一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，麒麟菜經(jīng)水洗浸泡后，加入中性纖維素酶及中性蛋白酶進(jìn)行一次酶處理；加入金屬螯合劑去除重金屬離子；濾去反應(yīng)液后加入適量水加熱煮膠；粗濾后加入大孔吸附樹脂進(jìn)行脫色，脫色完后趁熱精濾，待膠液降溫后加入硫酸酯酶進(jìn)行二次酶處理，酶處理完后加入氯化鉀凝膠，然后將凝膠裝入尼龍袋中，裹包油壓脫水后制得固態(tài)凝膠，然后進(jìn)行烘干、粉碎得到卡拉膠產(chǎn)品。本發(fā)明采用生物酶處理技術(shù)取代傳統(tǒng)堿法工藝，能夠有效減少膠質(zhì)的流失，降低能耗及對(duì)環(huán)境的污染；采用大孔吸附樹脂進(jìn)行脫色處理，摒棄了次氯酸鈉法易對(duì)卡拉膠分子結(jié)構(gòu)造成破壞，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，氯離子殘留和環(huán)境污染等問題。
【專利說明】
一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]卡拉膠是從角叉菜、麒麟菜、杉藻及沙菜等多種紅藻中提取的幾種多糖的復(fù)雜混合物，由I，3-13_D-吡喃半乳糖和I，4-a-D-吡喃半乳糖作為基本骨架交替連接而成。因?yàn)樗哂袃?yōu)良的熱可逆凝膠化、抗蛋白凝結(jié)、親水無毒等獨(dú)特性能，在食品、化工和包裝等方面具有廣泛地應(yīng)用。
[0003]目前卡拉膠的生產(chǎn)方式主要是堿法生產(chǎn)，但是這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相對(duì)來說存在較多缺點(diǎn)。例如，堿耗高、膠質(zhì)流失量較大、生產(chǎn)效率低、卡拉膠產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度不高及安全性不易控制等。此外，麒麟菜含有多種色素，包括葉綠素、類胡蘿卜素、色素蛋白，以及在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的色素如糖類分解物、擬黑色素、焦糖等。這些色素在提取過程中溶出將對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)，尤其是對(duì)透明度，粘度和凝膠強(qiáng)度等造成很大的影響。因此，卡拉膠的脫色處理也是卡拉膠提取過程中一段必不可少的工序。就目前而言，在卡拉膠的脫色處理中常采用次氯酸鈉、過氧化氫或者活性炭進(jìn)行脫色。但是采用次氯酸鈉或者過氧化氫脫色容易對(duì)卡拉膠分子結(jié)構(gòu)造成較大破壞，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，而活性炭脫色后多糖溶液中殘留的活性炭難以清除，對(duì)多糖品質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定影響。有鑒于此，本發(fā)明人研究和設(shè)計(jì)了一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，以解決傳統(tǒng)堿改性工藝技術(shù)存在的堿處理濃度大，環(huán)境污染嚴(yán)重的缺陷。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，包括如下步驟:
步驟一、酶處理:將麒麟菜清洗除雜后加入藻體質(zhì)量20?30倍的水，加熱調(diào)節(jié)溫度至40?45°C，分別加入中性纖維素酶及中性蛋白酶，調(diào)節(jié)體系纖維素酶活力為20?30 U/mL，蛋白酶活力5?10 U/mL，酶處理時(shí)間為3?5 h；
步驟二、去金屬離子:加入麒麟菜質(zhì)量的15?20倍的水，然后加入質(zhì)量濃度為0.02%的金屬螯合劑乙二胺四乙酸二鈉，處理時(shí)間為1.5?2 h，處理完后加水清洗二次；
步驟三、煮膠:加入麒麟菜質(zhì)量的15?20倍的水，升溫至90?95°C，處理I?1.5h，煮膠完后進(jìn)彳丁粗濾；
步驟四、脫色:將大孔吸附樹脂加入至粗濾完后的膠液中，加入樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?3%，吸附時(shí)間2.5?3.5 h，最后采用板框壓濾機(jī)精濾；
步驟五、酶處理:待精濾膠液降溫至45?50°C后加入硫酸酯酶，調(diào)節(jié)體系中硫酸酯酶的活力為15?25 U/mL，酶處理時(shí)間為2.5?3 h； 步驟六、絮凝:待酶處理完后，根據(jù)膠液量配制氯化鉀溶液，使膠液中氯化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5?6%，將氯化鉀溶液緩慢加入到卡拉膠溶液中，使卡拉膠絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后靜止30分鐘老化；
步驟七、成品:將卡拉膠絮凝物裝袋后利用油壓進(jìn)行脫水，然后將片狀卡拉膠置于帶式烘干機(jī)中，調(diào)節(jié)溫度至100°c干燥4?5 h，最后在粉碎機(jī)中研磨粉碎并過篩，收集篩過的粉末即得到粉狀卡拉膠。
[0006]作為實(shí)施例的優(yōu)選方式，上述步驟一中，酶處理時(shí)，所述中性纖維素酶在反應(yīng)體系中的酶活力為25 U/mL，其目的在于水解麒麟菜粗纖維。
[0007]作為實(shí)施例的優(yōu)選方式，上述步驟一中，酶處理時(shí)，所述中性蛋白酶在反應(yīng)體系中的酶活力為8 U/mL，其目的在于水解天然色素蛋白。
[0008]作為實(shí)施例的優(yōu)選方式，上述步驟二中，加入金屬螯合劑乙二胺四乙酸二鈉
(H)TA)的質(zhì)量濃度為0.02%的，處理時(shí)間為2 ho
[0009]作為實(shí)施例的優(yōu)選方式，上述步驟四中，加入大孔吸附樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，吸附時(shí)間3.5 h。
[0010]作為實(shí)施例的優(yōu)選方式，上述步驟五中，酶處理時(shí)，所述硫酸酯酶為芳香基硫酸酯酶，所述芳香基硫酸酯酶在反應(yīng)體系中的酶活力為20 U/mL，反應(yīng)時(shí)間3h，其目的在于完全替代堿法脫除卡拉膠里的硫酸基團(tuán)進(jìn)而提高卡拉膠的凝膠強(qiáng)度。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于，與目前的卡拉膠提取工藝相比，具有以下優(yōu)勢(shì):
1、本發(fā)明采用硫酸酯酶脫除卡拉膠中硫酸基團(tuán)的酶改性法取代傳統(tǒng)堿法改性工藝提取高凝膠強(qiáng)度卡拉膠，消除了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)卡拉膠清潔生產(chǎn)，促進(jìn)卡拉膠生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高產(chǎn)品檔次和市場(chǎng)競爭力。
[0012]2、本發(fā)明采用的脫色工藝分為兩步，在采用中性纖維素酶及蛋白酶水解的過程中，小分子色素可以預(yù)先溶出并隨酶解液濾出；使用中性纖維素酶處理麒麟菜，中性蛋白酶降解色素蛋白，條件溫和，不易使膠溶出，有利于保持較高的提取率的；在粗濾之后再加入大孔樹脂對(duì)卡拉膠進(jìn)行二次脫色，使提取出的卡拉膠透明度和純度提高;使用樹脂脫色，其工藝簡單，可再生，不易對(duì)卡拉膠的結(jié)構(gòu)造成破壞而影響凝膠強(qiáng)度，摒棄了常用的次氯酸鈉法漂白所帶來的氯離子殘留和污染問題。
[0013]3、本發(fā)明采用的芳香基硫酸酯酶是通過從假交替單胞菌Pseuc/oaJ teromonascarragee/jorara克隆得到芳香基硫酸酯酶基因，并將該基因在i?scAericAia coli BL21(DE3)中表達(dá)得到，因此，該酶可采用微生物大規(guī)模發(fā)酵制備而得，產(chǎn)量高，價(jià)格低廉。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
一種酶法替代堿法提取江蘺瓊脂的制備方法，包括以下步驟:
(I)酶處理:取清洗除雜后的麒麟菜50g，加入藻體質(zhì)量20?30倍的水，加熱調(diào)節(jié)溫度至40?45°C，分別加入中性纖維素酶及中性蛋白酶，調(diào)節(jié)體系纖維素酶活力為25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶處理時(shí)間為4 ho
[0015](2)去金屬離子:加入麒麟菜質(zhì)量15?20倍的水，然后加入質(zhì)量濃度為0.02%的EDTA，處理時(shí)間為2 h，處理完后加水清洗二次。
[0016](3)煮膠:加入水的量為麒麟菜質(zhì)量的15?20倍，升溫至90?95°C，處理I?1.5 h，煮月父完后進(jìn)彳丁粗濾。
[0017](4)脫色:將大孔吸附樹脂加入至粗濾完后的膠液中，加入樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，吸附時(shí)間3.5 h，最后采用板框壓濾機(jī)精濾。
[0018](5)酶處理:待精濾膠液降溫至45?50°C后加入硫酸酯酶，調(diào)節(jié)體系中硫酸酯酶的活力為20 U/mL，酶處理時(shí)間為3 ho
[0019](6)絮凝:待酶處理完后，根據(jù)膠液量配制氯化鉀溶液，使膠液中氯化鉀的濃度在5?6%，將氯化鉀溶液緩慢加入到卡拉膠溶液中，使卡拉膠絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后靜止30分鐘老化；
(7)成品:將卡拉膠絮凝物裝袋后利用油壓進(jìn)行脫水，然后將片狀卡拉膠置于帶式烘干機(jī)中，調(diào)節(jié)溫度至100°C干燥4?5 h，最后在粉碎機(jī)中研磨粉碎并過篩，收集篩過的粉末即得到粉狀卡拉膠。
[0020]本實(shí)施例生產(chǎn)的卡拉膠的凝膠強(qiáng)度為1539.2g/cm2，提取得率為24.3%，重金屬殘留量達(dá)標(biāo)，色澤良好。
[0021]
實(shí)施例2
一種酶法替代堿法提取江蘺瓊脂的制備方法，包括以下步驟:
(I)酶處理:取清洗除雜后的麒麟菜2.5 kg，加入藻體質(zhì)量20?30倍的水，加熱調(diào)節(jié)溫度至40?45°C，分別加入中性纖維素酶及中性蛋白酶，調(diào)節(jié)體系纖維素酶活力為25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶處理時(shí)間為3 h。
[0022](2)去金屬離子:加入麒麟菜質(zhì)量15?20倍的水，然后加入質(zhì)量濃度為0.02%的EDTA，處理時(shí)間為2 ho處理完后加水清洗二次。
[0023](3)煮膠:加入水的量為麒麟菜質(zhì)量的15?20倍，升溫至90?95°C，處理I?1.5 h，煮月父完后進(jìn)彳丁粗濾。
[0024](4)脫色:將大孔吸附樹脂加入至粗濾完后的膠液中，加入樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，吸附時(shí)間3.5 h，最后采用板框壓濾機(jī)精濾。
[0025](5)酶處理:待精濾膠液降溫至45?50 V后加入硫酸酯酶，調(diào)節(jié)體系中硫酸酯酶的活力為20 U/mL，酶處理時(shí)間為3 ho
[0026](6)絮凝:待酶處理完后，根據(jù)膠液量配制氯化鉀溶液，使膠液中氯化鉀的濃度在5?6%，將氯化鉀溶液緩慢加入到卡拉膠溶液中，使卡拉膠絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后靜止30分鐘老化；
(7)成品:將卡拉膠絮凝物裝袋后利用油壓進(jìn)行脫水，然后將片狀卡拉膠置于帶式烘干機(jī)中，調(diào)節(jié)溫度至100 °C干燥4?5 h，最后在粉碎機(jī)中研磨粉碎并過篩，收集篩過的粉末即得到粉狀卡拉膠。
[0027]本實(shí)施例生產(chǎn)的卡拉膠的凝膠強(qiáng)度為1602.7g/cm2，提取得率為25.6%，重金屬殘留量達(dá)標(biāo)，色澤良好。
[0028]
實(shí)施例3
一種酶法替代堿法提取江蘺瓊脂的制備方法，包括以下步驟: (I)酶處理:取清洗除雜后的麒麟菜25kg，加入藻體質(zhì)量20?30倍的水，加熱調(diào)節(jié)溫度至40?45°C，分別加入中性纖維素酶及中性蛋白酶，調(diào)節(jié)體系纖維素酶活力為25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶處理時(shí)間為3 ho
[0029](2)去金屬離子:加入麒麟菜質(zhì)量15?20倍的水，然后加入質(zhì)量濃度為0.02%的EDTA，處理時(shí)間為2 ho處理完后加水清洗二次。
[0030](3)煮膠:加入水的量為麒麟菜質(zhì)量的15?20倍，升溫至90?95°C，處理I?1.5 h，煮月父完后進(jìn)彳丁粗濾。
[0031](4)脫色:將大孔吸附樹脂加入至粗濾完后的膠液中，加入樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，吸附時(shí)間3.5 h，最后采用板框壓濾機(jī)精濾。
[0032](5)酶處理:待精濾膠液降溫至45?50°C后加入硫酸酯酶，調(diào)節(jié)體系中硫酸酯酶的活力為20 U/mL，酶處理時(shí)間為3 ho
[0033](6)絮凝:待酶處理完后，根據(jù)膠液量配制氯化鉀溶液，使膠液中氯化鉀的濃度在5?6%，將氯化鉀溶液緩慢加入到卡拉膠溶液中，使卡拉膠絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后靜止30分鐘老化；
(7)成品:將卡拉膠絮凝物裝袋后利用油壓進(jìn)行脫水，然后將片狀卡拉膠置于帶式烘干機(jī)中，調(diào)節(jié)溫度至100 °C干燥4?5 h，最后在粉碎機(jī)中研磨粉碎并過篩，收集篩過的粉末即得到粉狀卡拉膠。
[0034]本實(shí)施例生產(chǎn)的卡拉膠的凝膠強(qiáng)度為1595.5g/cm2，提取得率為25.3%，重金屬殘留量達(dá)標(biāo)，色澤良好。
[0035]
本發(fā)明采用纖維素酶及蛋白酶進(jìn)行一次酶處理，可破壞麒麟菜細(xì)胞壁的纖維素組織結(jié)構(gòu)，利于提膠過程中膠質(zhì)的徹底溶出，同時(shí)降低煮膠的時(shí)間和溫度，從而提高了卡拉膠的提取率，減少了蒸汽消耗;此外，在酶解過程中小分子色容易溶出，起到了一定的脫色效果;然后采用大孔樹脂對(duì)卡拉膠進(jìn)行二次脫色，取代傳統(tǒng)卡拉膠脫色工藝中次氯酸鈉及過氧化氫的應(yīng)用；最后，采用硫酸酯酶脫除卡拉膠的硫酸基團(tuán)，提高其凝膠強(qiáng)度。本發(fā)明的卡拉膠提取方法具有提取效率高，原料利用率充足，提取的卡拉膠透明度和純度優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、酶處理:將麒麟菜清洗除雜后加入藻體質(zhì)量20?30倍的水，加熱調(diào)節(jié)溫度至40?45°C，分別加入中性纖維素酶及中性蛋白酶，調(diào)節(jié)體系纖維素酶活力為20?30 U/mL，蛋白酶活力5?10 U/mL，酶處理時(shí)間為3?5 h； 步驟二、去金屬離子:加入麒麟菜質(zhì)量的15?20倍的水，然后加入質(zhì)量濃度為0.02%的金屬螯合劑乙二胺四乙酸二鈉，處理時(shí)間為1.5?2 h，處理完后加水清洗二次； 步驟三、煮膠:加入麒麟菜質(zhì)量的15?20倍的水，升溫至90?95 0C，處理I?1.5h，煮膠完后進(jìn)彳丁粗濾； 步驟四、脫色:將大孔吸附樹脂加入至粗濾完后的膠液中，加入樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?3%，吸附時(shí)間2.5?3.5 h，最后采用板框壓濾機(jī)精濾； 步驟五、酶處理:待精濾膠液降溫至45?50°C后加入硫酸酯酶，調(diào)節(jié)體系中硫酸酯酶的活力為15?25 U/mL，酶處理時(shí)間為2.5?3 h； 步驟六、絮凝:待酶處理完后，根據(jù)膠液量配制氯化鉀溶液，使膠液中氯化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5?6%，將氯化鉀溶液緩慢加入到卡拉膠溶液中，使卡拉膠絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后靜止30分鐘老化； 步驟七、成品:將卡拉膠絮凝物裝袋后利用油壓進(jìn)行脫水，然后將片狀卡拉膠置于帶式烘干機(jī)中，調(diào)節(jié)溫度至100°c干燥4?5 h，最后在粉碎機(jī)中研磨粉碎并過篩，收集篩過的粉末即得到粉狀卡拉膠。2.如權(quán)利要求1所述的一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:上述步驟一中，酶處理時(shí)，所述中性纖維素酶在反應(yīng)體系中的酶活力為25 U/mL ο3.如權(quán)利要求1所述的一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:上述步驟一中，酶處理時(shí)，所述中性蛋白酶在反應(yīng)體系中的酶活力為8 U/mL ο4.如權(quán)利要求1所述的一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:上述步驟二中，加入金屬螯合劑乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)的質(zhì)量濃度為0.02%的，處理時(shí)間為2 ho5.如權(quán)利要求1所述的一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:上述步驟四中，加入大孔吸附樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，吸附時(shí)間3.5 ho6.如權(quán)利要求1所述的一種酶法替代堿法提取卡拉膠的方法，其特征在于:上述步驟五中，酶處理時(shí)，所述硫酸酯酶為芳香基硫酸酯酶，所述芳香基硫酸酯酶在反應(yīng)體系中的酶活力為20 U/mL，反應(yīng)時(shí)間3h。
【文檔編號(hào)】C08B37/00GK105985453SQ201610593457
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日
【發(fā)明人】洪清林, 肖安風(fēng), 林坤城, 肖瓊, 鐘曉婷, 嵇海峰, 蔡慧農(nóng), 倪輝
【申請(qǐng)人】綠新（福建）食品有限公司, 集美大學(xué)