CN105385728A - 一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽及其制备方法 - Google Patents

一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽及其制备方法 Download PDF

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张敏彦
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Abstract

本发明公开本发明涉及一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽及其制备方法。该方法由清洗、蒸汽膨润、高压脱胶、二次酶解、超滤、膜分离浓缩、干燥等工序组成，具有分子量分布均匀、节水、节能、丝素多肽和丝胶多肽联产等特点，很好解决了现有工艺存在的缺点。本发明的蚕丝多肽粉包括丝胶多肽与丝素多肽，具有纯度高、生物活性高、分子量适中、白色无异味等优点。可用于制取生物、医药材料、保健食品等，实现纯天然、活性强、功能性优异、营养丰富等目的。

Description

一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法
背景技术
蚕丝蛋白包括含丝素蛋白和丝胶蛋白，富含十八种氨基酸，其中丝素蛋白的甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸占70％以上，丝胶蛋白的极性侧基氨基酸占73％以上，是功能性突出的天然营养物质，被广泛应用于生物、医药、食品、化妆品、电子材料、皮革及织物等。
目前国内缫丝、织绸等企业每年产生大量蚕丝废次料，由于现有制备工艺存在诸多缺点，使得蚕丝蛋白产品分子量分布、质量存在一定问题，影响了应用领域拓展，且工艺过程水、能源消耗较大。
发明内容
本发明目的是提供一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽及其制备方法，该方法由清洗、蒸汽膨润、高压脱胶、二次酶解、超滤、膜分离浓缩、干燥等工序组成，具有节水、节能、丝素多肽、丝胶多肽联产等特点，很好解决了现有工艺存在的缺点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其依次包括以下步骤：
1)蚕丝的清洗与脱胶：
①用自来水浸泡废次蚕丝3-4小时，逆流漂洗3次，除去灰尘什质，离心脱水，检测含水量，便于下道工序配方；
②清洗蚕丝用湿蒸汽膨润1-2小时。
③按蚕丝:水＝1:6-10的重量浴比，将蚕丝和纯水加入高压脱胶釜中，高温蒸汽加热至沸，保持0.15-0.20mPa蒸汽压力，脱胶0.5-1小时，放出丝胶水溶液；再用沸纯水1：4-5纯水对丝素进行多次漂洗。捞出丝素，离心脱水，漂洗水及丝素所脱水份并入丝胶水溶液，用于下道丝胶酶解；
2)蚕丝蛋白的酶解：
按干丝素或丝胶：纯水＝1：20-30的重量比，将纯水加入丝素或丝胶中，调节固液比,并加温至45-55℃，调PH值至7.2±2；按0.1-0.3g/L比例加入Alcalase酶，恒温45-60分钟，失活；再按0.1-0.3g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45-60分钟，失活；
3)蚕丝蛋白的分离：
用PVDF或Ps中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da，运行操作压力低于0.2MPa，超滤操作含固量低于5％，超滤后大分子量蛋白返回酶解工艺。
4)蚕丝多肽液的预浓缩和干燥：
①目标多肽透过液进行纳滤预浓缩，纳滤膜材质采用芳香族聚酰胺复合材料，截留分子量：150---200KD；纳滤膜操作压力为1MPa--2.5MPam，浓缩倍率4倍，固含量控制在12-15％；
②浓缩液采用喷雾干燥技术，选用了高速离心喷雾干燥设备。把液体固含量控制在12-15％，进口温度180-210℃，出口温度80-95℃，即制得蚕丝多肽粉；装入铝箔袋。
上述方法所制备得到的蚕丝多肽粉的分子量500-5000Da占80％以上。
作为优选，所述步骤1)中清洗蚕丝用湿蒸汽膨润时间为1小时。
作为优选，所述步骤1)中脱胶时间为1小时。
作为优选，所述步骤2)Alcalase酶、Flavourzyme酶加入量按0.2-0.3g/L。
作为优选，所述步骤3)采用Ps中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过湿蒸汽膨润与高压高温脱胶结合，脱胶时间短，胶胶完全，且大大缩短了蚕丝水浸泡时间，工艺时间缩短，效率提高。
2、采用超滤技术，通过膜径控制，将酶解后大分子量蛋白返回酶解工序，进行再次酶解，使得目标产物分子量分布更均匀。
3、采用纳滤预浓缩节能效果明显，与原有酸解、碱解工艺比，少了水洗脱盐环节，节水明显。
4、本发明采用酶解生产工艺科学独特。与常规酸碱水解法比较，具有反应温和易控制，对有效成分破坏少，环保无污染等优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施方式所涉及之范围。
实施例1
一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，包括如下步骤：
1、蚕丝的清洗与脱胶：
①称100公斤蚕丝，用自来水将蚕丝浸泡3小时，再用纯净水逆流漂洗3次，用离心机甩干；
②清洗蚕丝用湿蒸汽膨润1.5小时
③按蚕丝：水＝1：6的浴比(重量比)，将100kg蚕丝和600kg纯水加入高压脱胶釜中，高温蒸汽加热至沸，保持0.15mPa蒸汽压力，1小时放出液体，并用蚕丝：沸纯水＝1：5，清洗5次，合并丝胶液与清洗液，取出蚕丝丝素，称得干固72kg。
2、蚕丝蛋白的酶解：
④合并丝胶液放入酶解釜加温至45℃，调PH值至7.2，按0.2g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45分钟，失活。再0.3g/L比例加入Alcalase酶，恒温45分钟，失活；称得蚕丝丝胶多肽液1050kg。取样100g放恒温箱烘干，测得含固量2.34％，实际含丝胶多肽24.57kg。
⑤按干丝素蛋白：纯水＝1：30的重量比，72kg蚕丝丝素加纯水2160kg，加温至45℃，调PH值至7.2，按0.2g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45分钟，失活。再0.3g/L比例加入Alcalase酶，恒温45分钟，失活；称得蚕丝丝素多肽液2185kg。取样100g放恒温箱烘干，测得含固量3.09％，实际含丝素多肽67.52kg。
3、蚕丝蛋白的分离：
⑥丝素多肽或丝胶多肽分别用超滤膜水气混合、膜元件对称组装反冲洗等技术的抗污染新型超滤膜装置，用中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da；进行循环过滤1.5小时。
⑦上次同重原料试验中大分子量丝素蛋白或丝胶蛋白并入此次试验各自酶解工序,此次大分子量丝素蛋白或丝胶蛋白在下次试验中分别并入各自酶解工序，进行再次酶解。
4、蚕丝多肽液的预浓缩和干燥：
⑧将丝素多肽液或丝胶多肽液分别进行纳滤预浓缩和脱盐，采用芳香族聚酰胺复合纳滤膜，截留分子量：150--200KD；纳滤膜操作压力为1.5MPa，循环2小时，得固含量为12.8％丝素多肽458kg和固含量为12.5％的丝胶多肽167kg。
⑨采用喷雾干燥技术，选用了高速离心喷雾干燥设备。分别把固含量12.8％丝素多肽和固含量12.5％丝胶多肽通过304不锈钢管道输入喷雾干燥进料口，进口温度190℃，出口温度95℃，实得丝素多肽和丝胶多肽57.4kg、20.8kg。
实施例2：
一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，包括如下步骤：
1、蚕丝的清洗与脱胶：：
①称100公斤蚕丝，用自来水将蚕丝浸泡4小时，再用纯净水逆流漂洗3次，用离心机甩干；
②清洗蚕丝用湿蒸汽膨润1小时
③按蚕丝：水＝1：6的浴比(重量比)，将100kg蚕丝和600kg纯水加入高压脱胶釜中，高温蒸汽加热至沸，保持0.15mPa蒸汽压力，1小时放出液体，并用蚕丝：沸纯水＝1：5，清洗5次，合并丝胶液与清洗液，取出蚕丝丝素，称得干固71.5kg。
2、蚕丝蛋白的酶解：
④合并丝胶液放入酶解釜加温至45℃，调PH值至7.2，按0.2g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45分钟，失活。再0.2g/L比例加入Alcalase酶，恒温45分钟，失活；称得蚕丝丝胶多肽液1045kg。取样100g放恒温箱烘干，测得含固量2.39％，实际含丝胶多肽24.97kg。
⑤按干丝素蛋白：纯水＝1：30的重量比，71.5kg蚕丝丝素加纯水2145kg，加温至45℃，调PH值至7.2，按0.2g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45分钟，失活。再0.2g/L比例加入Alcalase酶，恒温45分钟，失活；称得蚕丝丝素多肽液2160kg。取样100g放恒温箱烘干，测得含固量3.10％，实际含蚕丝丝素多肽66.96kg。
3、蚕丝蛋白的分离：
⑥丝素多肽或丝胶多肽分别用超滤膜水气混合、膜元件对称组装反冲洗等技术的抗污染新型超滤膜装置，用中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da；进行循环过滤2小时。
⑦上次同重原料试验中大分子量丝素蛋白或丝胶蛋白并入此次试验各自酶解工序,此次大分子量丝素蛋白或丝胶蛋白在下次试验中分别返回各自酶解工序，进行再次酶解。
4、蚕丝多肽液的预浓缩和干燥：
⑧将丝素多肽液或丝胶多肽液分别进行纳滤预浓缩和脱盐，采用芳香族聚酰胺复合纳滤膜，截留分子量：150--200KD；纳滤膜操作压力为1.5MPa，循环2小时，得固含量为13.1％丝素多肽445kg和固含量为12.8％的丝胶多肽166kg。
⑨采用喷雾干燥技术，选用了高速离心喷雾干燥设备。分别把固含量12.8％丝素多肽和固含量12.5％丝胶多肽通过304不锈钢管道输入喷雾干燥进料口，进口温度200℃，出口温度90℃，实得丝素多肽和丝胶多肽57.2kg、20.9kg。

Claims (10)

1.一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于:依次包含以下步骤：
1)蚕丝的清洗与脱胶；
2)蚕丝蛋白的酶解：
3)蚕丝蛋白的分离：
4)蚕丝多肽液的预浓缩和干燥。
2.根据权利要求1所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中蚕丝的清洗与脱胶依次包括如下步骤：
①用自来水浸泡废次蚕丝3-4小时，逆流漂洗3次，除去灰尘什质，离心脱水，检测含水量，便于下道工序配方；
②清洗蚕丝用湿蒸汽膨润1-2小时；
③按蚕丝:水＝1:6-10的重量浴比，将蚕丝和纯水加入高压脱胶釜中，高温蒸汽加热至沸，保持0.15-0.20mPa蒸汽压力，脱胶0.5-1小时，放出丝胶水溶液；再用沸纯水1：4-5重量比的纯水对丝素进行多次漂洗；捞出丝素，离心脱水，漂洗水及丝素所脱水份并入丝胶水溶液，用于下道丝胶酶解。
3.根据权利要求1所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中蚕丝蛋白的酶解如下：
按干丝素或丝胶：纯水＝1：20-30的重量比，将纯水加入丝素或丝胶中，调节固液比,并加温至45-55℃，调PH值至7.2±2；按0.1-0.3g/L比例加入Alcalase酶，恒温45-60分钟，失活；再按0.1-0.3g/L比例加入Flavourzyme酶，恒温45-60分钟，失活。
4.根据权利要求1所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中蚕丝蛋白的分离如下：
用PVDF或Ps中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da，运行操作压力低于0.2MPa，超滤操作含固量低于5％，超滤后大分子量蛋白返回酶解工艺。
5.根据权利要求1所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中蚕丝多肽液的预浓缩和干燥包括如下步骤：
①目标多肽透过液进行纳滤预浓缩，纳滤膜材质采用芳香族聚酰胺复合材料，截留分子量：150-200KD；纳滤膜操作压力为1MPa-2.5MPam，浓缩倍率4倍，固含量控制在12-15％；
②浓缩液采用喷雾干燥技术，选用了高速离心喷雾干燥设备；把液体固含量控制在12-15％，进口温度180-210℃，出口温度80-95℃，即制得蚕丝多肽粉；装入铝箔袋。
6.根据权利要求2所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中：清洗蚕丝用湿蒸汽膨润时间为1小时、脱胶时间为1小时。
7.根据权利要求3所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)中，Alcalase酶、Flavourzyme酶加入量按0.2-0.3g/L。
8.根据权利要求4所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法，其特征在于：
所述步骤3)中采用Ps中空纤维超滤膜，截留分子量10000Da。
9.权利要求1-8中任一项所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽的制备方法所制备得到的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽。
10.根据权利要求9所述的一种联产分子量分布均匀丝素多肽和丝胶多肽，其特征在于，所述的蚕丝丝素多肽或丝胶多肽的分子量500-5000Da占80％以上。
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