CN111139278A - 一种从海参中提取小分子肽的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种从海参中提取小分子肽的方法及其应用。本发明公开的从海参中提取小分子肽的方法，包括以下步骤：将海参预处理后，进行提取得到海参提取液，将海参提取液分步酶解后进行脱色去味处理，接着纯化处理，得到小分子肽溶液。该海参小分子肽溶液具有水溶性好、稳定性好、乳化性好、黏度低、易消化吸收和无抗原性、食用安全等优点。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种从海参中提取小分子肽的方法及其应用。
背景技术
海参是属棘皮动物门(Echinodermata)海参纲(Holothuroidea)的海洋棘皮动物。全世界海参约有1 100种，可食用的约有40种。我国有140多种，可食用的约20种。其营养与药用价值极高，与人参、燕窝、鱼翅齐名，是世界八大珍品之一。据《本草纲目拾遗》中记载：海参，味甘咸，补肾，益精髓，摄小便，壮阳疗痿，其性温补，足敌人参，故名海参。干燥的海参体壁有机成分中蛋白质(多肽)高达90％，多(寡)糖约6％，脂质约4％，且含有钙、镁盐及多种微量元素及少量核酸，是一种高蛋白质、低脂肪和低胆固醇及高维生素和矿物质的优质食品，从而决定了其具有抗血管生成、抗肿瘤、抗凝血、降血压、抗炎、抗菌、抗氧化、抗血栓形成、抗癌等作用。
海参小分子肽指以鲜活海参为原料，经蛋白酶水解，分离纯化后得到的以小分子肽为主、多种功效成分共存的蛋白质水解产物。一般由3～10个氨基酸组成，分子质量低于1000u的组分占90％以上。海参体壁中含有多种活性多肽，其中从上皮组织中分离得到的一种由亮氨酸、脯氨酸、丝氨酸、精氨酸等氨基酸构成的五肽(相对分子质量为568.1)具有抗肿瘤和抗炎活性。海参小分子肽具有良好的溶解性、稳定性和低黏度性，有着很大的应用潜力，可应用于美容产品、保健食品和医药制品中。
目前，虽然人们对海参小分子肽的提取做了大量的研究，但是大部分研究比较浅显，对高效提取海参小分子肽的研究还不够深入。且现有的提取海参小分子肽的方法存在提取效率不高，成本高或步骤繁琐等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供工业化生产海参小分子肽的制备方法，以新鲜的海参为原料，经过复合蛋白酶分步酶解，制得口感好、肽含量高的海参小分子肽。
具体的，本发明第一个方面公开了一种从海参中提取小分子肽的方法，包括以下步骤：
将海参预处理后，进行提取得到海参提取液，将海参提取液分步酶解后进行脱色去味处理，接着纯化处理，得到小分子肽溶液。
应当理解，本发明并不限于上述步骤，还可以包含其他额外的步骤，而不超出本发明的保护范围。
优选的，所述预处理步骤包括：将海参浸泡后进行多次清洗直至清洗液无咸味为止。
在本发明的一些优选实施例中，所述预处理步骤包括：将新鲜海参用40℃的温水浸泡1h，多次清洗海参中的盐及泥沙杂质，直至清洗液无咸味为止。
优选的，提取步骤包括：加入水后，升温至80-90℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡1-3h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3-4小时，得到海参提取液。
在本发明的一些优选实施例中，所述提取步骤包括：采用高温高压蒸煮罐提取，加入原料重3-4倍纯净水，升温至80-90℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡2h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3-4小时，提取液排入水解罐，海参渣排出，随后续生产合并提取。
优选的，所述分步酶解步骤包括：将海参提取液降温至56-58℃；先加入内切蛋白酶酶解3-4h，再加入风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中定时进行搅拌，酶解结束后将得到的酶解液灭酶活。
在本发明的一些优选实施例中，海参提取液排入水解罐后，降温至56℃-58℃，先加入内切蛋白酶酶解3-4h，再加入风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行，酶解结束后将得到的酶解液灭酶活。
在本发明的一些优选实施例中，内切蛋白酶添加量为原料重量的0.4％-0.5％，风味蛋白酶添加量为原料重量的0.1％-0.2％。
优选的，所述脱色去味处理包括以下步骤：将灭酶活后的水解液降温至40-45℃，加入料液固含量10-15％的活性炭，搅拌均匀后，静置3-4h，脱色并去除腥味。
优选的，纯化处理依次包括；离心脱渣、膜处理、浓缩和分离步骤，即得到小分子肽溶液。
在本发明的一些优选实施例中，离心脱渣步骤包括经脱色去味的酶解液通过平板式上部卸料洁净吊袋离心机进行脱渣，把酶解液中的少量料渣和活性炭进行初步过滤。
在本发明的一些优选实施例中，膜分离步骤包括：离心脱渣液经多功能无机陶瓷膜分离设备超滤，滤液过滤至清液储罐。
在本发明的一些优选实施例中，双效真空节能浓缩步骤包括：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、60℃-70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50-60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力，得到浓缩液。
在本发明的一些优选实施例中，高速管式分离步骤包括：浓缩液经管式分离机进行二次分离，转速为16000r/min；
优选的，所述方法还包括对得到的分子肽溶液进行浓缩干燥得到小分子肽粉的步骤。
在本发明的一些优选实施例中，高速离心喷雾干燥步骤包括：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，进风温度为180-190℃，出风温度为85-90℃。
优选的，上述方法还包括成品包装步骤。在本发明的一些具体实施例中，采用食品级包装材料，密封包装。
本发明第二个方面公开了上述方法制备得到的海参小分子肽。
本发明第三个方面公开了上述的方法或上述的海参小分子肽在医药和食品领域中的应用。该方法得到的小分子肽具有极大的开发利用价值。优选的，所述食品领域包括保健品领域。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，而不超出本发明的构思与保护范围。
本发明相对于现有技术具有如下的显著优点及效果：
以新鲜海参为原料，经过多次清洗，大大降低了海参的含盐量。经生物酶解得到的海参小分子肽具有其独特的优点：(1)水溶性好。肽的小分子质量和可离解的氨基和羧基基团增加了亲水性，水溶性好。(2)稳定性好。肽的水溶液具有极佳的热稳定性和贮存稳定性，经高温长时间(105℃，4h，标准水分测量)处理仍能保持良好的可溶性，有利于生产口服液及饮料加工。(3)乳化性好。由于疏水性残基与油相互作用，亲水性残基与水相互作用，而水解使包埋在内部的疏水残基暴露，提高了其在界面的吸附能力。(4)黏度低。浓度达80％以上的海参肽能仍保持良好的流动性，具有良好的加工特性，可调整其他食品的质构。(5)易消化吸收。以小分子低聚肽的形式直接吸收，比单一氨基酸吸收更快，更易于吸收利用，生物学效价高。(6)无抗原性、食用安全。酶解消除了蛋白质过敏原，使易产生蛋白质过敏的婴幼儿和成年人有更多可食用选择。作为一种海洋生物活性肽，海参肽具有多种生物活性功能，如抗氧化、抗炎、抗疲劳、抗肿瘤、免疫调节、降血压等。
附图说明
图1为本发明实施例中从海参中提取小分子肽的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。本发明所用试剂和原料均市售可得。
实施例1
本实施例公开了一种从海参中提取小分子肽的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜海参用40℃的温水浸泡1h，多次清洗海参中的盐及泥沙杂质，直至清洗液无咸味为止。
(2)高温高压提取：采用高温高压蒸煮罐提取，加入原料重3倍纯净水，升温至80-90℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡2h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3-4小时，提取液排入水解罐，海参渣排出，随后续生产合并提取。此设备在搅拌的条件下进行提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出。
(3)分步酶解：海参提取液排入水解罐后，降温至56℃-58℃，先加入内切蛋白酶酶解3h，再加入风味蛋白酶酶解1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行，酶解结束后，将得到的酶解液升温至85℃，灭酶活15-20min。其中，内切蛋白酶添加量为原料重量的0.4％，风味蛋白酶添加量为原料重量的0.1％。
(4)脱色去味：将步骤(3)得到的灭酶后的水解液降温至40-45℃，加入料液固含量15％的活性炭，搅拌均匀后，静置3-4h，脱色并去除腥味。
(5)离心脱渣：将脱色去味后的酶解液降温至65-70℃通过平板式上部卸料洁净吊袋离心机进行脱渣，把酶解液中的少量料渣和活性炭进行初步过滤。此种设备适合固相颗粒粒径在15微米以上的固液混合物，装料、出料方便，通过吊袋一次性将分离后的物料卸出，分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础，特别适合固液黏性高、组织结构松散的物料。
(6)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，过滤温度为50-60℃，压力为0.1MPa-0.2MPa。滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(7)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、60℃-70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50-60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力。在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(8)高速管式分离：浓缩液降温至50-60℃后通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。
(9)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，进风温度180-190℃，出风温度：85-90℃。
(10)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
实施例2
本实施例公开了一种从海参中提取小分子肽的方法，具体包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜海参用40℃的温水浸泡1h，多次清洗海参中的盐及泥沙杂质，直至清洗液无咸味为止。
(2)高温高压提取：采用高温高压蒸煮罐提取，加入原料重4倍纯净水，升温至80-90℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡2h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3-4小时，提取液排入水解罐，海参渣排出，随后续生产合并提取。此设备在搅拌的条件下进行提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出。
(3)分步酶解：海参提取液排入水解罐后，降温至56℃-58℃，先加入内切蛋白酶酶解4h，再加入风味蛋白酶酶解0.5h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行，酶解结束后，将得到的酶解液升温至85℃，灭酶活15-20min。其中，内切蛋白酶添加量为原料重量的0.5％，风味蛋白酶添加量为原料重量的0.2％。
(4)脱色去味：将步骤(3)得到的灭酶后的水解液降温至40-45℃，加入料液固含量15％的活性炭，搅拌均匀后，静置3-4h，脱色并去除腥味。
(5)离心脱渣：将脱色去味后的酶解液降温至65-70℃通过平板式上部卸料洁净吊袋离心机进行脱渣，把酶解液中的少量料渣和活性炭进行初步过滤。此种设备适合固相颗粒粒径在15微米以上的固液混合物，装料、出料方便，通过吊袋一次性将分离后的物料卸出，分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础，特别适合固液黏性高、组织结构松散的物料。
(6)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，过滤温度为50-60℃，压力为0.1MPa-0.2MPa。滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(7)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、60℃-70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50-60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力。在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(8)高速管式分离：浓缩液降温至50-60℃后通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。
(9)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，进风温度180-190℃，出风温度：85-90℃。
(10)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
实施例3
本实施例公开了一种从海参中提取小分子肽的方法，具体包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜海参用40℃的温水浸泡1h，多次清洗海参中的盐及泥沙杂质，直至清洗液无咸味为止。
(2)高温高压提取：采用高温高压蒸煮罐提取，加入原料重4倍纯净水，升温至85℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡2h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3.5小时，提取液排入水解罐，海参渣排出，随后续生产合并提取。此设备在搅拌的条件下进行提取，液固接触充分，更利于物料有效成分充分溶出。
(3)分步酶解：海参提取液排入水解罐后，降温至56℃-58℃，先加入内切蛋白酶酶解3.5h，再加入风味蛋白酶酶解1h，在酶解过程中每隔0.5小时搅拌10分钟，使酶解均匀充分的进行，酶解结束后，将得到的酶解液升温至85℃，灭酶活15-20min。其中，内切蛋白酶添加量为原料重量的0.45％，风味蛋白酶添加量为原料重量的0.15％。
(4)脱色去味：将步骤(3)得到的灭酶后的水解液降温至40-45℃，加入料液固含量10％的活性炭，搅拌均匀后，静置3-4h，脱色并去除腥味。
(5)离心脱渣：将脱色去味后的酶解液降温至65-70℃通过平板式上部卸料洁净吊袋离心机进行脱渣，把酶解液中的少量料渣和活性炭进行初步过滤。此种设备适合固相颗粒粒径在15微米以上的固液混合物，装料、出料方便，通过吊袋一次性将分离后的物料卸出，分离脱水效果好，以使固液最大程度分离进而提高产品收率，并为膜分离工序提高膜分离速度及延长膜设备使用寿命提供基础，特别适合固液黏性高、组织结构松散的物料。
(6)膜分离：离心脱渣液经过多功能无机陶瓷膜分离设备进行超滤，过滤温度为50-60℃，压力为0.1MPa-0.2MPa。滤液过滤至清液储罐。其分离过程中无需加额外助剂，物料无变相、常(低)温低压操作、能耗小，且物料分离精度高、滤液澄清透明，适于分离对热敏性以及高纯度等要求高的物质。
(7)双效真空节能浓缩：过滤液经双效真空节能浓缩设备浓缩，一效真空度与温度分别控制为-0.06MPa、60℃-70℃，二效真空度与温度分别控制在-0.08MPa、50-60℃，以可溶性固形物含量为指标，综合控制浓缩温度、真空度及供气压力。在真空条件下可降低液体沸点，料液在低温下即可达到浓缩，避免高温对产品活性的影响，适于热敏性及小分子物料的浓缩。此外，浓缩过程全封闭且无泡沫产生，其蒸发速度快、浓缩比重大。
(8)高速管式分离：浓缩液降温至50-60℃后通过管式分离机，在转速为16000r/min下进行二次分离，保证最后的产品中无杂质残留。
(9)高速离心喷雾干燥：经过升温至85℃达到灭菌效果的浓缩液，由高速离心喷雾干燥粒机喷粉干燥，进风温度180-190℃，出风温度：85-90℃。
(10)成品包装：采用食品级包装材料，密封包装。
实施例4
本实施例将实施例1得到的海参小分子肽粉进行溶水性实验，包括以下步骤：
取5g海参小分子肽粉，溶于250ml 70℃水中，全部溶解只需8.6秒，溶解后溶液澄清透明，无肉眼可见的杂质。
说明实施例1得到的海参小分子肽粉水溶性好。
实施例5
本实施例将实施例1得到的海参小分子肽粉的水溶液进行稳定性实验，包括以下步骤：
称量5g海参小分子肽粉于500ml烧杯中，加入250ml 70℃水，全部溶解后，将肽粉水溶液置于电热鼓风干燥箱中，于105℃下放置4h后，取出烧杯，待冷却后，重新加入250ml70℃的水，海参小分子肽仍能完全溶解，无任何杂质生成；
称量5g海参小分子肽粉于500ml烧杯中，加入250ml 70℃水，全部溶解后，将肽粉水溶液放置于4-5℃的冷藏室中，48h后溶液仍是澄清透明，无任何杂质生成。
说明实施例1得到的海参小分子肽粉的水溶液稳定性好。
实施例6
本实施例将实施例1得到的海参小分子肽粉的水溶液进行黏度实验，包括以下步骤：
取80g海参小分子肽粉，全部溶解于100ml 70℃水中，完全溶解后，倒入1cm孔径的三角漏斗，完全通过只需13.65秒。
说明实施例1得到的海参小分子肽粉的水溶液黏度低。浓度达80％以上的海参肽能仍保持良好的流动性，具有良好的加工特性，可调整其他食品的质构。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从海参中提取小分子肽的方法，其特征在于，包括以下步骤：将海参预处理后，进行提取得到海参提取液，将海参提取液分步酶解后进行脱色去味处理，接着纯化处理，得到小分子肽溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理步骤包括：将海参浸泡后进行多次清洗直至清洗液无咸味为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取步骤包括：加入水后，升温至80-90℃，加入清洗干净后的海参，边搅拌边浸泡，浸泡1-3h后升温升压至120℃、0.2MPa，恒温恒压提取3-4小时，得到海参提取液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分步酶解步骤包括：将海参提取液降温至56-58℃；先加入内切蛋白酶酶解3-4h，再加入风味蛋白酶酶解0.5-1h，在酶解过程中定时进行搅拌，酶解结束后将得到的酶解液灭酶活。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色去味处理包括以下步骤：将灭酶活后的水解液降温至40-45℃，加入料液固含量10-15％的活性炭，搅拌均匀后，静置3-4h，脱色并去除腥味。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纯化处理依次包括；离心脱渣、膜处理、浓缩和分离步骤，即得到小分子肽溶液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对得到的分子肽溶液进行浓缩干燥得到小分子肽粉的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括成品包装步骤。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的海参小分子肽。
10.根据权利要求1-8任一项所述的方法或权利要求9所述的海参小分子肽在医药和食品领域中的应用。
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