CN110643666A - 一种鱼鳞胶原蛋白肽及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种鱼鳞胶原蛋白肽的制备方法，涉及鱼鳞胶原蛋白肽制备技术领域。本发明将鱼鳞洁净清洗、脂化、破壁、酶解、粗滤、离心、脱色、灭菌、精滤、浓缩和干燥后，制备得到所述鱼鳞胶原蛋白肽。本发明采用物理方法，通过清洗，升温，添加酶脂化，对鱼鳞破壁，破坏鱼鳞结构，便于复合蛋白酶与物料接触面积增大，有效的提取蛋白质和控制剪切分子量大小，同时整个过程耗时6～7h，节省时间和人工成本；在脱色时，将活性炭与木质纤维共混，实现了鱼鳞胶原蛋白肽的过滤，有利于环保要求。本发明整个制备方法过程中绿色环保，降能降耗，同时还提高了鱼鳞胶原蛋白肽的品质和蛋白质提取含量。
Description
技术领域
本发明属于鱼鳞胶原蛋白肽制备技术领域，具体涉及一种鱼鳞胶原蛋白肽及其制备方法。
背景技术
胶原(Collagen)蛋白肽是一种重要的功能性蛋白质的低分子结构，它与细胞增生、分化、运动、免疫、关节润滑、伤口愈合等密切相关。由于低分子蛋白肽的特殊功能，其提取物早已被广泛应用于医疗、食品、日用化工、生物合成领域，如：医用手术材料、功能饮料、食品糕点、化妆品等。
过去，生产胶原蛋白肽的主要原料来源为猪、牛等陆生哺乳动物，今年全球生态环境的变化导致许多疯牛病、口蹄疫，人畜交叉流行病的发生。欧美、日本等国家率先提出了不得用猪、牛原料制作的胶原蛋白直接用于人体和医疗，并出台很多相关限制。
我国广大科研人员已经开始从水产动物试提取胶原蛋白肽，并且取得成功。经过分析鱼体胶原蛋白含量占总蛋白的25～30％，主要分布于鱼鳞和鱼皮中，且鱼鳞、鱼皮中的粗胶原蛋白约占80％。目前制做鱼胶原蛋白肽，都要进行酸碱处理，同时采用活性炭加珍珠岩进行脱色，脱色后的活性炭和珍珠岩混合物破坏土壤结构，不能有效降解和填埋，造成多种环保问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种鱼鳞胶原蛋白肽及其制备方法，方法环保、安全，提高了多肽产量，且无需强碱处理。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种鱼鳞胶原蛋白肽的制备方法，包括以下步骤：(1)将鱼鳞、水和脂肪酶混合后脂化20～30min，灭酶后得脂化鱼鳞；
(2)将所述脂化鱼鳞与水混合后进行破壁处理，得液态鱼鳞；所述液态鱼鳞的粒径为20～60目；
(3)将所述液态鱼鳞与蛋白酶混合后酶解3.5～4h，灭酶后离心，得胶原蛋白清液；
(4)将所述胶原蛋白清液与第一脱色剂混合后脱色，得半脱色胶原蛋白肽；所述第一脱色剂中包括活性炭和木质纤维，所述活性炭和木质纤维的重量比为2～5:1；
(5)将所述半脱色胶原蛋白肽过滤后灭菌，得无菌胶原蛋白肽；
(6)将所述无菌胶原蛋白肽经滤棒过滤后，与第二脱色剂混合，得无色胶原蛋白肽；所述第二脱色剂包括阴阳树脂；
(7)将所述无色胶原蛋白肽浓缩、干燥，得鱼鳞胶原蛋白肽。
优选的，步骤(1)所述鱼鳞在混合前，还包括清洗，所述清洗为将所述鱼鳞与水按照1:5的质量比混合后，清洗3次；所述鱼鳞包括干鱼鳞和/或湿鱼鳞。
优选的，步骤(1)所述鱼鳞与水的质量比为1：8；所述脂肪酶的质量为所述鱼鳞质量的0.15～1.5％。
优选的，步骤(3)所述蛋白酶的质量为所述液态鱼鳞质量的0.1～3％。
优选的，步骤(3)所述酶解的温度为50～60℃。
优选的，所述离心前还包括将所述酶解后的酶解液过5孔过滤机，80目滤袋。
优选的，步骤(4)所述胶原蛋白清液与第一脱色剂的体积比为1:15～20。
优选的，步骤(5)所述过滤为板框过滤，所述板框的压力为10～20kg/cm2，滤布的孔径为400～600目。
优选的，步骤(5)所述灭菌为巴氏灭菌，所述灭菌的温度为121℃，所述灭菌的时间为10s。
本发明还提供了利用上述制备方法制备得到的鱼鳞胶原蛋白肽。
本发明提供了一种鱼鳞胶原蛋白肽的制备方法，鱼鳞洁净清洗、脂化、破壁、酶解、粗滤、离心、脱色、灭菌、精滤、浓缩和干燥后，制备得到所述鱼鳞胶原蛋白肽。本发明所述制备方法，采用物理方法，通过清洗，升温，添加酶脂化，对鱼鳞破壁，破坏鱼鳞结构，便于复合蛋白酶与物料接触面积增大，有效的提取蛋白质和控制剪切分子量大小，同时整个过程耗时6～7h，节省时间和人工成本；在脱色时，将活性炭与木质纤维共混，实现了鱼鳞胶原蛋白肽的过滤，这种过滤介质属天然环保材料，能在土壤中自然降解，有利于环保要求，同时还可将废弃的过滤介质物料利用起来做颗粒炭，变废为宝，实现循环利用。在本发明实施例中，对从罗非鱼鳞中制备得到的鱼鳞胶原蛋白肽进行分析后发现，肽分子量有95.2％分布于180～2000Da范围内，其中50.59％分布于180～500Da范围内，30.88％分布于500～1000Da范围内，分子量小，更有利于胶原蛋白多肽的吸收；且重金属含量，如As、Cd、Pb和Hg等都小于0.1mg/kg，符合安全标准；对所述鱼鳞胶原蛋白肽进行氨基酸测定后发现，包含有18种氨基酸，氨基酸总量可达98.789g/100g。
具体实施方式
本发明提供了一种鱼鳞胶原蛋白肽的制备方法，包括以下步骤：(1)将鱼鳞、水和脂肪酶混合后脂化20～30min，灭酶后得脂化鱼鳞；
(2)将所述脂化鱼鳞与水混合后进行破壁处理，得液态鱼鳞；所述液态鱼鳞的粒径为20～60目；
(3)将所述液态鱼鳞与蛋白酶混合后酶解3.5～4h，灭酶后离心，得胶原蛋白清液；
(4)将所述胶原蛋白清液与第一脱色剂混合后脱色，得半脱色胶原蛋白肽；所述第一脱色剂中包括活性炭和木质纤维，所述活性炭和木质纤维的重量比为2～5:1；
(5)将所述半脱色胶原蛋白肽过滤后灭菌，得无菌胶原蛋白肽；
(6)将所述无菌胶原蛋白肽经滤棒过滤后，与第二脱色剂混合，得无色胶原蛋白肽；所述第二脱色剂包括阴阳树脂；
(7)将所述无色胶原蛋白肽浓缩、干燥，得鱼鳞胶原蛋白肽。
本发明在制备所述鱼鳞胶原蛋白肽时，将鱼鳞、水和脂肪酶混合后脂化20～30min，灭酶后得脂化鱼鳞。本发明所述鱼鳞在混合前，优选还包括清洗，所述清洗优选为将所述鱼鳞与水按照1:5的质量比混合后，清洗3次；所述鱼鳞包括干鱼鳞和/或湿鱼鳞。本发明所述清洗的时间优选为每次20min。本发明在所述清洗后，排放液体，利用清洗后的鱼鳞与水和脂肪酶混合，所述混合时所述清洗后的鱼鳞与水的质量比优选为1：8；所述脂肪酶的质量优选为所述清洗后的鱼鳞质量的0.15～1.5％。本发明所述脂肪酶的酶活优选为2万U/g。本发明所述脂化时，优选将所述清洗后的鱼鳞和水混合后，加热至50～60℃，然后再添加所述脂肪酶。本发明在所述脂化后进行灭酶，所述灭酶优选为将脂化后的体系升温90℃，然后灭酶10min，排除液体。
得脂化鱼鳞后，本发明将所述脂化鱼鳞与水混合后进行破壁处理，得液态鱼鳞；所述液态鱼鳞的粒径为20～60目。本发明所述脂化鱼鳞与水的质量比优选为1:8～10。本发明对所述破壁处理的方法和仪器并没有特殊限定，能够进行破壁处理即可。
得液态鱼鳞后，本发明将所述液态鱼鳞与蛋白酶混合后酶解3.5～4h，灭酶后离心，得胶原蛋白清液。本发明所述蛋白酶的质量优选为所述液态鱼鳞质量的0.1～3％。本发明在进行所述酶解时，优选将所述液态鱼鳞置于酶解罐中，升温至50～55℃，添加所述蛋白酶，进行酶解。本发明所述蛋白酶的酶活力优选为3万U/g。本发明在酶解3.5～4h后灭酶，所述灭酶优选为将酶解后的体系升温90℃，然后灭酶10～15min。本发明对所述蛋白酶的来源并没有特殊限定，优选购自广西东恒华道生物科技公司，酶制剂编号2709和1398。本发明在所述离心前，优选还包括将酶解后的酶解液，经过5孔80目的过滤机，去除粗渣。本发明将所述去除粗渣的胶原蛋白肽经过离心，得到胶原蛋白清液，所述离心的转速优选为800～4500rpm，更优选为1500～3500rpm，最优选为3000rpm。本发明所述离心的时间优选与离心机的型号大小相关，在本发明实施例中，所述离心选择购自阿法拉伐上海有限公司的碟片分离机BREM20型，离心时间为1h。
得胶原蛋白清液后，本发明将所述胶原蛋白清液与第一脱色剂混合后脱色，得半脱色胶原蛋白肽；所述第一脱色剂中包括活性炭和木质纤维，所述活性炭和木质纤维的重量比为2～5:1。本发明所述胶原蛋白清液与第一脱色剂的体积比优选为1:15～20。本发明进行所述脱色时，优选将所述胶原蛋白清液置于脱色容器中，升温至50～55℃，搅拌添加所述第一脱色剂，所述搅拌的时间优选为30min。
得半脱色胶原蛋白肽后，本发明将所述半脱色胶原蛋白肽过滤后灭菌，得无菌胶原蛋白肽。本发明所述过滤优选为板框过滤，所述板框的压力优选为10～20kg/cm2，滤布的孔径优选为400～600目。本发明将经过所述板框过滤后的胶原蛋白肽进行灭菌，所述灭菌优选为巴氏灭菌，所述灭菌的温度优选为121℃，所述灭菌的时间优选为15s。
得无菌胶原蛋白肽后，本发明将所述无菌胶原蛋白肽经滤棒过滤后，与第二脱色剂混合，得无色胶原蛋白肽；所述第二脱色剂包括阴阳树脂。本发明所述滤棒优选为5孔滤棒，滤棒为0.22纳米(液体穿透的孔径节流)。本发明将5孔精滤的鱼胶原蛋白肽进行第二脱色，所述第二脱色优选为经过阴阳树脂罐进一步脱色，除去杂质，同时保证物料pH在中性范围。本发明所述阴阳树脂优选为001与2001食品专用。
得无色胶原蛋白肽后，本发明将所述无色胶原蛋白肽浓缩、干燥，得鱼鳞胶原蛋白肽。本发明所述浓缩优选为纳滤膜浓缩，优选浓缩至所述无色胶原蛋白肽中的固形物含量达到15～26％即可。本发明所述干燥优选为喷雾干燥或冷冻干燥。本发明中经过浓缩干燥后，制备得到的所述鱼鳞胶原蛋白肽优选为200目的粉状。
本发明在得到所述鱼鳞胶原蛋白肽后，优选还包括将粉状物料经过金属探测设备包装，然后成品入库。
本发明还提供了利用上述制备方法制备得到的鱼鳞胶原蛋白肽。
下面结合实施例对本发明提供的鱼鳞胶原蛋白肽及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将罗非鱼的鱼鳞按底物1：5的质量比添加自来水，在搅拌罐中清洗三次，每次20min。
将清洗的鱼鳞按底物1：8的质量比添加自来水，升温至30～60℃，加入脂肪酶0.15～1.5％脂化，酶活力2万U/g搅拌30min；升温至90℃在罐体中停留10min，排放液体。
将液体排放完毕，再次按底物1：10的质量比添加纯净水，注入罐体中搅拌进入破壁处理，但液体原料粉碎至30～60目。
将破壁的原料用酶活力3万U/g的复合蛋白酶按底物0.1～0.5％添加，在50～55℃条件下酶解4h，升温至90℃灭酶10min，粗滤，离心。
将鱼鳞胶原蛋白肽清液置于脱色罐中，按照1:15的体积比投放活性炭和木质纤维混合物，在50℃粗脱色30min。
将脱色的鱼鳞胶原蛋白肽，进入板框过滤，压力在10～20kg/cm2，经过巴氏灭菌。
将巴氏灭菌后的鱼鳞胶原蛋白肽进过5孔过滤机，过滤棒为0.22纳米，再进入阴阳离子交换柱，进行精脱色，去杂质，所使用树脂为食品级001和2001型号。
将精滤的鱼鳞胶原蛋白肽进入纳滤浓缩至15～26％的液体含固量，干燥制得成品。
实施例2
将罗非鱼鱼鳞装入容器用自来水在搅拌的形式下清洗三次排水，去除杂质。
将清洗的鱼鳞注入自来水，按底物1：8的质量比升温至30～60℃，加入脂肪酶0.15～1.5％脂化，酶活力2万U/g搅拌20min，再次升温至90℃灭酶10min排水。
将灭酶完的鱼鳞胶原蛋白肽按照1：8的质量比注入纯净水，进行搅拌，并注入粉碎设备，得到20～40目的固液液体。
将固液液体进入酶解罐，升温50～60℃，加入复合蛋白酶按底物2％～3％酶活力3万U/g搅拌酶解3.5h，经过5孔过滤机，80目滤袋，离心分离。
将离心分离后的鱼鳞胶原蛋白肽注入脱色罐，保持温度50～60℃，按液体物料1：20的体积比加入活性炭和木质纤维混合物(活性炭：木质纤维＝5:1)，搅拌30min。
将粗脱色鱼鳞胶原蛋白肽，经过板框过滤，压力为10～20kg/cm2，进入巴氏灭菌，巴氏温度121℃，10s通过。
将灭菌了的鱼鳞胶原蛋白肽，经过5孔过滤机，用0.22纳米过滤，进入阴阳树脂使用食品级001和2001牌树脂，进行精脱色去杂质。
将无色无味的鱼鳞胶原蛋白肽经纳滤膜浓缩至20～28％液体含固量，干燥，成品。
对比例1：
目前制做鱼鳞胶原蛋白肽，前处理工艺：
将鱼鳞(干鱼鳞、湿鱼鳞)在容器内按底物1：5加入自来水搅拌15min，添加烧碱按底物5％的比例浸泡24h，排放废碱液。
将碱浸泡后的鱼鳞用自来水按物料1：10的比例清洗鱼鳞6次，每次进水和排水需1h(6h)将鱼鳞洗至pH中性。
将洗至中性的鱼鳞，按底物4％比例加入盐酸浸泡24h，排除废酸液。
将酸浸泡后的鱼鳞用自来水按物料1：10比例清洗鱼鳞6次，每次进排水1h(6h)使鱼鳞清洗至pH中性。
对上述实施例1～2及对比例1中的时间成本进行统计，对比例1中使用了酸碱方法，便于酶解蛋白质分子量，耗时约62h30min，而在本发明实施例1～2中，整个过程耗时约6h40min，相比于对比例1，节省了约57h。
对实施例1～2制备的鱼鳞胶原蛋白肽，根据GB/T 22492-2008的标准进行肽分子量分布和重金属含量测定，结果如表1和表2所示：
表1分子量范围
表2重金属含量
同时，根据JY/T019-1996、GB/T 5009.124-2003食品中氨基酸的测定方法，利用Agilent 1100高效液相色谱仪进行测定，结果如表3所示：
表3氨基酸名称及含量
| 氨基酸名称 | 含量(g/100g) | 氨基酸名称 | 含量(g/100g) |
| 天门冬氨酸 | 5.064 | 缬氨酸 | 2.402 |
| 谷氨酸 | 9.720 | 蛋氨酸 | 0.924 |
| 丝氨酸 | 2.894 | 苯丙氨酸 | 1.235 |
| 组氨酸 | 1.094 | 异亮氨酸 | 1.340 |
| 甘氨酸 | 24.095 | 亮氨酸 | 2.747 |
| 苏氨酸 | 2.805 | 赖氨酸 | 3.800 |
| 精氨酸 | 7.128 | 脯氨酸 | 12.345 |
| 丙氨酸 | 10.711 | 羟脯氨酸 | 10.213 |
| 络氨酸 | 0.244 | ||
| 胱氨酸 | 0.028 | ||
| 总氨基酸 | 98.789 |
本发明提供了一种鱼鳞胶原蛋白肽及其制备方法，整个制备方法过程中绿色环保，降能降耗，同时还提高了鱼鳞胶原蛋白肽的品质和蛋白质提取含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种鱼鳞胶原蛋白肽的制备方法，包括以下步骤：(1)将鱼鳞、水和脂肪酶混合后脂化20～30min，灭酶后得脂化鱼鳞；
(2)将所述脂化鱼鳞与水混合后进行破壁处理，得液态鱼鳞；所述液态鱼鳞的粒径为20～60目；
(3)将所述液态鱼鳞与蛋白酶混合后酶解3.5～4h，灭酶后离心，得胶原蛋白清液；
(4)将所述胶原蛋白清液与第一脱色剂混合后脱色，得半脱色胶原蛋白肽；所述第一脱色剂中包括活性炭和木质纤维，所述活性炭和木质纤维的重量比为2～5:1；
(5)将所述半脱色胶原蛋白肽过滤后灭菌，得无菌胶原蛋白肽；
(6)将所述无菌胶原蛋白肽经滤棒过滤后，与第二脱色剂混合，得无色胶原蛋白肽；所述第二脱色剂包括阴阳树脂；
(7)将所述无色胶原蛋白肽浓缩、干燥，得鱼鳞胶原蛋白肽。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述鱼鳞在混合前，还包括清洗，所述清洗为将所述鱼鳞与水按照1:5的质量比混合后，清洗3次；所述鱼鳞包括干鱼鳞和/或湿鱼鳞。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述鱼鳞与水的质量比为1：8；所述脂肪酶的质量为所述鱼鳞质量的0.15～1.5％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)所述蛋白酶的质量为所述液态鱼鳞质量的0.1～3％。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤(3)所述酶解的温度为50～60℃。
6.根据权利要求1或5所述制备方法，其特征在于，所述离心前还包括将所述酶解后的酶解液过5孔过滤机，80目滤袋。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)所述胶原蛋白清液与第一脱色剂的体积比为1:15～20。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(5)所述过滤为板框过滤，所述板框的压力为10～20kg/cm2，滤布的孔径为400～600目。
9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(5)所述灭菌为巴氏灭菌，所述灭菌的温度为121℃，所述灭菌的时间为10s。
10.利用权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的鱼鳞胶原蛋白肽。
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