CN112522356A - 一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法 - Google Patents

一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及胶原蛋白生产技术领域，具体为一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，具体步骤如下：鱼皮预处理、酶解膜循环分离、脱色及脱腥处理和冷冻干燥。本发明通过特定组合的工艺步骤及参数条件进行鱼皮预处理、酶解膜循环分离、脱色及脱腥处理和冷冻干燥，得到分子量为2‑5KD胶原蛋白粉末，制备鱼皮胶原蛋白的三股螺旋结构并没有被破坏，仍然保留其原有的生物活性；主要成分为2‑5KD胶原蛋白粉末，水溶性好，能被水以任意比例稀释；鱼皮胶原蛋白来源于脊椎动物的胶原与人肌体、皮肤具有良好的同源性和相容性，其分子量和结构相似；涂于皮肤后可快速溶入表皮，分子量低于5kDa的胶原蛋白多肽具有多种生理活性，如降血压、抗氧化。

Description

一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法
技术领域
本发明涉及胶原蛋白生产技术领域，具体为一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法。
背景技术
胶原蛋白肽是胶原蛋白的水解产物，因其分子量低，易于吸收、具有一定的生物活性等特点被广泛用于食品、医药、化工等领域。目前生产胶原蛋白制品的原料基本上是猪、牛等陆生动物的皮和骨，因疯牛病恐慌等原因，胶原蛋白及其制品的使用受到限制。寻找猪、牛皮和骨以外的胶原蛋白原料成为当务之急，而水产加工废弃物尤其是鱼皮、鱼鳞是理想的替代原料。作为水产加工大国，我国水产品加工过程中产生大量的鱼皮、鱼鳞等下脚料，富含胶原蛋白。但是现如今制备的鱼皮胶原蛋白多肽分子量太大，吸收效果差，不能满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，以解决上述背景技术中提出现如今制备的胶原蛋白多肽分子量太大，不能满足需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，具体步骤如下：
S1：鱼皮预处理；
S2：酶解膜循环分离；
S3：脱色及脱腥处理；
S4：冷冻干燥。
作为优选，鱼皮预处理的具体步骤如下：
S11：取新鲜鱼皮及鱼鳞洗净，向其中加入20-25倍体积的清洗剂，控制温度在0-10℃浸泡8-10h，去除鱼皮中脂肪等非胶原蛋白成分，蒸馏水冲洗至中性；
S12：向处理后的鱼皮及鱼鳞中加入液氮研磨至粉末状。
作为优选，清洗剂采用浓度为0.08-0.1mol/L的NaOH与浓度为0.03-0.05mol/L的Na2CO3混合液。
作为优选，酶解膜循环分离的具体步骤如下：
S21：准备反应罐A和反应罐B，鱼皮鱼鳞粉末与水按1：2混合，加入反应罐A中，向反应罐A中加入以壳聚糖为载体的固定化中性蛋白酶、菠萝蛋白酶混合物，调节反应温度至50-53℃，PH8.5-9.0；
S22：反应罐A反应30-40min后，将混合液依次通入至蠕动泵A、B、C，调节蠕动泵A流量200mL/min，蠕动泵B、C流量100mL/min，过中空纤维膜A，分子截留大小为20KD，过滤体积/膜面积比为450mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S23：反应罐B中加入壳聚糖固定化碱性蛋白酶，控制反应温度在50-55℃，PH8.5-9.0进行二次酶解；
S24：将混合液输送至蠕动泵C20-25min后，将混合液依次输送至蠕动泵D、E、F中，调节蠕动泵D流量100mL/min，蠕动泵E、F流量50mL/min，过中空纤维膜B，分子截留大小5KD，过滤体积/膜面积比350mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S25：过中空纤维膜C，分子截留大小2KD，过滤体积/膜面积比300mL/m2，设置压力0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S26：截取目标分子量为2-5KD的胶原蛋白，进行后续处理。
作为优选，步骤S21中固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶混合物的添加量为3.5-4％，且固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶的比例为1：1.2。
作为优选，步骤S23中添加的壳聚糖固定化碱性蛋白酶的量为2.5-3％。
作为优选，脱色及脱腥处理的具体步骤如下：
S31：调节PH至4.0，加入0.55％活性炭，控制温度在40℃下，脱色35-40min；
S32：过超滤去除活性炭，并加入1-1.2％酵母，PH为4.5，在35℃条件下发酵30-35min；
S33：高温灭菌并微滤去除残存酵母，获得胶原蛋白溶液。
作为优选，冷冻干燥的具体步骤为：将脱色及脱腥处理所得的胶原蛋白溶液进行冷冻干燥处理，获得分子量2-5KD胶原蛋白粉末。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法中，通过特定组合的工艺步骤及参数条件进行鱼皮预处理、酶解膜循环分离、脱色及脱腥处理和冷冻干燥，得到分子量为2-5KD胶原蛋白粉末，该胶原蛋白粉末具有下述特点：制备鱼皮胶原蛋白的三股螺旋结构并没有被破坏，仍然保留其原有的生物活性；主要成分为2-5KD胶原蛋白粉末，水溶性好，能被水以任意比例稀释；鱼皮胶原蛋白来源于脊椎动物的胶原与人肌体、皮肤具有良好的同源性和相容性，其分子量和结构相似；涂于皮肤后可快速溶入表皮，分子量低于5kDa的胶原蛋白多肽具有多种生理活性，如降血压、抗氧化。
2、本鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法制备的鱼皮胶原蛋白，变性温度约为36.5℃，经人肌体、皮肤吸收后，在人体正常体温和体内胶原酶的作用下，可生物降解为小分子多肽、单肽，又可在其他酶的作用下继续分解成二十余种氨基酸，易被吸收，继续发挥营养作用；鱼皮胶原蛋白，在补血的同时改善皮肤弹性、改善皮肤水份和油份。人体试食试验结果表明，服用鱼皮胶原蛋白45天后皮肤水份平均增加20％，油份增加10％，皮肤水份、油份状况得到了改善，试验组总有效率达到60％，可用于制备外科植入物和组织工程医疗产品，开发医药、医学试剂、及保健品等。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：
实施例1
一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，具体步骤如下：
S1：鱼皮预处理；
S2：酶解膜循环分离；
S3：脱色及脱腥处理；
S4：冷冻干燥。
本实施例中的鱼皮预处理的具体步骤如下：
S11：取新鲜鱼皮及鱼鳞洗净，向其中加入20倍体积的清洗剂，控制温度在4℃浸泡8-10h，去除鱼皮中脂肪等非胶原蛋白成分，蒸馏水冲洗至中性；
S12：向处理后的鱼皮及鱼鳞中加入液氮研磨至粉末状。
具体的，清洗剂采用浓度为0.1mol/L的NaOH与浓度为0.05mol/L的Na2CO3混合液。
本实施例中的酶解膜循环分离的具体步骤如下：
S21：准备反应罐A和反应罐B，鱼皮鱼鳞粉末与水按1：2混合，加入反应罐A中，向反应罐A中加入以壳聚糖为载体的固定化中性蛋白酶、菠萝蛋白酶混合物，调节反应温度至53℃，PH9.0；
S22：反应罐A反应40min后，将混合液依次通入至蠕动泵A、B、C，调节蠕动泵A流量200mL/min，蠕动泵B、C流量100mL/min，过中空纤维膜A，分子截留大小为20KD，过滤体积/膜面积比为450mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度40℃，PH7.5；
S23：反应罐B中加入壳聚糖固定化碱性蛋白酶，控制反应温度在55℃，PH-9.0进行二次酶解；
S24：将混合液输送至蠕动泵C 25min后，再将混合液依次输送至蠕动泵D、E、F中，调节蠕动泵D流量100mL/min，蠕动泵E、F流量50mL/min，过中空纤维膜B，分子截留大小5KD，过滤体积/膜面积比350mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度40℃，PH7.5；
S25：过中空纤维膜C，分子截留大小2KD，过滤体积/膜面积比300mL/m2，设置压力0.01MPa，调节反应温度40℃，PH7.5；
S26：截取目标分子量为2-5KD的胶原蛋白，进行后续处理。
具体的，步骤S21中固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶混合物的添加量为4％，且固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶的比例为1：1.2，步骤S23中添加的壳聚糖固定化碱性蛋白酶的量为3％。
本实施例中的脱色及脱腥处理的具体步骤如下：
S31：调节PH至4.0，加入0.55％活性炭，控制温度在40℃下，脱色35-40min；
S32：过超滤去除活性炭，并加入1-1.2％酵母，PH为4.5，在35℃条件下发酵30-35min；
S33：高温灭菌并微滤去除残存酵母，获得胶原蛋白溶液。
本实施例中的冷冻干燥的具体步骤为：将脱色及脱腥处理所得的胶原蛋白溶液进行冷冻干燥处理，获得分子量2-5KD胶原蛋白粉末。
实施例2
一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，具体步骤如下：
S1：鱼皮预处理；
S2：酶解膜循环分离；
S3：脱色及脱腥处理；
S4：冷冻干燥。
本实施例中的鱼皮预处理的具体步骤如下：
S11：取新鲜鱼皮及鱼鳞洗净，向其中加入23倍体积的清洗剂，控制温度在5℃浸泡9h，去除鱼皮中脂肪等非胶原蛋白成分，蒸馏水冲洗至中性；
S12：向处理后的鱼皮及鱼鳞中加入液氮研磨至粉末状。
具体的，清洗剂采用浓度为0.09mol/L的NaOH与浓度为0.04mol/L的Na2CO3混合液。
本实施例中的酶解膜循环分离的具体步骤如下：
S21：准备反应罐A和反应罐B，鱼皮鱼鳞粉末与水按1：2混合，加入反应罐A中，向反应罐A中加入以壳聚糖为载体的固定化中性蛋白酶、菠萝蛋白酶混合物，调节反应温度至52℃，PH8.8；
S22：反应罐A反应35min后，将混合液依次通入至蠕动泵A、B、C，调节蠕动泵A流量200mL/min，蠕动泵B、C流量100mL/min，过中空纤维膜A，分子截留大小为20KD，过滤体积/膜面积比为450mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度38℃，PH7.4；
S23：反应罐B中加入壳聚糖固定化碱性蛋白酶，控制反应温度在53℃，PH8.8进行二次酶解；
S24：将混合液输送至蠕动泵C24min后，将混合液依次输送至蠕动泵D、E、F中，调节蠕动泵D流量100mL/min，蠕动泵E、F流量50mL/min，过中空纤维膜B，分子截留大小5KD，过滤体积/膜面积比350mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度38℃，PH7.4；
S25：过中空纤维膜C，分子截留大小2KD，过滤体积/膜面积比300mL/m2，设置压力0.01MPa，调节反应温度38℃，PH7.3；
S26：截取目标分子量为2-5KD的胶原蛋白，进行后续处理。
具体的，步骤S21中固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶混合物的添加量为3.8％，且固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶的比例为1：1.2，步骤S23中添加的壳聚糖固定化碱性蛋白酶的量为2.7％。
本实施例中的脱色及脱腥处理的具体步骤如下：
S31：调节PH至4.0，加入0.55％活性炭，控制温度在40℃下，脱色38min；
S32：过超滤去除活性炭，并加入1.1％酵母，PH为4.5，在35℃条件下发酵33min；
S33：高温灭菌并微滤去除残存酵母，获得胶原蛋白溶液。
本实施例中的冷冻干燥的具体步骤为：将脱色及脱腥处理所得的胶原蛋白溶液进行冷冻干燥处理，获得分子量2-5KD胶原蛋白粉末。
实施例3
一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，具体步骤如下：
S1：鱼皮预处理；
S2：酶解膜循环分离；
S3：脱色及脱腥处理；
S4：冷冻干燥。
本实施例中的鱼皮预处理的具体步骤如下：
S11：取新鲜鱼皮及鱼鳞洗净，向其中加入25倍体积的清洗剂，控制温度在8℃浸泡8h，去除鱼皮中脂肪等非胶原蛋白成分，蒸馏水冲洗至中性；
S12：向处理后的鱼皮及鱼鳞中加入液氮研磨至粉末状。
具体的，清洗剂采用浓度为0.08mol/L的NaOH与浓度为0.03mol/L的Na2CO3混合液。
本实施例中的酶解膜循环分离的具体步骤如下：
S21：准备反应罐A和反应罐B，鱼皮鱼鳞粉末与水按1：2混合，加入反应罐A中，向反应罐A中加入以壳聚糖为载体的固定化中性蛋白酶、菠萝蛋白酶混合物，调节反应温度至50℃，PH8.5；
S22：反应罐A反应30min后，将混合液依次通入至蠕动泵A、B、C，调节蠕动泵A流量200mL/min，蠕动泵B、C流量100mL/min，过中空纤维膜A，分子截留大小为20KD，过滤体积/膜面积比为450mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37℃，PH7.0；
S23：反应罐B中加入壳聚糖固定化碱性蛋白酶，控制反应温度在50℃，PH8.5进行二次酶解；
S24：将混合液输送至蠕动泵C20min后，将混合液依次输送至蠕动泵D、E、F中，调节蠕动泵D流量100mL/min，蠕动泵E、F流量50mL/min，过中空纤维膜B，分子截留大小5KD，过滤体积/膜面积比350mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37℃，PH7.0；
S25：过中空纤维膜C，分子截留大小2KD，过滤体积/膜面积比300mL/m2，设置压力0.01MPa，调节反应温度37℃，PH7.0；
S26：截取目标分子量为2-5KD的胶原蛋白，进行后续处理。
具体的，步骤S21中固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶混合物的添加量为3.5％，且固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶的比例为1：1.2，步骤S23中添加的壳聚糖固定化碱性蛋白酶的量为2.5％。
本实施例中的脱色及脱腥处理的具体步骤如下：
S31：调节PH至4.0，加入0.55％活性炭，控制温度在40℃下，脱色35min；
S32：过超滤去除活性炭，并加入1％酵母，PH为4.5，在35℃条件下发酵30min；
S33：高温灭菌并微滤去除残存酵母，获得胶原蛋白溶液。
本实施例中的冷冻干燥的具体步骤为：将脱色及脱腥处理所得的胶原蛋白溶液进行冷冻干燥处理，获得分子量2-5KD胶原蛋白粉末。
将本发明的三个实施例鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法生产的鱼皮胶原蛋白与现有的胶原蛋白在服用45天后的皮肤水份增加量，油份增加量，皮肤吸收率，如下表所示。
对比参数 皮肤水份增加量/％ 油份增加量/％ 皮肤吸收率/％
实施例1 18.81-23.89 9.76-11.56 87.36-92.87
实施例2 19.73-22.78 10.28-12.52 87.85-91.96
实施例3 18.98-22.71 9.50-12.35 86.75-93.55
现有的 6.36-7.25 3.95-4.65 46.96-50.21
由上表可以看出，本发明鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，通过特定组合的工艺步骤及参数条件进行鱼皮预处理、酶解膜循环分离、脱色及脱腥处理和冷冻干燥，得到分子量为2-5KD胶原蛋白粉末，该胶原蛋白粉末具有下述特点：制备鱼皮胶原蛋白的三股螺旋结构并没有被破坏，仍然保留其原有的生物活性；主要成分为2-5KD胶原蛋白粉末，水溶性好，能被水以任意比例稀释；来源于脊椎动物的胶原与人肌体、皮肤具有良好的同源性和相容性，其分子量和结构相似；涂于皮肤后可快速溶入表皮，分子量低于5kDa的胶原蛋白多肽具有多种生理活性，如降血压、抗氧化；鱼皮胶原蛋白的变性温度约为36.5℃，经人肌体、皮肤吸收后，在人体正常体温和体内胶原酶的作用下，可生物降解为小分子多肽、单肽，又可在其他酶的作用下继续分解成二十余种氨基酸，易被吸收，继续发挥营养作用；鱼皮胶原蛋白，在补血的同时改善皮肤弹性、改善皮肤水份和油份。人体试食试验结果表明，服用鱼皮胶原蛋白45天后皮肤水份平均增加20％，油份增加10％，皮肤水份、油份状况得到了改善，试验组总有效率达到60％，可用于制备外科植入物和组织工程医疗产品，开发医药、医学试剂、及保健品等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1：鱼皮预处理；
S2：酶解膜循环分离；
S3：脱色及脱腥处理；
S4：冷冻干燥。
2.根据权利要求1所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：鱼皮预处理的具体步骤如下：
S11：取新鲜鱼皮及鱼鳞洗净，向其中加入20-25倍体积的清洗剂，控制温度在0-10℃浸泡8-10h，去除鱼皮中脂肪等非胶原蛋白成分，蒸馏水冲洗至中性；
S12：向处理后的鱼皮及鱼鳞中加入液氮研磨至粉末状。
3.根据权利要求2所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：清洗剂采用浓度为0.08-0.1mol/L的NaOH与浓度为0.03-0.05mol/L的Na2CO3混合液。
4.根据权利要求1所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：酶解膜循环分离的具体步骤如下：
S21：准备反应罐A和反应罐B，鱼皮鱼鳞粉末与水按1：2混合，加入反应罐A中，向反应罐A中加入以壳聚糖为载体的固定化中性蛋白酶、菠萝蛋白酶混合物，调节反应温度至50-53℃，PH8.5-9.0；
S22：反应罐A反应30-40min后，将混合液依次通入至蠕动泵A、B、C，调节蠕动泵A流量200mL/min，蠕动泵B、C流量100mL/min，过中空纤维膜A，分子截留大小为20KD，过滤体积/膜面积比为450mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S23：反应罐B中加入壳聚糖固定化碱性蛋白酶，控制反应温度在50-55℃，PH8.5-9.0进行二次酶解；
S24：将混合液输送至蠕动泵C20-25min后，将混合液依次输送至蠕动泵D、E、F中，调节蠕动泵D流量100mL/min，蠕动泵E、F流量50mL/min，过中空纤维膜B，分子截留大小5KD，过滤体积/膜面积比350mL/m2，滤膜加压0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S25：过中空纤维膜C，分子截留大小2KD，过滤体积/膜面积比300mL/m2，设置压力0.01MPa，调节反应温度37-40℃，PH7.0-7.5；
S26：截取目标分子量为2-5KD的胶原蛋白，进行后续处理。
5.根据权利要求4所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：步骤S21中固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶混合物的添加量为3.5-4％，且固定化碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶的比例为1：1.2。
6.根据权利要求4所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：步骤S23中添加的壳聚糖固定化碱性蛋白酶的量为2.5-3％。
7.根据权利要求1所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：脱色及脱腥处理的具体步骤如下：
S31：调节PH至4.0，加入0.55％活性炭，控制温度在40℃下，脱色35-40min；
S32：过超滤去除活性炭，并加入1-1.2％酵母，PH为4.5，在35℃条件下发酵30-35min；
S33：高温灭菌并微滤去除残存酵母，获得胶原蛋白溶液。
8.根据权利要求1所述的鱼皮一定范围分子量胶原蛋白制备方法，其特征在于：冷冻干燥的具体步骤为：将脱色及脱腥处理所得的胶原蛋白溶液进行冷冻干燥处理，获得分子量2-5KD胶原蛋白粉末。
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