CN106119327A - 从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，具体步骤包括将海藻洗净、晒干，粉碎，得到海藻粉；加水、磨浆；将海藻浆液加热，调节pH至3.3～4.0，加入果胶酶，搅拌酶解；加入NaOH，调节pH至7.0～9.0，加入复合蛋白酶，搅拌酶解；升温灭酶，固液分离，收集液相；采用膜过滤方法处理清液，收集透过液；将透过液进行电渗析、活性炭精制、脱炭，蒸发浓缩、干燥得海藻低聚肽粉。本发明方法工艺简单、设计合理，酶解提取海藻中的小肽，提供有益于人体健康的产品；实现海藻的高值化利用，提高海藻的利用率，充分利用自然资源，同时，降低海藻大规模生长对海水水质及近海生物的影响。

Description

从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法
技术领域
本发明涉及海藻提取领域，具体涉及从海藻中提取肽的方法。所述的肽是低聚肽、短肽和多肽等化合物的混合物。
背景技术
可食用的海藻是重要的海洋生物之一，是人类绿色的食品源。常见的可食用海藻有：孔石莼、鼠尾藻、裙带菜、螺旋藻等。它们对人体都有各自不同的保健功能。
孔石莼(Ulva pertusa Kjellm)是一种大型绿藻，俗称海白菜、海菠菜、海莴苣等，属绿藻门石莼科石莼属。它幼体绿色，成体碧绿色，生活在潮间带，广泛分布于西太平洋沿海，在我国野生藻类中资源极为丰富，是黄渤海产量最大的一种绿藻。因其味美营养价值高，当地人常用来作各种食品。自古以来孔石莼在食用和药用方面就有广泛的应用。《中华本草》记载孔石莼“主风秘不通，五嗝气，并小便不利，脐下结气”；“软坚散结，清热祛痰，利水解毒。用于喉炎，颈淋巴结肿，水肿，疮疖及瘿瘤等。”我国民间一直用孔石莼与其他药用植物配伍治疗中暑、颈淋巴结肿、甲状腺肿、疮疥、急慢性胃肠炎、高血压、水肿和小便不利、喉炎及咳嗽等。孔石莼的化学组分主要有多糖，脂类，蛋白质，维生素以及无机矿物元素等。具有降血脂，降胆固醇，抗凝血，抗病毒，抗肿瘤等活性。孔石莼的蛋白质含量丰富，因此逐渐引起了研究者的关注。其含量因地域、季节变化略有差异，大约在17％～19％之间。孔石莼经碱提酸解后，可检测出约20种氨基酸，其中有8种为人体必需氨基酸，这些氨基酸对人体的生长发育是至关重要的，与陆地高等植物和动物蛋白相比，孔石莼蛋白是一种优质蛋白质。
裙带菜(Undaria pinnatifida)属褐藻门，褐子纲，海带目，翅藻科，裙带菜属，又被称为聪明菜、美容菜、健康菜。裙带菜的叶状体不但可食用，还可作为中药使用，其药用历史最早见于明代姚可成的《食疗本草》：“裙带菜主女人赤白带下，男子精泄梦遗”。近代认为裙带菜与昆布化学成分相似，将其作为中药昆布入药，具有消痰软坚,利水退肿的功效。裙带菜具有营养高、热量低的特点，具有减肥、清理肠道、保护皮肤、延缓衰老的功效。研究表明裙带菜中含有丰富的粗蛋白和糖类，其蛋白质和糖类的含量远高于其他藻类。据测定，裙带菜含有19种氨基酸，其中8种是人体必需氨基酸。Sato M等将裙带菜用17种蛋白酶水解，测定水解产物中4种具有显著降血压的作用，不仅没有副作用，而且能同时补充更多人体所必须的营养，增强免疫力。
鼠尾藻(Sarassum thunbergii(Mert.)O.Kuntze)是暖温带海藻，隶属于褐藻门、无孢子纲、马尾藻科、马尾藻属，是我国沿海常见的野生种。由于其具有软坚散结、利尿消肿、清热化痰之功效，被收载于《中国海洋药物词典》。据报道，鼠尾藻蛋白含量高达19.35％，且含有的氨基酸也较全面，氨基酸构成比例方面大部分氨基酸比较接近，其中必需氨基酸的组成合理，氨基酸化学评分在80～88之间，远高于海带和紫菜。
目前，对于孔石莼的利用多见于饲料、肥料、净水中，对其的研究也见于多糖，而对孔石莼多肽的研究鲜有报道。对于裙带菜的研究同样多见于多糖。目前，对于这些海藻的应用多局限于餐桌的凉拌菜。
发明内容
本发明的目的在于针对现有研究与应用的不足，开发一种工艺简单、设计合理的海藻肽提取方法，提高海藻的利用率，充分利用自然资源，同时，降低海藻大规模生长对海水水质及近海生物的影响。
为达到上述目的，本发明提供了一种从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，具体步骤为：
S1、原料预处理：将海藻洗净、晒干，粉碎、过100目筛，得到海藻粉；
S2、向步骤S1制得的海藻粉中加水、磨浆，得到海藻浆液；
所述海藻粉与水的质量比为1:10～20；
S3、将步骤S2制得的海藻浆液加热至50～60℃，用质量浓度为10％的稀盐酸调节pH至3.3～4.0，加入30000u/g的果胶酶，搅拌酶解3～5h，得到海藻酶解液；
所述果胶酶的加入量为所述海藻粉总质量的0.05～0.2‰；
S4、调节步骤S3制得的海藻酶解液温度至40～47℃，向所述海藻酶解液中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，调节pH至7.0～9.0，加入占所述海藻粉总质量0.3～1.3％的复合蛋白酶，搅拌酶解3～6h；升温至85～95℃，灭酶10～30min，固液分离，收集液相；
所述复合蛋白酶的质量组成为：
S5、采用孔径1～8nm的膜过滤步骤S4收集的液相，收集透过液，向截留液中加水稀释后再过滤，重复3～5次，合并收集的透过液；将所述透过液进行电渗析至液体电导率小于30μs/cm2、活性炭精制、脱炭，得到精制液；
S6、将步骤S5得到的精制液，蒸发浓缩、喷雾干燥得海藻低聚肽粉。
优选方式下，步骤S1所述海藻为孔石莼、鼠尾藻、裙带菜、紫菜、海带、江蓠、浒苔或螺旋藻中的一种。
优选方式下，步骤S2所述海藻粉与水的质量比为1:19。
优选方式下，步骤S4中所述固液分离使用离心机或板框式压滤机。
优选方式下，步骤S5所述电渗析的操作条件为：电压75V，进所述透过液流速1.50吨/小时，浓水流速1.55吨/小时，电极冷却水流速1吨/小时。
优选方式下，步骤S5所述蒸发浓缩至固含量为35～55％。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用30000u/g的果胶酶对海藻浆液进行酶解，将海藻的细胞壁酶解破碎，有利于进一步提取多肽。
2、本发明采用的复合蛋白酶可有效的将蛋白质酶解成小肽，对海藻的酶解收率达90％以上，分子量小于2000Da的小肽含量占90％以上，且产品没有苦味。
3、本发明采用膜分离获得透过液，采用电渗析法去除透过液中的无机离子，保留了小肽；本发明方法可有效去除重金属离子，确保产品的安全性。
4、本发明方法工艺简单、设计合理，酶解提取海藻中的小肽，提供有益于人体健康的产品；实现海藻的高值化利用，提高海藻的利用率，充分利用自然资源，同时，降低海藻大规模生长对海水水质及近海生物的影响。
具体实施方式
以下实例是对本发明的进一步说明。
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、将海藻洗净，晾晒风干；
步骤二、将干燥的海藻，经超微粉碎机粉碎后，过100目筛；
步骤三、称取一定量海藻粉末，按质量比1:10～20比例加纯水，用胶体磨磨浆；
步骤四、将体系温度调至50-60℃，用质量浓度10％HCL调体系pH 3.3-4.0，加入果胶酶(30000u/g)0.05-0.2‰(海藻粉总质量)，搅拌酶解3-5h；
步骤五、将步骤四中得到的酶解液调用质量浓度10％NaOH调体系pH 7.0-9.0，加复合蛋白酶(其中10万u/g As1.398中性蛋白酶20-80％、20万u/g 2709碱性蛋白酶10-70％、胰酶5-50％、60万u/g木瓜蛋白酶2-30％、风味酶0.5-10％)0.3-1.3％(海藻粉总质量)，搅拌酶解3-6h，升温至85-95℃灭酶10-30min，离心或板框过滤得清液；
步骤六、将步骤五中的清液经孔径1-8nm膜过滤，其中过滤下来的截留液加纯水稀释后再过滤，重复3-5次，收集透过液，合并；
步骤七、将步骤六中的膜透过液为肽类和无机离子，经电渗析脱去无机离子；
步骤八、将步骤七中的所得液经活性炭精制、脱炭，得精制液，经含量测定后，精制液蒸发浓缩、干燥得海藻低聚肽粉。
实施例1
1、孔石莼用纯水清洗，晾晒风干；
2、粉碎：取晾干的孔石莼超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取孔石莼粉末1000g，按1:19比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至50℃，pH 3.5，加入果胶酶(30000u/g)0.1g，搅拌酶解3h；
4、酶解：调体系温度42℃，pH7.5，加复合蛋白酶5g搅拌酶解4h，升温至90℃灭酶20min，离心分离得清液；
复合蛋白酶的组成为：
5、膜过滤：将清液用孔径4nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，透过液中主要含肽类和无机离子；
6、孔石莼肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，采用活性炭棒精制、脱炭得精制液，将精制液蒸发浓缩、喷雾干燥得孔石莼低聚肽粉。
本实施例制得孔石莼低聚肽粉156.4g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝156.4g/(1000g*17％)＝92％，其中，步骤2制得的孔石莼粉末的蛋白含量为17％；
采用高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为91.6％。
实施例2
1、鼠尾藻用纯水清洗，晾晒风干；
2、粉碎：取晾干的鼠尾藻超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取鼠尾藻粉末10kg，按1:14比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至52℃，pH 3.7，加入果胶酶(30000u/g)1g，搅拌酶解3.5h；
4、酶解：调体系温度40℃，pH8.0，加复合蛋白酶100g搅拌酶解4h，升温至85℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的组成为：
5、膜过滤：清液用孔径5nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，透过液中主要含肽类和无机离子；
6、鼠尾藻肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，采用活性炭棒精制、脱炭得精制液，精制液蒸发浓缩、干燥得鼠尾藻低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉1650.6g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝1650.6g/(10kg*18％)＝91.7％，其中，步骤2制得的鼠尾藻粉末的蛋白含量为18％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为93.8％。
实施例3
1、裙带菜用纯水清洗，摊开晾晒，50℃烘干至恒重；
2、粉碎：取干燥的裙带菜超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取裙带菜粉末10kg，按1:19比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至56℃，pH 3.9，加入果胶酶(30000u/g)1g，搅拌酶解4h；
4、调体系温度45℃，pH8.5，加复合蛋白酶120g搅拌酶解5h，升温至85℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的质量组成为：
5、膜过滤：清液用孔径6nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，主要含肽类和无机离子；
6、裙带菜低聚肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，活性炭棒、脱炭得精制液，减压浓缩至固含量35～55％，喷雾干燥，得裙带菜低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉1642.94g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝1642.94g/(10kg*17.8％)＝92.3％，其中，步骤2制得的裙带菜粉末的蛋白含量为17.8％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为93.1％。
实施例4
1、螺旋藻用纯水清洗，摊开晾晒，烘干；
2、粉碎：取干燥的螺旋藻超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取螺旋藻粉末100kg，按1:12比例加纯水，胶体磨磨浆，将体系温度调至60℃，pH 3.8，加入果胶酶(30000u/g)8g，搅拌酶解4.5h；
3、酶解：调体系温度47℃，pH8.5，加复合蛋白酶1300g搅拌酶解5h，升温至95℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的质量组成为：
4、膜过滤：清液用孔径6nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，主要含肽、脂类和无机离子；
5、螺旋藻低聚肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，活性炭棒、脱炭得精制液，减压浓缩至固含量45～55％，喷雾干燥，得螺旋藻低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉17158.8g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝17158.8g/(100kg*18.1％)＝94.8％，其中，步骤2制得的螺旋藻粉末的蛋白含量为18.1％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为96.4％。
实施例5
1、紫菜用纯水清洗，摊开晾晒，烘干；
2、粉碎：取干燥的紫菜超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取紫菜粉末100kg，按1:12比例加纯水，胶体磨磨浆，将体系温度调至60℃，pH 4.0，加入果胶酶(30000u/g)8g，搅拌酶解4.5h；
3、酶解：调体系温度47℃，pH8.5，加复合蛋白酶1300g搅拌酶解4.5h，升温至93℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的配制比例为：
4、膜过滤：清液用孔径6nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，主要含肽、脂类和无机离子；
5、紫菜低聚肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，活性炭棒、脱炭得精制液，减压浓缩至固含量45～55％，喷雾干燥，得紫菜低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉28740.1g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝28740.1g/(100kg*30％)＝95.8％，其中，步骤2制得的螺旋藻粉末的蛋白含量为30％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为92.4％。
实施例6
1、海带用纯水清洗，摊开晾晒，50℃烘干至恒重；
2、粉碎：取干燥的海带超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取海带粉末10kg，按1:19比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至56℃，pH 3.9，加入果胶酶(30000u/g)1g，搅拌酶解4h；
4、调体系温度45℃，pH8.5，加复合蛋白酶120g搅拌酶解5h，升温至85℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的配制比例为：
5、膜过滤：清液用孔径5nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，主要含肽类和无机离子；
6、海带低聚肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，活性炭棒、脱炭得精制液，减压浓缩至固含量35～55％，喷雾干燥，得海带低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉730.86g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝730.86g/(10kg*7.8％)＝93.7％，其中，步骤2制得的海带粉末的蛋白含量为7.8％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为91.9％。
实施例7
1、江蓠用纯水清洗，晾晒风干；
2、粉碎：取晾干的江蓠超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取江蓠粉末1000g，按1:19比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至53℃，pH 3.7，加入果胶酶(30000u/g)0.1g，搅拌酶解3h；
4、酶解：调体系温度44℃，pH7.8，加复合蛋白酶5g搅拌酶解4h，升温至90℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的组成为：
5、膜过滤：将清液用孔径4nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，透过液中主要含肽类和无机离子；
6、江蓠肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，采用活性炭棒精制、脱炭得精制液，将精制液蒸发浓缩、喷雾干燥得江蓠低聚肽粉。
本实施例制得江蓠低聚肽粉156.4g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝216.905g/(1000g*23.5％)＝92.3％，其中，步骤2制得的江蓠粉末的蛋白含量为23.5％；
采用高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为94.1％。
实施例8
1、浒苔用纯水清洗，晾晒风干；
2、粉碎：取晾干的浒苔超微粉碎，过100目筛；
3、破细胞壁：称取浒苔粉末10kg，按1:14比例加纯水，用胶体磨磨浆，将体系温度调至52℃，pH 3.7，加入果胶酶(30000u/g)1g，搅拌酶解3.5h；
4、酶解：调体系温度40℃，pH8.0，加复合蛋白酶100g搅拌酶解4h，升温至85℃灭酶20min，离心分离得清液；
所述复合蛋白酶的配制比例为：
5、膜过滤：清液用孔径5nm膜过滤，截留液加纯水稀释后再过滤，重复3次，合并透过液，透过液中主要含肽类和无机离子；
6、浒苔肽精制：将透过液经电渗析脱盐至液体电导率小于30μs/cm2，采用活性炭棒精制、脱炭得精制液，精制液蒸发浓缩、干燥得浒苔低聚肽粉。
本实施例制得低聚肽粉1650.6g，按原料中蛋白总量计算收率为：
低聚肽粉质量/(原料重量*蛋白含量)＝1226.79g/(10kg*12.9％)＝95.1％，其中，步骤2制得的浒苔粉末的蛋白含量为12.9％；
高效液相色谱法测得分子量小于2000Da的小肽含量为92.1％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，具体步骤为：
S1、原料预处理：将海藻洗净、晒干，粉碎、过100目筛，得到海藻粉；
S2、向步骤S1制得的海藻粉中加水、磨浆，得到海藻浆液；
所述海藻粉与水的质量比为1:10～20；
S3、将步骤S2制得的海藻浆液加热至50～60℃，用质量浓度为10％的稀盐酸调节pH至3.3～4.0，加入30000u/g的果胶酶，搅拌酶解3～5h，得到海藻酶解液；
所述果胶酶的加入量为所述海藻粉总质量的0.05～0.2‰；
S4、调节步骤S3制得的海藻酶解液温度至40～47℃，向所述海藻酶解液中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，调节pH至7.0～9.0，加入占所述海藻粉总质量0.3～1.3％的复合蛋白酶，搅拌酶解3～6h；升温至85～95℃，灭酶10～30min，固液分离，收集液相；
所述复合蛋白酶的质量组成为：
S5、采用孔径1～8nm的膜过滤步骤S4收集的液相，收集透过液，向截留液中加水稀释后再过滤，重复3～5次，合并收集的透过液；将所述透过液进行电渗析至液体电导率小于30μs/cm2、活性炭精制、脱炭，得到精制液；
S6、将步骤S5得到的精制液，蒸发浓缩、喷雾干燥得海藻低聚肽粉。
2.根据权利要求1所述从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，步骤S1所述海藻为孔石莼、鼠尾藻、裙带菜、紫菜、海带、江蓠、浒苔或螺旋藻中的一种。
3.根据权利要求1所述从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，步骤S2所述海藻粉与水的质量比为1:19。
4.根据权利要求1所述从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，步骤S4中所述固液分离使用离心机或板框式压滤机。
5.根据权利要求1所述从海藻中提取低聚肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，步骤S5所述电渗析的操作条件为：电压75V，进所述透过液流速1.50吨/小时，浓水流速1.55吨/小时，电极冷却水流速1吨/小时。
6.根据权利要求1所述从海藻中提取肽制作海藻低聚肽粉的方法，其特征在于，步骤S5所述蒸发浓缩至固含量为35～55％。
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