專(zhuān)利名稱(chēng):一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蠶絲利用技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法。
背景技術(shù)：
絲短肽及絲氨基酸溶于水、滲透力強(qiáng)，可營(yíng)養(yǎng)皮膚，阻斷紫外線，抑制黑色素生成， 一些絲短肽或絲氨基酸還有藥用價(jià)值，如丙氨酸保護(hù)肝臟，甘氨酸和絲氨酸防治高血壓、腦血栓和腦溢血等疾病。因此，絲短肽及絲氨基酸可廣泛用于醫(yī)藥、食品、日化等領(lǐng)域，作為營(yíng)養(yǎng)劑、藥物、日化及表面活性劑等的原料。
目前，以廢蠶絲為原料制備絲氨基酸的方法有酸法、堿法或酶法。例如《蠶業(yè)科學(xué)》 2006年第四期中的“采用正交試驗(yàn)優(yōu)化柞蠶絲肽生產(chǎn)條件”一文中，公開(kāi)的方法是以柞蠶絲為原料，經(jīng)脫膠后，在硫酸高溫下水解、中和、脫色得到產(chǎn)品。該方法的主要缺點(diǎn)是所用硫酸濃度較高，水解時(shí)間長(zhǎng)，水解副產(chǎn)物多，水解物分子量不均一，中和廢渣多，原料未完全利用，不利于可持續(xù)發(fā)展。又如2009年3月11日公布的公開(kāi)號(hào)為CN101381758A的“由蠶絲提取絲素肽的方法”專(zhuān)利，公開(kāi)的方法是以碳酸鈉溶液精煉后的蠶絲為原料，加入到氯化鈣溶液中溶解，用蛋白酶進(jìn)行水解反應(yīng)，水解液經(jīng)超濾和納濾分離后，得到的料液經(jīng)噴霧干燥得到絲素肽粉末。該方法的主要缺點(diǎn)是絲素在氯化鈣中溶解度低、酶在高濃度鹽的條件下易變性、水解效率低、產(chǎn)品中鹽含量高、含鹽廢水量大，有“三廢”產(chǎn)生，不利于可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有制備絲短肽及絲氨基酸方法的不足之處，提供一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法。該方法具有水解條件溫和，水解率高，操作簡(jiǎn)單，成本較低，清潔安全等特點(diǎn)。采用本方法制備出的絲短肽及絲氨基酸具有溶解性好、純度高，可廣泛應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。
本發(fā)明的主要原理是蒸汽爆破法是將原料置于高溫、高壓的環(huán)境中，原料被過(guò)熱液體潤(rùn)脹，孔隙中充滿(mǎn)蒸汽，當(dāng)瞬間解除高壓時(shí)，原料孔隙中的過(guò)熱液體迅速汽化，體積急劇膨脹而使細(xì)胞“爆破”。經(jīng)該法預(yù)處理原料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被打破，使酶的可及性顯著增加， 從而提高水解效率。絲蛋白是由數(shù)條肽鏈通過(guò)分子間相互作用(氫鍵和疏水相互作用等) 組成的天然高分子，將其放置于適當(dāng)高溫和壓力的環(huán)境中進(jìn)行蒸汽“爆破”，能使其分子間的連接部分或全部斷裂。“爆破”的絲蛋白大量的肽鍵暴露出來(lái)，供稀酸和蛋白酶附著和水解，生成絲短肽及絲氨基酸。絲短肽由數(shù)個(gè)氨基酸組成，分子量顯著大于絲氨基酸，經(jīng)過(guò)膜分離，將分子量較大的絲短肽和分子量較小的絲氨基酸分離，經(jīng)脫色、分離獲得絲短肽和絲氨基酸、真空濃縮等處理，可制備出絲短肽及絲氨基酸濃縮液。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，先以廢蠶絲為原料，采用蒸汽爆破法進(jìn)行預(yù)處理，再在一定壓力下用稀硫酸水解，進(jìn)行適當(dāng)脫酸處理后，接著加入酸性蛋白酶水解，然后進(jìn)行脫色、中和、精制，最后進(jìn)行真空濃縮及調(diào)配得到產(chǎn)品。其具體的方法步驟如下
(1)預(yù)處理
以廢蠶絲為原料，先用鍘刀將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為1 3cm的短絲段，再放置于不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，然后再與高壓蒸汽發(fā)生器連接，組成自制的蒸汽爆破裝置。接著再按照鍘成長(zhǎng)度為1 3cm的短絲段的質(zhì)量(g)不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積(mL)比為1 10 30 的比例，先將短絲段加入不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，再通入高壓蒸汽，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到3.0 6. OMPa時(shí)為止，保持30 60分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥，進(jìn)行爆氣處理，收集爆氣短絲段。對(duì)于收集的爆氣短絲段，用于下一步的稀硫酸水解。
(2)稀硫酸水解
第(1)步完成后，按照第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量(g)體積濃度為1 3%硫酸的體積(mL)比為1 10 20的比例，先將爆氣短絲段放置于搪玻璃反應(yīng)釜中，再在搪玻璃反應(yīng)釜中加入稀硫酸并密閉反應(yīng)釜，然后再升溫至130 150°C，在壓力為0. 3 0. 45MPa的條件下，進(jìn)行水解2 4小時(shí)。水解完成后，向反應(yīng)釜夾層中通入冷卻水，待反應(yīng)釜降溫至40 60°C后開(kāi)啟放料閥，將水解液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行抽濾。棄濾渣，收集濾液。 對(duì)于收集的濾液，即稀硫酸水解液，用于下一步的脫酸。
⑶脫酸
第(2)步完成后，先將第(2)步收集的濾液，通過(guò)截留分子量為3000 5000Da的超濾器，在壓力為0. 08 0. 2MPa下，進(jìn)行第一次超濾脫酸，直至超濾截留液體積減少至原體積20 30%時(shí)為止，分別收集第一次超濾濾過(guò)液和第一次超濾截留液。對(duì)于收集的第一次超濾截留液，補(bǔ)充純凈水至原體積，在同等條件下，進(jìn)行第二次超濾脫酸，分別收集第二次超濾濾過(guò)液和第二次超濾截留液。對(duì)于收集的第一次、第二次超濾濾過(guò)液，真空濃縮后， 再次用于第(1)步的預(yù)處理；對(duì)于收集的第二次超濾截留液，用純凈水稀釋至原體積，即為脫酸水解液，其PH為2 3. 5，用于下一步的處理。
(4)制備酶水解液
第( 步完成后，將第( 步制備出的脫酸水解液泵入搪玻璃反應(yīng)釜中，先在攪拌下升溫至50 60°C，再按照酸性蛋白酶的質(zhì)量(g)脫酸水解液的體積(mL)比為 1 50 200的比例，在搪玻璃反應(yīng)釜中加入酸性蛋白酶，進(jìn)行恒溫酶水解1 2小時(shí)。水解完成后，繼續(xù)升溫至80 100°C，并保溫5 15分鐘，用于滅除酶的活性，收集滅除酶活性的液體。對(duì)于收集的滅除酶活性的液體，就為制備出的酶水解液，用于下一步脫色處理。
(5)脫色
第(4)步完成后，將第(4)步收集的滅除酶活性的液體泵入活性炭脫色柱中，進(jìn)行脫色，直至流出的脫色液無(wú)色時(shí)為止，分別收集脫色液和脫色廢活性炭柱。對(duì)于收集的脫色液，用于下一步中和處理；對(duì)于收集的脫色廢活性炭柱，送活性炭再生公司，再生后能再利用。
(6)中和
第( 步完成后，將第( 步收集的脫色液泵入中和釜中，在攪拌下加入碳酸鈣粉末，用于中和殘余的硫酸根，直至體系的PH值達(dá)到5. 0 5. 5時(shí)為止。中和完成后，將中和反應(yīng)液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行第一次抽濾，分別收集第一次濾過(guò)液和第一次濾渣。對(duì)于收集的第一次濾渣，先用其體積6 10倍的純凈水進(jìn)行洗滌，除去夾雜的廢蠶絲水解物，然后在同等條件下，進(jìn)行第二次抽濾，分別收集第二次濾過(guò)液和第二次濾渣。對(duì)于收集的第二次濾過(guò)液，與收集的第一次濾過(guò)液合并，就制備出了中和液，用于下一步脫鹽處理；對(duì)于收集的第二次濾渣，即為硫酸鈣，送水泥制造公司或石膏板制造公司，作為水泥添加劑或制造石膏板。
(7)脫鹽
第(6)步完成后，按照強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(即001/7樹(shù)脂或擬_016樹(shù)脂等)第(6)步制備出的中和液的體積比為1 25 50的比例，先將中和液泵入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱中，在流速為樹(shù)脂柱體積的2 6倍/小時(shí)的條件下，進(jìn)行脫鹽處理，分別收集脫鹽液和脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。對(duì)于收集的脫鹽液，用于下一步的納濾分級(jí)；對(duì)于收集的脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為4 7 %的鹽酸溶液，靜置30 60分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為 4 7%的鹽酸溶液，在流速為2 4倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌30 60分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 0 5. 5時(shí)為止，分別收集鹽酸體積濃度為4 7%的鹽酸再生液和純凈水洗滌液和經(jīng)過(guò)再生處理的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。 對(duì)于收集的的4 7%的稀鹽酸再生液和純凈水洗滌液，泵入凈化池進(jìn)行中和處理，達(dá)標(biāo)后排放；對(duì)于收集的經(jīng)過(guò)再生處理的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，即為再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，可再次用于第(7)步的脫鹽處理。
(8)納濾分級(jí)
第(7)步完成后，將第(7)步收集的脫鹽液泵入截留分子量為500 IOOODa的納濾器中，在壓力為0. 3 0. 6MPa下，進(jìn)行納濾分級(jí)，直至無(wú)納濾濾過(guò)液流出為止，分別收集納濾濾過(guò)液和納濾截留液。對(duì)于收集的納濾濾過(guò)液，即為絲氨基酸分級(jí)液，主要含游離氨基酸分子，用于真空濃縮處理；對(duì)收集的納濾截留液，主要含絲短肽，即為絲短肽分級(jí)液，用于真空濃縮處理。
(9)真空濃縮
第(8)步完成后，將第(8)步收集的絲氨基酸分級(jí)液和絲短肽分級(jí)液分別泵入真空濃縮機(jī)中，分別在真空度為0. 6 0. 9MPa、溫度為75 90°C的條件下，分別進(jìn)行真空濃縮。其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 0 3. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 0 1. 5%時(shí)止，分別收集絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液。對(duì)于分別收集的絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液，分別用于制備絲氨基酸和絲短肽濃縮液制品。
(10)制備絲氨基酸和絲短肽濃縮液制品
第(9)步完成后，將第(9)步分別收集的絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液分別泵入調(diào)配罐中，分別按照絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0.2 0.003 0.005的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為 1 0.05 0.1 0.003 0.005的比例，在無(wú)菌環(huán)境下分別在絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液中加入甘油和百霉殺防腐劑，分別攪拌均勻，就分別制備出平均分子量為150 250Da 的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為650 1050Da絲短肽濃縮液。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果
(1)本發(fā)明以廢蠶絲為原料，制備絲短肽和絲氨基酸濃縮液產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于化妝品等領(lǐng)域。
(2)采用蒸汽爆破法預(yù)處理蠶絲縮短了操作時(shí)間，顯著減少硫酸用量，減少了副產(chǎn)物硫酸鈣生成量，有利于環(huán)境保護(hù)。
(3)生產(chǎn)工藝采用中壓稀酸和酸性蛋白酶聯(lián)合水解的工藝，顯著減少硫酸用量，縮短了水解時(shí)間，水解物分子量較均勻。
(4)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分硫酸的再次回用，同時(shí)獲得絲短肽、絲氨基酸濃縮液兩種產(chǎn)品，生產(chǎn)成本低，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益高。
(5)本發(fā)明產(chǎn)生的廢棄物硫酸鈣可用于水泥及石膏板生產(chǎn)，再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生的廢酸液經(jīng)中和達(dá)標(biāo)后排放，無(wú)有毒有害廢料排放，基本實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
本發(fā)明工藝可應(yīng)用于以柞蠶絲為原料制備絲肽和絲氨基酸。采用本發(fā)明方法制備出的產(chǎn)品經(jīng)適當(dāng)調(diào)配可廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥、保健品、和化工等領(lǐng)域。
四具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1
(1)預(yù)處理
以廢蠶絲為原料，先用鍘刀將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為Icm的短絲段，再放置于不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，然后再與高壓蒸汽發(fā)生器連接，組成自制的蒸汽爆破裝置。接著再按照鍘成長(zhǎng)度為Icm的短絲段的質(zhì)量(g)不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積(mL)比為1 10的比例，先將短絲段加入不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，再通入高壓蒸汽，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到3. OMI^a時(shí)為止， 保持30分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥，進(jìn)行爆氣處理，收集爆氣短絲段。對(duì)于收集的爆氣短絲段，用于下一步的稀硫酸水解。
(2)稀硫酸水解
第(1)步完成后，按照第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量(g)體積濃度為硫酸的體積(mL)比為1 10的比例，先將爆氣短絲段放置于搪玻璃反應(yīng)釜中，再在搪玻璃反應(yīng)釜中加入稀硫酸并密閉反應(yīng)釜，然后再升溫至130°C，在壓力為0. 3MPa的條件下，進(jìn)行水解2小時(shí)。水解完成后，向反應(yīng)釜夾層中通入冷卻水，待反應(yīng)釜降溫至40°C后開(kāi)啟放料閥， 將水解液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行抽濾。棄濾渣，收集濾液。對(duì)于收集的濾液，即稀硫酸水解液， 用于下一步的脫酸。
(3)脫酸
第( 步完成后，先將第( 步收集的濾液，通過(guò)截留分子量為3000Da的超濾器， 在壓力為0. OSMPa下，進(jìn)行第一次超濾脫酸，直至超濾截留液體積減少至原體積20%時(shí)為止，分別收集第一次超濾濾過(guò)液和第一次超濾截留液。對(duì)于收集的第一次超濾截留液，補(bǔ)充純凈水至原體積，在同等條件下，進(jìn)行第二次超濾脫酸，分別收集第二次超濾濾過(guò)液和第二次超濾截留液。對(duì)于收集的第一次、第二次超濾濾過(guò)液，真空濃縮后，再次用于第(1)步的預(yù)處理；對(duì)于收集的第二次超濾截留液，用純凈水稀釋至原體積，即為脫酸水解液，其PH為 2，用于下一步的處理。
(4)制備酶水解液
第C3)步完成后，將第C3)步制備出的脫酸水解液泵入搪玻璃反應(yīng)釜中，先在攪拌下升溫至50°C，再按照酸性蛋白酶的質(zhì)量(g)脫酸水解液的體積(mL)比為1 50的比例，在搪玻璃反應(yīng)釜中加入酸性蛋白酶，進(jìn)行恒溫酶水解1小時(shí)。水解完成后，繼續(xù)升溫至 80°C，并保溫5分鐘，用于滅除酶的活性，收集滅除酶活性的液體。對(duì)于收集的滅除酶活性的液體，就為制備出的酶水解液，用于下一步脫色處理。
(5)脫色
第(4)步完成后，將第(4)步收集的滅除酶活性的液體泵入活性炭脫色柱中，進(jìn)行脫色，直至流出的脫色液無(wú)色時(shí)為止，分別收集脫色液和脫色廢活性炭柱。對(duì)于收集的脫色液，用于下一步中和處理；對(duì)于收集的脫色廢活性炭柱，送活性炭再生公司，再生后能再利用。
(6)中和
第( 步完成后，將第( 步收集的脫色液泵入中和釜中，在攪拌下加入碳酸鈣粉末，用于中和殘余的硫酸根，直至體系的PH值達(dá)到5.0時(shí)為止。中和完成后，將中和反應(yīng)液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行第一次抽濾，分別收集第一次濾過(guò)液和第一次濾渣。對(duì)于收集的第一次濾渣，先用其體積6倍的純凈水進(jìn)行洗滌，除去夾雜的廢蠶絲水解物，然后在同等條件下， 進(jìn)行第二次抽濾，分別收集第二次濾過(guò)液和第二次濾渣。對(duì)于收集的第二次濾過(guò)液，與收集的第一次濾過(guò)液合并，就制備出了中和液，用于下一步脫鹽處理；對(duì)于收集的第二次濾渣， 即為硫酸鈣，送水泥制造公司或石膏板制造公司，作為水泥添加劑或制造石膏板。
(7)脫鹽
第(6)步完成后，按照強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(即001/7樹(shù)脂或擬_016樹(shù)脂等)第(6)步制備出的中和液的體積比為1 25的比例，先將中和液泵入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱中，在流速為樹(shù)脂柱體積的2倍/小時(shí)的條件下，進(jìn)行脫鹽處理，分別收集脫鹽液和脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。對(duì)于收集的脫鹽液，用于下一步的納濾分級(jí)；對(duì)于收集的脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為4%的鹽酸溶液，靜置30分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為4%的鹽酸溶液，在流速為2 倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌30分鐘，最后用純凈水洗滌至 PH為5. 0時(shí)為止，分別收集鹽酸體積濃度為4%的鹽酸再生液、純凈水洗滌液和經(jīng)過(guò)再生處理的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。對(duì)于收集的的4%的稀鹽酸再生液和純凈水洗滌液，泵入凈化池進(jìn)行中和處理，達(dá)標(biāo)后排放；對(duì)于收集的經(jīng)過(guò)再生處理的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，即為再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，可再次用于第(7)步的脫鹽處理。
(8)納濾分級(jí)
第(7)步完成后，將第(7)步收集的脫鹽液泵入截留分子量為500Da的納濾器中， 在壓力為0. 下，進(jìn)行納濾分級(jí)，直至無(wú)納濾濾過(guò)液流出為止，分別收集納濾濾過(guò)液和納濾截留液。對(duì)于收集的納濾濾過(guò)液，即為絲氨基酸分級(jí)液，主要含游離氨基酸分子，用于真空濃縮處理；對(duì)收集的納濾截留液，主要含絲短肽，即為絲短肽分級(jí)液，用于真空濃縮處理。
(9)真空濃縮
第(8)步完成后，將第(8)步收集的絲氨基酸分級(jí)液和絲短肽分級(jí)液分別泵入真空濃縮機(jī)中，分別在真空度為0. 6MPa、溫度為75V的條件下，分別進(jìn)行真空濃縮。其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 0%時(shí)止，分別收集絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液。對(duì)于分別收集的絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液，分別用于制備絲氨基酸和絲短肽濃縮液制品。
(10)制備絲氨基酸和絲短肽濃縮液制品
第(9)步完成后，將第(9)步分別收集的絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液分別泵入調(diào)配罐中，分別按照絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0.003 的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0.05 0.003的比例，在無(wú)菌環(huán)境下分別在絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液中加入甘油和百霉殺防腐劑，分別攪拌均勻，就分別制備出平均分子量為150Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為650Da絲短肽濃縮液。
實(shí)施例2
—種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，同實(shí)施例1，其中
第(1)步中，將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為2cm的短絲段，鍘成長(zhǎng)度為2cm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 20mL，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到4.5MPa時(shí)為止，保持45 分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥；
第( 步中，第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為2%硫酸的體積比為Ig 15mL，升溫至140°C，在壓力為0.37MPa的條件下，進(jìn)行水解3小時(shí)，待反應(yīng)釜降溫至50°C后開(kāi)啟放料閥；
第(3)步中，在超濾器的截留分子量為4000Da，壓力為0. HMI3a下，直至超濾截留液體積減少至原體積25%時(shí)為止；
第(4)步中，在攪拌下升溫至55°C，酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為 Ig 130mL,進(jìn)行恒溫酶水解1. 5小時(shí)，繼續(xù)升溫至90°C，并保溫10分鐘；
第(6)步中，直至體系的pH值達(dá)到5. 2時(shí)為止，用其體積8倍的純凈水洗滌；
第(7)步中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即HZ-016樹(shù)脂第(6)步制備出的中和液的體積比為1 37，在流速為樹(shù)脂柱體積的4倍/小時(shí)的條件下，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為5. 5%的鹽酸溶液，靜置45分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為5. 5%的鹽酸溶液，在流速為3倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌45分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 2時(shí)為止；
第⑶步中，納濾器的截留分子量為750Da，壓力為0. 45MPa下；
第(9)步中，進(jìn)行真空濃縮的真空度為0.75MPa、溫度為82°C的條件下，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 5 %時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到 1. 25%時(shí)止；
第(10)步中，絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為 1 0. 15 0.004的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為 1 0.08 0.004的比例，就分別制備出平均分子量為200Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為850Da絲短肽濃縮液。
實(shí)施例3
一種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，同實(shí)施例1，其中
第(1)步中，將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為3cm的短絲段，鍘成長(zhǎng)度為3cm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 30mL，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到6. OMPa時(shí)為止，保持60分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥；
第( 步中，第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為3%硫酸的體積比為Ig 20mL，升溫至150°C，在壓力為0. 45MPa的條件下，進(jìn)行水解4小時(shí)，待反應(yīng)釜降溫至60°C后開(kāi)啟放料閥；
第(3)步中，在超濾器的截留分子量為5000Da，壓力為0.2MI^下，直至超濾截留液體積減少至原體積30%時(shí)為止；
第(4)步中，在攪拌下升溫至60°C，酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為 Ig 200mL,進(jìn)行恒溫酶水解2小時(shí)，繼續(xù)升溫至100°C，并保溫15分鐘；
第(6)步中，直至體系的pH值達(dá)到5. 5時(shí)為止，用其體積10倍的純凈水洗滌；
第(7)步中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即001X7樹(shù)脂第(6)步制備出的中和液的體積比為1 50，在流速為樹(shù)脂柱體積的6倍/小時(shí)的條件下，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為7%的鹽酸溶液，靜置60分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為7%的鹽酸溶液，在流速為4倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌60分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 5時(shí)為止；
第(8)步中，納濾器的截留分子量為lOOODa，壓力為0. 6MPa下；
第(9)步中，進(jìn)行真空濃縮的真空度為0.9MPa、溫度為90°C的條件下，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到3. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 5% 時(shí)止；第(10)步中，絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0.2 0.005 的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0. 005的比例，就分別制備出平均分子量為250Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為1050Da絲短肽濃縮液。
權(quán)利要求
1. 一種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，具體步驟如下(1)預(yù)處理以廢蠶絲為原料，先用鍘刀將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為1 3cm的短絲段，再放置于不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，然后再與高壓蒸汽發(fā)生器連接，接著再按照鍘成長(zhǎng)度為1 3cm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 10 30mL的比例，先將短絲段加入不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，再通入高壓蒸汽，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到3. 0 6. OMPa時(shí)為止，保持30 60分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥，進(jìn)行爆氣處理，收集爆氣短絲段；(2)稀硫酸水解第(1)步完成后，按照第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為1 3%硫酸的體積比為Ig 10 20mL的比例，先將爆氣短絲段放置于搪玻璃反應(yīng)釜中，再在搪玻璃反應(yīng)釜中加入稀硫酸并密閉反應(yīng)釜，然后再升溫至130 150°C，在壓力為0. 3 0. 45MPa的條件下，進(jìn)行水解2 4小時(shí)，向反應(yīng)釜夾層中通入冷卻水，待反應(yīng)釜降溫至40 60°C后開(kāi)啟放料閥，將水解液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行抽濾，棄濾渣，收集濾液；(3)脫酸第(2)步完成后，先將第( 步收集的濾液，通過(guò)截留分子量為3000 5000Da的超濾器，在壓力為0. 08 0. 2MPa下，進(jìn)行第一次超濾脫酸，直至超濾截留液體積減少至原體積 20 30%時(shí)為止，分別收集第一次超濾濾過(guò)液和第一次超濾截留液，對(duì)于收集的第一次超濾截留液，補(bǔ)充純凈水至原體積，在同等條件下，進(jìn)行第二次超濾脫酸，分別收集第二次超濾濾過(guò)液和第二次超濾截留液；(4)制備酶水解液第(3)步完成后，將第C3)步制備出的脫酸水解液泵入搪玻璃反應(yīng)釜中，先在攪拌下升溫至50 60°C，再按照酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為Ig 50 200mL的比例，在搪玻璃反應(yīng)釜中加入酸性蛋白酶，進(jìn)行恒溫酶水解1 2小時(shí)，繼續(xù)升溫至80 100°C，并保溫5 15分鐘，收集滅除酶活性的液體；(5)脫色第(4)步完成后，將第(4)步收集的滅除酶活性的液體泵入活性炭脫色柱中，進(jìn)行脫色，直至流出的脫色液無(wú)色時(shí)為止，分別收集脫色液和脫色廢活性炭柱；(6)中和第( 步完成后，將第( 步收集的脫色液泵入中和釜中，在攪拌下加入碳酸鈣粉末， 直至體系的PH值達(dá)到5. 0 5. 5時(shí)為止，將中和反應(yīng)液泵入抽濾機(jī)中，進(jìn)行第一次抽濾，分別收集第一次濾過(guò)液和第一次濾渣，對(duì)于收集的第一次濾渣，先用其體積6 10倍的純凈水進(jìn)行洗滌，然后在同等條件下，進(jìn)行第二次抽濾，分別收集第二次濾過(guò)液和第二次濾渣；(7)脫鹽第(6)步完成后，按照強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即001/7樹(shù)脂或擬-016樹(shù)脂第(6) 步制備出的中和液的體積比為1 25 50的比例，先將中和液泵入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱中，在流速為樹(shù)脂柱體積的2 6倍/小時(shí)的條件下，進(jìn)行脫鹽處理，分別收集脫鹽液和脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，對(duì)于收集的脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為4 7%的鹽酸溶液，靜置30 60分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為4 7%的鹽酸溶液，在流速為2 4倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌30 60分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 0 5. 5時(shí)為止，分別收集鹽酸體積濃度為4 7%的鹽酸再生液、純凈水洗滌液和經(jīng)過(guò)再生處理的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱；(8)納濾分級(jí)第(7)步完成后，將第(7)步收集的脫鹽液泵入截留分子量為500 IOOODa的納濾器中，在壓力為0. 3 0. 6MPa下，進(jìn)行納濾分級(jí)，直至無(wú)納濾濾過(guò)液流出為止，分別收集納濾濾過(guò)液和納濾截留液；(9)真空濃縮第(8)步完成后，將第(8)步收集的絲氨基酸分級(jí)液和絲短肽分級(jí)液分別泵入真空濃縮機(jī)中，分別在真空度為0. 6 0. 9MPa、溫度為75 90°C的條件下，分別進(jìn)行真空濃縮，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 0 3. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 0 1. 5%時(shí)止，分別收集絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液；(10)制備絲氨基酸和絲短肽濃縮液制品第(9)步完成后，將第(9)步分別收集的絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液分別泵入調(diào)配罐中，分別按照絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0.2 0.003 0.005的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為 1 0.05 0.1 0.003 0.005的比例，在無(wú)菌環(huán)境下分別在絲氨基酸濃縮液和絲短肽濃縮液中加入甘油和百霉殺防腐劑，分別攪拌均勻，就分別制備出平均分子量為150 250Da 的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為650 1050Da絲短肽濃縮液。
2.按照權(quán)利要求
1所述的一種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，其特征在于 第(1)步中，將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為Icm的短絲段，鍘成長(zhǎng)度為Icm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 10mL，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到3. OMI^a時(shí)為止，保持30分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥；第( 步中，第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為硫酸的體積比為 Ig 10mL，升溫至130°C，在壓力為0. 3MPa的條件下，進(jìn)行水解2小時(shí)，待反應(yīng)釜降溫至 40°C后開(kāi)啟放料閥；第C3)步中，在超濾器的截留分子量為3000Da，壓力為0. OSMI^a下，直至超濾截留液體積減少至原體積20%時(shí)為止；第⑷步中，在攪拌下升溫至50°C，酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為 Ig 50mL，進(jìn)行恒溫酶水解1小時(shí)，繼續(xù)升溫至80°C，并保溫5分鐘；第(6)步中，直至體系的pH值達(dá)到5.0時(shí)為止，用其體積6倍的純凈水洗滌； 第(7)步中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即001X7樹(shù)脂第(6)步制備出的中和液的體積比為1 25，在流速為樹(shù)脂柱體積的2倍/小時(shí)的條件下，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為4%的鹽酸溶液，靜置30分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為 4%的鹽酸溶液，在流速為2倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌30 分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 0時(shí)為止；第(8)步中，納濾器的截留分子量為500Da，壓力為0. 下； 第(9)步中，進(jìn)行真空濃縮的真空度為0. 6MPa、溫度為75°C的條件下，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 0%時(shí)止；第(10)步中，絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0. 003的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0.05 0.003的比例，就分別制備出平均分子量為150Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為650Da絲短肽濃縮液。
3.按照權(quán)利要求
1所述的一種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，其特征在于第(1)步中，將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為2cm的短絲段，鍘成長(zhǎng)度為2cm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 20mL，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到4.5ΜΙ^時(shí)為止，保持45分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥；第( 步中，第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為2%硫酸的體積比為 Ig 15mL，升溫至140°C，在壓力為0. 37MPa的條件下，進(jìn)行水解3小時(shí)，待反應(yīng)釜降溫至 50°C后開(kāi)啟放料閥；第C3)步中，在超濾器的截留分子量為4000Da，壓力為0. HMI5a下，直至超濾截留液體積減少至原體積25%時(shí)為止；第⑷步中，在攪拌下升溫至陽(yáng)！，酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為 Ig 130mL,進(jìn)行恒溫酶水解1. 5小時(shí)，繼續(xù)升溫至90°C，并保溫10分鐘；第(6)步中，直至體系的pH值達(dá)到5.2時(shí)為止，用其體積8倍的純凈水洗滌； 第(7)步中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即HZ-016樹(shù)脂第(6)步制備出的中和液的體積比為1 37，在流速為樹(shù)脂柱體積的4倍/小時(shí)的條件下，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為5. 5%的鹽酸溶液，靜置45分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為5. 5%的鹽酸溶液，在流速為3倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌45分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 2時(shí)為止；第(8)步中，納濾器的截留分子量為750Da，壓力為0.45MI^下； 第(9)步中，進(jìn)行真空濃縮的真空度為0. 75MPa、溫度為82°C的條件下，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到2. 5%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 25%時(shí)止；第(10)步中，絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 15 0. 004 的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0.08 0.004的比例，就分別制備出平均分子量為200Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為850Da絲短肽濃縮液。
4.按照權(quán)利要求
1所述的一種廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，其特征在于第(1)步中，將廢蠶絲鍘成長(zhǎng)度為3cm的短絲段，鍘成長(zhǎng)度為3cm的短絲段的質(zhì)量不銹鋼高壓反應(yīng)釜的體積比為Ig 30mL，直至釜內(nèi)壓力達(dá)到6. OMPa時(shí)為止，保持60分鐘后開(kāi)啟中壓蝶閥；第( 步中，第(1)步收集的爆氣短絲段的質(zhì)量體積濃度為3%硫酸的體積比為 Ig 20mL，升溫至150°C，在壓力為0. 45MPa的條件下，進(jìn)行水解4小時(shí)，待反應(yīng)釜降溫至 60°C后開(kāi)啟放料閥；第(3)步中，在超濾器的截留分子量為5000Da，壓力為0. 下，直至超濾截留液體積減少至原體積30%時(shí)為止；第⑷步中，在攪拌下升溫至60°C，酸性蛋白酶的質(zhì)量脫酸水解液的體積比為 Ig 200mL,進(jìn)行恒溫酶水解2小時(shí)，繼續(xù)升溫至100°C，并保溫15分鐘；第(6)步中，直至體系的pH值達(dá)到5.5時(shí)為止，用其體積10倍的純凈水洗滌；第(7)步中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，即001X7樹(shù)脂第(6)步制備出的中和液的體積比為1 50，在流速為樹(shù)脂柱體積的6倍/小時(shí)的條件下，先泵入與脫鹽強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱等體積的鹽酸體積濃度為7%的鹽酸溶液，靜置60分鐘，再泵入鹽酸體積濃度為 7%的鹽酸溶液，在流速為4倍強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱體積/小時(shí)的條件下，進(jìn)行洗滌60 分鐘，最后用純凈水洗滌至pH為5. 5時(shí)為止；第(8)步中，納濾器的截留分子量為lOOODa，壓力為0.6MI^下； 第(9)步中，進(jìn)行真空濃縮的真空度為0. 9MPa、溫度為90°C的條件下，其中絲氨基酸分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到3. 0%時(shí)止，絲短肽分級(jí)液濃縮至氨基酸態(tài)氮達(dá)到1. 5%時(shí)止； 第(10)步中，絲氨基酸濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 2 0. 005的比例；絲短肽濃縮液甘油百霉殺防腐劑的體積比為1 0. 1 0. 005的比例，就分別制備出平均分子量為250Da的絲氨基酸濃縮液和平均分子量為1050Da絲短肽濃縮液。
專(zhuān)利摘要
一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法，涉及一種用廢蠶絲制備絲短肽及絲氨基酸的方法。本發(fā)明以廢蠶絲為原料，采用蒸汽爆破法進(jìn)行預(yù)處理，再在一定壓力下用稀硫酸水解，進(jìn)行適當(dāng)脫酸處理后，接著加入酸性蛋白酶水解，然后進(jìn)行脫色、中和、精制，最后進(jìn)行真空濃縮及調(diào)配得到產(chǎn)品。本發(fā)明具有水解條件溫和，水解率高，操作簡(jiǎn)單，成本較低，清潔安全等特點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物硫酸鈣可用于水泥及石膏板生產(chǎn)，再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生的廢酸液經(jīng)中和達(dá)標(biāo)后排放，無(wú)有毒有害廢料排放，基本實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。采用本方法制備出的絲短肽及絲氨基酸具有溶解性好、純度高，可廣泛應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C12P21/06GKCN102206695SQ201110084138
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年4月2日
發(fā)明者周興, 周小華, 張 杰, 徐煥煥, 李海軍, 胡梅 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 重慶海帆生化科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan