CN108676502A - 一种利用复合生物有机酸和复合生物酶制备明胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，属于明胶的制备领域。所述方法包括：1）将木醋液+柠檬酸+双氧水组成的复合生物有机酸和蛋白酶+脂肪酶+过氧化氢酶组成的复合生物酶投入反应池中进行反应，每隔一段时间搅拌；2）步骤1）中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到含有中和剂的中和池中，以对产物的pH值进行调控；3）步骤2）中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有动物结缔组织的熬胶锅中进行多道次熬胶，得到明胶胶液，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得；本发明利用天然的生物有机酸和生物酶制备明胶，能够大幅度降低生产成本、缩短生产周期短，提高生产效率。

Description

一种利用复合生物有机酸和复合生物酶制备明胶的方法

技术领域

本发明属于明胶制备领域，具体涉及一种利用复合生物有机酸和复合生物酶高效生产明胶的方法。

背景技术

明胶是由动物的皮肤、骨、肌膜、肌魅等结缔组织中的胶原部分降解而成，为白色或谈黄色，半透明，微带光泽的薄片或粉，故叫动物明胶，膘胶，工业明胶为无色至谈黄色透明或半透明等，无味。在冷水中吸水膨胀容于水。容于甘油和醋酸，不容于乙醇和乙醚。

明胶属于一种大分子的亲水胶体，是一种营养价值较高的低卡保健食品，可以用来制作糖果添加剂，冷冻食品添加剂等。此外，明胶也被广泛利用到医药和化工产业之中。目前，我国明胶生产一直是传统的酸、碱法，存在着生产周期长，水、电、化学试剂消耗大，水处理成本高，环境污染严重等问题，同时，给社会和企业带来了严重的经济和社会效益的负面影响。因此，亟需研究一种具有高效、操作简单、环保、原料获取容易的特点的明胶制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种利用生物有机酸和生物酶制备明胶的方法。本发明的制备工艺不使用传统的酸、碱法，而是利用天然的生物有机酸和生物酶制备明胶，因此，本发明的制备方法能够节水90％，而且将原来的30-60天的生产周期短缩减到3-5天，大幅度提高了生产效率，同时，本发明制备的明胶质量比传统产品也得到了大幅度提升，冻力值由180-220提高到220-240BLoomg，利用天然的生物有机酸和生物酶制备明胶不仅绿色环保，而且原料获取容易，能够大幅度降低生产成本，易于实现大规模推广应用。

本发明的目的之一是提供一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法。

本发明的目的之二是提供一种本发明制备的明胶胶液。

本发明的目的之三是提供一种制备明胶的生物制剂。

本发明的目的之四是提供利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法、明胶胶液、制备明胶的生物制剂的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，所述方法包括如下步骤：

1)将复合生物有机酸、复合生物酶投入反应池中进行反应，每隔一段时间搅拌；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到含有中和剂的中和池中，并对产物的pH值进行调控；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有动物结缔组织的熬胶锅中进行熬胶，得到明胶胶液然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得。

步骤1)中，所述复合生物有机酸为：木醋液+柠檬酸+双氧水，其中，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为85-95％、1-10％、1-10％；优选的，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为90％、6％、4％。

步骤1)中，所述复合生物酶为：蛋白酶+脂肪酶+过氧化氢酶，其中，蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4-10份：1-8份：1-8份，优选的，蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4份：3份：3份。

步骤1)中，所述复合生物有机酸和复合生物酶的添加比例为95-98％：2-5％，质量百分比。

步骤1)中，所述反应的温度控制在10-25℃之间，时间控制在3-5天。

步骤1)中，所述反应的pH值控制在2-3.5之间。

步骤1)中，所述搅拌的频次为：每2-4h搅拌一次。

步骤2)中，所述中和反应为：中和剂为产物质量的2-4％的氧化钙或硅酸钠，产加入洗涤的产物后，将反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在10-20℃，每隔2h搅拌一次，每小时测试一次pH值，根据pH值，添加氧化钙或硅酸钠直至pH控制在6-7.5之间。

步骤3)中，所述结缔组织包括动物的皮肤、骨头、肌膜、肌魅等，优选的，动物的皮肤包括猪皮、牛皮；动物的骨头包括猪骨、牛骨。

步骤3)中，所述熬胶时的pH值控制在5.5-6.5。

步骤3)中，所述熬胶的初始温度为52-58℃，优选为55℃。

优选的，步骤3)中熬7道胶，每道胶的熬制温度比上次高5-10℃，熬制时间一到，立马放胶，然后重新在熬胶锅中注水，进行下一道胶的熬制。

优选的，所述7道胶的熬制温度分别为55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、100℃，对应的前6道胶的熬制时间可根据对产品的要求自行调整，优选的，对应的前6道胶的熬制时间分别为：2-6h、3-7h、3-7h、4-8h、1-5h、1-5h，进一步优选为4h、5h、5h、6h、3h、3h。

优选的，前6道胶熬制结束后，出胶率分别控制为：30-50％、20-28％、18-23％、8-12％、5-8％、3-5％。

本发明每道胶熬制结束后，1-3道得到的胶为照相明胶，第4道得到的胶为食用或工业明胶，第5道得到的胶为工业明胶，第6-7道得到的胶为皮胶。

其次，本发明公开了利用复合生物有机酸和复合生物酶生产的明胶胶液，所述明胶胶液中，胶液比重为1.003-1.007，含胶量为4.5-7％，

再次，本发明公开了一种制备明胶的生物制剂，所述生物制剂由质量百分比为95-98％的复合生物有机酸和2-5％的复合生物酶组成，所述复合生物有机酸为：木醋液+柠檬酸+双氧水；所述复合生物酶为：蛋白酶+脂肪酶+过氧化氢酶。

优选的，所述生物制剂中，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为85-95％、1-10％、1-10％；优选的，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为90％、6％、4％；所述蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4-10份：1-8份：1-8份，优选的，蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4份：3份：3份。

最后，本发明还公开了利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法、明胶胶液、制备明胶的生物制剂在保健品、糖果添加剂、冷冻食品添加剂中的应用。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：

(1)由于本发明采用了复合生物有机酸和复合生物酶制备明胶，解决了传统明胶的制备过程中法大量使用碱、酸和多次洗涤的问题，整个生产过程中用水只有传统明胶的制备用水的10％，将用水量降低了90％，同时，将原来的制备明胶30-60天的生产周期短缩减到3-5天，大幅度提高了生产效率。

(2)本发明采用的复合生物酶具有的热稳定性好，反应速度快的特点，同时，本发明采用的复合生物酶能够起到显著的协同效应，有效改善了天然酶中的单一酶制剂的不足。克服了传统的酸碱法制备的明胶存在的产品质量不稳定、容易失去活性的问题，明胶的冻力值从180-220提高到220-240BLoomg，聚合度可达4.0mpas，使明胶的质量得到了非常显著的提高。

(3)本发明采用的复合生物酶组分明确，作用位点已知，能有效防止出现无法预料的副产物及反应。

(4)本发明在高温催化条件下制备明胶可显著降低反应体粘度，能够有效降低生产过程的工人体力的消耗；同时，高温催化条件能够有效防止杂菌污染产品，提高产品质量；另外，高温催化条件能够有效提高反应物的容解度，减小反应体积，简化工艺操作条件。

(5)本发明开发的复合生物有机酸和复合生物酶酶活半衰期长，可以显著节省酶制剂的用量，同时，本发明的制备方法简单有效、绿色无毒、原料资源丰富、获取容易，非常适合大规模产业化应用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的制备明胶的工艺仍然存在生产周期长，水、电、化学试剂消耗大，水处理成本高，环境污染严重等问题，因此，本发明提出了一种利用生物有机酸和生物酶制备明胶的方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

本发明石实施例使用的原料如下：1、木醋液：主要由醋酸、酚类、水、醇等成分组成，其中，有机质成分醋酸占10％以上，pH值小于2-3，是生产明胶最好的有机酸，能替代盐酸。

2、柠檬酸：又称构缘酸，化学名称：2-羟基丙烷，1，2，3三羧酸，做为络合剂、调控酸来调节复合生物有机酸的pH值，其在调控动植物的脂肪代谢、脂肪的氧化以及细胞的水解中起着重要作用。

3、蛋白酶：用来水解明胶，包括微生物分泌的蛋白酶等，因菌种不同而异，例如，枯草杆菌分泌的明胶酶和酪蛋白酶，费氏链酶菌分泌的角蛋白酶，可以水解动物的毛，角，蹄的角蛋白，在制备明胶时，蛋白酶将蛋白质分解成肽，再经肽酶水解成氨基酸。

4、脂肪酶：甘油酯水解酶，隶属于羧基脂水解酶类，能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸，脂肪酶在生产明胶时，主要用于骨头、皮的脱脂，需要在温和条件下进行，脂肪酶催化的水解，可以加速脱脂过程。

5、过氧化氢酶：催化过氧化氢分解成氧和水的酶，主要作用催化双氧水分解为水与氧气。而对明胶纤维没有影响，同时，能缩短加工时间，减少水洗用水，降低废水量。

本发明实施例采用的复合生物有机酸和复合生物酶中的各组分均可通过市售获得，所述蛋白酶的酸性水解含量为4000-100000Ug，脂肪酶的酸性水解含量为4000-100000Ug，蛋白酶和脂肪酶的型号均为EC3；过氧化氢酶活力在50000以上。

实施例1

一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，包括如下步骤：

1)在反应池中加入98％的复合生物有机酸(90％木醋液+6％柠檬酸+4％双氧水)、2％的复合生物酶(蛋白酶4份、脂肪酶3份、过氧化氢酶3份)在20℃反应5天，反应的pH值控制在2-3.0之间，每隔2h搅拌一次；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到中和池中，加入产物质量的4％的氧化钙，反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在15℃，每隔2h搅拌一次，每隔1小时测试一次pH值，根据pH值继续添加氧化钙直至pH控制在6-7.0之间；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有牛皮的熬胶锅中进行熬胶，熬胶时的pH值控制在5.5-6.0，熬制温度为55℃，熬制时间为4h，熬制结束后的出胶率为40％，出胶后得到明胶胶液，所述明胶胶液中，胶液比重为1.004，含胶量为6％，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得。

实施例2

一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，包括如下步骤：

1)在反应池中加入95％的复合生物有机酸(85％木醋液+5％柠檬酸+10％双氧水)、5％的复合生物酶(蛋白酶4份、脂肪酶1份、过氧化氢酶1份)在10℃反应3天，反应的pH值控制在3.0-3.5之间，每隔2h搅拌一次；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到中和池中，加入产物质量的2％的硅酸钠，反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在10℃，每隔2h搅拌一次，每隔1小时测试一次pH值，根据pH值继续添加氧化钙直至pH控制在7.0-7.5之间；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有猪皮的熬胶锅中进行熬胶，熬胶时的pH值控制在6.0-6.5，总共熬7道胶，7道胶的熬制温度分别为52℃、62℃、72℃、82℃、92℃、100℃，对应的前6道胶的熬制时间分别为：2h、3h、7h、4h、1h、5h、3h，熬制时间一到，立马放胶，然后重新在熬胶锅中注水，进行下一道胶的熬制，前6道胶熬制结束后的出胶率分别控制为：30％、28％、18％、12％、5％、5％，出胶后得到明胶胶液，所述明胶胶液中，胶液比重为1.007，含胶量为4.5％，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得。

实施例3

一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，包括如下步骤：

1)在反应池中加入96％的复合生物有机酸(95％木醋液+1％柠檬酸+4％双氧水)、4％的复合生物酶(蛋白酶10份、脂肪酶8份、过氧化氢酶8份)在25℃反应4天，反应的pH值控制在2-2.8之间，每隔4h搅拌一次；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到中和池中，加入产物质量的4％的硅酸钠，反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在20℃，每隔2h搅拌一次，每隔1小时测试一次pH值，根据pH值继续添加氧化钙直至pH控制在7.0-7.5之间；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有猪骨头的熬胶锅中进行熬胶，熬胶时的pH值控制在6.0-6.5，总共熬7道胶，7道胶的熬制温度分别为58℃、68℃、78℃、88℃、93℃、100℃，对应的前6道胶的熬制时间分别为：6h、7h、3h、8h、5h、1h、2h，熬制时间一到，立马放胶，然后重新在熬胶锅中注水，进行下一道胶的熬制，前6道胶熬制结束后的出胶率分别控制为：20％、20％、23％、8％、8％、3％，出胶后得到明胶胶液，所述明胶胶液中，胶液比重为1.003，含胶量为7％，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得。

实施例4

一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，包括如下步骤：

1)在反应池中加入97％的复合生物有机酸(89％木醋液+10％柠檬酸+1％双氧水)、3％的复合生物酶(蛋白酶8份、脂肪酶6份、过氧化氢酶6份)在25℃反应4天，反应的pH值控制在2-2.8之间，每隔4h搅拌一次；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到中和池中，加入产物质量的4％的硅酸钠，反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在20℃，每隔2h搅拌一次，每隔1小时测试一次pH值，根据pH值继续添加氧化钙直至pH控制在7.0-7.5之间；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有牛骨头的熬胶锅中进行熬胶，熬胶时的pH值控制在6.0-6.5，总共熬7道胶，7道胶的熬制温度分别为54℃、64℃、74℃、84℃、94℃、100℃，对应的前6道胶的熬制时间分别为：5h、4h、5h、5h、5h、4h、2h，熬制时间一到，立马放胶，然后重新在熬胶锅中注水，进行下一道胶的熬制，前6道胶熬制结束后的出胶率分别控制为：45％、25％、20％、10％、6％、4％，出胶后得到明胶胶液，所述明胶胶液中，胶液比重为1.003，含胶量为7％，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得。

测试实施例1-4中制备的第一道胶的冻力值，分别为240、220、235、228BLoomg，聚合度可达4.0mpas；同时，整个生产过程中用水只有传统明胶的制备用水的10％，将用水量降低了90％，生产周期也由原来的30-60天的短缩减到3-5天，大幅度提高了生产效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)将复合生物有机酸、复合生物酶投入反应池中进行反应，每隔一段时间搅拌；

2)步骤1)中的反应结束后对产物进行洗涤，然后将产物转移到含有中和剂的中和池中，并对产物的pH值进行调控；

3)步骤2)中产物的pH调控达标后，将产物转移至含有动物结缔组织的熬胶锅中进行多道次熬胶，得到明胶胶液，然后对明胶胶液进行过滤、蒸发、切皮、冷冻、粉碎，即得；

所述复合生物有机酸为：木醋液+柠檬酸+双氧水；

所述复合生物酶为：蛋白酶+脂肪酶+过氧化氢酶。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为85-95％、1-10％、1-10％；所述蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4-10份：1-8份：1-8份，

优选的，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为90％、6％、4％；

优选的，蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4份：3份：3份。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述复合生物有机酸和复合生物酶的添加比例为95-98％：2-5％，质量百分比。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述反应的温度控制在10-25℃之间，时间控制在3-5天；

优选的，步骤1)中，所述反应的pH值控制在2-3.5之间；

优选的，步骤1)中，所述搅拌的频次为：每2-4h搅拌一次。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述中和反应为：中和剂为产物质量的2-4％的氧化钙或硅酸钠，产加入洗涤的产物后，将反应的初始pH值控制在10-11，反应温度控制在10-20℃，每隔2h搅拌一次，每小时测试一次pH值，根据pH值，添加氧化钙或硅酸钠直至pH控制在6-7.5之间。

6.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述结缔组织包括动物的皮肤、骨头、肌膜、肌魅，优选的，动物的皮肤包括猪皮、牛皮；动物的骨头包括猪骨、牛骨。

7.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述熬胶时的pH值控制在5.5-6.5；所述熬胶的初始温度为52-58℃，优选为55℃。

优选的，步骤3)中熬7道胶，每道胶的熬制温度比上次高5-10℃，熬制时间一到，立马放胶，然后重新在熬胶锅中注水，进行下一道胶的熬制；

优选的，所述7道胶的熬制温度分别为55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、100℃，对应的前6道胶的熬制时间分别为：2-6h、3-7h、3-7h、4-8h、1-5h、1-5h，进一步优选为4h、5h、5h、6h、3h、3h；

优选的，前6道胶熬制结束后，出胶率分别控制为：30-50％、20-28％、18-23％、8-12％、5-8％、3-5％。

8.一种利用复合生物有机酸和复合生物酶生产的明胶胶液，其特征在于：所述明胶胶液由如权利要求1-7任一项所述的方法制备，明胶胶液中，胶液比重为1.003-1.007，含胶量为4.5-7％。

9.一种制备明胶的生物制剂，其特征在于：所述生物制剂由质量百分比为95-98％的复合生物有机酸和2-5％的复合生物酶组成，所述复合生物有机酸为：木醋液+柠檬酸+双氧水；所述复合生物酶为：蛋白酶+脂肪酶+过氧化氢酶；所述木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为85-95％、1-10％、1-10％；所述蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4-10份：1-8份：1-8份；

优选的，木醋液、柠檬酸、双氧水的质量百分比分别为90％、6％、4％；

优选的，蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶的重量份比为4份：3份：3份。

10.如权利要求1-7任一项所述的利用复合生物有机酸和复合生物酶生产明胶的方法和/或如权利要求8所述的明胶胶液和/或如权利要求9所述的生物制剂在保健品、糖果添加剂、冷冻食品添加剂中的应用。