專利名稱：魚類加工廢棄物皮、骨、鱗中膠原蛋白的提取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膠原蛋白的提取方法，尤其是涉及一種從魚類加工廢棄物皮、骨、 鱗中提取膠原蛋白的方法。
背景技術：
我國水域廣闊，水產資源豐富，隨著水產加工業(yè)的發(fā)展，加工魚產品的同時產生大量下腳料，其量占加工魚總質量的50% 70%。然而，受技術和傳統觀念的制約，在較長的一段時間里，水產下腳料并沒有被充分利用，而是當作垃圾被扔掉。據估計，我國每年魚的廢棄物總量就達到200萬噸以上。目前，我國魚下腳料主要用作(1)加工成飼料魚粉；(2) 提取魚膠原蛋白；(3)加工成魚肚；(4)從魚內臟中提取魚油，提煉EPA、DHA制品。膠原蛋白(Collagen)分子式為C4H6N203R2. (C7H9N202R)n 是一種細胞外蛋白質，它是由3條肽鏈擰成螺旋狀的纖維蛋白質，由數十種氨基酸組成；是結締組織中極其重要的一種結構蛋白，是動物體內含量最多、分布最廣、具有免疫學性質的蛋白質，可廣泛應用于醫(yī)藥、保健、食品加工、化妝品等領域。最近，國外研究表明，膠原水解所得的膠原多肽不僅具有很好的消化特性，而且還具有許多生理活性功能，已引起研究人員的廣泛興趣。長期以來，人們都是使用豬、牛的皮和骨，以及禽類組織提取膠原蛋白和明膠。其提取方法主要有堿法、酸法、酶法和熱處理等方法。但因瘋牛病、口蹄疫、禽流感等疾病的爆發(fā)，使人們對牲畜與禽類膠原制品安全性產生疑慮。另外，由于宗教和習俗等原因，有些地區(qū)也不能使用牲畜膠原蛋白制品。因此，尋找膠原蛋白的新來源顯得愈來愈迫切。水產動物尤其是其加工廢棄物皮、骨、鱗中含有豐富的膠原蛋白，具有開發(fā)利用價值。一般的加工過程為去頭去骨去內臟，然后分割取肉，部分魚類由于魚皮較為堅韌，分割后還需要除去魚皮。魚類分割加工后，剩余部分的廢棄物有魚頭、魚骨、魚鰭、魚皮、魚鱗、內臟等。魚類的廢棄物中，魚頭、魚骨含有豐富的鈣質，而且還粘連著不少魚肉，是較好的蛋白質資源；魚皮、魚鱗中含有豐富的膠原蛋白；魚內臟中存在大量的油脂，是可利用的營養(yǎng)物質，其中深海魚油等還是高價值的功能食品原料。當前這些水產廢棄物沒有得到很好的利用，大部分直接排放到環(huán)境中去，產生環(huán)境污染問題。對此進行開發(fā)可以變廢為寶，達到綜合利用的目的，此開發(fā)具有重要的應用前景，也具有重要的社會與經濟價值。傳統的提取方法為將魚類下腳料(包括魚皮、魚骨、魚鱗)洗凈后打碎，進行脫脂脫色，然后用鹽酸(pH在4 5)浸泡進行脫鈣處理，直到鱗片、魚骨柔軟透明，時間大約為2 3周；取出洗凈后浸灰15 20d，主要是使得原料組織疏松。洗凈后放在60 70°C 夾層鍋中加熱2 池熬膠2 5次，提盡為止。趁熱轉盤，凝固成膠凍，干燥后使含水量 < 15%，即得成品。然而，傳統的提取方法步驟繁多，耗時長且在提取過程中膠原蛋白流失較大，不適于大規(guī)模的生產。酸、堿法提取由于工藝生產較為復雜，且水解過程使氨基酸大多為螺旋式，還產生有毒物質，無生物利用價值，因此不宜采用。酶法提取，即利用各種不同的酶在一定的外界環(huán)境條件下提取膠原蛋白，通常使用的酶有中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等。原料采用不同的前處理后，加入不同的酶提取得到酶促溶性膠原蛋白，其中以復合酶解的方法效果最佳。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決上述問題中魚類下腳料浪費及傳統提取方法的不足之處，提供了一種從魚類加工廢棄物皮、骨、鱗中提取膠原蛋白的方法。為了解決以上技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種魚類加工廢棄物皮、骨、鱗中膠原蛋白的提取方法，主要步驟為原料處理一菠蘿蛋白酶水解去除非纖維蛋白一水洗 —537酸性蛋白酶水解殘渣膠原蛋白一常壓過濾一冷凍干燥一干燥保存；其具體步驟為(1)原料預處理將魚類下腳料解凍洗凈，用粉碎機粉碎成小塊組織，放入2. 5% NaCl溶液5°C浸泡 10-20h進行脫脂后、6000r/min 5°C低溫離心30min，去除廢液；(2)酶解將預處理后的原料與去離子水按料液比1 10混合，8000r/min進行勻漿)15min，按照15g/L加入菠蘿蛋白酶，調pH至4. 0 5. 0，45°C酶解4h后過濾，濾液以 8000r/min 5°C低溫離心20min，取上清液；去上清液后將殘渣與去離子水仍按料液比1 10混合，勻漿15min，按照10g/L加入537酸性蛋白酶，調pH至7. 0 8. 0，45°C _55°C酶解2h后過濾，濾液以8000r/min低溫離心30min，取上清液；將兩次取得的上清液混合，在100°C高溫下加熱:3min滅酶活，濾液以8000r/min 5°C低溫離心50min，取上清液；(3)膠原蛋白純化在膠原蛋白的粗提取液中按照每IOOml提取液加入3-5g活性碳，后攪拌40min，活性炭吸附后的膠原蛋白初提液經過濾后用離心機以4500r/min離心2min，后傾出上清液， 加NaCl至最終濃度為0. 9mol/L鹽析過夜后，用離心機以4500r/min離心20min收集沉淀， 沉淀用0. 5mol/L乙酸溶解即Ig的沉淀中添加20ml乙酸，重復鹽析和溶解操作1次，得到的膠原蛋白溶液移入透析袋，用蒸餾水透析3天，每天更換透析水2-3次；(4)成品較純的膠原蛋白提取液冷凍干燥。本發(fā)明可以從魚類下腳料皮、骨、鱗充分提取合格的膠原蛋白，提取率高、污染少、 方法簡便實用可以進行大規(guī)模工業(yè)生產，避免了資源浪費。本發(fā)明提取的魚下腳料膠原蛋白能得到純度較高的制品，制品色澤潔白，無異味， 平均提取率為38. 9 %，純度為99. 67 %。
具體實施例方式本發(fā)明的具體工藝步驟如下1.復合酶提取工藝步驟主要步驟為原料處理一菠蘿蛋白酶水解去除非纖維蛋白一水洗一537酸性蛋白酶水解殘渣膠原蛋白一常壓過濾一冷凍干燥一干燥保存。
1. 1原料預處理將魚類下腳料(包括魚皮、魚骨、魚鱗)解凍洗凈，用粉碎機粉碎成小塊組織，進行脫脂(用2. 5% NaCl溶液5°C浸泡10_20h)、離心(6000r/min 5°C低溫離心30min)，去除廢液，得到預處理后的下腳料，作為膠原蛋白提取的原料。1. 2 酶解影響酶解效果的因素主要有酶的種類、加酶量、酶解溫度、酶解時間、PH值及料水比。將預處理后的原料與去離子水按料液比1 10混合，勻漿(勻漿機8000r/min進行勻漿)15min，按照15g/L加入菠蘿蛋白酶(菠蘿蛋白酶為30萬酶活)，調pH至4. 0 5. 0，45°C酶解4h后過濾，濾液以8000r/min 5°C低溫離心20min，取上清液。去上清液后將殘渣與去離子水仍按料液比1 10混合，勻漿15min，按照10g/L加入537酸性蛋白酶，調pH至7. 0 8. 0，45°C _55°C酶解2h后過濾，濾液以8000r/min低溫離心30min，取上清液。將兩次取得的上清液混合(兩次取得的上清液混合無比例，所得上清液全部混合)，在100°C高溫下加熱:3min滅酶活，濾液以8000r/min 5°C低溫離心50min，取上清液待用。1.3膠原蛋白純化由于步驟1. 2中最終取得的上清液為膠原蛋白初提液，由于膠原蛋白初提液的顏色比較深，而且還有較大的腥味。在膠原蛋白的粗提取液中按照每IOOml提取液加入3-5g 活性碳，后攪拌(用磁力攪拌器攪拌)40min，以達到除色、除異味的目的?；钚蕴课胶蟮哪z原蛋白初提液經過濾(用抽濾機進行抽濾)后用離心機以 4500r/min離心2min，后傾出上清液，加NaCl至最終濃度為0. 9mol/L(即IL的膠原蛋白提取液中添加53g的氯化鈉，使其濃度達到0. 9mol/L)，鹽析過夜(上述添加氯化鈉的步驟即為鹽析)后，用離心機以4500r/min離心(離心機為CR22G高速冷凍離心機)20min收集沉淀，沉淀用0. 5mol/L乙酸溶解(沉淀物和乙酸的比例為1 20即Ig的沉淀中添加20ml 乙酸)，重復鹽析和溶解操作1次，得到的膠原蛋白溶液移入透析袋(半透膜自制透析袋，半透膜市場均有售，可根據不同和需要自制大小尺寸)，用蒸餾水透析3天(將半透膜制成袋狀，將膠原蛋白提取液置入袋內，將此透析袋浸入蒸餾水中，樣品溶液中的大分子量的生物大分子被截留在袋內，而鹽和小分子物質不斷擴散透析到袋外，直到袋內外兩邊的濃度達到平衡為止。)，每天更換透析水(蒸餾水)2-3次。以除去膠原蛋白中的無機離子，得到較純的膠原蛋白。1.4 成品將步驟1. 3中最終得到的較純的膠原蛋白提取液冷凍干燥，即可得到魚類膠原蛋白。采用酶法提取魚類廢棄物膠原蛋白的最佳處理條件為菠蘿蛋白酶質量分數(菠蘿蛋白酶占魚體下腳料的質量分數)1. 5%，料液(下腳料與去離子水體積比)比1 10，酶解時間4h，酶解溫度45°C;質量分數(質量分數為步驟1.2中537酸性蛋白酶與去上清液后將殘渣與去離子水按料液比1 10混合后的混合物的比例)的537酸性蛋白酶(537 酸性蛋白酶由黑曲霉經發(fā)酵提煉而成的固體酶制劑，有較強的水解能力，能將大分子的蛋白質水解成氨基醞釀等產物，)，料液比1 10，酶解時間池，其中用此方法進行提取，鮰魚提取率為40. 2%，純度為99. 78%;安康魚、鮰魚提取率為38. 9%，純度為99. 63%;鱈魚、鮰魚提取率為37.8%，純度為99. 58 %，平均提取率為38. 9 %，純度為99. 67 %。膠原蛋白含量的測定(以羥脯氨酸含量計)及純度、提取率計算，按照IS03496 1978(E)方法，測定羥脯氨酸含量。膠原蛋白含量等于羥脯氨酸含量乘以系數11. 1。膠原純度=11.lml/m2X100%其中M1-測定的羥脯氨酸質量(g)，M2-測定羥脯氨酸時稱取的膠原質量(g)。膠原蛋白提取率=(膠原純度XM1/M2) X 100%其中M1-成品膠原的質量(g)，M2-水產下腳料的質量(g)。魚體下腳料膠原蛋白含量高，雜蛋白含量低，故采用復合酶法提取魚下腳料膠原蛋白能得到純度較高的制品，制品色澤潔白，無異味。
權利要求
1. 一種魚類加工廢棄物皮、骨、鱗中膠原蛋白的提取方法，其特征在于主要步驟為 原料處理一菠蘿蛋白酶水解去除非纖維蛋白一水洗一537酸性蛋白酶水解殘渣膠原蛋白 —常壓過濾一冷凍干燥一干燥保存；其具體步驟為(1)、原料預處理將魚類下腳料解凍洗凈，用粉碎機粉碎成小塊組織，放入2. 5% NaCl溶液5°C浸泡 10-20h進行脫脂后、6000r/min 5°C低溫離心30min，去除廢液；(2)酶解將預處理后的原料與去離子水按料液比1 10混合，8000r/min進行勻漿)15min，按照15g/L加入菠蘿蛋白酶，調pH至4. 0 5. 0，45°C酶解4h后過濾，濾液以8000r/min 5°C 低溫離心20min，取上清液；去上清液后將殘渣與去離子水仍按料液比1 10混合，勻漿15min，按照10g/L加入 537酸性蛋白酶，調pH至7. 0 8. 0，45°C _55°C酶解2h后過濾，濾液以8000r/min低溫離心30min，取上清液；將兩次取得的上清液混合，在100°C高溫下加熱:3min滅酶活，濾液以8000r/min 5°C低溫離心50min，取上清液；(3)膠原蛋白純化在膠原蛋白的粗提取液中按照每IOOml提取液加入3-5g活性碳，后攪拌40min，活性炭吸附后的膠原蛋白初提液經過濾后用離心機以4500r/min離心aiiin，后傾出上清液，加 NaCl至最終濃度為0. 9mol/L鹽析過夜后，用離心機以4500r/min離心20min收集沉淀，沉淀用0. 5mol/L乙酸溶解即Ig的沉淀中添加20ml乙酸，重復鹽析和溶解操作1次，得到的膠原蛋白溶液移入透析袋，用蒸餾水透析3天，每天更換透析水2-3次；(4)成品較純的膠原蛋白提取液冷凍干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種魚類加工廢棄物皮、骨、鱗中膠原蛋白的提取方法主要步驟為原料處理→菠蘿蛋白酶水解去除非纖維蛋白→水洗→537酸性蛋白酶水解殘渣膠原蛋白→常壓過濾→冷凍干燥→干燥保存；其中重點在于酶解和膠原蛋白純化。本發(fā)明提取的魚下腳料膠原蛋白能得到純度較高的制品，制品色澤潔白，無異味，平均提取率為38.9％，純度為99.67％。
文檔編號C12P21/06GK102154421SQ201010588428
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者羌利民 申請人:南通市優(yōu)普保鮮技術有限公司