CN105505769B - 一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺，包括下述依次设置、前后连接的各装置：一级破碎装置、水洗槽、碱洗槽、淋洗装置、酸浸槽、二级破碎装置、酶解罐、盐析槽、酶水解罐、纯化装置，纯化装置包括第一超滤装置、第二超滤装置和离子交换树脂床，第一超滤装置的分子截留量为3～5万道尔顿，第二超滤装置的分子截留量为0.5～1万道尔顿。上述系统中，整个处理过程的温度不会超过50℃，且采用酶解进行提取，避免酸碱水解导致胶原蛋白变性，氨基团分子结构造成破坏的问题，保存了天然活性的三螺旋结构。同时通过采用纯化设备，使得制得的胶原蛋白纯度、色泽、味道、澄清度、灰分等品质表征好，得到的胶原蛋白的分子量在1～4万之间，在用于医药、化妆品领域时，能够完全发挥胶原蛋白的药物活性。

Description

一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺

本发明是申请日为2014年10月31日，申请号为201410605513.5，发明名称为“一种从鹿骨中提取胶原蛋白的方法”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及功能蛋白提取领域，具体涉及一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺。

背景技术

我国是养鹿业大国，鹿茸、鹿肉是养鹿业的目标产品，除此之外，还会产生鹿血、鹿胎、鹿骨等具有较高药用价值的副产物。鹿骨中含有大量的胶原蛋白、磷脂质、磷蛋白、维生素以及钙、镁、铁、锌等矿质元素，具有重要的生理功能和药用活性。鹿骨制得的鹿骨胶具有补气益血、祛风除湿的功效，能够有效治疗精髓不足、喷血、风湿等病症。胶原蛋白是鹿骨的主要功效成分，胶原蛋白与人体的衰老以及抵抗力有密切联系，被广泛的应用于食品、保健品、药品、化妆品等领域。另外，胶原蛋白水解为活性多肽，能够保护胃黏膜、降血压、抗氧化、防衰老。

鹿骨是一种优质胶原蛋白提取的原料，目前也出现一些从鹿骨中提取胶原蛋白的方法，主要有酸法和酶法，但是，目前这些方法提取的胶原蛋白难以维持其天然的三螺旋结构，胶原蛋白中组分多，较大分子和小分子胶原蛋白占比大，应用于医药、生物、化妆品领域的效果降低。同时，制得的胶原蛋白的色泽、味道、澄清度、分子量、灰分等性质差，另外，整个胶原蛋白的提取率底、周期长、能耗高，所需要的处理剂用量大，生产成品高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺，其可有效解决上述问题，方便、快速的从鹿骨中提取胶原蛋白，且提取的胶原蛋白的纯度高、品质好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方进行实施：

一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺，包括下述依次设置、前后连接的各装置：

对去除骨髓后的鹿骨进行初级破碎的一级破碎装置；

对一级破碎后的鹿骨依次进行脱脂的水洗槽和碱洗槽；

对脱脂后的鹿骨进行淋洗的淋洗装置；

对淋洗后的鹿骨进行脱钙的酸浸槽；

对去钙后的鹿骨进行细化处理的二级破碎装置；

对细化处理后的骨泥进行酶解处理的酶解罐；

对酶解后的酶解液进行盐析处理析出粗胶原蛋白的盐析槽；

对盐析后的粗胶原蛋白进行酶水解处理的酶水解罐；

对酶水解后酶水解液进行纯化处理的纯化装置，纯化装置包括依次设置的：

对酶水解液进行一级超滤的第一超滤装置，第一超滤装置的分子截留量为3～5万道尔顿；

对一级超滤后的渗透液进行二级超滤的第二超滤装置，第二超滤装置的分子截留量为0.5～1万道尔顿；

对二级超滤后的浓缩液进行去离子的离子交换树脂床；

碱洗槽内的槽液为氢氧化钠，碱洗槽内槽液的PH维持在11～11.5；

酸浸槽内的槽液为盐酸溶液，酸浸槽内槽液的PH维持在2～2.5；

该系统还包括对脱钙后的废渣液进行处理的废渣液处理装置，废渣液处理装置包括用于废渣液与碳酸钠进行反应的第一反应池，用于第一反应池内得到的氯化钠溶液与碳酸氢铵进行反应的第二反应池，用于第二反应池内池液进行冷却结晶的结晶池，用于结晶池内的结晶体与烧碱溶液进行反应的第三反应池，以及用于第三反应池内得到的碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液进行反应制取氢氧化钠的第四反应池；第一反应池的排液口与第一过滤装置相连接，第一过滤装置的排液口与浓缩釜相连接，浓缩釜的浓缩液排出口与第二反应池相连接，浓缩釜的浓缩液排出口还与二级浓缩釜进行连接，二级浓缩釜的出液口与结晶槽相连接，结晶槽与第二过滤装置相连接，第二过滤装置的固体排出口与对结晶体进行溶解的溶解槽相连接，溶解槽的排液口与盐析槽相连接，第二过滤装置的液体排出口与第二反应池相连接，酸浸槽与第一反应池之间设置有第三过滤装置。

上述系统中，整个处理过程的温度不会超过50℃，且采用酶解进行提取，避免酸碱水解导致胶原蛋白变性，氨基团分子结构造成破坏的问题，保存了天然活性的三螺旋结构。同时通过采用纯化设备，使得制得的胶原蛋白纯度、色泽、味道、澄清度、灰分等品质表征好，得到的胶原蛋白的分子量在1～4万之间，在用于医药、化妆品领域时，能够完全发挥胶原蛋白的药物活性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明目的在于提供一种从鹿骨中提取胶原蛋白的方法，如图1所示，包括下述依次设置、前后连接的各装置：

对去除骨髓后的鹿骨进行初级破碎的一级破碎装置11，鹿骨已经剔除非骨部分的物质；

对一级破碎后的鹿骨依次进行脱脂的水洗槽12和碱洗槽13；

对脱脂后的鹿骨进行淋洗的淋洗装置14，淋洗装置14包括一输送带，输送带的输送面呈倾斜布置，输送带低端与碱洗槽13的出料口相对应布置，输送带的高端与酸浸槽的进料口相对应布置，输送带的带面为网带构成，输送带的上方设置有排列状布置的用于向输送带上喷洒清水对输送带上鹿骨进行淋洗的喷淋管；

对淋洗后的鹿骨进行脱钙的酸浸槽15，酸浸槽15包括槽体，槽体内设置有一盛装鹿骨的网框，网框吊挂在一摆架上，摆架与驱动机构相连接，驱动机构驱使摆框进行摆动，槽体的槽底呈斗状，槽底最低处设置卸料口；

对去钙后的鹿骨进行细化处理的二级破碎装置16；

对细化处理后的骨泥进行酶解处理的酶解罐17；

对酶解后的酶解液进行盐析处理析出粗胶原蛋白的盐析槽18，盐析槽18中氯化钠的含量为4％；

对盐析后的粗胶原蛋白进行酶水解处理的酶水解罐19；

对酶水解后的酶水解液进行纯化处理的纯化装置，纯化装置包括依次设置的：

对酶水解液进行一级超滤的第一超滤装置20，第一超滤装置20的分子截留量为3～5万道尔顿；

对一级超滤后的渗透液进行二级超滤的第二超滤装置21，第二超滤装置21的分子截留量为0.5～1万道尔顿；

对二级超滤后的浓缩液进行去离子的离子交换树脂床22。

一级破碎装置11为碾压破碎装置，二级破碎装置16为对辊碾粉装置。该系统还包括对离子交换树脂床上的阴、阳离子交换树脂进行回收的阴、阳离子交换树脂再生池23、24，阴、阳离子交换树脂再生池23、24的排液口与第一反应池的投料口相连接。

上述相邻装置之间固体物料采用输送带进行输送，液体物料采用管道输送泵进行输送，需要进行固液分离的采用过滤装置进行操作。本发明提供的上述系统中，采用酶解-水酶解提取鹿骨中胶原蛋白，避免传统酸法提取容易导致胶原蛋白变性的问题，使得提取的胶原蛋白能够保持天然的三螺旋结构，同时，通过酶解-水酶解的联合，使得提取的胶原蛋白分子量能够集中在2～4万之间，避免提取后过大和过小分子量的胶原蛋白占有量过大。另外，通过后续的纯化装置的纯化选取，使得制得胶原蛋白产品的分子量介于1～5万之间，保证胶原蛋白用于医药、化妆品时能够发挥出最佳药用活性。同时，制得的胶原蛋白纯度、色泽、澄清度、灰分等品质表征好，胶原蛋白的提取率也达到了69.11％。

具体操作时，碱洗槽13内的槽液为氢氧化钠，碱洗槽13内槽液的PH维持在11～11.5。酸浸槽15内的槽液为盐酸溶液，酸浸槽15内槽液的PH维持在2～2.5。上述酸碱度的调控，主要是防止在进行脱脂和脱钙时，酸碱处理液对胶原蛋白活性的影响，水洗槽12内的水温为40℃左右。碱洗槽13和酸浸槽15内的槽液处于活水状态，槽体上设置有进液管口和出液管口且管口处设置阀门，槽体内的PH检测仪根据检测的PH来调节阀门的启闭状态，从而调控槽体内槽液的PH。

由于采用盐酸对鹿骨进行脱钙，这样长期脱钙后，会产生大量的氯化钙在酸浸槽15的底部析出沉淀，这些沉淀物被分离后浸渍有大量的盐酸，同时阴、阳离子交换树脂再生池23、24内也会产生大量的酸、碱废液，这些废渣液直接排放会污染环境。因此本发明进一步的方案为，该系统还包括对脱钙后的废渣液进行处理的废渣液处理装置，废渣液处理装置包括用于废渣液与碳酸钠进行反应的第一反应池31，用于第一反应池31内得到的氯化钠溶液与碳酸氢铵进行反应的第二反应池32，用于第二反应池32内池液进行冷却结晶的结晶池35，用于结晶池35内的结晶体与烧碱溶液进行反应的第三反应池33，以及用于第三反应池33内得到的碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液进行反应制取氢氧化钠的第四反应池34。第四反应池34的出液口与碱洗槽13的进液口相连接。第四反应池34的出液口与盐析槽18的进液口相连接。将废渣液在第一反应池31内与过量的碳酸钠反应，转化成氯化钠和碳酸钙沉淀，制得的盐水一部分可以用于后续的胶原蛋白盐析处理；另外多余的盐水在第二反应池内与碳酸氢铵进行反应，冷却后结晶析出回收碳酸氢铵以及氯化铵，氯化铵可以作为养鹿牧草的肥料进行使用。而回收的碳酸氢铵在第三、四反应池中与氢氧化钠、氢氧化钙进行反应，最后得到氢氧化钠溶液，得到的氢氧化钠溶液用于鹿骨的脱脂处理以及阴离子交换树脂的再生，得到的碳酸钙也可用作他用，从而实现废渣液的清洁化处理。

更为优选的方案为：第一反应池的排液口与第一过滤装置相连接，第一过滤装置的排液口与浓缩釜相连接，浓缩釜的浓缩液排出口与第二反应池相连接，浓缩釜的浓缩液排出口还与二级浓缩釜进行连接，二级浓缩釜的出液口与结晶槽相连接，结晶槽与第二过滤装置相连接，第二过滤装置的固体排出口与对结晶体进行溶解的溶解槽相连接，溶解槽的排液口与盐析槽相连接，第二过滤装置的液体排出口与第二反应池相连接，酸浸槽与第一反应池之间设置有第三过滤装置。经浓缩釜和二级浓缩釜浓缩后，盐水的浓度基本饱和，此时进行结晶，得到纯度很高的氯化钠，将其溶于水配置成盐水用于胶原蛋白的盐析，避免盐析时杂质的引入，提高成品鹿骨胶原蛋白的纯度。

更为具体的方案为:酶解罐17内酶解处理所用的酶为胃蛋白酶，酶解处理的时间为10～12h、PH为1.5～2.0，温度30～35℃，胃蛋白按照骨泥中胶原蛋白含量的1.0～1.5％进行添加。酶水解罐19内酶水解处理所用的酶为碱性蛋白酶，酶解处理的时间为3～4h、PH为9.5～10.5，温度35～40℃，碱性蛋白酶按照粗胶原蛋白的2.0～2.5％进行添加，酶水解罐19内还加入了复合酶解保护剂。复合酶解保护剂能够使得碱性水解酶在进行定向酶解处理的同时不破坏水解产物的药物活性，保证胶原蛋白分子量的均一性，保证酶水解后胶原蛋白的药物活性和品质。复合酶解保护剂可选用YY10611-6-复合酶保护剂AFP或M0111-9复合酶保护剂MP。

第一、二超滤装置为管式超滤膜装置，一、二级超滤处理的渗透液流量分别为50～60L/m².h，超滤膜包括聚偏四氟乙烯、聚醚砜。离子交换树脂床22上设置有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，如强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

总之，本发明提供的从鹿骨中提取胶原蛋白的方法，其可方便、快速的从鹿骨中提取胶原蛋白，且提取的胶原蛋白的纯度高，纯度可达96％以上，通过电泳分子测定，胶原蛋白的分子量集中在2～3.8万之间，且完全保留了胶原蛋白的天然活性，能够有效用于医药和化妆品，另外，色泽、味道、澄清度等品质表征也优异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种从鹿骨中提取胶原蛋白的工艺，包括下述依次设置、前后连接的各装置：

对去除骨髓后的鹿骨进行初级破碎的一级破碎装置；

对一级破碎后的鹿骨依次进行脱脂的水洗槽和碱洗槽；

对脱脂后的鹿骨进行淋洗的淋洗装置；

对淋洗后的鹿骨进行脱钙的酸浸槽；

对去钙后的鹿骨进行细化处理的二级破碎装置；

对细化处理后的骨泥进行酶解处理的酶解罐；

对酶解后的酶解液进行盐析处理析出粗胶原蛋白的盐析槽；

对盐析后的粗胶原蛋白进行酶水解处理的酶水解罐；

对酶水解后酶水解液进行纯化处理的纯化装置，纯化装置包括依次设置的：

对酶水解液进行一级超滤的第一超滤装置，第一超滤装置的分子截留量为3～5万道尔顿；

对一级超滤后的渗透液进行二级超滤的第二超滤装置，第二超滤装置的分子截留量为0.5～1万道尔顿；

对二级超滤后的浓缩液进行去离子的离子交换树脂床；

碱洗槽内的槽液为氢氧化钠，碱洗槽内槽液的PH维持在11～11.5；

酸浸槽内的槽液为盐酸溶液，酸浸槽内槽液的PH维持在2～2.5；

还包括对脱钙后的废渣液进行处理的废渣液处理装置，废渣液处理装置包括用于废渣液与碳酸钠进行反应的第一反应池，用于第一反应池内得到的氯化钠溶液与碳酸氢铵进行反应的第二反应池，用于第二反应池内池液进行冷却结晶的结晶池，用于结晶池内的结晶体与烧碱溶液进行反应的第三反应池，以及用于第三反应池内得到的碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液进行反应制取氢氧化钠的第四反应池；第一反应池的排液口与第一过滤装置相连接，第一过滤装置的排液口与浓缩釜相连接，浓缩釜的浓缩液排出口与第二反应池相连接，浓缩釜的浓缩液排出口还与二级浓缩釜进行连接，二级浓缩釜的出液口与结晶槽相连接，结晶槽与第二过滤装置相连接，第二过滤装置的固体排出口与对结晶体进行溶解的溶解槽相连接，溶解槽的排液口与盐析槽相连接，第二过滤装置的液体排出口与第二反应池相连接，酸浸槽与第一反应池之间设置有第三过滤装置；

还包括对离子交换树脂床上的阴、阳离子交换树脂进行回收的阴、阳离子交换树脂再生池，阴、阳离子交换树脂再生池的排液口与第一反应池的投料口相连接。