CN106591406A - 一种利用超声波辅助酶法制取骨明胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超声波辅助酶法制取明胶的方法，属于明胶制备领域。本发明的方法包括：将粒度≤600μm的脱脂骨粉用盐酸进行脱钙处理，经纱布过滤后，向得到的脱钙的骨粉中加水并进行搅拌得到浆料，加无机酸调节浆料的pH值在1.5～4.5之间后加蛋白酶进行酶解，酶解的同时施加超声波，离心机固液分离后，水洗渣相脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加水并搅拌，调节浆液的pH，加热进行抽提，得到含有明胶的混合浆料，经离心机进行固液分离，得到明胶透明溶液，再经过滤、除盐、离子交换、浓缩和干燥，得到凝冻强度大于240Bloom g，黏度大于4.6mPa·s的高质量明胶产品，超声波辅助酶解的得率比常规酶解提高了10％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用超声波辅助酶法制取骨明胶的方法，属于明胶制备技术领域。
背景技术
动物的骨、腱、软骨、皮肤、肌膜等结缔组织中的胶原经温和以及不可逆断裂后，得到的主要产物称作明胶。明胶是一种重要的高分子生物材料，具有许多优良的理化性质如胶凝性、粘性、成膜性等，广泛应用于食品、医药以及化工领域。骨明胶是从动物骨中提取的明胶，其提取方法一直沿用传统的碱法工艺，工艺路线为：浸酸、水洗、浸灰、水洗、中和、水洗、抽提、过滤、浓缩、干燥等工序。这一工艺路线的浸灰时间长达2～3个月，生产周期长。此外碱法还存在用水量大，每吨明胶约消耗1000吨水；废水、废渣排放量大，污染严重；投资大，占地多；产品质量不稳定；好胶率低等缺点。
鉴于以上传统碱法生产明胶的缺点，采用酶解工艺技术进行骨明胶的生产已成为各国竞相开发的热点。酶催化胶原降解制备明胶，与传统碱法制胶工艺相比，生产周期将会大大缩短，废水排放量也将大幅减少，好胶率高，纯度高。但是，酶法制胶尚存在酶水解程度的控制，酶解时间长，原料不均，酶种少等问题。目前，国内外采用超声波辅助酶解骨素制备明胶的研究还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用超声波辅助酶法制取骨明胶的方法，是以超声波辅助脱脂骨粉酶解过程，所述超声波是功率为0～300W的超声波，处理时间为5～120min；所述酶解是以蛋白酶进行酶解。
在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉用盐酸进行脱钙处理后水洗，然后进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加入脱钙骨粉质量5～10倍的水搅拌，得到浆料，然后调节浆料的pH值至1.5～4.5之间，加入干粉质量0.1～1％的蛋白酶进行酶解，酶解同时用超声波反应器施加0～300W的超声波；
(4)将步骤(3)酶解后所得浆液离心进行固液分离，水洗渣相脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加水并搅拌，调节浆液至pH 4～6，50～80℃进行抽提，得到含有明胶的混合浆料，经离心机进行固液分离；
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液再经过滤、离子交换、除盐、浓缩和干燥，得到高质量的明胶产品。所得高质量的明胶产品符合药用明胶标准，所得明胶的凝冻强度≥240Bloom g。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的盐酸浓度为0.1～0.5mol/L，脱钙时间是2小时～12小时。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的无机酸选择盐酸、磷酸、柠檬酸中的一种，所述的无机碱选择氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的酶解温度为10～50℃，酶解时间为30分钟～12小时，所述的超声波处理时间为10分钟～4小时。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)所述的加热抽提时间为30分钟～8小时，所述洗渣次数为2～5次。
在本发明的一种实施方式中，所述的除盐，是采用膜过滤设备进行除盐。
在本发明的一种实施方式中，所述的离子交换是采用阴阳离子交换树脂柱进行离子交换，阳离子交换树脂可为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备的骨明胶，其凝冻强度≥265Bloom·g，黏度大于4.6mPa·s，得率≥85％，纯度≥93％。
本发明还提供所述方法在制备含骨明胶的产品中的应用。
有益效果：本发明的超声波辅助酶解的方法制备的明胶得率比常规酶解提高了10％以上，所得明胶产品符合药用明胶标准，凝冻强度≥265Bloom·g，黏度大于4.6mPa·s，得率≥85％，纯度≥93％，具有工业化应用的巨大潜力。
附图说明
图1为本发明利用超声波辅助酶法制取骨明胶的工艺流程示意图。
具体实施方式
检测方法：按照中华人名共和国轻工业行业标准QB2354-2005进行测试所得符合药用明胶标准的明胶产品，测定指标包括凝冻强度、黏度、灰分和透射比。
实施例1
具体实施方式参见图1，步骤包括：
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉500g用0.5molL盐酸5L进行脱钙处理12h后水洗，然后用离心机进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加水搅拌，得到浆料，然后加入盐酸调节浆料的pH值为3，向pH值为3的浆料中加入干脱钙骨粉的1‰的蛋白酶进行酶解5h，酶解的同时施加超声波，其超声功率为100W，超声时间20min。
(4)步骤(3)酶解后所得浆液离心固液分离后，水洗渣相2次脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加500mL水并搅拌，调节浆液的pH为5，55℃加热抽提8h，得到含有明胶的混合浆料，用离心机进行固液分离。
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液经棉饼过滤后、采用超滤膜过滤设备进行除盐，再用离子交换树脂柱进行离子交换(阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂)、最后浓缩和干燥，得到符合药用明胶标准的明胶产品，得率为80.7％，纯度93.2％。对明胶产品进行检测，结果如表1所示。
表1明胶产品的指标测定结果
实施例2
具体实施方式参见图1，步骤包括：
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉500g用0.5molL盐酸5L进行脱钙处理12h后水洗，然后用离心机进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加水搅拌，得到浆料，然后加入盐酸调节浆料的pH值为3，向pH值为3的浆料中加入干脱钙骨粉的1‰的蛋白酶进行酶解5h，酶解的同时施加超声波，其超声功率为200W，超声时间20min。
(4)步骤(3)酶解后所得浆液离心固液分离后，水洗渣相2次脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加500mL水并搅拌，调节浆液的pH为5，55℃加热抽提8h，得到含有明胶的混合浆料，用离心机进行固液分离。
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液经棉饼过滤后、采用超滤膜过滤设备进行除盐，再用离子交换树脂柱进行离子交换(阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂)、最后浓缩和干燥，得到符合药用明胶标准的明胶产品，得率为81.83％，纯度93.6％。对明胶产品进行检测，结果如表2所示。
表2明胶产品的指标测定结果
实施例3
具体实施方式如下：
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉500g用0.5molL盐酸5L进行脱钙处理2h后水洗，然后用离心机进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加水搅拌，得到浆料，然后加入盐酸调节浆料的pH值为1.5，向pH值为1.5的浆料中加入干脱钙骨粉的0.5％的蛋白酶进行酶解2h，酶解同时施加超声波，其超声功率为300W，超声时间20min。
(4)步骤(3)酶解后所得浆液离心固液分离后，水洗渣相4次脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加500mL水并搅拌，调节浆液的pH为6，60℃加热抽提2h，得到含有明胶的混合浆料，用离心机进行固液分离。
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液经棉饼过滤后、采用超滤膜过滤设备进行除盐，再用离子交换树脂柱进行离子交换(阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂)、最后浓缩和干燥，得到符合药用明胶标准的明胶产品，得率为83.23％，纯度95.7％。对明胶产品进行检测，结果如表3所示。
表3明胶产品的指标测定结果
实施例4
请参见图1。
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉500g用0.5molL盐酸5L进行脱钙处理8h后水洗，然后用离心机进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加水搅拌，得到浆料，然后加入盐酸调节浆料的pH值为4.5，加入干脱钙骨粉的0.5％的蛋白酶进行酶解6h；
(4)步骤(3)酶解后所得浆液离心固液分离后，水洗渣相5次脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加500mL水并搅拌，调节浆液的pH为6，60℃加热抽提2h，得到含有明胶的混合浆料，用离心机进行固液分离。
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液经棉饼过滤后、采用超滤膜过滤设备进行除盐，再用离子交换树脂柱进行离子交换(阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂)、最后浓缩和干燥，得到明胶产品，得率为72％，纯度82.1％。对明胶产品进行检测，结果如表4所示。
表4明胶产品的指标测定结果
实施例5
具体实施方式参见图1，步骤包括：
(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉500g用0.5molL盐酸5L进行脱钙处理12h后水洗，然后用离心机进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加水搅拌，得到浆料，然后加入盐酸调节浆料的pH值为5.5，向pH值为5.5的浆料中加入干脱钙骨粉的1‰的蛋白酶进行酶解5h，酶解的同时施加超声波，其超声功率为100W，超声时间30min。
(4)步骤(3)酶解后所得浆液离心固液分离后，水洗渣相2次脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加500mL水并搅拌，调节浆液的pH为5，55℃加热抽提8h，得到含有明胶的混合浆料，用离心机进行固液分离。
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液经棉饼过滤后、采用超滤膜过滤设备进行除盐，再用离子交换树脂柱进行离子交换(阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂)、最后浓缩和干燥，得到符合药用明胶标准的明胶产品，得率为71.7％，纯度85.5％。对明胶产品进行检测，结果如表5所示。
表5明胶产品的指标测定结果
实施例1-3采用本发明的超声波辅助酶解的方法制备的明胶得率比单独酶解(实施例4)及在其它条件下酶解(实施例5)提高了10％以上，所得明胶产品符合药用明胶标准，凝冻强度≥265Bloom·g，黏度大于4.6mPa·s，纯度≥93％。
Claims (10)
1.一种制取骨明胶的方法，其特征在于，以超声波辅助脱脂骨粉酶解过程，包括以下步骤：(1)将脱脂骨粒粉碎成粒度≤600μm的脱脂骨粉；
(2)将步骤(1)得到的粒度≤600μm的脱脂骨粉用盐酸进行脱钙处理后水洗，然后进行固液分离；
(3)向步骤(2)固液分离后得到的脱钙的骨粉加入脱钙骨粉质量5～10倍的水搅拌，得到浆料，然后调节浆料的pH值至1.5～4.5之间，加入干粉质量0.1～1％的蛋白酶进行酶解，酶解同时用超声波反应器施加0～300W的超声波；
(4)将步骤(3)酶解后所得浆液离心进行固液分离，水洗渣相脱除蛋白酶，向酶解后的骨素中加水并搅拌，调节浆液至pH 4～6，50～80℃进行抽提，得到含有明胶的混合浆料，经离心机进行固液分离；
(5)将步骤(4)离心后得到的明胶透明溶液再经过滤、离子交换、除盐、浓缩和干燥，得到高质量的明胶产品。所得高质量的明胶产品符合药用明胶标准，所得明胶的凝冻强度≥240Bloom g。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的盐酸浓度为0.1～0.5mol/L，脱钙时间为2～12h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的无机酸选择盐酸、磷酸、柠檬酸中的一种，所述的无机碱选择氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的酶解温度为10～50℃，酶解时间为30分钟～12小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的加热抽提时间为30分钟～8小时，所述洗渣次数为2～5次。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的除盐，是采用膜过滤设备进行除盐。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的离子交换是采用阴阳离子交换树脂柱进行离子交换，阳离子交换树脂可为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂可为717型阴离子交换树脂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述酶解同时用超声波反应器施加超声波，其超声功率为100W，150W，200W，250W，或300W。
9.权利要求1-8任一所述方法制备的骨明胶。
10.权利要求1-8任一所述方法在制备含骨明胶的产品中的应用。
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