專利名稱：從魚皮、魚骨中酶法制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到高純度的魚膠原肽工業(yè)化產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)含量在85％以上，90％的魚膠原肽的分子量在1000Dalton以下。本發(fā)明還涉及到魚骨和魚皮膠原蛋白被有限地酶催化水解，生產(chǎn)成魚膠原肽粉，用作保健食品、普通食品和化妝品的原料。本分明還涉及工業(yè)化生產(chǎn)該魚膠原肽的方法。
背景技術(shù)：
膠原蛋白是細胞基質(zhì)的重要成分，在細胞中扮演粘結(jié)功能的角色，在人體中，主要存在于皮膚、肌肉、骨胳、牙齒、內(nèi)臟和眼睛中。膠原蛋白是一種重要的功能性蛋白質(zhì)，它與細胞的增生、分化、運動、免疫、關(guān)節(jié)潤滑、傷口愈合等密切相關(guān)。由于膠原蛋白的特殊功能，已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、日用化工、生物合成等領(lǐng)域。目前，生產(chǎn)的膠原蛋白質(zhì)、制品的原料主要來源是從豬、牛等陸生哺乳動物的皮、骨鍵。近年來，隨著全球生態(tài)環(huán)境惡化，導(dǎo)致瘋牛病、口蹄疫等流行病的發(fā)生，使得從哺乳陸生動物皮、骨中提取膠原蛋白的危險性增大。由此人們開始對從水產(chǎn)動物中提取膠原蛋白關(guān)注起來，因而，從水生動物魚體廢棄物中提取安全、衛(wèi)生、無害的膠原蛋白質(zhì)、已成為當(dāng)前國內(nèi)外業(yè)內(nèi)研發(fā)的熱門課題。
魚膠原肽是用蛋白水解酶將魚體中的膠原蛋白水解、提取的一類小分子活性膠原蛋白，在氨基酸組成方面與大分子的膠原蛋白不相上下，而且更容易被人體吸收，還表現(xiàn)出超出大分子膠原蛋白的生理活性，用途更加廣泛，在保健方面應(yīng)用于防止骨質(zhì)疏松、免疫力的提升及強化內(nèi)臟功能。在美容方面應(yīng)用于修補皮膚疤痕，抗老、怯斑、保濕及美白等。
膠原蛋白質(zhì)含量占魚體總蛋白的25～30％，主要分布于魚皮、魚骨和魚鱗中，且魚皮、魚骨和魚鱗的粗膠原蛋白質(zhì)就占80％以上。而一般的水產(chǎn)品加工中都將魚皮、魚骨和魚鱗作為低價值的廢棄物扔掉，或加工成飼料。因此，充分而合理地利用廢棄的魚皮和魚骨資源，提取膠原肽，不僅可化廢為寶，減少環(huán)境污染，而且能推動水產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展。
發(fā)明專利CN1582771涉及到一種用魚皮生產(chǎn)膠原肽的生產(chǎn)工藝，將魚皮浸如稀鹼水中去除雜質(zhì)，用蛋白酶和風(fēng)味酶水解，使膠原蛋白形成小分子肽，經(jīng)除苦、脫色、濃縮、干燥，制成魚膠原蛋白肽。發(fā)明專利CN1560270利用廢棄魚皮，以復(fù)合酶分步定向水解生產(chǎn)降血壓肽。其方法是將魚皮絞碎，放入磷酸緩沖溶液中，加入菠蘿蛋白酶進行酶解，再用Alcalase鹼性蛋白酶酶解，經(jīng)分離提純、凍干后得到粉末狀的降血壓肽。
發(fā)明專利CN1382806通過鹼溶液處理深海魚皮，再利用限制性酶水解，制成可降解的生物相容性的魚皮膠原蛋白。
日本專利JP 2001200000公開了從深海鮭魚魚皮中提取膠原蛋白的制備方日本專利JP 2001200000公開了從深海鮭魚魚皮中提取膠原蛋白的制備方法，先對魚皮進行酸法脫脂，然后用蛋白酶進行酶解，經(jīng)過過濾、脫色、精濾、濃縮、滅菌、干燥制得膠原蛋白粉。美國專利US2002164681提及從魚皮，豬皮或牛皮中，采用蛋白質(zhì)酶水解法提取膠原蛋白的方法，其中蛋白酶可選用木瓜蛋白酶、鏈霉蛋白酶等，再經(jīng)脫脂，脫色，分離提純，可得到生物相容性好的魚皮膠原蛋白。
以上研究方法，都是采用普通提取法和酶解提取，制備膠原蛋白，其產(chǎn)品的分子量較大。本發(fā)明運用復(fù)合酶解技術(shù)，將魚皮、魚骨膠原蛋白有控制水解，再經(jīng)脫腥脫色，分離純化，濃縮干燥等工藝處理，制得高純度、小分子量的魚膠原蛋白肽，在這方面還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單，生產(chǎn)周期短的酶法制取魚皮膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的從魚皮、魚骨中酶法制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，方法包括以下步驟1.原料要求原料要求魚皮的蛋白質(zhì)含量在30％(干基)以上，一次性投料其總蛋白質(zhì)量在300公斤以上；魚骨的蛋白質(zhì)在10％(干基)，一次性投料其總蛋白質(zhì)量在200公斤以上。
2.原料預(yù)處理魚皮將魚皮在室溫條件下進行自然解凍，將解凍后的物料，放于鹼水(pH＝9)槽中，加熱至50～60℃，除去魚鱗和部分表面油脂，用溫?zé)崆逅锤蓛?，清洗后的魚皮送到絞肉機絞碎，絞碎后的魚皮料轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5～8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。
魚骨魚骨在室溫條件下進行自然解凍，將解凍后的魚骨用溫?zé)崆逅锤蓛?。清洗后的魚骨送到絞肉機絞碎，絞碎后的魚骨轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5～8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。
(1)酶解將乳化處理后的物料打入酶解罐。加熱使料溫達到50℃，用溶解后的濃NaOH溶液調(diào)節(jié)PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白質(zhì)2000～10000單位的酶量加入酶A。酶解期間，使溫度保持在50℃，pH保持在8.5左右，連續(xù)酶解3小時。然后是酶解罐中的物料降溫至40℃左右，調(diào)節(jié)PH＝7左右，按每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入酶B(加量見表1)?？刂茰囟鹊?0℃左右，繼續(xù)酶解2小時。酶解結(jié)束后，酶解液經(jīng)雙聯(lián)過濾器到熱交換器升溫滅酶，滅酶溫度120～140℃。并控制出口溫度到60℃左右，物料輸入儲料罐備用。在進行骨膠原蛋白水解時，在加酶B的同時，每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入加酶C，其它條件相同。
(2)分離脫腥液渣分離利用離心分離機，采用12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速對魚皮膠原酶解液進行液渣分離，得到離心清液。
脫醒分離利用油水離心分離機，采用8000r～10000r/min的轉(zhuǎn)速對上述離心液進行油水分離，除去有腥味的魚油，得到脫醒的魚膠原肽清液。
(4)膜過濾利用膜孔徑為0.05～0.1μm微、超濾裝置，在操作壓力0.2Mpa～0.4Mpa；液料溫度30～80℃的條件下，進行過濾，得到澄清的魚膠原肽透過液。
(5)蒸發(fā)濃縮采用雙效降膜蒸發(fā)器，在0.1±0.02Mpa蒸汽壓力，40～80℃下將膜過濾料液蒸發(fā)濃縮，直至濃縮液的固含量為20％～50％(6)脫色魚膠原肽濃縮液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加熱至80℃，攪拌0.5小時，過濾。
(7)噴霧干燥使用離心式用噴霧干燥裝置魚膠原肽濃縮液進行噴霧干燥，得到小分子、高純度的魚膠原肽粉。干燥條件設(shè)定為進口溫度160～180℃，出口溫度為80～90℃。
本發(fā)明所使用的蛋白水解酶，為自制的專用復(fù)合酶制劑酶A和酶B。酶A為以鹼性蛋白酶為著主的復(fù)合酶制劑；酶B和酶C為以中性和酸性蛋白酶為主的復(fù)合酶制劑。所用蛋白酶可以是由市售的，從植物、動物或微生物提取的多種蛋白酶組成。
本發(fā)明研究出一套獨特的專用分離系統(tǒng)，這套系統(tǒng)包括管式離心機，油水分離蝶片離心機，微濾和超濾裝置。先用管式離心機，在12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速下離心進行液渣分離。然后油水碟片離心機除去有腥味的魚油。最后用微濾和超濾裝置進行膠原肽的提純分離。
具體實施例方式
以下詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。
實施例1將1600公斤冷凍碎魚皮在室溫下自然解凍，用清水將魚皮清洗干凈，瀝干。將清洗后的魚骨送到絞肉機絞碎，絞碎后的魚骨料轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5～8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。將乳化處理后的物料打入酶解罐。加熱使料溫升到50℃，用溶解后的濃NaOH溶液調(diào)節(jié)PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白質(zhì)2000～10000單位的酶量加入酶A。酶解期間，使溫度保持在50℃，pH保持在8.5左右，連續(xù)酶解3小時。然后是酶解罐中的物料降溫至40℃左右，調(diào)節(jié)PH＝7左右，按每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入加酶B控制溫度到60℃左右，繼續(xù)酶解2小時。酶解結(jié)束后，酶解液經(jīng)雙聯(lián)過濾器到熱交換器升溫滅酶，滅酶溫度120～140℃。并控制出口溫度到60℃左右。將滅酶后的酶解液分離脫腥用離心分離機，采用12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速對魚皮膠原酶解液進行液渣分離，得到離心清液。再用油水離心分離機，采用8000r～10000r/min的轉(zhuǎn)速對上述離心液進行油水分離，除去有腥味的魚油，得到脫醒的魚膠原肽清液。利用膜孔徑為0.05～0.1μm微、超濾裝置，在操作壓力0.2Mpa～0.4Mpa；液料溫度30～80℃的條件下，進行過濾，得到澄清的魚膠原肽透過液。采用雙效降膜蒸發(fā)器，在0.1±0.02Mpa蒸汽壓力，40～80℃下將膜過濾料液蒸發(fā)濃縮，直至濃縮液的固含量為20％～50％。在魚膠原肽濃縮液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加熱至80℃，攪拌0.5小時，過濾。使用離心式用噴霧干燥裝置魚膠原肽濃縮液進行噴霧干燥，得到小分子、高純度的魚膠原肽粉。干燥條件設(shè)定為進口溫度160～180℃，出口溫度為80～90℃。最后得到205公斤魚皮膠原肽粉末，最后進行理化分析和分子量分布分析。其蛋白質(zhì)含量為92.3％，90％的膠原肽的分子量在1000Dalton以下。
實施例2將5000公斤冷凍魚骨在室溫下自然解凍，用清水將魚骨清洗干凈，瀝干，用溫?zé)崆逅锤蓛?，清洗后的魚皮用絞肉機絞碎。絞碎后的魚骨料轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5-8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。將乳化處理后的物料打入酶解罐。加熱使料溫升到50℃，用溶解后的濃NaOH溶液調(diào)節(jié)PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白質(zhì)2000～10000單位的酶量加入酶A。酶解期間，使溫度保持在50℃，pH保持在8.5左右，連續(xù)酶解3小時。然后是酶解罐中的物料降溫至40℃左右，調(diào)節(jié)PH＝7左右，按每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入加酶B和每克蛋白質(zhì)1000～2000單位的酶量加入加酶C，控制溫度到60℃左右，繼續(xù)酶解2小時。酶解結(jié)束后，酶解液經(jīng)雙聯(lián)過濾器到熱交換器升溫滅酶，滅酶溫度120～140℃。并控制出口溫度到60℃左右。將滅酶后的酶解液分離脫腥用離心分離機，采用12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速對魚皮膠原酶解液進行液渣分離，得到離心清液。再用油水離心分離機，采用8000r～10000r/min的轉(zhuǎn)速對上述離心液進行油水分離，除去有腥味的魚油，得到脫醒的魚膠原肽清液。利用膜孔徑為0.05～0.1μm微、超濾裝置，在操作壓力0.2Mpa～0.4Mpa；液料溫度30～80℃的條件下，進行過濾，得到澄清的魚膠原肽透過液。采用雙效降膜蒸發(fā)器，在0.1±0.02Mpa蒸汽壓力，40～80℃下將膜過濾料液蒸量5％的活性碳粉末，加熱至80℃，攪拌0.5小時，過濾。使用離心式用噴霧干燥裝置魚膠原肽濃縮液進行噴霧干燥，得到小分子、高純度的魚膠原肽粉。干燥條件設(shè)定為進口溫度160-180℃，出口溫度為80～90℃。最后得到99.4公斤魚骨膠原肽粉末。最后進行理化分析和分子量分布分析。其蛋白質(zhì)含量為92.3％，90％的膠原肽的分子量在1000Dalton以下。


根據(jù)本發(fā)明，魚膠原肽的分子量分布是用高效凝膠過濾色譜法分析測定的，分子量分布圖如圖1所示。當(dāng)魚骨和魚皮原料、酶制劑及水解條件穩(wěn)定不變時，所得到的魚膠原肽的質(zhì)量是一致的，產(chǎn)品中膠原肽的分子量分布也是相對穩(wěn)定的，表現(xiàn)在其特征分子量分布圖上。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及到一種酶法制取魚膠原肽，魚肉肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所述方法包括下述步驟(1)原料預(yù)處理將魚皮在室溫條件下進行自然解凍，將解凍后的物料，放于鹼水(pH＝9)槽中，加熱至50～60℃，除去魚鱗和部分表面油脂，用溫?zé)崆逅锤蓛簦逑春蟮聂~皮用絞肉機絞碎，絞碎后的魚皮料轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5～8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。魚骨在室溫條件下進行自然解凍，將解凍后的魚骨用溫?zé)崆逅锤蓛簟ｔ~骨在室溫條件下進行自然解凍，將解凍后的魚骨用溫?zé)崆逅锤蓛?。清洗后的魚骨送到絞肉機絞碎，絞碎后的魚骨轉(zhuǎn)移至乳化罐，加入5-8倍的熱鹼水((pH8～9，50～60℃)進行乳化處理。(2)酶解將乳化處理后的物料打入酶解罐。加熱使料溫達到50℃，用溶解后的濃NaOH溶液調(diào)節(jié)PH＝8.5。加入酶A，每克蛋白質(zhì)2000-10000單位的酶量加酶A。酶解期間，使溫度保持在50℃，pH保持在8.5左右，連續(xù)酶解3小時。然后是酶解罐中的物料降溫至40℃左右，調(diào)節(jié)PH＝7左右，按每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入酶B?？刂茰囟鹊?0℃左右，繼續(xù)酶解2小時。酶解結(jié)束后，酶解液經(jīng)雙聯(lián)過濾器到熱交換器升溫滅酶，滅酶溫度120～140℃。并控制出口溫度到60℃左右。在進行骨膠原蛋白水解時，在加酶B的同時，每克蛋白質(zhì)5000～10000單位的酶量加入加酶C，其它條件相同。(3)分離脫腥液渣分離利用離心分離機，采用12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速對魚膠原酶解液進行液渣分離，得到離心清液。脫醒分離利用油水離心分離機，采用8000r～10000r/min的轉(zhuǎn)速對上述離心液進行油水分離，除去有腥味的魚油，得到脫醒的魚膠原肽清液。(4)膜過濾利用膜孔徑為0.05～0.1μm微、超濾裝置，在操作壓力0.2Mpa～0.4Mpa；液料溫度30～80℃的條件下，進行過濾，得到澄清的魚膠原肽透過液。(5)蒸發(fā)濃縮采用雙效降膜蒸發(fā)器，在0.1±0.02Mpa蒸汽壓力，40～80℃下將膜過濾料液蒸發(fā)濃縮，直至濃縮液的固含量為20％～50％(6)脫色魚膠原肽濃縮液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加熱至80℃，攪拌0.5小時，過濾。(7)噴霧干燥使用離心式用噴霧干燥裝置魚膠原肽濃縮液進行噴霧干燥，得到小分子、高純度的魚膠原肽粉。干燥條件設(shè)定為進口溫度160～180℃，出口溫度為80～90℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所使用的原料為三文魚魚皮和鮟鱇魚魚皮，其蛋白質(zhì)含量在15～20％之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所使用的蛋白水解酶為本技術(shù)而開發(fā)的專用復(fù)合酶制劑酶A和酶B。酶A為以鹼性蛋白酶為著主的復(fù)合酶制劑；酶B為以中性和酸性蛋白酶為主的復(fù)合酶制劑。所用蛋白酶可以是由市售的，從植物、動物或微生物提取的多種蛋白酶組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所使用的分離方法，先用管式離心機，在12000r～16000r/min的轉(zhuǎn)速下離心進行液渣分離。然后油水碟片離心機除去有腥味的魚油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所制得魚膠原肽產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量在92％(干基)以上。平均分子量小于1000Dalton。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解制取魚膠原肽的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于所制得魚膠原肽產(chǎn)品的分子量分布見表1魚膠原肽的分子量分布
全文摘要
本發(fā)明提供了一種獨特的、從魚皮、魚骨中提取膠原蛋白，然后用復(fù)合蛋白酶酶解膠原蛋白，分離提純魚膠原蛋白肽的生產(chǎn)工藝，主要以三文魚、鮟鱇魚魚皮和魚產(chǎn)品加工廢料雜魚骨為原料，經(jīng)解凍、清洗、去鱗、去脂、絞碎、酶解、分離、脫油去腥、超濾、濃縮、噴霧干燥，制成一種無腥味的白色粉末狀魚膠原肽。本發(fā)明工藝簡單，生產(chǎn)周期短，所生產(chǎn)的魚膠原肽產(chǎn)品白色、無腥味，口感好，所含的混合膠原肽分子量小，可作為蛋白營養(yǎng)補充劑直接食用，也可作為臨床營養(yǎng)品、保健食品、運動食品以及化妝品的功能配料，為綜合利用魚產(chǎn)品加工廢料，如碎魚皮，魚骨，碎肉，生產(chǎn)高價值的產(chǎn)品找到了一種新的途徑。
文檔編號A23J3/34GK101061827SQ20061007801
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者蔡木易, 谷瑞增, 董哲, 馬勇, 徐亞光, 郭暉, 易維學(xué) 申請人:中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院