CN107058436A - 一种从猪毛中提取蛋白肽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明从猪毛中提取蛋白肽的方法包括步骤：软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；粉碎：将软化的猪毛粉碎获得猪毛粉；酶解Ⅰ：将猪毛粉、水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；过滤Ⅰ：将第一酶解猪毛溶液过滤获得第一滤出液和滞留液；酶解Ⅱ：将滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；过滤Ⅱ：将第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；浓缩和干燥：将第一滤出液和第二滤出液混合后进行浓缩获得浓缩液并将其干燥制得蛋白肽。本发明利用蒸汽爆破、多次酶解、浓缩、干燥等将猪毛制成蛋白肽，制备的蛋白肽消化吸收率高、富含具有生理活性小肽，实现了猪毛蛋白资源的合理利用，实现了清洁生产，环保无试剂污染和高回收率。

Description

一种从猪毛中提取蛋白肽的方法

技术领域

本发明涉及蛋白肽提取技术领域，尤其涉及一种从猪毛中提取蛋白肽的方法。

背景技术

角蛋白（Keratin）是自然界来源最丰富的动物蛋白质之一，主要作为结构性组分存在于动物毛发，鸟类羽毛以及哺乳动物蹄甲等中。动物毛发中角蛋白含量较高，达95%以上。其中，猪毛中角蛋白达到97%，含有各种动物体所必需的氨基酸，是一种具有较高营养价值的潜在优质蛋白源。

猪毛中的角蛋白一种不能被动物吸收利用的硬蛋白，目前猪毛除少量用于制作毛刷等工具外，还有一部分用于工业提取胱氨酸等单一氨基酸之用，然而，相当量的猪毛被丢弃作垃圾处理，这不仅导致蛋白资源浪费并且造成环境污染。目前，国内采用水解法提取猪毛中胱氨酸等单一氨基酸，该方法生产的单一氨基酸没有实现猪毛蛋白的充分利用，只能作为一种简单的氨基酸原料，不具有特殊的生理活性，并且在加工过程中存在氨基酸破坏、营养流失、适口性差及成本高等缺陷。

蒸汽爆破（Steam Explosion）技术是一项迅速发展的预处理技术，应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理。其技术本质为：将渗进动植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。

肽是介于氨基酸和蛋白质之间的物质。氨基酸的分子最小，蛋白质最大，两个或以上的氨基酸脱水缩合形成若干个肽键从而组成一个肽，二肽就是由二个氨基酸组成的蛋白质片断。多个肽进行多级折叠就组成一个蛋白质分子,蛋白质有时也被称为“多肽”。具体的，分子量段在5000～180之间的才能称为肽。分子量段在5000～10000之间的称为大肽。分子量段在1000～180之间的称为小肽。生物学家将肽称为“氨基酸链”，将小分子活性多肽统称为“生物活性肽”。

20世纪60年代，科学家证明小肽可以被完整吸收和利用。小肽在动物机体的吸收率和吸收速度比单纯氨基酸佳，小肽还能在肠道内保护易被破坏的氨基酸。此外，单纯的氨基酸在体内根据需要重新组成肽和蛋白质，而小肽可省去一部分重新组合的过程，因此，小肽的生物效价更高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种从猪毛中提取蛋白肽的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种从猪毛中提取蛋白肽的方法，包括以下步骤：

软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；

粉碎：将软化的猪毛进行粉碎获得猪毛粉；

酶解Ⅰ：将猪毛粉、水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；

过滤Ⅰ：将第一酶解猪毛溶液过滤获得第一滤出液和滞留液；

酶解Ⅱ：将滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；

过滤Ⅱ：将第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；以及

浓缩和干燥：将第一滤出液和第二滤出液混合后进行浓缩获得浓缩液，并将浓缩液干燥制得蛋白肽。

优选地，所述蒸汽爆破预处理为在1.5～5.0MPa压力下维持10～60s时间，高压水蒸汽渗入清洗后的猪毛内部空隙，瞬间释放压力，得到软化的猪毛。

优选地，所述步骤酶解Ⅰ为：将一定重量比的猪毛粉、水和动物蛋白水解酶在40～58℃混合8～12h进行酶解，随后升温至80～90℃保持0.5～2h使酶失活获得第一酶解猪毛溶液。

优选地，所述猪毛粉和水的重量比为1:7～16，所述动物蛋白水解酶的添加量为猪毛粉重量的1.2～4.0%。

优选地，所述步骤酶解Ⅱ为：将滞留液和碱性蛋白酶在45～60℃混合6～15h进行酶解，随后升温至80～90℃保持0.5～2h使酶失活得到第二酶解猪毛溶液。

优选地，所述碱性蛋白酶的添加量为所述滞留液重量的1.5～5%。

优选地，所述碱性蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶。

优选地，在步骤软化前还包括步骤：预处理：对猪毛进行清洗、去除杂质和去除水分得到清洁的猪毛。

优选地，在步骤过滤Ⅰ和步骤过滤Ⅱ中使用孔径为30～80目的滤网进行过滤。

优选地，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的出风温度为70～90℃、进风温度为120～180℃。

实施本发明从猪毛中提取蛋白肽的方法的技术方案，具有如下优点或有益效果：本发明利用蒸汽爆破处理实现将猪毛角蛋白中二硫键破坏，提高了可溶性蛋白含量，然后通过粉碎、多次酶解、浓缩、干燥等步骤将猪毛制成蛋白肽，实现了清洁生产，环保无试剂污染和高回收率，制备的蛋白肽消化吸收率高、富含具有生理活性小肽，具有良好的生理活性，实现了猪毛蛋白资源的合理利用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将描述了实现本发明可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

我国是养猪大国，猪毛资源丰富，开发利用猪毛蛋白既节约资源，又保护环境，意义十分重大。猪毛蛋白肽是一个高科技含量、高附加值、高效益的全新产品，具有广阔的市场前景，可以创造良好的经济效益和社会效益。

本发明从猪毛中提取蛋白肽的方法的两个关键点是蒸汽爆破预处理、两次分步酶解处理，达到高消化吸收利用的效果。具体是发明人经过广泛而深入的实验研究比较，发现利用蒸汽爆破可以实现将猪毛角蛋白中二硫键破坏，提高了可溶性蛋白含量，然后通过粉碎、多次酶解、浓缩、干燥等步骤将猪毛制成蛋白肽，实现了清洁生产，环保无试剂污染和高回收率，该蛋白肽消化吸收率高、富含具有生理活性小肽，具有良好的生理活性，实现了猪毛蛋白资源的合理利用。通过蒸汽爆破预处理在分子水平上将猪毛角蛋白中稳定的双硫键结构打开有利于进一步酶解，提高可溶性蛋白含量，并通过多步酶解技术，对一次酶解后不达标的滞留液再次酶解，确保生产出的产品达到目标肽要求。

本发明制备的蛋白肽不但解决了由于猪毛中二硫键未被打开引起的蛋白消化率低的问题，而且通过连续的加工工艺，极大提升了产品价值，蛋白肽的生物效价高、吸收利用率高、吸收速度快、耗能低、提高免疫力，促进矿物吸收和蛋白质沉积，同时具有抗菌和增强免疫力等特殊功能。本发明制备的蛋白肽分子量在1000Da以下，优选4～7个氨基酸的寡肽，富含功能性小肽，小肽（分子量<1000Da）占蛋白含量达到50～90%，其分子量分布为300～900Da。可以直接被动物吸收利用，用于制备提高免疫力的组合物，或用于制备抗菌的组合物，可广泛应用于促进动物生长发育的饲料。动物对肽的吸收主要是由小肠黏膜上皮细胞来完成的，小肠黏膜上存在着肽转运载体，其肽吸收是不饱和的被动运输。与游离氨基酸相比，二者在动物体内具有相互独立的吸收机制，互不干扰，这就有助于减轻由于游离氨基酸间相互竞争共同的吸收位点而产生的吸收抑制，有利于蛋白质的利用。

下面通过几个具体实施例来具体说明本发明的方法。

实施例1。

本实施例从猪毛中提取蛋白肽的方法，包括以下步骤：

预处理：将猪毛进行清洗、去除杂质和去除水分得到清洁的猪毛，即取一定重量的待处理的猪毛，依次经旋风去杂、清洗机清洗、必要的水分去除等处理，获得清洁的猪毛。

软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；具体的，蒸汽爆破预处理为在1.5～5.0Mpa（优选为2.0MPa）压力下维持10～60s（优选为30s）时间，高压水蒸汽渗入清洗后的猪毛内部空隙，瞬间释放压力，得到软化的猪毛。

将蒸汽爆破应用于猪毛处理中，具体是将猪毛保持高压一定时间，将渗进猪毛组织内部的被压缩气体由高压在毫秒级短时间内突发性释放平衡至常压，软化的猪毛在气体冲击下产生剪切力变形运动，发生分离，已渗入猪毛内部的热蒸汽分子以气流方式瞬间高速释放，由于作用时间短，能量密度高且集中，产生炸响声冲击波，从而在分子水平上将二硫键破坏，实现将角蛋白变为动物可消化吸收的蛋白，极大改善了猪毛的消化利用率。蒸汽爆破预处理所用设备例如但不限于，批式（不连续）处理爆破设备、连续处理爆破设备和液相处理爆破设备。

粉碎：将软化的猪毛进行粉碎获得猪毛粉，即将蒸汽爆破预处理后软化的猪毛采用粉碎机进行粉碎获得猪毛粉；

酶解Ⅰ：将猪毛粉、水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；具体的，将一定重量比的猪毛粉、水和动物蛋白水解酶在40~58℃（优选为55℃）混合8~12（优选为9h）进行酶解，随后升温至80~90℃（优选为90℃）保持05~2h（优选为1.5h）使酶失活获得第一酶解猪毛溶液，其中，猪毛粉和水的重量比为1:7~16（优选为1:10），动物蛋白水解酶的添加量为猪毛粉重量的1.2~4.0%（优选为2.0%）。

过滤Ⅰ：将第一酶解猪毛溶液过滤获得第一滤出液和滞留液；

酶解Ⅱ：将滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；具体的，将滞留液和碱性蛋白酶在45～60℃（优选为50℃）混合6～15h（优选为9h）进行酶解，随后升温至80～90℃（优选为90℃）保持0.5～2h（优选为1.5h）使酶失活得到第二酶解猪毛溶液。其中，碱性蛋白酶的添加量为滞留液重量的1.5～5%（优选为2%）。碱性蛋白酶，是指经细菌原生质体诱变方法造育的地衣芽孢杆菌发酵而得的一种蛋白水解酶，碱性蛋白酶优选为枯草杆菌蛋白酶，是一种内切酶，催化部位为丝氨酸，分子量约为27300Da。

过滤Ⅱ：将第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；其中，在步骤过滤Ⅰ和步骤过滤Ⅱ中使用孔径为30～80目的滤网进行过滤。

浓缩和干燥：将第一滤出液和第二滤出液混合后进行浓缩获得浓缩液，并将该浓缩液干燥制得蛋白肽，之后包装定型。其中，干燥为喷雾干燥，喷雾干燥的出风温度为70～90℃（优选为80℃）、进风温度为120～180℃（优选为130℃）。

按照上述方法将200g猪毛粉制得165g蛋白肽产品，该蛋白肽的指标检测结果如下 表所示。

粗蛋白	小肽	灰分	水分	水溶性
					88.2%	90.5%	7.8%	5.2%	96.6%

实施例2。

本实施例从猪毛中提取蛋白肽的方法，包括以下步骤：

预处理：对猪毛进行清洗、去除杂质和去除水分得到清洁的猪毛，即取一定重量的猪毛，依次经旋风去杂、清洗机清洗、必要的水分去除等处理，获得清洁的猪毛。

软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；具体的，蒸汽爆破预处理为在1.5MPa压力下维持10s时间，高压水蒸汽渗入清洗后的猪毛内部空隙，瞬间释放压力，得到软化的猪毛。

粉碎：将软化的猪毛进行粉碎获得猪毛粉；即将蒸汽爆破预处理后软化的猪毛采用粉碎机进行粉碎获得1kg猪毛粉；

酶解Ⅰ：将猪毛粉，与水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；具体的，将一定重量比的猪毛粉、水和动物蛋白水解酶在40℃混合8h进行酶解，随后升温至80℃保持0.5h使酶失活获得第一酶解猪毛溶液，其中，猪毛粉和水的重量比为1:7，动物蛋白水解酶的添加量为猪毛粉重量的1.2%。

过滤Ⅰ：将第一酶解猪毛溶液通过滤网Ⅰ过滤获得第一滤出液和滞留液；

酶解Ⅱ：将一定重量比的滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；具体的，将滞留液和碱性蛋白酶在45℃混合6h进行酶解，随后升温至80℃保持0.5h使酶失活得到第二酶解猪毛溶液。其中，碱性蛋白酶的添加量为滞留液重量的1.5%。碱性蛋白酶优选为枯草杆菌蛋白酶，是一种内切酶，催化部位为丝氨酸，分子量约为27300Da。

过滤Ⅱ：将第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；其中，在步骤过滤Ⅰ和步骤过滤Ⅱ中使用孔径为30～80目的滤网进行过滤。

浓缩和干燥：将第一滤出液和第二滤出液进行混合浓缩获得浓缩液，并将该浓缩液干燥制得蛋白肽，并包装定型。其中，干燥为喷雾干燥，喷雾干燥的出风温度为70℃、进风温度为120℃。

按照上述方法将1kg猪毛粉制得0.72kg蛋白肽产品，其指标检测结果如下表所示。

粗蛋白	小肽	灰分	水分	水溶性
					87.5%	83.5%	6.6%	4.5%	89.3%

实施例3。

本实施例从猪毛中提取蛋白肽的方法，包括以下步骤：

预处理：将猪毛进行清洗、去除杂质和去除水分得到清洁的猪毛。即取一定重量如500kg的猪毛，依次经旋风去杂、清洗机清洗、必要的水分去除等处理，获得清洁的猪毛。

软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；具体的，蒸汽爆破预处理为在5.0MPa压力下维持60s时间，高压水蒸汽渗入清洗后的猪毛内部空隙，瞬间释放压力，得到软化的猪毛。

粉碎：将软化的猪毛进行粉碎获得猪毛粉；即将蒸汽爆破预处理后软化的猪毛采用粉碎机进行粉碎获得猪毛粉；

酶解Ⅰ：将猪毛粉、水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；具体的，将一定重量比的猪毛粉、水和动物蛋白水解酶在58℃混合12h进行酶解，随后升温至90℃保持2h使酶失活获得第一酶解猪毛溶液，其中，猪毛粉和水的重量比为1:16，动物蛋白水解酶的添加量为猪毛粉重量的4.0%。

过滤Ⅰ：将第一酶解猪毛溶液过滤获得第一滤出液和滞留液；

酶解Ⅱ：将滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；具体的，将滞留液和碱性蛋白酶在60℃混合15h进行酶解，随后升温至90℃保持2h使酶失活得到第二酶解猪毛溶液。其中，碱性蛋白酶的添加量为滞留液重量的3.0%。

过滤Ⅱ：将第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；其中，在步骤过滤Ⅰ和步骤过滤Ⅱ中使用孔径为30～80目的滤网进行过滤。

浓缩和干燥：将第一滤出液和第二滤出液进行混合浓缩获得浓缩液，并将该浓缩液干燥制得蛋白肽，并包装定型。其中，干燥为喷雾干燥，喷雾干燥的出风温度为90℃、进风温度为180℃。

按照上述方法将500kg猪毛粉制得425kg蛋白肽产品，该蛋白肽的指标检测结果如 下表所示。

粗蛋白	小肽	灰分	水分	水溶性
					84.5%	86.6%	8.0%	4.8%	94.3%

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，包括步骤：

软化：将猪毛用蒸汽爆破预处理获得软化的猪毛；

粉碎：将所述软化的猪毛进行粉碎获得猪毛粉；

酶解Ⅰ：将所述猪毛粉、水和动物蛋白水解酶混合获得第一酶解猪毛溶液；

过滤Ⅰ：将所述第一酶解猪毛溶液过滤获得第一滤出液和滞留液；

酶解Ⅱ：将所述滞留液和碱性蛋白酶混合获得第二酶解猪毛溶液；

过滤Ⅱ：将所述第二酶解猪毛溶液过滤获得第二滤出液；

浓缩和干燥：将所述第一滤出液和第二滤出液混合后进行浓缩获得浓缩液，并将所述浓缩液干燥制得蛋白肽。

2.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述蒸汽爆破预处理为在1.5～5.0MPa压力下维持10～60s时间，高压水蒸汽渗入所述猪毛内部空隙，瞬间释放压力，得到所述软化的猪毛。

3.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述步骤酶解Ⅰ为：将所述猪毛粉、水和动物蛋白水解酶在40～58℃混合8～12h进行酶解，随后升温至80～90℃保持0.5～2h使酶失活获得所述第一酶解猪毛溶液。

4.根据权利要求3所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述猪毛粉和水的重量比为1:7～16，所述动物蛋白水解酶的添加量为所述猪毛粉重量的1.2～4.0%。

5.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述步骤酶解Ⅱ为：将所述滞留液和碱性蛋白酶在45～60℃混合6～15h进行酶解，随后升温至80～90℃保持0.5～2h使酶失活得到第二酶解猪毛溶液。

6.根据权利要求5所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶的添加量为所述滞留液重量的1.5～5%。

7.根据权利要求1-6任一项所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶。

8.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，在步骤软化前还包括步骤：

预处理：对所述猪毛进行清洗、去除杂质和去除水分得到清洁的猪毛。

9.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，在步骤过滤Ⅰ和步骤过滤Ⅱ中使用孔径为30～80目的滤网进行过滤。

10.根据权利要求1所述的从猪毛中提取蛋白肽的方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的出风温度为70～90℃、进风温度为120～180℃。