CN114736143A - 一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，涉及牛磺酸提取方法技术领域，旨在解决依靠化学合成法提取牛磺酸，具有原料毒性大、工艺操作复杂、生产设备投资高、回收困难以及环境污染的问题，采用的技术方案是，采用离子交换法来提取牛磺酸，具有其工艺简单、适应性强，分离效果好、生产成本低等优点；通过前处理获得的牛磺酸提取液中，仍含有大的量氨基酸、无机盐类等，根据其等电点的不同，改变溶液的pH，从而改变氨基酸的带电形式，使其在离子交换树脂上的吸附分配能力发生变化，从而进行氨基酸的分离提纯，将提取液浓缩结晶后可得纯度较高的牛磺酸。

Description

一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法

技术领域

本发明涉及牛磺酸提取方法技术领域，具体为一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法。

背景技术

牛磺酸是动物体内一种结构简单的含硫氨基酸，化学名称为2-氨基乙磺酸，无臭，味略酸，其稀溶液呈中性，对热稳定，在人和动物胆汁中与胆酸结合，以结合形式存在；而在脑、卵巢、心脏、肝、乳汁、松果体、垂体、视网膜、肾上腺等组织中，以游离形式存在，总量12-18g，但不参与蛋白质的合成。牛磺酸是人体的条件必需氨基酸，对胎儿、婴儿神经系统的发育有重要作用。牛磺酸可广泛应用于医药、食品添加剂、荧光增白剂、有机合成等领域，也可用作生化试剂、湿润剂、pH缓冲剂等。

牛磺酸是一种由含硫氨基酸转化而来的氨基酸，又名牛黄酸、牛胆酸、牛胆碱、牛胆素。牛磺酸广泛分布于体内各个组织和器官，且主要以游离状态存在于组织间液和细胞内液中，最先于公牛胆汁中发现而得名，但长期以来一直被认为是含硫氨基酸的无功能代谢产物。牛磺酸是动物体内的一种含硫氨基酸，但并不是蛋白质的组成成分。牛磺酸以游离氨基酸的形式广泛分布于人和动物的脑、心脏、肝、肾、卵巢、子宫、骨骼肌、血液、唾液及乳汁中，以松果体、视网膜、垂体、肾上腺等组织中的浓度为最高。在哺乳动物的心脏中，游离牛磺酸占游离氨基酸总量的50％之多。

牛磺酸的提取方法有多种，其中包括蛋白质沉淀法，牛磺酸作为一种水溶性氨基酸，在水产动物组织中以游离态存在，故适合于使用水煮法提取，而且由于牛磺酸绝大部分分布在细胞内，各种组织细胞内外牛磺酸浓度从100：1到50000：l，因此在提取前，往往要对原料进行粉碎。目前破壁的方法有多种，如机械粉碎、超声破碎等。经过水煮粉碎后的牛磺酸粗提液中含有大量无机盐类、蛋白质及多糖等杂质，其中蛋白质和多糖可用沉淀分离法去除，但该法采用传统加酸碱调pH值的方法在除蛋白、氨基酸等杂质的同时，引入了大量Na⁺、Cl^-、SO₄ ^2-等杂质离子，产品含盐量高，有待技术的改进和优化。

高温高压法，水煮法所获得的牛磺粗提液中含有大量杂质，给分离带来不便。文献报道，日本的昌子有采用高温高压法，将原料在温度50～350摄氏度、压力5～200kg/cm²下处理一定时间，所得的粗提液中不含蛋白质，简化分离流程，提高了分离效率。

酶解法，目前采用酶解和水煮法相结合提取牛磺酸，研究发现，选取木瓜蛋白酶、中性蛋白酶及酸性蛋白酶，能提高蛋白水解度，增加牛磺酸提取率，其工艺效果显著优于单纯水煮或酶解工艺。但该法需引入灭酶工艺，且酶解液颜色较深，需脱色处理，从而增加了工艺的复杂性。

牛磺酸，是人体所必需的营养素，对人体健康，特别是对婴幼儿的正常成长发育，以及对中老年人延缓衰老起着重要作用。随着牛磺酸重要生理功能的发现，人们对牛磺酸的需求越来越大。目前，国内外主要依靠化学合成法生产牛磺酸，但化学合成法具有原料毒性大、工艺操作复杂、生产设备投资高、回收困难以及环境污染等问题。因此，建立安全而又高效的牛磺酸提取工艺十分必要。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，选取海参和鲍鱼在加工生产中的下脚料做为原料，并对原料进行清洗；步骤2，将清洗后的原料放入锅具中，向锅具中添加水，进行高温熬煮，熬煮3-4个小时，得到熬煮液；

步骤3，对熬煮液进行过滤除杂，得到澄清状态的牛磺酸粗提取液；

步骤4，调节牛磺酸除提取液的PH值，并使用阳离子交换树脂对牛磺酸粗提取液进行洗脱，得到牛磺酸洗脱液；

步骤5，将牛磺酸洗脱液进行反渗透浓缩，得到牛磺酸浓缩液；

步骤6，将牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理，得到牛磺酸提取液；

步骤7，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇进行多次醇沉结晶，得到牛磺酸结晶体，采用离子交换法来提取牛磺酸，具有其工艺简单、适应性强，分离效果好、生产成本低等优点，在各种氨基酸的分离纯化中已得到了广泛的研究和应用，是一种最有实用价值的提取分离技术。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，向锅具中添加3-5倍原料重量的水。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，将熬煮液通过500万道尔顿氧化硅膜一级超滤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，阳离子交换树脂采用氢型732阳离子交换树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中，将牛磺酸洗脱液通入反渗透膜设备进行反渗透，反渗透压力控制在4-8兆帕，得到牛磺酸浓缩液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤6中，将牛磺酸浓缩液在经过活性炭脱色处理时，温度控制在80摄氏度，脱色时间不小于30分钟。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中多次醇沉结晶包括以下步骤：

步骤71，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度小于90％时，采用牛磺酸结晶体干重15倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶；

步骤72，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度大于90％时，采用牛磺酸结晶体干重21倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤71中，可采用牛磺酸结晶体实中5倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤72中，可采用牛磺酸结晶体实中7倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇时，可采用静置、搅拌、震荡方式中的一种，通过前处理获得的牛磺酸提取液中，仍含有大的量氨基酸、无机盐类等，根据其等电点的不同，改变溶液的pH，从而改变氨基酸的带电形式，使其在离子交换树脂上的吸附分配能力发生变化，从而进行氨基酸的分离提纯，将提取液浓缩结晶后可得纯度较高的牛磺酸。

本发明的有益效果：本发明通过采用离子交换法来提取牛磺酸，具有其工艺简单、适应性强，分离效果好、生产成本低等优点，在各种氨基酸的分离纯化中已得到了广泛的研究和应用，是一种最有实用价值的提取分离技术；通过前处理获得的牛磺酸提取液中，仍含有大的量氨基酸、无机盐类等，根据其等电点的不同，改变溶液的pH，从而改变氨基酸的带电形式，使其在离子交换树脂上的吸附分配能力发生变化，从而进行氨基酸的分离提纯，将提取液浓缩结晶后可得纯度较高的牛磺酸。

进一步的，充分利用鲍鱼的加工下脚料，利用现代膜分离与离子交换等技术相整合，优化出天然牛磺酸的最佳提取方案，获得的牛磺酸产品纯度符合国家标准，达到食品添加剂级。

具体实施方式

实施例1

本发明公开了一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，选取海参和鲍鱼在加工生产中的下脚料做为原料，并对原料进行清洗；步骤2，将清洗后的原料放入锅具中，向锅具中添加水，进行高温熬煮，熬煮3个小时，得到熬煮液；

步骤3，对熬煮液进行过滤除杂，得到澄清状态的牛磺酸粗提取液；

步骤4，调节牛磺酸除提取液的PH值，并使用阳离子交换树脂对牛磺酸粗提取液进行洗脱，得到牛磺酸洗脱液；

步骤5，将牛磺酸洗脱液进行反渗透浓缩，得到牛磺酸浓缩液；

步骤6，将牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理，得到牛磺酸提取液；

步骤7，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇进行多次醇沉结晶，得到牛磺酸结晶体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，向锅具中添加3倍原料重量的水。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，将熬煮液通过500万道尔顿氧化硅膜一级超滤，使牛磺酸粗提液呈澄清状态，在牛磺酸超滤实验过程中，膜芯可以保持良好的运行稳定性，膜通量较稳定，变化趋势正常，膜再生效果良好。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，阳离子交换树脂采用氢型732阳离子交换树脂，氢型732阳离子交换树脂能有效地分离出牛磺酸，此阶段牛磺酸得率达84.40％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中，将牛磺酸洗脱液通入反渗透膜设备进行反渗透，反渗透压力控制在4兆帕，得到牛磺酸浓缩液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤6中，将牛磺酸浓缩液在经过活性炭脱色处理时，温度控制在80摄氏度，脱色时间30分钟，牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理后，能够较快获得高纯度晶体，活性炭用量越多，牛磺酸提取液的脱色效果越好，在80摄氏度下脱色15分钟后，液体呈淡黄色，30分钟后颜色变浅，此后直至90分钟，颜色变化不大，故活性炭最佳脱色时间采用30分钟。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中多次醇沉结晶包括以下步骤：

步骤71，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度小于90％时，采用牛磺酸结晶体干重15倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶；

步骤72，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度大于90％时，采用牛磺酸结晶体干重21倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤71中，可采用牛磺酸结晶体实中5倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤72中，可采用牛磺酸结晶体实中7倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中，向牛磺酸提取液中加入3倍体积的95％的无水乙醇，可采用静置方式，结晶时，乙醇量对牛磺酸结晶效果的影响实验表明，随着乙醇量的增加，结晶时晶体纯度仅有少量提高，而得率却有明显降低，故采用3倍体积乙醇多次结晶，静置状态下加入乙醇，获得的牛磺酸晶体呈细长针状，而搅拌、震荡状态加入乙醇，获得的结晶体量虽多，但结晶体细小、棉实，故选择静置状态，获得的牛磺酸结晶体纯度高达98.5％，得率为38.99％，并进一步用红外光谱对其结构进行了确定。

实施例2

本发明公开了一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，选取海参和鲍鱼在加工生产中的下脚料做为原料，并对原料进行清洗；步骤2，将清洗后的原料放入锅具中，向锅具中添加水，进行高温熬煮，熬煮4个小时，得到熬煮液；

步骤3，对熬煮液进行过滤除杂，得到澄清状态的牛磺酸粗提取液；

步骤4，调节牛磺酸除提取液的PH值，并使用阳离子交换树脂对牛磺酸粗提取液进行洗脱，得到牛磺酸洗脱液；

步骤5，将牛磺酸洗脱液进行反渗透浓缩，得到牛磺酸浓缩液；

步骤6，将牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理，得到牛磺酸提取液；

步骤7，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇进行多次醇沉结晶，得到牛磺酸结晶体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，向锅具中添加5倍原料重量的水。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，将熬煮液通过500万道尔顿氧化硅膜一级超滤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，阳离子交换树脂采用氢型732阳离子交换树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中，将牛磺酸洗脱液通入反渗透膜设备进行反渗透，反渗透压力控制在8兆帕，得到牛磺酸浓缩液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤6中，将牛磺酸浓缩液在经过活性炭脱色处理时，温度控制在80摄氏度，脱色时间60分钟。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中多次醇沉结晶包括以下步骤：

步骤71，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度小于90％时，采用牛磺酸结晶体干重15倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶；

步骤72，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度大于90％时，采用牛磺酸结晶体干重21倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤71中，可采用牛磺酸结晶体实中5倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤72中，可采用牛磺酸结晶体实中7倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中，向牛磺酸提取液中加入3倍体积的95％的无水乙醇，可采用搅拌方式。

实施例3

本发明公开了一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，选取海参和鲍鱼在加工生产中的下脚料做为原料，并对原料进行清洗；步骤2，将清洗后的原料放入锅具中，向锅具中添加水，进行高温熬煮，熬煮3.5个小时，得到熬煮液；

步骤3，对熬煮液进行过滤除杂，得到澄清状态的牛磺酸粗提取液；

步骤4，调节牛磺酸除提取液的PH值，并使用阳离子交换树脂对牛磺酸粗提取液进行洗脱，得到牛磺酸洗脱液；

步骤5，将牛磺酸洗脱液进行反渗透浓缩，得到牛磺酸浓缩液；

步骤6，将牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理，得到牛磺酸提取液；

步骤7，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇进行多次醇沉结晶，得到牛磺酸结晶体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，向锅具中添加4倍原料重量的水。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，将熬煮液通过500万道尔顿氧化硅膜一级超滤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，阳离子交换树脂采用氢型732阳离子交换树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中，将牛磺酸洗脱液通入反渗透膜设备进行反渗透，反渗透压力控制在6兆帕，得到牛磺酸浓缩液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤6中，将牛磺酸浓缩液在经过活性炭脱色处理时，温度控制在80摄氏度，脱色时间90分钟。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中多次醇沉结晶包括以下步骤：

步骤71，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度小于90％时，采用牛磺酸结晶体干重15倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶；

步骤72，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度大于90％时，采用牛磺酸结晶体干重21倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤71中，可采用牛磺酸结晶体实中5倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤72中，可采用牛磺酸结晶体实中7倍的水进行溶解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中，向牛磺酸提取液中加入3倍体积的95％的无水乙醇，可采用震荡方式。

本文中未详细说明的部件为现有技术。

上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，选取海参和鲍鱼在加工生产中的下脚料做为原料，并对原料进行清洗；

步骤2，将清洗后的原料放入锅具中，向锅具中添加水，进行高温熬煮，熬煮3-4个小时，得到熬煮液；

步骤3，对熬煮液进行过滤除杂，得到澄清状态的牛磺酸粗提取液；

步骤4，调节牛磺酸除提取液的PH值，并使用阳离子交换树脂对牛磺酸粗提取液进行洗脱，得到牛磺酸洗脱液；

步骤5，将牛磺酸洗脱液进行反渗透浓缩，得到牛磺酸浓缩液；

步骤6，将牛磺酸浓缩液经过活性炭脱色处理，得到牛磺酸提取液；

步骤7，向牛磺酸提取液中加入95％的无水乙醇进行多次醇沉结晶，得到牛磺酸结晶体。

2.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤2中，向锅具中添加3-5倍原料重量的水。

3.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤3中，将熬煮液通过500万道尔顿氧化硅膜一级超滤。

4.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤4中，阳离子交换树脂采用氢型732阳离子交换树脂。

5.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤5中，将牛磺酸洗脱液通入反渗透膜设备进行反渗透，反渗透压力控制在4-8兆帕，得到牛磺酸浓缩液。

6.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤6中，将牛磺酸浓缩液在经过活性炭脱色处理时，温度控制在80摄氏度，脱色时间不小于30分钟。

7.根据权利要求1所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于，所述步骤7中多次醇沉结晶包括以下步骤：

步骤71，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度小于90％时，采用牛磺酸结晶体干重15倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶；

步骤72，醇沉结晶后的牛磺酸结晶体纯度大于90％时，采用牛磺酸结晶体干重21倍水进行溶解牛磺酸结晶体进行醇沉结晶。

8.根据权利要求7所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤71中，可采用牛磺酸结晶体实中5倍的水进行溶解。

9.根据权利要求7所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤72中，可采用牛磺酸结晶体实中7倍的水进行溶解。

10.根据权利要求7所述的一种从海参和鲍鱼中提取牛磺酸的方法，其特征在于：所述步骤7中，向牛磺酸提取液中加入3倍体积的95％的无水乙醇，可采用静置、搅拌、震荡方式中的一种。