CN1190499C - 胶原蛋白的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种胶原蛋白的制备工艺，是以碱皮边角副废物和/或碱二层皮为原料，经水洗、预处理，预处理后的原料经机械碎化成小块，再用胰蛋白酶和微生物酶中的一种或两种，进行酶解，然后加热使酶失活，再经过滤、除盐纯化、真空浓缩、喷雾干燥、收集、分装即得无变性的胶原蛋白，对环境友好，无毒害污染物产生，生产成本低，产品收率高，氨基酸总量超过90%。
Description
本发明属生物制品领域，具体是一种胶原蛋白的制备工艺。
胶原蛋白通常含有19种氨基酸，比人乳蛋白质所含氨基酸还多两种，其中包括成人必需的七种氨基酸和儿童生长发育所需的两种半必需氨基酸。胶原蛋白具有极高的医疗、营养保健、美容护肤等功效。我国医药、化妆品等所需胶原蛋白主要靠进口。其原因是我国多数胶原蛋白就是明胶，极大的限制了其应用领域。进口胶原蛋白多以新鲜哺乳动物皮为原料，采用酸法或碱法制得，如日本专利JP8027035A。酸水解法迅速而彻底，但色氨酸全部被破坏，丝氨酸和酪氨酸部分被破坏，且产品得率低，设备腐蚀严重，并产生二次污染。碱水解法水解也迅速彻底，但含羟基和巯基的氨基酸全部被破坏，且产生消旋作用(结构变异)。因此酸碱水解法生产的胶原蛋白因部分氨基酸结构变异、使其生物活性、营养保健、美容功效降低。中国专利(CN1155549)及文献报导，以哺乳动物结缔组织为原料，采用酶或有机酸提取医用、化妆品用胶原蛋白，所用原料昂贵、成本高、工艺较繁琐、生产周期长、产品得率低。
本发明的目的在于提供一种胶原蛋白的制备工艺，采用廉价原料，在温和条件下制备无变性的胶原蛋白，对环境友好，无毒害污染物产生，生产成本低，产品得率高。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：
以制革副废物碱皮边角或/和碱二层皮为原料，经水洗后，用物理和化学方法相结合预处理原料，预处理工艺为：100份(质量分数)原料，加水40～60份、氯化铵5～20份、盐酸1～4份，处理30～90分钟。用水清洗干净，清洗后的原料加水100～200份、乳化剂O 0.5～2份、乳化剂Tween-650.5～2份，常温处理30～90分钟，用水清洗干净，预处理后的原料碎化成小块，加水80～150份，NaCl3～15份，盐酸0～5份，66％H2SO4 0～1.5份，处理1～6小时，去液，水清洗，加NaOH0.5～1份，调pH6.5～7.5备用，使皮胶原纤维束充分松散、某些键被打断而分离，继而转化为均匀的原胶分散体系，再用胰蛋白酶和AS1.398蛋白酶中的一种或两种，进行酶解，酶解工艺为：取处理后的原料100份，加水100～200份，酶用量为0.1～2份，温度为35～45℃，pH值7.5～8.5，时间5～8小时，将原胶原降解为所需分子量(3.0～60.0Kda)的胶原蛋白，然后在85～90℃，加热10～15分钟，使酶失活，再经过滤、除盐纯化、真空浓缩、喷雾干燥，在无菌条件下收集、分装即得胶原蛋白。
采用本技术生产的胶原蛋白，各项卫生指标达到或超过食用明胶国际先进水平标准(GB6783-94)。氨基酸总量超过90％。氨基酸成分分析表明，本胶原蛋白的氨基酸组成与I型天然胶原氨基酸组成基本一致。
现有生产医用、食用、化妆品用胶原蛋白均为新鲜动物或骨，而本技术采用的原料是制革生产回收的工业副废物碱皮边角余料和碱二层皮，化害为利，变废为宝，因而前者成本高，原料有限，后者成本低，原料极为丰富，市场潜力大。
本发明的关键技术之一是用物理方法和相对较弱的酸碱预处理松散、分离皮胶原纤维束，为酶切反应的高效、均一奠定了良好基础。因为是在常温条件下(10～30℃)的弱酸碱预处理，绝不会导致构成胶原蛋白的结构单元一氨基酸残基发生结构变异。
关键技术之二是提取反应是在低温下(35～45℃)，用有严格选择性的生物酶制剂有目的地进行提取，易控制。产物的组成结构、性能功效稳定，变异小。而高温条件下的酸碱处理法，处理的任意性很大，产物的分子量分布宽、组成结构、性能功效差异大，甚至部分氨基酸残基结构被破坏，丧失其特定的生物活性。
国内外未见有用生皮副废物制备多肽的专利文献报导。
本技术经济效益显著，社会环境效益突出，我国年皮革加工量占世界的1/5，居世界第一位，每年产生未鞣制生皮副废物约70万吨，因未得到适当地利用，不仅造成数十亿元经济损失，且腐烂变质造成极大的环境污染，严重地影响到制革工业的可持续发展。本技术将制革副废物转化为高附加值的胶原蛋白，不仅可创造显著的经济效益，且生产过程中基本不产生二次污染，属环境友好和绿色化工工业，这对促进农牧业、制革及皮件等工业的良性发展起到积极的作用。
下面是本发明的实施例。
实施例一
选取皮革加工过程中产生的废碱皮块(边角)，用或自来水清洗干净。
100g碱皮块，加水40g、氯化铵5g、盐酸2g处理60分钟，用去离子水清洗干净。
清洗后的原料加去离子水120g、乳化剂O 0.5g、乳化剂Tween-65 1g，常温处理80分钟；用去离子水清洗干净。
用机械切成小块。
加去离子水100g，NaCl10g，HCl2g，66％H2SO4 0.8g，处理3小时，去液，去离子水清洗。
加NaOH0.5g，调pH6.5～7.5备用。
取处理后的原料100g，加去离子水100g，加温到40℃，加胰蛋白酶0.1g、微生物蛋白酶AS1.398 0.7g，调pH值7.5～8.5，时间6小时，用硫酸锌溶液检查上清液，确定是否达到终点。
升温到85℃，加热15分钟，降温到30℃，趁热过滤。
滤液过透析袋。
真空浓缩(真空度0.06～0.08，温度70～80℃)到胶原蛋白30～35％，即得浓缩胶原蛋白产品。
将浓缩胶原蛋白液喷雾干燥，即得粉末状固体胶原蛋白产品，测得19种氨基酸总含量为90％。
实施例二
选取皮革加工过程中产生的碱二层皮，用去离子水清洗干净。
100g碱二层皮，加水50g、氯化铵10g、盐酸1g处理90分钟，用去离子水清洗干净。
清洗后的原料加去离子水200g、乳化剂O1g、乳化剂Tween-65 2g，常温处理30分钟；用去离子水清洗干净。
用机械切成小块。
加去离子水80g，NaCl3g，66％H2SO4 1g，处理4小时，去液，去离子水清洗。
加NaOH0.8g，调pH6.5～7.5备用。
取处理后的原料100g，加去离子水140g，温度35℃，加胰蛋白酶0.1g，调pH值7.5～8.5，时间8小时，用硫酸锌溶液检查上清液，确定是否达到终点。
升温到90℃，加热10分钟，降温到30℃，趁热过滤。
滤液过透析袋。
真空浓缩(真空度0.06～0.08，温度70～80℃)到胶原蛋白30～35％，即得浓缩胶原蛋白产品。
将浓缩胶原蛋白液喷雾干燥，即得粉末状固体胶原蛋白产品，测得19种氨基酸总含量为91％。
实施例三
选取皮革加工过程中产生的废碱皮块(边角)，用去离子水清洗干净。
100g碱皮块，加水60g、氯化铵20g、盐酸3g，处理30分钟，用去离子水清洗干净。
清洗后的原料加去离子水100g、乳化剂O 1g、乳化剂Tween-65 1.0g，常温处理90分钟；用去离子水清洗干净。
用机械切成小块。
加去离子水150g，NaCl15g，HCl5g，66％H2SO4 1.5g，处理1小时，去液，去离子水清洗。
加NaOH 1g，调pH6.5～7.5备用。
取处理后的原料100g，加去离子水200g，加温到40℃，微生物蛋白酶AS1.3981g，调pH值7.5～8.5，时间5小时，用硫酸锌溶液检查上清液，确定是否达到终点。
升温到90℃，加热15分钟，降温到30℃，趁热过滤。
滤液过透析袋。
真空浓缩(真空度0.06～0.08，温度70～80℃)到胶原蛋白30～35％，即得浓缩胶原蛋白产品。
将浓缩胶原蛋白液喷雾干燥，即得粉末状固体胶原蛋白产品，测得19种氨基酸总含量为93％。
实施例四
选取皮革加工过程中产生的废碱皮块，用自来水清洗干净。
100g碱皮块，加水50g、氯化铵10g、盐酸4g处理30分钟，用去离子水清洗干净。
清洗后的原料加去离子水120g、乳化剂O2g、乳化剂Tween-65 0.5g，常温处理80分钟；用去离子水清洗干净。
用机械切成小块。
加去离子水150g，NaCl15g，HCl0.5g，处理6小时，去液，去离子水清洗。
加NaOH0.5g，调pH6.5～7.5备用。
取处理后的原料100g，加去离子水200g，加温到45℃，加胰蛋白酶0.5g，调pH值7.5～8.5，时间6小时，用硫酸锌溶液检查上清液，确定是否达到终点。
升温到90℃，加热15分钟，降温到30℃，趁热过滤。
滤液过透析袋。
真空浓缩(真空度0.06～0.08，温度70～80℃)到胶原蛋白30～35％，即得浓缩胶原蛋白产品。
将浓缩胶原蛋白液喷雾干燥，即得粉末状固体胶原蛋白产品，测得19种氨基酸总含量为90％。
实施例五
选取皮革加工过程中产生的废碱皮块(边角)，用自来水清洗干净。
100g碱皮块，加水60g、氯化铵8g、盐酸2g处理60分钟，用去离子水清洗干净。
清洗后的原料加去离子水120g、乳化剂O0.8g、乳化剂Tween-65 0.5g，常温处理50分钟；用去离子水清洗干净。
用机械切成小块。
加去离子水130g，NaCl10g，HCl2g，66％H2SO4 0.5g，处理3小时，去液，去离子水清洗。
加NaOH1g，调pH6.5～7.5备用。
取处理后的原料100g，加去离子水150g，加温到40℃，加胰蛋白酶2g，调pH值7.5～8.5，时间5小时，用硫酸锌溶液检查上清液，确定是否达到终点。
升温到90℃，加热15分钟，降温到30℃，趁热过滤。
滤液过透析袋。
真空浓缩(真空度0.06～0.08，温度70～80℃)到胶原蛋白30～35％，即得浓缩胶原蛋白产品。
将浓缩胶原蛋白液喷雾干燥，即得粉末状固体胶原蛋白产品，测得19种氨基酸总含量为92％。
Claims (1)
1.胶原蛋白的制备工艺，其特征在于以碱皮边角副废物和/或碱二层皮为原料，经水洗后，进行预处理，预处理工艺为：100份原料，加水40～60份、氯化铵5～20份、盐酸1～4份，处理30～90分钟，用水清洗干净，清洗后的原料加水100～200份、乳化剂O 0.5～2份、乳化剂Tween-65 0.5～2份，常温处理30～90分钟，用水清洗干净；预处理后的原料碎化成小块，加水80～150份，NaCl 3～15份，盐酸0～5份，66％H2SO4 0～1.5份，处理1～6小时，去液，水洗清，加NaOH 0.5～1份，调pH 6.5～7.5备用；再用胰蛋白酶和AS1.398蛋白酶中的一种或两种，进行酶解，酶解工艺为：取处理后的原料100份，加水100～200份，酶用量为0.1～2份，温度为35～45℃，pH 7.5～8.5，时间5～8小时；然后在85～90℃，加热10～15钟，使酶失活，再经过滤、除盐纯化、真空浓缩、喷雾干燥，在无菌条件下收集、分装即得胶原蛋白，所述材料的份数均为质量份数。
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