼加工副产物内脏中同时提取牛磺酸和多糖，有效提高了鲍鱼资源的利用率。本发明克服了传统采用的离子交换法制备天然牛磺酸工艺繁琐、成本较高和环境污染大的问题，克服了现有简易制备法制备天然牛磺酸乙醇消耗量大的弊端，并且克服了现有鲍鱼多糖制备法工艺较繁琐，能耗大的问题。
本发明与现有技术相比，创造性和优势体现于：
1. 本发明技术方案可实现同时从鲍鱼内脏中提取牛磺酸和多糖，减少提取过程废弃物的排放，降低生产成本，相对于现有技术是非显而易见的。而且本发明采用鲍鱼加工过程中所产生的废弃内脏为原料，基本不需要原料成本，有效提高了鲍鱼资源的利用率，大大提高了经济效益。
2. 本发明技术方案与传统采用离子交换法制备牛磺酸方法相比，可省去离子交换树脂除杂的步骤，工艺更简单，成本更低，对环境污染小，属于显著的技术进步；采用本发明技术方案可从5 kg鲍鱼内脏中得到18.1 g纯度为98.5 %的牛磺酸，仅需要消耗乙醇0.5L，而申请号为201510099440.1的发明专利申请可从5 kg鲍鱼内脏中得到18 g纯度为98.7%的牛磺酸，需要消耗乙醇4.6 L，由此可见，采用本发明技术方案乙醇消耗量减少了9倍多，极大地降低了成本，降低了安全隐患，属于显著的技术进步。
3. 本发明技术方案与现有鲍鱼多糖提取方法相比，采用Ultra-fol超滤膜技术可代替授权专利（专利申请号：ZL201110123164.X）方法中的电渗析处理、浓缩步骤，既起到去除重金属的作用，又起到浓缩的作用。本发明方法工艺更简单，成本更低，属于显著的进步。
附图说明
图1是从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：鲍鱼内脏中天然牛磺酸及鲍鱼多糖的提取
（1）原料来源：收集清洗干净的鲍鱼内脏2 kg；
（2）水提：加入6 L的水，组织捣碎后，于80℃下水浴加热3 h，用纱布过滤后得滤液7.50 L；
（3）Ultra-fol超滤膜处理：将收集的滤液7.50 L经泵导入Ultra-fol超滤膜设备中进行膜分离处理，加700 mL水顶洗，得滤过液7.60 L，得膜内液500 mL；
（4）酶解：往所得500 mL膜内液中加入0.5 %重量的中性蛋白酶，于55℃酶解2.5h；
（5）醇沉：收集酶解液，加入2倍体积比95 %乙醇溶液，在室温下静置沉淀12 h，离心（6000 rpm，20 min）取沉淀，干燥后即得鲍鱼多糖135 g；
（6）浓缩：所得滤过液7.60 L采用减压浓缩法浓缩至250 mL；
（7）结晶：将250 mL浓缩液与250 mL浓度为95 %乙醇混合，快速抽滤，收集滤液置于0~4℃下静置12 h以上，牛磺酸晶体析出，过滤得到牛磺酸粗品，干燥后得到13.04 g纯度为80.24 %的牛磺酸晶体。
实施例2：鲍鱼内脏中牛磺酸及鲍鱼多糖的提取
（1）原料来源：收集清洗干净的鲍鱼内脏5 kg；
（2）水提：并加入20 L的水，组织捣碎后，于90℃下水浴加热2 h，用纱布过滤后得滤液19.47 L；
（3）Ultra-fol超滤膜处理：将收集的滤液19.47 L经泵导入Ultra-fol超滤膜设备中进行膜分离处理，加1 L水顶洗，得滤过液19 L，得膜内液1.25 L；
（4）酶解：往所得1.25 L膜内液中加入0.5 %重量的中性蛋白酶，于55℃酶解2.5h；
（5）醇沉：收集酶解液，加入4倍体积比95 %乙醇溶液，在室温下静置沉淀24 h，离心（6000 rpm，20 min）取沉淀，干燥后即得鲍鱼多糖408 g；
（6）浓缩：所得滤过液19 L采用减压浓缩法浓缩至500 mL；
（7）结晶：将500 mL浓缩液与500 mL浓度为95 %乙醇混合，快速抽滤，收集滤液置于0~4℃下静置12 h以上，牛磺酸晶体析出，过滤得到牛磺酸粗品；
（8）重结晶：将所得牛磺酸粗品重结晶1次，干燥后得到18.1 g纯度为98.5 %的牛磺酸晶体。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
原料来源：收集鲍鱼加工过程中所产生的废弃内脏；
水提：往鲍鱼内脏中加入水后进行水浴加热，再用纱布过滤后取滤液；
Ultra-fol超滤膜处理：将收集的滤液经泵导入Ultra-fol超滤膜设备中进行膜分离处理，得膜内液和滤过液，其截留分子量为5 KDa；
酶解：往所得膜内液中加入中性蛋白酶酶解；
醇沉：收集酶解液，加入乙醇溶液，在室温下静置沉淀12~24 h，离心取沉淀，收集沉淀物，干燥后即得鲍鱼多糖；
浓缩：所得滤过液采用减压浓缩法浓缩；
结晶：将浓缩液与同体积的95 体积%乙醇混合，快速抽滤，滤液置于0~4℃低温环境下，缓慢搅拌12 h以上，牛磺酸晶体析出，过滤得到牛磺酸粗品。
2.权利要求1所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，还包括重结晶步骤，将所得牛磺酸粗品经重结晶后可得到高纯度牛磺酸晶体。
3. 权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，所述水提步骤中，加入水的量是3~4倍质量体积比的水，水浴加热为在80~90℃下水浴加热2~3h。
4.权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，所述酶解步骤中，中性蛋白酶的加入量为0.5重量%；酶解温度为55℃，时间为2.5h。
5.权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，所述醇沉步骤中，乙醇溶液加入量为2-4倍体积比95 %乙醇溶液。
6.权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，所述浓缩步骤中，浓缩至原体积的1/30~40。
7.权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，所述浓缩步骤中，浓缩倍数以浓缩液中牛磺酸含量达70-100mg/mL为标准。
8.权利要求1或2所述从鲍鱼内脏中同时提取牛磺酸和多糖的方法，其特征在于，还可以将所用乙醇进行回收利用。
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