CN109371086B - 一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，属于牛皮加工领域。本发明通过乙醇预处理、酶解、除酶等步骤提取胶原蛋白，通过乙醇容易对尾道胶进行了预处理过程，除去了尾道胶中的杂质，提高了胶原蛋白的纯度和质量，缩短了酶解时间，通过调整酶解的顺序，使得胶原蛋白的分子量得以控制，可以制备得到分子量在3KDa‑8KDa不等的胶原蛋白产品，且制备得到的胶原蛋白的分子量集中，可占胶原蛋白总分子量的70％以上；整个制备流程在15‑20h内即可完成，相对现有技术大大节省了时间成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，属于牛皮加工领域。
背景技术
胶原蛋白是一种细胞外蛋白质，由3条肽链拧成螺旋形的纤维状蛋白质。胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质，占全身总蛋白质的30％以上。胶原蛋白含有丰富的氨基酸，其中必需氨基酸占氨基酸总量的15.78％，蛋白质营养价值高。胶原蛋白制品已被广泛应用于食品、保健食品、化妆品、医药等领域，市场需求急剧增加，因此胶原蛋白的提取工艺越来越受到关注。
目前，一般胶原蛋白的提取主要采用酸溶、酶解、盐析等方法，酶解过程中常采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、菠萝蛋白酶等，其中酶解的顺序和酶的种类对生产得到的胶原蛋白的质量影响很大，目前的方法主要存在的问题是胶原蛋白的提取效率不高、胶原蛋白的机械性能和稳定性较差且纯度低，会严重限制胶原蛋白的实际应用。
此外，利用牛皮碱法生产明胶的过程中，一般采用4-5道提胶过程，通常情况下，1道为照相明胶或食用明胶，2道～3道为食用明胶或工业明胶，4－5道为工业明胶，其中4～5道提胶制备得到的明胶凝胶强度和明胶冻力最低，其工业应用范围和价值较前3道胶更窄和更低，因此，可以考虑将牛皮明胶的尾道胶(4－5道)用于生产牛胶原蛋白，既可最大限度的利用尾道胶，也能够提高其经济效益。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种制备方法简单、经济利益高的利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，利用本发明方法制备得到的明胶的纯度高、机械性能和稳定性高。
本发明提供了一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在由碱法工艺制备得到的尾道胶溶解于质量分数为1％-5％的乙醇溶液中，其中尾道胶和乙醇溶液的质量比为1：(2.5-4)，搅拌1-2h之后，降温至5-10℃，静置1-2h，过滤，清水冲洗至滤液中无乙醇存在；
(2)在步骤(1)处理后的尾道胶中添加35-50℃热水，使得明胶的质量分数为6-8％，搅拌均匀后，调节明胶溶液pH为6.0-8.0，加入胰蛋白酶，在35-50℃下酶解0.5-2h；
(3)添加乙酸调节明胶溶液的pH值为2.0-4.0，然后再加入胃蛋白酶酶解1-3h，之后加入菠萝蛋白酶酶解0.5-2h；
(4)将酶解液离心，取沉淀，用质量分数0.1-0.15％的有机酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入无机碱调节pH为8-12，静置，离心，重复步骤(4)2-3次；
(5)将步骤(4)得到的沉淀再用质量分数0.1-0.15％的有机酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白。
在本发明的一种实施方式中，胰蛋白酶的用量为10000-30000U/g明胶。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，所述胃蛋白酶酶解温度为35-50℃，用量为10000-20000U/g明胶；菠萝蛋白酶的酶解温度为30-50℃，用量为10000-20000U/g明胶。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述有机酸为乙酸、柠檬酸等有机酸，优选乙酸。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙溶液，优选氢氧化钠。
本发明取得的有益效果：
(1)本发明采用尾道胶进行胶原蛋白的提取，提取率可达89％，将价格低廉的尾道胶进行进一步加工制备得到经济价值高的胶原蛋白，实现了经济效益的提升；
(2)本发明在进行酶解之前利用乙醇溶液对尾道胶进行了预处理过程，除去了尾道胶中的杂质，提高了胶原蛋白的纯度和质量，此外，乙醇处理后的明胶更易于进行酶解，酶解过程最短仅需要2h即可完成，且制备得到的胶原蛋白的分子量更加集中，稳定性更强，且制备得到的胶原蛋白无异味；
(3)本发明在明胶酶解的过程中，先进行碱性蛋白酶的酶解，后采用酸性蛋白酶的酶解，之后在偏酸性的条件下进行中性蛋白酶的酶解，利用此顺序使得胶原蛋白的分子量得以控制，可以制备得到分子量在3KDa-8KDa不等的胶原蛋白产品，且制备得到的胶原蛋白的分子量集中，可占胶原蛋白总分子量的70％以上；
(4)本发明未采用现有技术中的高温灭活的方法，而是采用酸溶-碱解-离心的方法除去蛋白酶，既不会在高温条件下破坏胶原蛋白的性质，而且得到的胶原蛋白中的酶含量大大降低，胶原蛋白的纯度得到明显提高，提高了胶原蛋白的质量和品质。
(5)本发明整个制备流程在15-20h内即可完成，相对现有技术大大节省了时间成本。
具体实施方式
胶原蛋白分子量的测定方法：采用凝胶过滤色谱测定胶原蛋白的分子量。
胶原蛋白的提取率的计算公式：提取率＝胶原蛋白质量/明胶质量×100％。
胶原蛋白纯度的检测：凯式定氮法。
胶原蛋白溶液稳定性测定方法：取1.5g胶原蛋白加水配制成15％的溶液，在室温下放置，每隔7天测定分子量和透明度。在7天内分子量和透明度有明显变化为稳定性差；在15天以内分子量和透明度有明显变化为稳定性较差；3个月以上分子量和透明度没有明显变化为稳定性好。
实施例1
一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取由碱法工艺制备得到的尾道胶100g溶解于250g质量分数为2％的乙醇溶液中，搅拌1.5h之后过滤除去溶液，降温至5-10℃，静置1-2h，过滤，清水冲洗至滤液中无乙醇存在
(2)在步骤(1)处理后的尾道胶中添加水使得明胶质量分数为8％，搅拌均匀后，调节明胶溶液pH为6.5，加入20000U/g明胶的胰蛋白酶，在50℃下酶解0.5h；
(3)添加乙酸调节步骤(2)得到的溶液的pH值为4.0，然后再加入20000U/g明胶的胃蛋白酶酶解1h，之后加入20000U/g明胶的菠萝蛋白酶酶解0.5h；
(4)将步骤(3)得到的酶解液离心，取沉淀，用质量分数0.1％的乙酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入1mol/L的NaOH溶液调节pH为8，静置，离心，重复步骤(4)2次；
(5)将步骤(4)得到的沉淀再用质量分数0.1％的乙酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白。
经过测量，可知，胶原蛋白的提取率达到84.9％，且其中70.8％的胶原蛋白的分子量集中在7000±1000Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为92.3％，且稳定性好。
实施例2
一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取由碱法工艺制备得到的尾道胶100g溶解于300g质量分数为3％的乙醇溶液中，搅拌1.5h之后过滤除去溶液，降温至5-10℃，静置1-2h，过滤，清水冲洗至滤液中无乙醇存在
(2)在步骤(1)处理后的尾道胶中添加水使得明胶质量分数为6％，搅拌均匀后，调节明胶溶液pH为7.0，加入20000U/g明胶的胰蛋白酶，在45℃下酶解2.0h；
(3)添加乙酸调节步骤(2)得到的溶液的pH值为3.0，然后再加入15000U/g明胶的胃蛋白酶酶解2h，之后加入20000U/g明胶的菠萝蛋白酶酶解1.0h；
(4)将步骤(3)得到的酶解液离心，取沉淀，用质量分数0.12％的乙酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入1mol/L的NaOH溶液调节pH为10，静置，离心，重复步骤(4)2次；
(5)将步骤(4)得到的沉淀再用质量分数0.12％的乙酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白。
经过测量，可知，胶原蛋白的提取率达到87.2％，且其中73.7％的胶原蛋白的分子量集中在5000±800Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为90.5％，稳定性好。
实施例3
一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取由碱法工艺制备得到的尾道胶100g溶解于400g质量分数为4％的乙醇溶液中，搅拌1.5h之后过滤除去溶液，降温至5-10℃，静置1-2h，过滤，清水冲洗至滤液中无乙醇存在
(2)在步骤(1)处理后的尾道胶中添加水使得明胶质量分数为8％，搅拌均匀后，调节明胶溶液pH为6.5，加入30000U/g明胶的胰蛋白酶，在40℃下酶解2h；
(3)添加乙酸调节步骤(2)得到的溶液的pH值为4.0，然后再加入10000U/g明胶的胃蛋白酶酶解2.5h，之后加入10000U/g明胶的菠萝蛋白酶酶解2h；
(4)将步骤(3)得到的酶解液离心，取沉淀，用质量分数0.1％的乙酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入1mol/L的NaOH溶液调节pH为11，静置，离心，重复步骤(4)3次；
(5)将步骤(4)得到的沉淀再用质量分数0.1％的乙酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白。
经过测量，可知，胶原蛋白的提取率达到88.7％，且其中74.1％的胶原蛋白的分子量集中在4000±600Da；制备得到的胶原蛋白的纯度为91.6％，稳定性好。
对比例1
删除步骤(1)中的乙醇处理，用纯水替代，其余步骤和条件与实施例3一致，制备得到的胶原蛋白的提取率为78％，且其中56.0％的胶原蛋白的分子量集中在6500±1000Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为85.2％，稳定性差。
对比例2
删除步骤(2)，其余步骤和条件与实施例3一致，制备得到的胶原蛋白的提取率为72.1％，且其中62％的胶原蛋白的分子量集中在10000±1000Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为90.2％，将胶原蛋白溶于水，放置6周，仍为均匀的溶液，稳定性好。
对比例3
删除步骤(3)中的胃蛋白酶酶解步骤，其余步骤和条件与实施例3一致，制备得到的胶原蛋白的提取率为75.3％，且其中63.1％的胶原蛋白的分子量集中在8000±1000Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为87.3％，稳定性较差。
对比例4
删除步骤(3)中的菠萝蛋白酶酶解步骤，其余步骤和条件与实施例3一致，制备得到的胶原蛋白的提取率为81.3％，且其中59.4％的胶原蛋白的分子量集中在7000±400Da，制备得到的胶原蛋白的纯度为82.7％，稳定性较差。
对比例5
一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取由碱法工艺制备得到的尾道胶100g溶解于400g质量分数为4％的乙醇溶液中，搅拌1.5h之后过滤除去溶液；
(2)在步骤(1)处理后的尾道胶中添加水使得明胶质量分数为8％，搅拌均匀后，添加乙酸调节溶液的pH值为4.0，然后再加入10000U/g明胶的胃蛋白酶酶解2.5h，之后加入10000U/g明胶的菠萝蛋白酶酶解2h；
(3)调节明胶溶液pH为6.5，加入20000U/g明胶的胰蛋白酶，在40℃下酶解2h；
(4)将步骤(3)得到的酶解液离心，取沉淀，用质量分数0.1％的乙酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入1mol/L的NaOH溶液调节pH为11，静置，离心，重复步骤(4)2次；
(5)将步骤(4)得到的沉淀再用质量分数0.1％的乙酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白。
经过测量，可知，胶原蛋白的提取率达到81.3％，且其中63.5％的胶原蛋白的分子量集中在8500±600Da；制备得到的胶原蛋白的纯度为89.7％，稳定性好。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (3)
1.一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）在由碱法工艺制备得到的尾道胶溶解于质量分数为2%-4%的乙醇溶液中，其中尾道胶和乙醇溶液的质量比为1：（2.5-4），搅拌1-2 h之后，降温至5-10 ℃，静置1-2 h，过滤，清水冲洗至滤液中无乙醇存在；
（2）在步骤（1）处理后的尾道胶中添加35-50℃热水，使得明胶的质量分数为6-8%，搅拌均匀后，调节明胶溶液pH为6.0-8.0，加入胰蛋白酶，在35-50℃下酶解0.5-2 h；
（3）添加乙酸调节明胶溶液的pH值为2.0-4.0，然后再加入胃蛋白酶酶解1-3 h，之后加入菠萝蛋白酶酶解0.5-2 h；
（4）将酶解液离心，取沉淀，用质量分数为0.1-0.15 %的有机酸溶解，得胶原蛋白粗溶液，加入无机碱调节pH为8-12，静置，离心，重复步骤（4）2-3次；
（5）将步骤（4）得到的沉淀再用质量分数为0.1-0.15 %的有机酸溶解沉淀，即可得到胶原蛋白液，喷雾干燥，即可得到胶原蛋白；其中，步骤（3）中所述胃蛋白酶酶解温度为35-50℃，用量为10000-20000U/g明胶；
所述胰蛋白酶的用量为10000-30000U/g明胶；
步骤（3）中所述菠萝蛋白酶的酶解温度为30-50 ℃，用量为10000-20000U/g明胶。
2.根据权利要求1所述的一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，其特征在于，步骤（4）中所述有机酸为乙酸。
3.根据权利要求1所述的一种利用牛皮明胶尾道胶生产牛胶原蛋白的方法，其特征在于，步骤（4）中所述无机碱为氢氧化钠溶液。
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