CN116253791B - 一种具有改善骨关节健康作用的非变性ii型胶原蛋白的制备方法与应用 - Google Patents
一种具有改善骨关节健康作用的非变性ii型胶原蛋白的制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有改善骨关节健康作用的非变性II型胶原蛋白的制备方法与应用,涉及食品生物技术领域。一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,包括以下步骤:S1、将软骨碎与含NaOH和NaCl的混合溶液混合,进行杀菌脱杂处理,固液分离,得杀菌脱杂后软骨碎;S2、将所述杀菌脱杂后软骨碎与水混合后进行均浆处理,得均浆液;S3、将所述均浆液的pH调至1.5~3后,进行酶解处理,固液分离,得酶解清液;S4、将所述酶解清液的pH调至4.0~6.5后,固液分离,将固相干燥、粉碎,即得非变性II型胶原蛋白。该制备方法的蛋白提取率高,且提取得到的蛋白纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及食品生物技术领域,尤其是涉及一种具有改善骨关节健康作用的非变性II型胶原蛋白的制备方法与应用。
背景技术
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种常见的慢性致残性疾病,近年来,发病率呈逐年上升趋势,给患者、家庭及社会卫生系统均造成沉重负担。目前用于改善关节炎症状的药物包括糖皮质激素、非甾体类抗炎药、营养补充剂(如硫酸软骨素、氨基葡萄糖、透明质酸等)。研究表明药物治疗会带来副作用,而营养补充剂的效果也存在争议。非变性II型胶原蛋白在预防和改善关节炎方面具有良好的效果,且具有方便、安全无毒及抗原特异性等优点。
非变性II型胶原蛋白在提取过程中要保证其三螺旋结构不被破坏,提取难度较大。目前常见方法有华南理工大学赵谋明教授申请专利,专利申请公开号CN111748030A一种可溶性非变性II型胶原蛋白及其制备方法,提取纯化工艺为:软骨解冻、沥干称重、均浆、超声、杀菌消毒、除杂、酸溶胀、酶解、灭酶、盐析、洗涤、干燥、粉碎,可以制备可溶性非变性II型胶原蛋白,提取率为35.0±5.0%。
北京盛美诺公司申请发明专利,专利申请公开号CN106916870A,一种含有非变性II型胶原蛋白的软骨提取物制备方法,提取纯化工艺为:脱脂、消毒、均浆、酶解、过滤、干燥,制备的软骨提取物胶原蛋白含量在45.6%~57.3%,非变性II型胶原蛋白含量为3.9%~12.6%。
四川大学李国英申请专利,专利申请公开号CN105132502A,一种从鸡软骨中提取纯净II型胶原的方法,提取纯化工艺为:脱脂预处理(氯仿、甲醇)、除可溶性杂蛋(Tris-HCl)、酶解、多次盐析(至少5次)、透析得到纯净的II型胶原。
目前现有技术普遍存在工序复杂、能耗高,且得到非变性II型胶原蛋白提取率低或者纯度低。因此,提供一种工艺简单、蛋白提取率高且蛋白纯度高的非变性II型胶原蛋白的提取方法非常重要。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,蛋白提取率高且纯度高。
本发明还提供上述制备方法制备得到的非变性II型胶原蛋白。
本发明还提供上述非变性II型胶原蛋白的应用。
本发明还提供包含上述非变性II型胶原蛋白的药品或保健品。
根据本发明的第一方面实施例的一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,包括以下步骤:
S1、将软骨碎与含NaOH和NaCl的混合溶液混合,进行杀菌脱杂处理,固液分离,得杀菌脱杂后软骨;
所述混合溶液中,所述NaOH的浓度为0.2wt%~0.8wt%;所述NaCl浓度为0.5mol/L~2.0mol/L;所述杀菌脱杂处理的时间为4h~12h
S2、将所述杀菌脱杂后软骨碎与水混合后进行均浆处理,得均浆液;
S3、将所述均浆液的pH调至1.5~3后,进行酶解处理,固液分离,得酶解清液;
S4、将所述酶解清液的pH调至4.0~6.5后,固液分离,将固相干燥粉碎,即得非变性II型胶原蛋白。
根据本发明实施例的制备方法,至少具有如下有益效果:
实施例的制备方法工艺简单,适合产业化生产,蛋白提取率高,能够制备得到蛋白纯度高、三螺旋结构完整的非变性II型胶原蛋白。相关技术中,常采用盐析、水洗方式纯化非变性II型胶原蛋白,导致蛋白提取率低。实施例的制备方法通过调pH值进行非变性II型胶原蛋白纯化分离,不仅能够有效去除杂质制备出纯度高的非变性II型胶原蛋白,还能有效提高蛋白提取率。
杀菌脱杂的处理溶液中不含氯仿、甲醇、盐酸胍等有毒有害成分,不存在残留的安全隐患,且能够有效杀死原料中微生物除去原料中油脂及碱溶性杂蛋白还对鸡软骨起到溶胀、软化作用,更有利于下一步的均浆,能使均浆更顺畅,大大缩短均浆时间,同时避免均浆过程升温过快造成非变性II型胶原蛋白变性。先杀菌脱杂再均浆使均浆液中鸡软骨细度更细,酶解过程中鸡软骨能更充分跟胃蛋白酶接触,使酶解更加完全,同时也降低酶的用量,减少酶解时间。本发明利用多糖、非变性II型胶原蛋白、肽等在体系中于不同pH值下稳定性不同,从而实现分离纯化,工序简单,还能规避盐析带来提取得率低的问题。
根据本发明的一些实施例,所述软骨碎的来源为冷冻软骨;所述制备方法还包括制备前处理。所述制备前处理包括但不限于解冻、清洗、沥干。
根据本发明的一些实施例,所述软骨碎的来源可以为常见家畜、家禽等动物。包括但不限于鸡、鸭、羊、驴、兔、鹅、猪、牛。来源安全,且易获得。
根据本发明的一些实施例,所述软骨碎的粒径为0.5mm~10mm。
根据本发明的一些实施例,步骤S1中,所述混合溶液中,所述NaOH的浓度为0.2wt%~0.6wt%,所述NaCl浓度为0.5mol/L~1.5mol/L。所述NaCl浓度进一步优选为1.0mol/L~1.5mol/L。
根据本发明的一些实施例,步骤S1中,所述软骨碎与所述混合溶液的质量比为1:3~5。
根据本发明的一些实施例,步骤S2中,所述软骨碎与所述水的质量比为1:2~5。优选为1:3~4。
根据本发明的一些实施例,步骤S3中,所述酶解处理的酶包括胃蛋白酶。以所述软骨碎作为参照计,胃蛋白酶的用量为0.25wt%~1wt%,酶解处理的时长为12h~24h,酶解处理的温度为25℃±5℃。
根据本发明的一些实施例,步骤S4中,所述酶解清液的pH值调节范围为4.0~6.5,优选为5.0~5.5。
根据本发明的一些实施例,所述制备方法的处理温度均要求不高于30℃。
根据本发明的一些实施例,所述干燥包括但不限于喷雾干燥、微波干燥或冷冻干燥。
根据本发明的一些实施例,所述固液分离选自过滤、离心、抽滤或压滤中的至少一种。步骤S1的固液分离优选为过滤;步骤S3的固液分离优选为离心;步骤S4的固液分离优选为离心。
根据本发明的一些实施例,所述制备方法的蛋白提取率达50%以上。
根据本发明的一些实施例,通过优选参数之后制备的蛋白质提取率达52%以上。
根据本发明的第二方面实施例的非变性II型胶原蛋白,由本发明第一方面的制备方法制备得到。
根据本发明的一些实施例,述非变性II型胶原蛋白的蛋白质含量为68%以上。
根据本发明的一些实施例,通过优选参数之后制备非变性II型胶原蛋白的蛋白质含量为80%以上。
根据本发明的第三方面实施例的本发明第二方面的非变性II型胶原蛋白在制备治疗和/或预防关节疾病的药品或保健品中的应用。
根据本发明的一些实施例,所述关节疾病包括关节炎。
根据本发明的第四方面实施例的药品或保健品,包括本发明第二方面的非变性II型胶原蛋白。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
图1是本发明测试例的样品1至样品7的SDS-PAGE电泳图;
图2是本发明测试例的样品8至样品12的SDS-PAGE电泳图;
图3是本发明测试例的样品13至样品19的SDS-PAGE电泳图;
图4是本发明测试例的样品1至样品7的圆二色光谱图;
图5是本发明测试例的样品8至样品13的圆二色光谱图;
图6是本发明测试例的样品14至样品19的圆二色光谱图;
图7是本发明对比例6处理前的鸡软骨照片;
图8是本发明实施例8经杀菌脱杂后的杀菌脱杂后软骨碎照片;
图9是本发明实施例1~4以及对比例1~2中在步骤S4经离心后的样品图片。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下述实施例中所用的鸡胸软骨蛋白质含量为9.24%。
如无特殊说明,下述实施例中所用的碱液为5mol/L氢氧化钠溶液,盐酸溶液为2mol/L。
实施例1
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至4.0,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到1.33kg沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例2
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.0,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到0.61kg沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例3
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到0.75kg沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例4
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至6.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到1.37kg沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例5
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:2。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例6
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例7
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:5。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例8
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入4kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂12h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.25wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例9
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入5kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂4h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入1wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例10
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为1.5后,加入0.5wt%胃蛋白酶,在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例11
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为3.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例12
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.6%,NaCl浓度为1.0mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例13
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为0.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
实施例14
本实施例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.8%,NaCl浓度为2.0mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
对比例1
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至3.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,非变性II型胶原蛋白无法析出,也即无法得到沉淀物。
对比例2
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至7.0,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,非变性II型胶原蛋白无法析出,也即无法得到沉淀物。
对比例3
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为3.5后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,非变性II型胶原蛋白无法析出,也即无法得到沉淀物。
对比例4
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、将软骨碎加入3L乙酸浓度为0.5mol/L的乙酸溶液(pH3.5)中均浆后,再加入1wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在16℃~18℃条件下搅拌24h,10000r/min离心10min,得上清液。
S3、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,非变性II型胶原蛋白无法析出,也即无法得到沉淀物。
对比例5
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:3。
S3、向均浆液中加入盐酸溶液,调pH值为2.0后,加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计),在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,边搅拌边加入NaCl(终浓度为1.8mol/L),以进行盐析,12h后,离心,取沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
对比例6
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,其制备工艺参照CN111748030A,具体步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎,然后向1.0kg鸡软骨碎中加入4.17L纯净水,于胶体磨中均浆,得均浆液。
S2、边搅拌均浆液,边加入0.33kg的NaCl和16.67g的NaOH,40kHz,300W条件下超声10min;离心,取沉淀。
S3、向沉淀中加入5.0L盐酸浓度为0.1mol/L的盐酸溶液,进行酸溶胀处理,酸溶胀处理的时间为15min,稳定后调节pH 1.0。
S4、加入0.05kg NaCl、0.005g MgCl2,20g胃蛋白酶,酶解6h,酶解温度为4℃,酶解结束后,调pH 7.5,灭酶,离心,取上清液;
S5、将上清液pH调至5.0,边搅拌边加入0.5kg NaCl,盐析20h,离心取沉淀;
S6、沉淀混悬于纯净水中,清洗,离心取沉淀,反复5次;
S7、对上述沉淀进行低温干燥,粉碎,得到非变性Ⅱ型胶原蛋白粉末。
对比例7
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;
S2、把1.0kg鸡软骨碎加入3kg混合溶液中进行杀菌脱杂,混合溶液中NaOH浓度为0.2%,NaCl浓度为1.5mol/L。杀菌脱杂8h后用滤布过滤取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后过滤得杀菌脱杂后软骨碎。
S3、向杀菌脱杂后软骨碎加水,鸡软骨与水比例为1:3进行均浆处理得均浆液,向均浆液中加入盐酸,调pH值为2.0,然后加入0.5wt%胃蛋白酶(以鸡软骨作为参照计)进行酶解,在温度为25±5℃条件下酶解18h,得酶解液。
S4、将酶解液过50目筛网,去除大的颗粒,得过滤液;进一步将过滤液进行冷冻干燥,粉碎,得到非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
对比例8
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为0.1%,NaCl浓度为1.5mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸,调pH值为2.0后,加入0.5%胃蛋白酶,在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
对比例9
本对比例提供一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,步骤如下:
S1、将鸡胸软骨解冻并沥干水分,粗碎,得粒径为0.5~10mm的鸡软骨碎;向1.0kg鸡软骨碎中加入3kg混合溶液,以进行杀菌脱杂;杀菌脱杂8h后,用滤布过滤,取沉淀,并用蒸馏水洗涤2次后,过滤,得到杀菌脱杂后软骨碎。
其中,混合溶液中,NaOH的质量百分数为1.0%,NaCl浓度为3.0mol/L。
S2、向杀菌脱杂后软骨碎中加水,进行均浆处理,得均浆液。
其中,软骨碎与水的质量比为1:4。
S3、向均浆液中加入盐酸,调pH值为2.0后,加入0.5%胃蛋白酶,在25℃±5℃条件下酶解18h,离心,取上清液。
S4、一边搅拌上清液,一边加碱液调节pH值至5.5,待pH值稳定后,10000r/min离心10min,得到沉淀物。将沉淀物冷冻干燥,粉碎,得到所述非变性II型胶原蛋白的粉末,粉碎过程中温度控制在30℃以下。
测试例
本测试例对实施例1至14和对比例1至9制备得到沉淀物的蛋白质含量及提取率、非变性Ⅱ型胶原蛋白的纯度、三螺旋结构完整性进行评价。评价方法如下:
(1)参考GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定蛋白质含量,换算系数为5.79,蛋白质提取率计算公式如下:
(2)采用SDS-PAGE电泳分析非变性Ⅱ型胶原蛋白纯度。评价方法具体为:将各实施例或对比例制备得到的非变性Ⅱ型胶原蛋白样品溶于还原型上样缓冲液中(弗德生物,货号FD002/6),非变性Ⅱ型胶原蛋白样品终浓度为1mg/mL,沸水浴中煮沸5min,5000rpm/min离心10min,取上清,上样10μL,跑SDS-PAGE电泳。
电泳条件:分离胶浓度7.5%(w/v),浓缩胶浓度5%(w/v),先80V,稳定后120V,电泳时间约1h。
染色液为0.25%考马斯亮蓝R-250溶液。脱色液的配方为:10%冰醋酸、10%甲醇、80%蒸馏水。
(3)采用评价圆二色光谱非变性Ⅱ型胶原蛋白三螺旋结构的完整性。评价方法具体为:将各实施例或对比例制备得到的非变性II型胶原蛋白样品溶于稀HCl溶液(pH 2.0)中,加入1mm比色皿中,放入圆二色光谱CD仪中于25℃,190nm~260nm进行光谱扫描,绘制各光谱曲线。
蛋白质含量、蛋白质提取率、鉴定结果见表1。样品1至样品19的SDS-PAGE电泳图见图1至图3;光谱曲线测定结果见图4至图6。
表1
由表1,图1-6可知,本发明制备方法制备非变性Ⅱ型胶原蛋白(实施例1-14)其蛋白质(占干物质)含量高达68.2%-91.2%,蛋白质收率为50.54%-60.66%。通过电泳marker图可知实施例制备的样品电泳条带中分子量为130kDa的α1链颜色深,说明非变性Ⅱ型胶原蛋白纯度较高。214nm波长处椭圆率为0、222nm波长处有一正吸收峰是左旋聚脯氨酸构型肽链圆二色光谱的典型特征;202nm波长处有一强的负吸收峰是Ⅱ型胶原蛋白三螺旋结构中无规则卷曲的典型特征。通过圆二色光谱图可知,本发明制备方法得到的样品均没有变性,保持有较好三螺旋结构。
实施例3与对比例5相比,对比例5采用酶解后盐析沉淀制备非变性II型胶原蛋白。而实施例3采用调pH值后离心沉淀。从表1可知,两者蛋白质提取率接近,但对比例5因盐析沉淀物中含有大量的高浓度盐溶液,干燥后制备非变性II型胶原蛋白的蛋白质含量只有30.2%,而实施例3蛋白质含量为88.5%,提高了193%。同等上样浓度下,对比例5因非变性II型胶原蛋白含量低于最低检测限,故在电泳marker图没有显示电泳条带。圆二色光谱图在202nm及222nm波长正负吸收峰值均远低于实施例3。
实施例8与对比例6相比,对比例6多了超声提取、灭酶、盐析、水洗工序,少了调pH值纯化工序,且均浆、杀菌脱杂顺序不同。对比例6蛋白质含量为90.5%,提取率37.76%。而实施例8蛋白质含量为91.2%,提取率为56.09%,蛋白质含量接近,但蛋白质得率却大大提高,提高了48.5%。同时,对比例6鸡软骨粗碎(鸡软骨尺寸大(30mm-60mm),见图7,不粗碎很难用胶体磨进行均浆处理,故进行粗碎处理)后直接均浆处理,因没有经过预先软化处理,所以均浆时间长,设备高速运转,剪切,摩擦升温过快,如果均浆过程中不采用降温处理易导致Ⅱ型胶原蛋白变性。对比例6采用均浆液达到30℃时,停止均浆,对均浆液进行降温后再进行均浆。生产连续性难于保证。而实施例8的方法先进行杀菌脱杂后再进行均浆,杀菌脱杂还对鸡软骨起到溶胀、软化作用,见图8(鸡软骨碎已软化,漂浮在水面上),使均浆更顺畅,缩短均浆时间,避免均浆过程升温过快造成非变性II型胶原蛋白变性。另外,对比例6盐析之后进行5次水洗,除了导致非变性II型胶原蛋白提取率降低外,还会产生大量污水。
实施例2与对比例7相比,酶解后的工艺不同,对比例7采用酶解液过滤后直接冻干,缺少调pH值后离心纯化工序,故制备得到非变性II型胶原蛋白中还含有大分子多糖、胶原蛋白肽等成分,故对比例7蛋白质含量、非变性II型胶原蛋白纯度均较低。从表1数据可以看出,对比例7其蛋白含量只有63.0%,而实施例2其蛋白质含量为86.0%,远高于对比例7。另外,从电泳marker图和圆二色光谱图看,在同等进样浓度下,对比例7电泳条带中分子量为130kDa的α1链颜色更浅,说明非变性Ⅱ型胶原蛋白纯度相对实施例低。圆二色光谱图也同样验证此结论,同等浓度下对比例7在202nm及222nm波长正负吸收峰值均低于实施例2。此外,实施例2仅需对0.61kg沉淀物进行冻干处理,而对比例7需要对约4kg酶解液进行冻干处理,其冻干工艺能耗及工时是实施例2的6.5倍左右。
实施例1至实施例4与对比例1、2相比,只是步骤S4的pH值纯化参数不同,当pH值为3.5(即对比例1)时,非变性Ⅱ型胶原蛋白、多糖、肽与水溶液形成稳定性体系,通过高速离心也不能使非变性Ⅱ型胶原蛋白与水分离,无法制备非变性Ⅱ型胶原蛋白。随着pH增加,H+浓度降低,多糖、肽、非变性Ⅱ型胶原蛋白与水溶液形成的稳定性体系逐渐被破坏,非变性Ⅱ型胶原蛋白与水的结合力降低。当pH升至4.0(即实施例1)时,高速离心能够实现非变性Ⅱ型胶原蛋白与水分离,但离心得到的沉淀物含水量高(94.4%),同时含有少量多糖等杂质,故制备非变性Ⅱ型胶原蛋白的蛋白质含量为80.9%。当pH值达到5.0(实施例2)、5.5(实施例3)时,多糖、肽、非变性Ⅱ型胶原蛋白与水形成稳定体系最不稳定,溶液黏度降低,非变性Ⅱ型胶原蛋白聚集析出,离心得到沉淀物含水量低(分别为88.6%、91.0%),制备非变性Ⅱ型胶原蛋白的蛋白质含量高(分别为86.0%、88.5%)。随着pH值增加,金属离子、多糖、非变性Ⅱ型胶原蛋白与水又形成较为稳定体系,在pH达到6.5(即实施例4)时,离心得到沉淀物的含水量高达95.6%,制备得到的非变性Ⅱ型胶原蛋白的蛋白质含量也只有75.4%。当pH值增加到7.0(即对比例2)时,通过离心不能使非变性Ⅱ型胶原蛋白与水分离。实施例1~4以及对比例1-2的离心后图片见图9。通过调节合适pH值,能使非变性Ⅱ型胶原蛋白与其他杂质(多糖、肽、其他类型蛋白质)实现分离纯化目的。
实施例3、实施例10、实施例11与对比例3、对比例4相比,只是步骤S3中酶解过程中pH值不同,实施例10、实施例3、实施例11分别调pH值为1.5、2.0、3.0后,加入胃蛋白酶酶解,经胃蛋白酶处理去除两端的非螺旋端肽后,使非变性Ⅱ型胶原蛋白可溶于酸性酶解液中,故酶解上清液通过调pH值可以制备非变性Ⅱ型胶原蛋白。而对比例3、4,酶解pH值为3.5,在此条件下胃酶蛋白酶活力低,没有去除两端非螺旋端肽,还保持着原来粗大而致密的胶原纤维束,难溶于酶解液中,故离心去除了非变性Ⅱ型胶原蛋白,无法通过酶解上清液制备非变性Ⅱ型胶原蛋白。
实施例6、12、13、14与对比例8、9相比,只是步骤S1杀菌脱杂混合溶液中NaOH、氯化钠浓度不同。从表1可以看出,杀菌脱杂混合溶液中NaOH、氯化钠浓度对非变性Ⅱ型胶原蛋白中蛋白含量及提取率至关重要,当氢氧化钠质量分数在0.2%~0.8%,氯化钠浓度在0.5~2.0mol/L时,蛋白质含量及提取率均较高。实施例6相对比例8只有NaOH的浓度不同,当NaOH浓度为0.1wt%(即对比例8)蛋白质含量显著降低,由原来88.5%降低为67%。这是因为在低浓度NaOH环境下,无法有效除去杂质(例如脂类、碱溶性杂蛋白等)。但增加NaOH浓度虽然能有效去除杂质,但高浓度碱液中非变性Ⅱ型胶原蛋白也在一定程度被提取出来,即便使用更高浓度NaCl也不能避免蛋白质提取率显著降低(如:对比例9的蛋白质提取率只有45.38%)。故杀菌脱杂适宜条件为NaOH的浓度为0.2wt%~0.8wt%,NaCl浓度为0.5mol/L~2.0mol/L;最优NaOH的浓度为0.2wt%~0.6wt%,NaCl浓度为0.5mol/L~1.5mol/L。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但本发明不限于上述实施例,在所属技术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作出各种变化。
Claims (3)
1.一种非变性II型胶原蛋白的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将软骨碎与由NaOH和NaCl组成的混合溶液混合,进行杀菌脱杂处理,固液分离,得杀菌脱杂后软骨碎;
步骤S1中,所述混合溶液中,所述NaOH的浓度为0.2wt%~0.6wt%;所述NaCl浓度为0.5mol/L~1.5 mol/L;所述杀菌脱杂处理的时间为4 h~12 h;
所述软骨碎与所述混合溶液的质量比为1:3~5;
S2、将所述杀菌脱杂后软骨碎与水混合后进行均浆处理,得均浆液;
S3、将所述均浆液的pH调至1.5~3后,进行酶解处理,固液分离,得酶解清液;
步骤S3中,所述酶解处理的酶包括胃蛋白酶;以所述软骨碎作为参照计,所述胃蛋白酶的用量为0.25wt%~1wt%,酶解时间为12h~24h;
S4、将所述酶解清液的pH调至5.0~5.5后,固液分离,将固相干燥、粉碎,即得非变性II型胶原蛋白。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述软骨碎与所述水的质量比为1:2~5。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述软骨碎与所述水的质量比为1:3~4。
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