CN114807283A - 鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法 - Google Patents
鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素的方法。该方法包括下述步骤：将冰鲜的鸡短骨通过骨肉分离机，分离出产物A脱骨原料肉和脱肉鸡短骨；分离出的鸡短骨经蒸煮脱脂、二步酶解、固液分离、精滤、酶解液液的处理、硫酸软骨素钠的纯化、胶原蛋白肽的纯化等。本发明联产的脱骨原料肉的色泽新鲜，营养丰富，脱骨处理后的肉乳化性能好，可以作为肉制品加工的原料；联产得胶原蛋白肽小于1000Da大于90%，是一种易于吸收的优良的食品配料；联产的硫酸软骨素含量（干基，USP43）大于90%，其他指标均符合USP43‑NF38标准。本发明降低了辅料的用量，提高了公司的盈利能力，对于公司的长远发展，具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠的方法。
背景技术
据联合国粮农组织数据统计显示，近10年来世界肉类生产中鸡肉产量增长很快，其中增长最快的地区是亚洲，而中国鸡肉产量居世界第二位，2019年我国肉鸡产量约1485万吨，鸡短骨是禽类加工的主要副产物约占鸡总重的3%，我国年产鲜鸡短骨约40～50万吨，产量很高。但是目前对鸡短骨的利用率比较低，主要是用作鸡骨泥及饲料加工，其次也有少量用作明胶提取，鸡短骨的综合利用率比较低；在鸡软骨利用方面，目前大多采用传统工艺从鸡胸软骨中提取价格昂贵的硫酸软骨素，由于不能实现联产，骨酶解液作为废水处理，造成资源量费和环境污染。鸡胴体经分割后，产生了大量的鸡短骨副产物，鸡短骨中肉比例为20%-30%。鸡短骨的主要营养成分为蛋白质、脂肪和矿物质，其中含有蛋白质16.35%、脂肪9.75%、水分59%，此外也含有钙、磷、铁等微量元素，VA、VD、VB 1、VB 2、VB 12等维生素和磷脂质、磷蛋白等物质。
由于采用集约化规模化养殖方式，肉鸡的生长期较短，通常在40d-60d，使得鸡骨钙化不完全，其中含有1-1.5%的硫酸软骨素。随着我国肉鸡产业的的发展，如何实现鸡短骨高值化利用，具有显著的经济和环境效益。
本发明通过先骨肉分离的联产生产方式，降低了生产所用辅料，降低了生产成本，增加了公司的效益。
在现有技术中，硫酸软骨素及胶原蛋白可通过动物源材料，如动物软骨依次经过酶解反应、超滤过程、硫酸软骨素提纯反应和胶原蛋白提纯反应获得纯度较高的硫酸软骨素和胶原蛋白，如专利CN103114116A所公开的生产硫酸软骨素并联产蛋白胨、胶原肽和软骨钙粉的方法。但是在酶解反应中，传统的生产工艺通常需要应用多种酶对底物进行连续酶解。为了保持各个酶在酶解过程中的酶解效率，通常在酶解过程中需要反复进行pH调节过程和酶灭活过程。其中，pH调节过程需要使用大量的碱性调节剂和酸性调节剂，这可能导致环境污染，底物COD值增高等问题；同时，在胶原蛋白提纯反应过程中，为了控制胶原蛋白产品的灰分，通常需要经过纳滤过程将底物中的酸碱进行去除，若酶解过程中大量添加的碱性调节剂和酸性调节剂，则容易加重纳滤设备的负荷，增加联产工艺成本。
发明内容
为了克服上述现有的问题和技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：解决了生产成本高的问题，解决了由于酶解过程需要大量使用酸性调节剂和碱性调节剂，导致环境污染、纳滤设备负荷重的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠的方法，包括如下步骤：
1、骨肉分离：将冰鲜的鸡短骨通过骨肉分离机，分离出产物脱骨原料肉和脱肉鸡短骨；
2、蒸煮脱脂：将鸡短骨清洗、加水，加压蒸煮2-3h后，静置4-6小时，用95℃
水顶出上层油脂，以100-150rpm转速搅拌3h后，得鸡短骨浆。
3、二步酶解：向鸡短骨浆中加入碱性调节剂，并调节pH至8.5-10.5，获得混合溶液a，混合溶液a中加入2709碱性蛋白酶并搅拌酶解，获得pH在6-7的混合溶液b,向混合溶液b中加入木瓜蛋白酶并搅拌酶解，获得酶解混合溶液。
4、固液分离：通过骨渣压滤机，将骨渣与酶解液分离。
5、精滤：将分离的酶解液通过陶瓷膜精密过滤。
6、酶解液的处理：用5000Da-10000Da超滤膜，超滤陶瓷膜精密过滤的酶解液，的超滤透过液c和超滤截留液d。
7、硫酸软骨素钠的纯化：将超滤截留液经过醇沉、再次水解、硅藻土过滤、超滤、醇沉、离心、干燥即得符合USP43的硫酸软骨素钠。
8、胶原蛋白肽的精制：将超滤透过液经过纳滤浓缩、真空浓缩、喷雾干燥，得鸡短骨胶原蛋白肽。
进一步的，步骤(1)中鸡短骨为冰鲜鸡短骨、解冻后的鸡短骨中的一种。
进一步的，步骤(2)中加压蒸煮的温度为105-110℃。
进一步的，步骤(3)中二步酶解使用的酶依次为2709碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶；2709碱性蛋白酶的加入质量为冰鲜鸡短骨质量的0.2-0.5％，木瓜蛋白酶的加入质量为冰鲜鸡短骨质量的0.2-0.5％。
进一步的，步骤(3)中所述2709碱性蛋白酶的酶解条件：酶解温度为45-55℃，pH值为 8-10.5，酶解时间2-4h。
进一步的，步骤(3)所述木瓜蛋白酶的酶解条件：酶解温度为60-65℃，pH值为6-7，酶解时间2-4h。
进一步的，步骤(5)所述的陶瓷膜为孔半径为1.5-8微米的碱陶土质陶瓷膜。
进一步的，步骤(6)所述的超滤膜为美国陶氏产聚醚砜材质卫生级卷式超滤膜。
进一步的，步骤(7)所述的硫酸软骨素的提纯过程包括如下步骤：
1）将超滤截留液用纯化水反复超滤清洗1-3次，收集获得超滤浓缩液；
2）向超滤浓缩液中加入85％乙醇至乙醇质量分数为45-50％，静置后提取沉淀物；
3）向沉淀物中加入95％乙醇至乙醇质量分数不低于85％，静置脱水，获得脱水的沉淀物；
4）将脱水的沉淀物进行干燥，至含水量小于10％，获得硫酸软骨素钠。
进一步的，步骤(8)所述的纳滤膜为美国产陶氏产1000Da聚酰胺材质卫生级卷式纳滤膜。
进一步的，步骤(8)所述的胶原蛋白肽的纯化过程包括如下步骤：
1）将超滤所得的超滤透过液在纳滤设备中进行纳滤，至废水口中废液电导率不高于2000μs/cm，获得纳滤浓缩液；
2）对纳滤浓缩液进行负压真空浓缩，获得浓缩液；
3) 对浓缩液进行喷雾干燥，获得胶原蛋白粉末。
进一步的，所述的负压真空浓缩的温度为65-85℃。
进一步的，所述的喷雾干燥的进风温度为160-185℃。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的首先骨肉分离，降低了酶制剂等生产辅料的用量，降低了生产成本和下面操作单元的压力。
本发明所提供的酶解过程是基于底物酶解过程中底物pH逐渐下降的变化趋势进行考量，通过选用酶解pH为8.5-10.5的2709碱性蛋白酶和酶解pH为6-7的木瓜蛋白酶依次对底物进行酶解，以实现在整个酶解过程中，仅需要在酶解过程开始时对底物进行一次的pH调节过程，使底物pH位于2709碱性蛋白酶的酶解pH范围内，从而避免在整个酶解过程中使用大量的酸性调节剂和碱性调节剂对底物pH进行调节，进而可有效避免酶解过程污染环境、底物COD值升高以及纳滤设备超负荷等问题发生。本发明所提供的生产工艺相较于传统的硫酸软骨素或硫酸软骨素与胶原蛋白联产中使用的生产工艺而言，工艺操作简便，能耗低，成本低等特点。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、将冰鲜（0℃-4℃）的鸡短骨10吨通过骨肉分离机，分离出产物脱骨原料肉2.05吨和脱肉鸡短骨7.95吨，脱骨原料肉为直径0.8-1.0mm的颗粒型肉糜，可以作为制品加工的原料；
2、将鸡短骨清洗、加水(比例为鸡短骨：水=1:2），加压温度105℃蒸煮2-3h后，静置4-6小时，用95℃水顶出上层油脂，以100-150rpm转速搅拌3h后，得鸡短骨浆。
3、将已处理的鸡短骨浆温度调节至57℃，加入氢氧化钠溶液调节pH至10.2，按照鸡短骨重量0.1％加入2709碱性蛋白酶，持续搅拌1h；测得反应釜内混合液温度为54℃，pH为6.3，加入鸡短骨重量0.5％的木瓜蛋白酶搅拌酶解2h，持续搅拌；
4、升温至85℃，保温0.5h，保温过程静置，使反应釜中2709碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶灭活；
5、待分层后放罐进行硅藻土过滤，将骨渣分离，获得清液11150L；
6、使用5000Da超滤膜对清液进行超滤，收集超滤截留液和超滤透过液，其中超滤外液体积为7500L；
7、硫酸软骨素钠纯化包括如下步骤：
1）将超滤截留液使用纯化水进行反复超滤清洗3次，每次使用的纯化水用量为5000L，收集超滤浓缩液；
2）向浓缩液中加入85％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至57％后静置1h，取沉淀物；
3）向沉淀物中加入95％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至87％后静置脱水1h；
4）将脱水后的沉淀物进行干燥，温度为65℃，至含水量降至10％以下后停止干燥，获得硫酸软骨素钠干燥品100.43kg；
8、胶原蛋白肽纯化包括如下步骤：
1）将7500L超滤透过通过100Da纳滤膜进行浓缩纯化，反复加纯化水至废水口中废水的电导率达1855μs/cm时停止纳滤，纯化水用量为12500L，获得纳滤提纯浓缩液；
2）将纳滤浓缩液直接泵入真空浓缩器进行蒸发浓缩，在负压条件下，温度保持在80℃；
3）将浓缩液使用泵打入喷雾干燥器进行喷雾干燥，进风温度设置为175℃，得胶原蛋白肽粉末958.85kg。
所得硫酸软骨素产品颜色为类白色，含量检测采用USP43-NF38规定的方法，含量为93.6％；所得胶原蛋白肽颜色为类白色，含量检测采用GB/T31645规定的方法，含氮量为15.7％。
酶解和灭酶过程氢氧化钠(片碱)耗费30.51kg，未使用浓盐酸。纳滤过程纯化水使用量为12500L，为超滤外液体积总量的1.7倍。
实施例2
2、将冰鲜（0℃-4℃）的鸡短骨10吨通过骨肉分离机，分离出产物脱骨原料肉2.05吨和脱肉鸡短骨7.95吨，脱骨原料肉为直径0.8-1.0mm的颗粒型肉糜，
可以作为制品加工的原料；
2、将鸡短骨清洗、加水(比例为鸡短骨：水=1:2），加压温度105℃蒸煮2-3h后，静置4-6小时，用95℃水顶出上层油脂，以100-150rpm转速搅拌3h后，得鸡短骨浆。
3、将已处理的鸡短骨浆温度调节至55℃，加入氢氧化钠溶液调节pH至8.5，按照鸡短骨重量0.5％加入2709碱性蛋白酶，持续搅拌1h；测得反应釜内混合液温度为53℃，pH为6.2，加入鸡短骨重量1％的木瓜蛋白酶搅拌
酶解2h，持续搅拌；
4、升温至85℃，保温0.5h，保温过程静置，使反应釜中2709碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶灭活；
5、待分层后放罐进行硅藻土过滤，将骨渣分离，获得清液1100L；
6、使用5000Da超滤膜对清液进行超滤，收集超滤截留液和超滤透过液，其中超滤外液体积为7500L；
7、硫酸软骨素钠纯化包括如下步骤：
1）将超滤截留液使用纯化水进行反复超滤清洗3次，每次使用的纯化水用量为5000L，收集超滤浓缩液；
2）向浓缩液中加入85％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至56％后静置1h，取沉淀物；
3）向沉淀物中加入95％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至86％后静置脱水1h；
4）将脱水后的沉淀物进行干燥，温度为65℃，至含水量降至10％以下后停止干燥，获得硫酸软骨素钠干燥品98.43kg；
8、胶原蛋白肽纯化包括如下步骤：
1）将7500L超滤透过通过100Da纳滤膜进行浓缩纯化，反复加纯化水至废水口中废水的电导率达1795μs/cm时停止纳滤，纯化水用量为13500L，获得纳滤提纯浓缩液；
2）将纳滤浓缩液直接泵入真空浓缩器进行蒸发浓缩，在负压条件下，温度保持在81℃；
3）将浓缩液使用泵打入喷雾干燥器进行喷雾干燥，进风温度设置为175℃，得胶原蛋白肽粉末975.34kg。
所得硫酸软骨素钠产品颜色为类白色，含量检测采用USP43-NF38规定的方法，含量为91.74％；所得胶原蛋白肽颜色为类白色，含量检测采用GB/T31645规定的方法，含氮量为15.3％。
酶解和灭酶过程氢氧化钠(片碱)耗费32.92kg，未使用浓盐酸。纳滤过程纯化水使用量为13500L，为超滤外液体积总量的1.7倍。
实施例3
3、将冰鲜（0℃-4℃）的鸡短骨10吨通过骨肉分离机，分离出产物脱骨原料肉2.05吨和脱肉鸡短骨7.95吨，脱骨原料肉为直径0.8-1.0mm的颗粒型肉糜，
可以作为制品加工的原料；
2、将鸡短骨清洗、加水(比例为鸡短骨：水=1:2），加压温度105℃蒸煮2-3h后，静置4-6小时，用95℃水顶出上层油脂，以100-150rpm转速搅拌3h后，得鸡短骨浆。
3、将已处理的鸡短骨浆温度调节至55℃，加入氢氧化钠溶液调节pH至9.5，按照鸡短骨重量0.5％加入2709碱性蛋白酶，持续搅拌1h；测得反应釜内混合液温度为52℃，pH为6.2，加入鸡短骨重量1％的木瓜蛋白酶搅拌酶解3h，持续搅拌；
4、升温至82℃，保温0.5h，保温过程静置，使反应釜中2709碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶灭活；
5、待分层后放罐进行硅藻土过滤，将骨渣分离，获得清液17500L；
6、使用5000Da超滤膜对清液进行超滤，收集超滤截留液和超滤透过液，其中超滤外液体积为11500L；
7、硫酸软骨素钠纯化包括如下步骤：
1）将超滤截留液使用纯化水进行反复超滤清洗3次，每次使用的纯化水用量为5000L，收集超滤浓缩液；
2）向浓缩液中加入85％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至57％后静置1h，取沉淀物；
3）向沉淀物中加入95％乙醇调节混合物中乙醇质量分数至87％后静置脱水1h；
4）将脱水后的沉淀物进行干燥，温度为65℃，至含水量降至10％以下后停止干燥，获得硫酸软骨素钠干燥品101.21kg；
8、胶原蛋白肽纯化包括如下步骤：
1）将7500L超滤透过通过100Da纳滤膜进行浓缩纯化，反复加纯化水至废水口中废水的电导率达1660μs/cm时停止纳滤，纯化水用量为17500L，获得纳滤提纯浓缩液；
2）将纳滤浓缩液直接泵入真空浓缩器进行蒸发浓缩，在负压条件下，温度保持在82℃；
3）将浓缩液使用泵打入喷雾干燥器进行喷雾干燥，进风温度设置为175℃，得胶原蛋白肽粉末964.31kg。
所得硫酸软骨素钠产品颜色为类白色，含量检测采用USP43-NF38规定的方法，含量为92.4％；所得胶原蛋白肽颜色为类白色，含量检测采用GB/T31645规定的方法，含氮量为15.4％。
酶解和灭酶过程氢氧化钠(片碱)耗费33.71kg，未使用浓盐酸。纳滤过程纯化
水使用量为17500L，为超滤外液体积总量的1.5倍。
从以上实施例可以看出，本发明所提供的酶解过程是基于底物酶解过程中底物pH逐渐下降的变化趋势进行设计工艺，通过选用酶解pH为8.5-10.5的2709碱性蛋白酶和酶解pH为6-7的木瓜蛋白酶依次对底物进行酶解，以实现在整个酶解过程中，仅需要在酶解过程开始时对底物进行一次的pH调节过程，使底物pH位于2709碱性蛋白酶的酶解pH范围内，从而避免在整个酶解过程中使用大量的酸性调节剂和碱性调节剂对底物pH进行调节，进而可有效避免酶解过程污染环境、底物COD值升高以及纳滤设备超负荷等问题的发生。本发明所提供的酶解过程相较于传统的硫酸软骨素或硫酸软骨素钠与胶原蛋白联产中使用的酶解工艺而言，工艺操作简便，能耗低，生产成本低。
本发明联产的脱骨原料肉的色泽新鲜，营养丰富，脱骨处理后的肉乳化性能好，可以作为肉制品加工的原料。
本发明联产得胶原蛋白肽分子量小于1000Da大于90%，是一种易于吸收的优良的氮源食品配料。
本发明提供的方法，实现了脱骨原料肉、硫酸软骨素钠及胶原蛋白肽的联产，工艺简单，联产工艺不影响产品的品质，经济效益显著。
Claims (13)
1.一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，包括下述步骤：
1）骨肉分离：将冰鲜的鸡短骨通过骨肉分离机，分离出产物脱骨原料肉和脱肉鸡短骨；
2）蒸煮脱脂：将鸡短骨清洗、加水，加压蒸煮2-3h后，静置4-6小时，用95℃水顶出上层油脂，以100-150rpm转速搅拌3h后，得鸡短骨浆；
3）二步酶解：向鸡短骨浆中加入碱性调节剂，并调节pH至8.5-10.5，获得混合溶液a，混合溶液a中加入2709碱性蛋白酶并搅拌酶解，获得pH在6-7的混合溶液b,向混合溶液b中加入木瓜蛋白酶并搅拌酶解，获得酶解混合溶液；
4）固液分离：通过骨渣压滤机，将骨渣与酶解液分离；
5）精滤：将分离的酶解液通过陶瓷膜精密过滤；
6）酶解液的处理：用5000Da-10000Da超滤膜，超滤陶瓷膜精密过滤的酶解液，的超滤透过液c和超滤截留液d；
7）硫酸软骨素钠的纯化：将超滤截留液经过醇沉、再次水解、硅藻土过滤、超滤、醇沉、离心、干燥即得符合USP43的硫酸软骨素钠；
8）胶原蛋白肽的纯化：将超滤透过液经过纳滤浓缩、真空浓缩、喷雾干燥，得鸡短骨胶原蛋白肽C。
2.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(1)中鸡短骨为冰鲜鸡短骨、解冻后的鸡短骨中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(2)中加压蒸煮的温度为105-110℃。
4.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(3)中二步酶解使用的酶依次为2709碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶；2709碱性蛋白酶的加入质量为冰鲜鸡短骨质量的0.2-0.5％，木瓜蛋白酶的加入质量为冰鲜鸡短骨质量的0.2-0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(3)中所述2709碱性蛋白酶的酶解条件：酶解温度为45-55℃，pH值为8-10.5，酶解时间2-4h。
6.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠的方法，其特征在于：步骤(3)所述木瓜蛋白酶的酶解条件：酶解温度为60-65℃，pH值为6-7，酶解时间2-4h。
7.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠的方法，其特征在于：步骤(5)所述的陶瓷膜为孔半径为1.5-8微米的碱陶土质陶瓷膜。
8.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(6)所述的超滤膜为美国陶氏产聚醚砜材质卫生级卷式超滤膜。
9.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(7)所述的硫酸软骨素的纯化过程包括如下步骤：
1）将超滤截留液用纯化水反复超滤清洗1-3次，收集获得超滤浓缩液；
2）向超滤浓缩液中加入85％乙醇至乙醇质量分数为45-50％，静置，提取沉淀物；
3）向沉淀物中加入95％乙醇至乙醇质量分数不低于85％，静置脱水，获得脱水的沉淀物；
4）将脱水的沉淀物进行干燥，至含水量小于10％，获得硫酸软骨素钠。
10.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(8)所述的纳滤膜为美国产陶氏产1000Da聚酰胺材质卫生级卷式纳滤膜。
11.根据权利要求1所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(8)所述的胶原蛋白肽的纯化过程包括如下步骤：
1）将超滤所得的超滤透过液在纳滤设备中进行纳滤，至废水口中废液电导率不高于2000μs/cm，获得纳滤浓缩液；
2）对纳滤浓缩液进行负压真空浓缩，获得浓缩液；
3) 对浓缩液进行喷雾干燥，获得胶原蛋白粉末。
12.根据权利要求11所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(2)所述的负压真空浓缩的温度为65-85℃。
13.根据权利要求11所述的一种鸡短骨联产脱骨原料肉、胶原蛋白肽及硫酸软骨素钠方法，其特征在于：步骤(3)所述的喷雾干燥的进风温度为160-185℃。
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