CN108179167A - 一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺。具体步骤如下：1、原料、2、浸泡软化、3、绞碎、4、脱脂、5、磨浆、6、脱色、7、盐析、8、压滤、9、酶解、10、超滤低聚肽、11、压滤截留浓缩、脱盐、脱杂质、12、除菌、13、灌装、14、冷冻干燥、15、压瓶盖塞、贴标签。本发明方法工艺简单、设计合理,充分利用自然资源，可实现工业化和规模化生产。本发明采用食品级蛋白酶水解，安全性高，无副作用；本发明可作为保健品、功能食品添加剂或营养食品直接服用，同时还可以作为化妆品添加剂安全使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺，属于功能保健品或保健食品及化妆品添加剂领域。
背景技术
由于近年来人工养殖技术的成熟和完善，长白山林蛙资源十分丰富。作为一种高价值的药用动物，长白山林蛙在食品、药品、化妆品、保健品等方面有着广泛的应用。随着对林蛙深入的研究，多种林蛙产品通过现代化高科技手段被开发出来，其应用功能性也大为提高。然而长期以来，人们都将重点放在了生产高品质的林蛙油上，而忽略了林蛙体副产物的开发利用。林蛙体作为废弃物或饲料来处理，造成了极大的资源浪费。用林蛙的肢体和躯壳经过干燥、粉碎和水解等工艺提取水解蛋白，为新产品开发带来广阔市场前景。随着林蛙产业的迅猛发展和人们对林蛙药用价值研究的深入，每年生产林蛙油及其他高附加值产品后的剩余林蛙残体急剧增加。而胶原蛋白低聚肽可以被人体主动且无障碍吸收，能有效增强人体皮肤组织细胞的储水能力，使肌肤富于弹性，柔软而细嫩；可促进骨的形成，增强低钙水平下的骨胶原结构，从而提高骨强度，达到预防骨质疏松症的作用。随着蛋白低聚肽市场需求的日益扩大，开发具有生物保健活性的高效安全环保的林蛙体蛋白低聚肽制备方法，对科学研究及实际应用均具有重要意义。
发明内容
本发明是在上述背景下而提供一种产出率高、纯度高的林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺。
本发明包括以下步骤：1、原料、2、浸泡软化、3、绞碎、4、脱脂、5、磨浆、6、脱色、7、盐析、8、压滤、9、酶解、10、超滤低聚肽、11、压滤截留浓缩、脱盐、脱杂质、12、除菌、13、灌装、14、冷冻干燥、15、压瓶盖塞、贴标签。采用酶技术进行酶解，收集合适分子量的肽片段，采用超滤膜技术，经过浓缩、冷冻真空干燥制备出具备多种生理活性功能的林蛙体蛋白低聚肽。
一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺，其步骤如下：
1、原料
原料选用活体取蛙油，去皮、去掉内脏及卵的剩余晒干林蛙体。
2、浸泡软化
将干林蛙体放入不锈钢清洗槽中，注入纯净水，浸泡48h-72 h，直至林蛙体完全复水，成为松软状态。
3、绞碎
将泡松软的林蛙体捞出淋水后，放绞肉机中,将其绞碎成粒度为0.1-0.2cm的碎块。
4、脱脂
将绞碎的林蛙体用1.0-2.0%醋酸溶液的脱脂液浸泡脱脂1-2d(天),最后用30-50℃温水漂洗2次,获得脱脂浸泡的林蛙体。
5、磨浆
将脱脂后林蛙体用骨泥磨研磨成浆液，使成为颗粒在20～50μm大小精磨浆液。
6、脱色
在精磨浆液中加入液体重量的3-5%的活性炭,使得活性炭充分吸附，获得脱色的精磨浆液。
7、盐析
将制得的精磨浆液调节pH值4.0～4.5，加入NaCl粉末进行盐析，边加边搅拌，使胶原蛋白完全析出后，静置12～24h，获得胶原混合液。
8、压滤
将混合液均匀铺设到板框滤布上，输送混合液开始压滤1～6h，通过出口阀的开度调节控制压滤进度，弃去滤饼，得到透明的滤液。
9、酶解
将压滤后的浆液先加入浆液重量0.1-2％的胃蛋白酶，调节pH至pH 2～3，在40-45℃温度条件下，使酶解反应72h后。再加入浆液重量0.5%～1%的木瓜蛋白酶,在40-45℃，调节pH至pH6-8，酶解反应5-10小时，不断地搅拌，得到含有低聚肽混合液。
10、超滤低聚肽
将酶解液经反渗透超滤机组进行分级超滤，先经过分子量75KDa的超滤器，再经过分子量3KDa的超滤器过滤。合适分子量片段的肽透过膜进入收集器，大片段的肽继续和酶作用再酶解，再超滤获得低聚肽过滤液。超滤后将其温度升温至80～95℃进行高温灭酶。
11、纳滤截留浓缩、脱盐、脱杂质
将蛋白低聚肽滤液泵入反渗透纳滤机组的分子量为500Da的纳滤器中进行浓缩。再将浓缩液加同样的体积水洗脱3-5次，获得浓缩至含水量仅有3-5%左右的最小体积的纳滤截留液。将收集含有原料中的其他物质及无机盐等纳滤过滤液，进行净化处理，收集的纳滤截留液为低聚肽浓缩液。
12、除菌
将浓缩液采用分子量60-80KDa中空纤维超滤器过滤后，再进入0.22μm微孔滤芯进行过滤，通过截留的方式进行除菌。
13、灌装
除菌后的低聚肽浓缩液用自动灌装机进行灌装，装入清洁无菌的10ml西林瓶中，剂量控制在5ml以内，保证净含量的稳定，每瓶装量200mg，并加压将橡胶塞塞至半加塞状态，得到灌装好的产品。
14、冷冻干燥
（1）预冻固化
将罐装浓缩液西林瓶，摆放在真空冷冻干燥机冻干仓内的隔板上，预冻固化温度-30～-45℃，并保持5～8h，使浓缩液中水分充分冻结，确保无液体存在。
（2）升华干燥：冻干机启动真空系统，将仓内压力抽至30～50pa，采取缓慢升温,以每小时1℃的升温速率,缓慢升温到-20～-25℃,保温6～8h,再以每小时2℃的升温速率,缓慢升温到-10℃～-12℃,保温3～6h，进行升华干燥。
（3）解析干燥：升华干燥后，再以每小时3℃的升温速率,缓慢升温到40～50℃,压力为10～20Pa。保温6～8h,完成解析干燥冻干，加压塑料盖后取出。
15、压瓶盖塞、贴标签
冷冻干燥后在无菌条件下机械压盖瓶盖塞，进入贴标机使其贴好标签。制成蛋白纯度高达99.5%、相对分子质量小于1000Da的低聚肽成份含量平均大于85%的林蛙体低聚肽成品粉。
与现有技术相比，本发明的主要优点在于：
1、作为本发明的进一步改进，本发明利用剩余林蛙残体为原料，使用原料易得、成本低、附加值高，大大提高了林蛙体的利用率，更有利于长白山林蛙资源的综合开发利用。干林蛙体经过浸泡软化，绞碎、再经骨泥磨研磨后使原料更细腻均匀，破碎效果好，为后续提高提取的低聚肽含量创造了有利条件。
2、考虑到林蛙体本身沉积了大量的色素,不经处理或不采取有效的去色素技术工艺，所得产品呈深灰色或灰黑色，影响外观质量和应用。作为本发明的进一步改进本发明采用活性炭法脱色，该方法具有良好的脱色效果,且活性炭价格低廉,可反复使用。经过脱色克服现有林蛙体肽产品存在的色泽差的不足。
3、作为本发明的进一步改进，本发明在蛋白低聚肽提取上采用NaCl粉末进行盐析的方法先将胶原蛋白置换出来，并在盐析后进行板框压滤机压滤，然后对压滤得浆液进行酶解。在酶解前对林蛙体胶原蛋白所用的酶进行了单酶及复合蛋白酶筛选验证，通过验证选用了胃蛋白酶和木瓜蛋白酶组成的复合酶代替单一酶，并采取适度的酶解后、超滤、再酶解的反复酶解提取方法，破坏了部分肽键形成分子量小于1000Da的蛋白低聚肽，对没有达到小分子肽的提取液实现了进一步酶解，最后采取高温灭酶，该酶解工艺设计使林蛙体胶原蛋白分解成小于1000Da分子量的蛋白低聚肽的成份含量平均达到85%。因而提高了林蛙体蛋白活性和利用率。
4、作为本发明的进一步改进，本发明采用了反渗透超滤机组的超过滤方法，通过反复截留大分子物质，透过小分子物质而达到过滤、分离的目的。先经过分子量75KDa的超滤器过滤，再经过分子量3KDa的超滤器过滤，截留分子量在2000-100000Da蛋白肽，将1000Da以下的小分子量片段低聚肽透过膜进入收集器，大片段的肽继续和酶作用，再行超滤。保证了低聚肽产品的集中产出和原料的充分利用。
5、作为本发明的进一步改进，本发明采用分子量为500Da反渗透纳滤机的纳滤器，通过纳滤获得了低聚肽截留浓缩液，同时使得盐、杂质随着纳滤过滤液被脱出。大大提高了蛋白低聚肽的纯度，使得蛋白低聚肽纯度高达99.5%。同时将收集的含有盐、杂质的纳滤过滤液,泵入生化处理池，进行净化处理,达标后排放，使得生产工艺达到了绿色环保标准。
6、作为本发明的进一步改进，本发明采用物理除菌的方法，根据蛋白低聚肽的分子量及细菌分子量选用了分子量60-80KDa中空纤维超滤器再过滤，过滤后，进入0.22微米除菌小滤器进行除菌。该除菌的方法具有不破坏有效成分，不增加其他污染，效率高，除菌效果好，有效提高了蛋白低聚肽产品的保质期。
7、作为本发明的进一步改进，本发明蛋白低聚肽的生产是在高效连续自动化生产系统下生产，整个工艺流程多为封闭条件下生产，如采用自动灌装机进行灌装，尤其是本发明冷冻干燥采取了缓慢升温技术，使整个升华过程中温度不超过共熔点，不会造成冰晶融化而影响低聚肽粉的品质，保证了蛋白低聚肽产品的高活性。本发明环保优势突出，不使用有毒试剂、无污染物排放,达到清洁生产、绿色环保，产品安全卫生，具有较好的工业化生产先进性和实用性。为林蛙体合理利用开辟了新的途径，为林蛙体蛋白低聚肽产业化和规模化生产提供了有效的工艺方法。
具体实施方式
实施例1
一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺，其步骤如下：
1、原料
原料选用活体取蛙油，去皮、去掉内脏及卵的剩余林蛙残体、无腐败变质的晒干林蛙体。
2、浸泡软化
将干林蛙体放入不锈钢清洗槽中，注入纯净水，水位高度要超过林蛙体10-15cm，搅拌均匀，浸泡48h-72 h，浸泡期间要换水2～4次，直至林蛙体完全复水，成为松软状态。
3、绞碎
将泡松软的林蛙体捞出淋水后，放绞肉机中,进行绞碎，将其绞碎成粒度为0.1-0.2cm的碎块。
4、脱脂
将绞碎的林蛙体用1.0-2.0%醋酸溶液脱脂液浸泡脱脂1-2d,温度在25-30℃，每2h-3h充分搅拌1次，滤去上层液体,按上述方法再重复脱脂一次,最后用30-50℃温水漂洗2次,获得脱脂浸泡的林蛙体。
5、磨浆
将脱脂后林蛙体反复通过骨泥磨2-3次，使成为颗粒在20～50μm大小磨浆液。加水到500-1000L水位线，浸泡1～2d，去掉浸泡水，将浸泡好的林蛙体在骨泥磨再次磨浆1次，获得精磨浆。
6、脱色
由于林蛙具有特殊的灰黑的色泽，采用常规活性炭粉脱色剂进行脱色，在所得精磨浆液中加入液体重量的3-5%的活性炭,脱色温度保持在50～60℃，脱色时间可以为30～60min,脱色要在搅拌下进行，使得活性炭充分吸附，获得脱色的精磨浆液，活性炭将在酶解液通过板框压滤机过滤时去除。
7、盐析
将制得的精磨浆液投入3000L提取大罐，100kg浆液加水3000L，用0.5mol/LHCl溶液调节pH值4.0～4.5，搅拌均匀，然后加入NaCl粉末进行盐析，边加边搅拌，保持30r/min搅拌浆液，一个小时左右加完100kg氯化钠。待胶原蛋白完全析出后，静置12～24h，获得胶原蛋白混合浆液。
8、压滤
将板框压滤机的板框铺设好3927号滤布，将0.5%硅藻土助滤剂加入盛有酶解液的罐中，然后充分搅拌均匀，配制成加有助滤剂的酶解液混合液的待滤液料，之后将混合液均匀铺设到板框滤布上，缓慢打开压滤泵的进口阀、出口阀，启动压滤中转泵，压强为0.1～1.0MPa，输送混合液开始压滤，通过出口阀的开度调节控制压滤进度，压滤完成后弃去滤饼，得到透明的过滤浆液。
9、酶解
将压滤后的浆液加入到2500L酶解罐中，按照每3L浆液加7L水,600L浆液约加水1400L，采取复合蛋白酶酶解，先加入浆液重量0.1-2％的胃蛋白酶，加入稀盐酸调节pH2～3，在40-45℃温度条件下，使酶解反应72h后。然后再加入浆液重量0.5%～1%的木瓜蛋白酶,在40-45℃，加入氢氧化钠调节pH至pH6-8的条件下，继续酶解反应5-10小时，酶解过程中不断地搅拌，通过酶解得到含有大量低聚肽的混合液。
10、超滤低聚肽
将酶解后的低聚肽混合液经反渗透超滤机组进行分级超滤，先经过分子量75KDa的超滤器过滤，再经过分子量3KDa的超滤器过滤。超滤过程中保证压强3.0-5.0MPa,流速1000-1200L/h,每次加水800L超滤2-3次，超滤后合适分子量片段的肽透过膜进入收集器，截留的大片段的肽继续和酶作用再酶解，再超滤获得合适分子量片段的肽。如此反复得到蛋白低聚肽过滤液。超滤后将过滤液温度升温至80～95℃进行高温灭酶，10～25min。
11、纳滤截留浓缩、脱盐、脱杂质
将蛋白低聚肽滤液泵入反渗透纳滤机组的分子量为500Da的纳滤器中，保持压力2.5～3.5MPa,温度为15～45℃的条件下，进行反渗透纳滤浓缩,直至纳滤截留液浓缩至含水量仅有3-5%左右的最小体积，再将浓缩液加同样的体积水洗脱3-5次，同样获得浓缩至含水量仅有3-5%左右的最小体积纳滤截留液。分别进行收集纳滤过滤液及纳滤截留液，将收集含有原料中的其他杂质物质及无机盐等纳滤过滤液，泵入生化处理池进行净化处理,达标后排放，收集的纳滤截留液为林蛙体低聚肽浓缩液，对其进入除菌工序。
12、除菌
采用分子量60-80KDa中空纤维超滤器过滤后，再进入0.22μm微孔滤芯进行过滤，在压力2.0-3.0 MPa，超滤料液流速1.2-1.8L/min条件下，通过截留的方式对林蛙体低聚肽浓缩液进行除菌，除菌完毕后，用不锈钢密封桶密封好进入灌装。
13、灌装
将除菌后的低聚肽浓缩液用自动灌装机进行灌装，采用清洁无菌的10ml西林瓶中。西林瓶先通过紫外线传递窗进入洗瓶间超声洗瓶机每分钟可洗200瓶洗好的瓶进入烘干机在预热温度280℃、灭菌温度300℃、保温260℃程序下烘干，每小时完成1万瓶西林瓶灭菌烘干。西林瓶进入无菌间开始灌装，剂量控制在5ml以内，保证净含量的稳定，每瓶装量200mg，每分钟灌装200瓶，并加压橡胶塞至半加塞状态后，将灌装好的产品进入真空冷冻干燥机中冻干。
14、冷冻干燥
（1）预冻固化
将罐装浓缩液西林瓶，摆放在真空冷冻干燥机冻干仓内的隔板上，预冻固化温度-30～-45℃，并保持5～8h，使浓缩液中水分充分冻结，确保无液体存在。
（2）升华干燥：冻干机启动真空系统，将仓内压力抽至30～50pa，采取缓慢升温,以每小时1℃的升温速率,缓慢升温到-20～-25℃,保温6～8h,再以每小时2℃的升温速率,缓慢升温到-10℃～-12℃,保温3～6h，进行升华干燥。
（3）解析干燥：升华干燥后，再以每小时3℃的升温速率,缓慢升温到40～50℃,压力为10～20Pa。保温6～8h,完成解析干燥冻干，加压塑料盖后取出。
15、压瓶盖塞、贴标签
冷冻干燥后在无菌条件下机械压盖瓶盖塞，进入贴标机使其贴好标签。制成蛋白纯度高达99.5%、相对分子质量小于1000Da的低聚肽成份含量平均大于85%的林蛙体低聚肽成品粉。
实施例2
称取100kg无腐败变质的干林蛙体，浸泡48h-72h，直至鹿鞭完成复水成为松软状态。放绞肉机中绞碎成粒度为0.1-0.2cm的碎块。用1.0-2.0%醋酸溶液脱脂1-2d,用30-50℃温水漂洗2次。用骨泥磨研磨成颗粒在20～50μm大小精磨浆液。加入液体重量的3-5%的活性炭脱色。调节pH值4.0～4.5，加入NaCl粉末进行盐析，用板框压滤机压滤，将得到压滤后的浆液先加入浆液重量0.1-2％的胃蛋白酶，调节pH至pH2～3，在40-45℃温度条件下，使酶解反应72h后。再加入浆液重量0.5%～1%的木瓜蛋白酶,在40-45℃，调节pH至pH6-8，酶解反应5-10小时，得到含有低聚肽混合液。将酶解液分级超滤，先经过分子量75KDa的超滤器，再经过分子量3KDa的超滤器过滤。超滤后将其温度升温至80～95℃进行高温灭酶。再经分子量为500Da的纳滤器中进行浓缩。洗脱3-5次，使浓缩至含水量仅有3-5%左右的最小体积。将含杂质及无机盐等的纳滤过滤液进行净化处理。将低聚肽浓缩液采用分子量60-80KDa中空纤维超滤器过滤后，再进入0.22μm微孔滤芯过滤除菌。用自动灌装机进行灌装，10ml西林瓶剂量控制在5ml以内，每瓶装量200mg。真空冷冻干燥机冷冻干燥。制成蛋白纯度高达99.5%、相对分子质量小于1000Da的低聚肽成份含量平均高达85%的林蛙体低聚肽成品粉。100kg干林蛙体原料平均可生产4.5kg低聚肽粉。
Claims (1)
1.一种林蛙体蛋白低聚肽的工业化生产工艺，其特征在于步骤如下：
（1）原料
原料选干林蛙体；
（2）浸泡软化
注水浸泡48h-72 h，直至林蛙体完全复水，成为松软状态；
（3）绞碎
绞碎成粒度为0.1-0.2cm的碎块；
（4）脱脂
将绞碎的林蛙体用1.0-2.0%醋酸溶液的脱脂液浸泡脱脂1-2d,最后用30-50℃温水漂洗2次,获得脱脂浸泡的林蛙体；
（5）磨浆
磨成颗粒在20～50μm磨浆液；
（6）脱色
在磨浆液中加入液体重量的3-5%的活性炭,使得活性炭充分吸附，获得脱色的磨浆液；
（7）盐析
将制得的精磨浆液调节pH值4.0～4.5，加入NaCl粉末进行盐析，边加边搅拌，使胶原蛋白完全析出后，静置12～24h，获得胶原混合液；
（8）压滤
将混合液均匀铺设到板框滤布上，输送混合液开始压滤1～6h，弃去滤饼，得到透明的滤液；
（9）酶解
将压滤后的浆液先加入浆液重量0.1-2％的胃蛋白酶，调节pH 2～3，在40-45℃温度条件下，使酶解反应72h后；再加入浆液重量0.5%～1%的木瓜蛋白酶,在40-45℃，调节pH6-8，酶解反应5-10小时，得到含有低聚肽混合液；
（10）超滤低聚肽
将酶解液经反渗透超滤机组进行分级超滤，先经过分子量75KDa的超滤器，再经过分子量3KDa的超滤器过滤；合适分子量片段的肽透过膜进入收集器，大片段的肽继续和酶作用再酶解，再超滤获得低聚肽过滤液；超滤后将其温度升温至80～95℃进行高温灭酶；
（11）纳滤截留浓缩、脱盐、脱杂质
将蛋白低聚肽滤液泵入反渗透纳滤机组的分子量为500Da的纳滤器中进行浓缩；再将浓缩液加同样的体积水洗脱3-5次，获得浓缩至含水量仅有3-5%左右的最小体积的纳滤截留液；将收集含有原料中的其他物质及无机盐等纳滤过滤液，进行净化处理，收集的纳滤截留液为低聚肽浓缩液；
（12）除菌
将浓缩液采用分子量60-80KDa中空纤维超滤器过滤后，再进入0.22μm微孔滤芯进行过滤，通过截留的方式进行除菌；
（13）灌装
在西林瓶中灌装；
（14）冷冻干燥
（a）预冻固化
将罐装浓缩液西林瓶，摆放在真空冷冻干燥机冻干仓内的隔板上，预冻固化温度-30～-45℃，并保持5～8h，使浓缩液中水分充分冻结，确保无液体存在；
（b）升华干燥：冻干机启动真空系统，将仓内压力抽至30～50pa，采取缓慢升温,以每小时1℃的升温速率,缓慢升温到-20～-25℃,保温6～8h,再以每小时2℃的升温速率,缓慢升温到-10℃～-12℃,保温3～6h，进行升华干燥；
（c）解析干燥：升华干燥后，再以每小时3℃的升温速率,缓慢升温到40～50℃,压力为10～20Pa；保温6～8h,完成解析干燥冻干，加压塑料盖后取出；
（15）压瓶盖塞、贴标签
冷冻干燥后在无菌条件下机械压盖瓶盖塞，进入贴标机使其贴好标签；制成蛋白纯度高达99.5%、相对分子质量小于1000Da的低聚肽成份含量平均大于85%的林蛙体低聚肽成品粉。
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