CN106538845A - 一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，该方法包括如下步骤：将海洋鱼加工下脚料通过碱性复合蛋白酶酶解，离心过滤得到蛋白肽溶液；调节蛋白肽溶液pH值，加入可溶性亚铁盐和抗氧化剂进行螯合反应；螯合反应结束后，将蛋白肽螯合亚铁溶液通过纳滤系统除去游离亚铁离子；将纳滤液三效浓缩后高温喷雾干燥得到蛋白肽螯合亚铁产品。该方法中得到的海洋生物蛋白肽螯合亚铁产品亚铁离子螯合率高，且操作步骤简单、工业可行性强，成本较低，可实现海洋生物资源的综合利用，为提高其附加值开辟新的途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，属于饲料添加剂技术领域。
背景技术
铁是机体必需微量元素，铁在机体中参与氧的运送、交换和组织呼吸，同时维持正常的造血功能。目前饲料添加剂市场上存在的补铁剂主要分为三类，第一代无机盐补铁剂，如硫酸亚铁、氯化亚铁等，这些无机铁虽然铁含量高，但稳定性差，对肠胃刺激性大，不易被机体消化吸收；第二代有机酸盐类补铁剂，如乳酸亚铁、柠檬酸亚铁等，此类补铁剂相比于无机盐类对肠胃的刺激作用大为减小，但性质不稳定，且生产和储存困难；第三代氨基酸螯合物类，如甘氨酸亚铁、蛋氨酸亚铁等，这类型的补铁剂吸收效率高、口感好、对胃肠无刺激，但是此类氨基酸螯合物价格昂贵、专一性强，且存放过程中易聚合形成不易被机体吸收的化合物。蛋白肽螯合亚铁较氨基酸螯合亚铁更稳定，很有可能成为第四代新型生物补铁剂，在具备氨基酸螯合亚铁优点的同时兼具吸收快、不易饱和、耗能低、与氨基酸无竞争吸收等优点。因此蛋白肽螯合亚铁已成为研究和关注的热点。
蛋白肽螯合亚铁具有极高的生物学价值：具有良好的抗菌作用，对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌作用较好；抗氧化作用，营养作用，免疫调节、降血糖血脂作用。
经检索，专利CN 101461440A提供了从低值海水鱼及下脚料蛋白中提取鱼蛋白铁肽的技术。上述原料经粉粹加入2-5倍重量的水，磨成肉浆，肉浆pH调整为5-7，按活力1:比1加入木瓜蛋白酶和风味酶水解，酶量控制在600-2400IU，过滤酶解液，将所得到的水解液其pH调整为6-8，在不断搅拌下，按重量/体积比50份超滤水解液加入1份1-5%的氯化亚铁溶液螯合，并保持15-60分钟杀灭酶的活力，后喷雾干燥而得到鱼蛋白铁肽。该专利中提供的方法存在不足之处在于在蛋白肽和氯化亚铁螯合过程中亚铁离子接触空气将会被氧化为三价铁，导致亚铁螯合率会大大降低，同时螯合反应结束后未对游离的亚铁离子及被氧化的三价铁离子进行去除处理，会导致最终产品效果偏离预期。
如何提供一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，该方法能有效避免在螯合过程中亚铁离子被氧化以及提高亚铁螯合率，提高蛋白肽螯合亚铁补铁效果是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，该制备工艺通过酶解蛋白肽与可溶性亚铁盐螯合的方式得到蛋白肽螯合亚铁，采用该工艺制备得到的产品螯合亚铁含量高、亚铁螯合率高，同时蛋白肽活性高，可为实现海洋生物资源的综合利用，提高其附加值开辟新的途径。
本发明的目的在于提供一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其具体包括如下步骤：
（1）将海洋鱼加工下脚料通过碱性复合蛋白酶酶解，离心过滤得到酶解蛋白肽溶液。
（2）调节蛋白肽溶液pH值，向其中加入可溶性亚铁盐和抗氧化剂进行螯合反应。
（3）螯合反应结束后，将蛋白肽螯合亚铁溶液通过钠滤系统，去除少量的游离亚铁离子。
（4）将纳滤液三效浓缩进行高温喷雾干燥，得到海洋生物蛋白肽螯合亚铁产品。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，所述步骤（1）具体包括下述步骤：海洋鱼加工下脚料通过绞肉机破碎成鱼浆，将鱼浆泵入酶解罐中，调节pH值至7.0-9.0，向其中添加鱼浆质量0.1%的碱性复合蛋白酶，同时升温并将温度维持在50±5℃酶解5-8小时，升温至90℃灭酶30min，经过两步离心处理，第一阶段低速离心4000-5000转/分，离心30-40min，第二阶段高速离心6000-8000转/分，离心15-20min，最终得到酶解蛋白肽溶液。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（1）中碱性复合蛋白酶由米曲霉发酵，以胶原蛋白酶为主并含有脂肪、糖元、核酸等水解酶的复合体，其中胶原蛋白酶占80%左右。米曲霉发酵培养基为10%鱼皮打浆后溶液，0.5%蔗糖，0.1%K2HPO4，0.1%MgSO4，装液量10%，接种量107/ml，在30℃，180r/min下培养84h。将发酵液加入90%饱和度硫酸铵，离心后蒸馏水复溶，冻干即得复合酶。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（1）中得到的酶解蛋白肽溶液中固形物含量在25-30%范围内，蛋白肽的分子量分布在600-1000Da范围内。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（2）中调节蛋白肽溶液pH值在6.5-7.5范围内。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（2）中可溶性亚铁盐选自硫酸亚铁、氯化亚铁中一种或多种；抗氧化剂选自抗坏血酸、异抗坏血酸钠、亚硫酸氢钠、盐酸羟胺中的一种或多种。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（2）中蛋白肽溶液与可溶性亚铁盐中亚铁的质量比为1:0.05-0.06，可溶性亚铁盐与抗氧化剂的质量比为5:1，螯合温度维持在25-35℃范围内，螯合反应时间为30-60min。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（4）中纳滤液浓缩至固形物含量在40-50%范围内。
上述所述海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，步骤（4）中最终得到的蛋白肽螯合亚铁产品中螯合亚铁含量10-14%，亚铁螯合率95-98%，三价铁含量0%，蛋白肽含量50-60%。
本发明技术相比之前的技术具有如下技术优势：
本发明中采用碱性复合蛋白酶法降解鱼下脚料，所得蛋白肽分子量分布稳定且活性高，反应过程中螯合条件温和，螯合过程中有效避免了亚铁离子被氧化的问题，亚铁螯合率得到提高，同时采取有效手段去除了未进行螯合的游离亚铁离子，产品品质得到极大提升，且整个制备过程操作步骤简单、工业可行性强，成本较低，易实现工业化，适合大批量处理海洋鱼下脚料。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步描述本发明，但所述的实施例并不以任何方式限定本发明的专利保护范围。
实施例1：
将海洋鱼下脚料5000kg用绞肉机破碎成鱼浆，泵入酶解罐中，开启搅拌系统，调节鱼浆pH值至8.0，打开加热系统升温，升至50℃停止加热并保温，加入5kg碱性复合蛋白酶，酶解5h。酶解反应结束后，升温至90℃，灭酶30min，经低速卧式离心机离心30min,经高速碟式离心机离心15min，过滤得到酶解蛋白肽溶液。测定蛋白肽溶液固形物为25%，调节蛋白肽溶液pH至7.0，保持温度在30℃，加入700kg硫酸亚铁（七水）和75kg抗坏血酸，螯合反应时间40min。螯合反应结束后，蛋白肽螯合亚铁溶液通过钠滤系统，去除少量的游离亚铁离子。纳滤液经三效浓缩浓缩至固形物48%，经干燥塔进行高温喷雾干燥，得到海洋生物蛋白肽螯合亚铁，其产品指标为：螯合亚铁含量13.5%，亚铁螯合率97.5%，三价铁含量0%，蛋白肽含量65%。
实施例2：
将海洋鱼下脚料1000kg用绞肉机破碎成鱼浆，泵入酶解罐中，开启搅拌系统，调节鱼浆pH值至8.0，打开加热系统升温，升至45℃停止加热并保温，加入5kg碱性复合蛋白酶，酶解7h。酶解反应结束后，升温至90℃，灭酶30min，经低速卧式离心机离心30min,经高速碟式离心机离心15min，过滤得到酶解蛋白肽溶液。测定蛋白肽溶液固形物为27%，调节蛋白肽溶液pH至7.0，保持温度在30℃，加入100kg氯化亚铁(四水）和15kg抗坏血酸，螯合反应间30min。螯合反应结束后，蛋白肽螯合亚铁溶液通过钠滤系统，去除少量的游离亚铁离子。纳滤液经三效浓缩浓缩至固形物50%，经干燥塔进行高温喷雾干燥，得到海洋生物蛋白肽螯合亚铁，其产品指标为：螯合亚铁含量13.8%，亚铁螯合率95.8%，三价铁含量0%，蛋白肽含量68%。
动物实验：
1 材料与方法
1.1试验材料
蛋白肽螯合亚铁实施例1;甘氨酸亚铁;硫酸亚铁；试验用母猪、乳猪。
1.2 方法
1.2.1 样品的采集 血样5、10、14、21日龄的乳猪耳静脉采血,用于Hb质量浓度的测定以及14和21日龄SF质量浓度的测定;初乳人工采集.
1.2.2 测定方法 氰化高铁法(HICN)测定血红蛋白质量浓度；酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清铁蛋白质量浓度；原子吸收法测定母猪初乳铁含量。
1.2.3 试验设计 试验设计,见表1和表2，母猪补铁从分娩前14d开始至产后21d结束，其乳猪不补铁;乳猪补铁,补铁总量为100 mg/头,平均分两次在1和10日龄口服。试验乳猪15日龄开食，35日龄断乳。
表1 试验设计-母猪补铁
| 铁源 | 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 |
| 补铁剂量 | 80mg/kg(日粮） | 80mg/kg(日粮） | 80mg/kg(日粮） |
| 补铁方式 | 日粮添加 | 日粮添加 | 日粮添加 |
| 动物数量 | 6头 | 6头 | 6头 |
表2 试验设计-乳猪补铁
| 铁源 | 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 |
| 补铁剂量 | 100mg/头 | 100mg/头 | 100mg/头 |
| 补铁方式 | 口服 | 口服 | 口服 |
| 动物数量 | 32头 | 32头 | 32头 |
2 试验结果
2.1 母猪补铁
2.1.1母猪初乳铁
表3 母猪初乳铁含量
| 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 | |
| 日龄/d | Fe(mg/kg） | Fe(mg/kg） | Fe(mg/kg） |
| 5 | 76 | 51 | 42 |
| 10 | 24 | 16 | 13 |
| 14 | 42 | 28 | 23 |
| 21 | 40 | 29 | 22 |
测定初乳中铁含量发现,补蛋白肽螯合亚铁母猪初乳铁含量显著高于补甘氨酸亚铁和补硫酸亚铁，这表明蛋白肽螯合亚铁中的铁能够更多地进入初乳中。
2.1.2母猪补铁乳猪的Hb质量浓度
表4母猪补铁乳猪Hb的变化
| 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 | |
| 日龄/d | Hb(g/L） | Hb(g/L） | Hb(g/L） |
| 5 | 86 | 86 | 87 |
| 10 | 80 | 76 | 70 |
| 14 | 102 | 90 | 71 |
| 21 | 69 | 68 | 67 |
14日龄乳猪Hb浓度，母猪补蛋白肽螯合亚铁的显著高于母猪补甘氨酸亚铁的和母猪补硫酸亚铁的。
2.2 乳猪补铁
2.2.1乳猪Hb质量浓度
表5 乳猪补铁Hb浓度的变化
| 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 | |
| 日龄/d | Hb(g/L） | Hb(g/L） | Hb(g/L） |
| 5 | 120 | 95 | 90 |
| 10 | 102 | 95 | 86 |
| 14 | 130 | 115 | 95 |
| 21 | 135 | 112 | 96 |
5日龄Hb浓度，蛋白肽螯合亚铁组显著高于甘氨酸亚铁组合硫酸亚铁组。
2.2.2 乳猪SF质量浓度
表6 乳猪血清铁蛋白质量浓度（g/L）
| 日龄/d | 蛋白肽螯合亚铁 | 甘氨酸亚铁 | 硫酸亚铁 |
| 14 | 28.91 | 14.01 | 10.24 |
| 21 | 28.29 | 20.53 | 15.78 |
14日龄的SF浓度，补蛋白肽螯合亚铁的显著高于补甘氨酸亚铁的和补硫酸亚铁的。
研究表明,母猪补蛋白肽螯合亚铁可增加乳猪铁的获得,母猪和乳猪补蛋白肽螯合亚铁相结合可解决乳猪缺铁的问题;蛋白肽螯合亚铁的乳猪补铁效果优于甘氨酸亚铁和硫酸亚铁。
需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体包括如下步骤：
将海洋鱼加工下脚料通过碱性复合蛋白酶酶解，离心过滤后得到酶解蛋白肽溶液；
调节蛋白肽溶液pH值，向其中加入可溶性亚铁盐和抗氧化剂进行螯合反应；
螯合反应结束后，将蛋白肽螯合亚铁溶液通过纳滤系统，除去游离亚铁离子；
将纳滤液三效浓缩后进行高温喷雾干燥，得到海洋生物蛋白肽螯合亚铁。
2.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）具体包括下述步骤：海洋鱼加工下脚料通过绞肉机破碎成鱼浆，将鱼浆泵入酶解罐中，调节pH值至7.0-9.0，向其中添加鱼浆质量0.1%的碱性复合蛋白酶，同时升温并将温度维持在50±5℃酶解5-8小时，升温至90℃灭酶30min，经过两步离心处理，第一阶段低速离心4000-5000转/分，离心30-40min，第二阶段高速离心6000-8000转/分，离心15-20min，最终得到酶解蛋白肽溶液。
3.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中碱性复合蛋白酶由米曲霉发酵制得，其中米曲霉发酵培养基为10%鱼皮打浆后溶液，0.5%蔗糖，0.1%K2HPO4，0.1%MgSO4，装液量10%，接种量107/ml，在30℃，180r/min下培养84h，将发酵液加入90%饱和度硫酸铵，离心后蒸馏水复溶，冻干即得碱性复合蛋白酶。
4.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（1）中得到的酶解蛋白肽溶液中固形物含量在25-30%范围内，蛋白肽的分子量分布在600-1000Da范围内。
5.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（2）中调节蛋白肽溶液pH值在6.5-7.5范围内。
6.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（2）中可溶性亚铁盐选自硫酸亚铁、氯化亚铁中一种或多种；抗氧化剂选自抗坏血酸、异抗坏血酸钠、亚硫酸氢钠、盐酸羟胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（2）中蛋白肽溶液与可溶性亚铁盐中亚铁的质量比为1:0.05-0.06，可溶性亚铁盐与抗氧化剂的质量比为5:1，螯合温度维持在25-35℃范围内，螯合反应时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（4）中纳滤液浓缩至固形物含量在40-50%范围内。
9.根据权利要求1所述的海洋生物蛋白肽螯合亚铁的制备方法，其特征在于：步骤（4）中最终得到的蛋白肽螯合亚铁中螯合亚铁含量10-14%，亚铁螯合率85-95%，三价铁含量0%，蛋白肽含量50-60%。
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Application publication date: 20170329 |