CN101061827B - 从鱼皮、鱼骨中酶法制取鱼胶原肽的工业生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种独特的、从鱼皮、鱼骨中提取胶原蛋白，然后用复合蛋白酶酶解胶原蛋白，分离提纯鱼胶原蛋白肽的生产工艺，主要以三文鱼、鮟鱇鱼鱼皮和鱼产品加工废料杂鱼骨为原料，经解冻、清洗、去鳞、去脂、绞碎、酶解、分离、脱油去腥、超滤、浓缩、喷雾干燥，制成一种无腥味的白色粉末状鱼胶原肽。本发明工艺简单，生产周期短，所生产的鱼胶原肽产品白色、无腥味，口感好，所含的混合胶原肽分子量小，可作为蛋白营养补充剂直接食用，也可作为临床营养品、保健食品、运动食品以及化妆品的功能配料，为综合利用鱼产品加工废料，如碎鱼皮，鱼骨，碎肉，生产高价值的产品找到了一种新的途径。

Description

从鱼皮、鱼骨中酶法制取鱼胶原肽的工业生产方法

                        技术领域

本发明涉及到高纯度的鱼胶原肽工业化产品，其蛋白质含量在85％以上，90％的鱼胶原肽的分子量在1000Dalton以下。本发明还涉及到鱼骨和鱼皮胶原蛋白被有限地酶催化水解，生产成鱼胶原肽粉，用作保健食品、普通食品和化妆品的原料。本分明还涉及工业化生产该鱼胶原肽的方法。 

                        背景技术

胶原蛋白是细胞基质的重要成分，在细胞中扮演粘结功能的角色，在人體中，主要存在于皮肤、肌肉、骨胳、牙齿、内脏和眼睛中。胶原蛋白是一种重要的功能性蛋白质，它与细胞的增生、分化、运动、免疫、关节润滑、伤口愈合等密切相关。由于胶原蛋白的特殊功能，已被广泛地应用于医药、食品、日用化工、生物合成等领域。目前，生产的胶原蛋白质、制品的原料主要来源是从猪、牛等陆生哺乳动物的皮、骨键。近年来，随着全球生态环境恶化，导致疯牛病、口蹄疫等流行病的发生，使得从哺乳陆生动物皮、骨中提取胶原蛋白的危险性增大。由此人们开始对从水产动物中提取胶原蛋白关注起来，因而，从水生动物鱼体废弃物中提取安全、卫生、无害的胶原蛋白质、已成为当前国内外业内研发的热门课题。 

鱼胶原肽是用蛋白水解酶将鱼体中的胶原蛋白水解、提取的一类小分子活性胶原蛋白，在氨基酸组成方面与大分子的胶原蛋白不相上下，而且更容易被人体吸收，还表现出超出大分子胶原蛋白的生理活性，用途更加广泛，在保健方面应用于防止骨质疏松、免疫力的提升及強化内脏功能。在美容方面应用于修補皮肤疤痕，抗老、怯斑、保湿及美白等。 

胶原蛋白质含量占鱼体总蛋白的25～30％，主要分布于鱼皮、鱼骨和鱼鳞中，且鱼皮、鱼骨和鱼鳞的粗胶原蛋白质就占80％以上。而一般的水产品加工中都将鱼皮、鱼骨和鱼鳞作为低价值的废弃物扔掉，或加工成饲料。因此，充分而合理地利用废弃的鱼皮和鱼骨资源，提取胶原肽，不仅可化废为宝，减少环境污染，而且能推动水产加工业的发展。 

发明专利CN1582771涉及到一种用鱼皮生产胶原肽的生产工艺，将鱼皮浸如稀硷水中去除杂质，用蛋白酶和风味酶水解，使胶原蛋白形成小分子肽，经除苦、脱色、浓缩、干燥，制成鱼胶原蛋白肽。发明专利CN1560270利用废弃鱼皮，以复合酶分步定向水解生产降血压肽。其方法是将鱼皮绞碎，放入磷酸缓冲溶液中，加入菠萝蛋白酶进行酶解，再用Alcalase硷性蛋白酶酶解，经分离提纯、冻干后得到粉末状的降血压肽。 

发明专利CN1382806通过硷溶液处理深海鱼皮，再利用限制性酶水解，制成可降解的生物相容性的鱼皮胶原蛋白。 

日本专利JP 2001200000公开了从深海鲑鱼鱼皮中提取胶原蛋白的制备方 

日本专利JP 2001200000公开了从深海鲑鱼鱼皮中提取胶原蛋白的制备方法，先对鱼皮进行酸法脱脂，然后用蛋白酶进行酶解，经过过滤、脱色、精滤、浓缩、灭菌、干燥制得胶原蛋白粉。美国专利US2002164681提及从鱼皮，猪皮或牛皮中，采用蛋白质酶水解法提取胶原蛋白的方法，其中蛋白酶可选用木瓜蛋白酶、链霉蛋白酶等，再经脱脂，脱色，分离提纯，可得到生物相容性好的鱼皮胶原蛋白。 

以上研究方法，都是采用普通提取法和酶解提取，制备胶原蛋白，其产品的分子量较大。本发明运用复合酶解技术，将鱼皮、鱼骨胶原蛋白有控制水解，再经脱腥脱色，分离纯化，浓缩干燥等工艺处理，制得高纯度、小分子量的鱼胶原蛋白肽，在这方面还未见报道。 

                          发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，生产周期短的酶法制取鱼皮胶原肽的工业生产方法。 

本发明的目的是这样实现的：从鱼皮、鱼骨中酶法制取鱼胶原肽的工业生产方法，方法包括以下步骤： 

1.原料要求 

原料要求：鱼皮的蛋白质含量在30％(干基)以上，一次性投料其总蛋白质量在300公斤以上；鱼骨的蛋白质在10％(干基)，一次性投料其总蛋白质量在200公斤以上。 

2.原料预处理 

鱼皮：将鱼皮在室温条件下进行自然解冻，将解冻后的物料，放于硷水(pH＝9)槽中，加热至50～60℃，除去鱼鳞和部分表面油脂，用温热清水漂洗干净，清洗后的鱼皮送到绞肉机绞碎，绞碎后的鱼皮料转移至乳化罐，加入5～8倍的热硷水((pH8～9，50～60℃)进行乳化处理。 

鱼骨：鱼骨在室温条件下进行自然解冻，将解冻后的鱼骨用温热清水漂洗干净。清洗后的鱼骨送到绞肉机绞碎，绞碎后的鱼骨转移至乳化罐，加入5～8倍的热硷水((pH8～9，50～60℃)进行乳化处理。 

(1)酶解 

将乳化处理后的物料打入酶解罐。加热使料温达到50℃，用溶解后的浓NaOH溶液调节PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白质2000～10000单位的酶量加入酶A。酶解期间，使温度保持在50℃，pH保持在8.5左右，连续酶解3小时。然后是酶解罐中的物料降温至40℃左右，调节PH＝7左右，按每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入酶B(加量见表1)。控制温度到60℃左右，继续酶解2小时。酶解结束后，酶解液经双联过滤器到热交换器升温灭酶，灭酶温度120～140℃。并控制出口温度到60℃左右，物料输入储料罐备用。在进行骨胶原蛋白水解时，在加酶B的同时，每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入加酶C，其它条件相同。 

(2)分离脱腥 

液渣分离：利用离心分离机，采用12000r～16000r/min的转速对鱼皮胶原酶解液进行液渣分离，得到离心清液。 

脱醒分离：利用油水离心分离机，采用8000r～10000r/min的转速对上述离心液进行油水分离，除去有腥味的鱼油，得到脱醒的鱼胶原肽清液。 

(4)膜过滤 

利用膜孔径为0.05～0.1μm微、超滤装置，在操作压力0.2Mpa～0.4Mpa；液料温度30～80℃的条件下，进行过滤，得到澄清的鱼胶原肽透过液。 

(5)蒸发浓缩 

采用双效降膜蒸发器，在0.1±0.02Mpa蒸汽压力，40～80℃下将膜过滤料液蒸发浓缩，直至浓缩液的固含量为20％～50％ 

(6)脱色 

鱼胶原肽浓缩液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加热至80℃，搅拌0.5小时，过滤。 

(7)喷雾干燥 

使用离心式用喷雾干燥装置鱼胶原肽浓缩液进行喷雾干燥，得到小分子、高纯度的鱼胶原肽粉。干燥条件设定为进口温度160～180℃，出口温度为80～90℃。 

本发明所使用的蛋白水解酶，为自制的专用复合酶制剂酶A和酶B。酶A为以硷性蛋白酶为着主的复合酶制剂；酶B和酶C为以中性和酸性蛋白酶为主的复合酶制剂。所用蛋白酶可以是由市售的，从植物、动物或微生物提取的多种蛋白酶组成。 

本发明研究出一套独特的专用分离系统，这套系统包括管式离心机，油水分离蝶片离心机，微滤和超滤装置。先用管式离心机，在12000r～16000r/min的转速下离心进行液渣分离。然后油水碟片离心机除去有腥味的鱼油。最后用微滤和超滤装置进行胶原肽的提纯分离。 

                        具体实施方式

以下详细叙述本发明的具体实施例。 

实施例1：将1600公斤冷冻碎鱼皮在室温下自然解冻，用清水将鱼皮清洗干净，沥干。将清洗后的鱼骨送到绞肉机绞碎，绞碎后的鱼骨料转移至乳化罐，加入5～8倍的热硷水((pH8～9，50～60℃)进行乳化处理。将乳化处理后的物料打入酶解罐。加热使料温升到50℃，用溶解后的浓NaOH溶液调节PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白质2000～10000单位的酶量加入酶A。酶解期间，使温度保持在50℃，pH保持在8.5左右，连续酶解3小时。然后是酶解罐中的物料降温至40℃左右，调节PH＝7左右，按每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入加酶B控制温度到60℃左右，继续酶解2小时。酶解结束后，酶解液经双联过 滤器到热交换器升温灭酶，灭酶温度120～140℃。并控制出口温度到60℃左右。将灭酶后的酶解液分离脱腥用离心分离机，采用12000r～16000r/min的转速对鱼皮胶原酶解液进行液渣分离，得到离心清液。再用油水离心分离机，采用8000r～10000r/min的转速对上述离心液进行油水分离，除去有腥味的鱼油，得到脱醒的鱼胶原肽清液。利用膜孔径为0.05～0.1μm微、超滤装置，在操作压力0.2Mpa～0.4Mpa；液料温度30～80℃的条件下，进行过滤，得到澄清的鱼胶原肽透过液。采用双效降膜蒸发器，在0.1±0.02Mpa蒸汽压力，40～80℃下将膜过滤料液蒸发浓缩，直至浓缩液的固含量为20％～50％。在鱼胶原肽浓缩液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加热至80℃，搅拌0.5小时，过滤。使用离心式用喷雾干燥装置鱼胶原肽浓缩液进行喷雾干燥，得到小分子、高纯度的鱼胶原肽粉。干燥条件设定为进口温度160～180℃，出口温度为80～90℃。最后得到205公斤鱼皮胶原肽粉末，最后进行理化分析和分子量分布分析。其蛋白质含量为92.3％，90％的胶原肽的分子量在1000Dalton以下。 

实施例2：将5000公斤冷冻鱼骨在室温下自然解冻，用清水将鱼骨清洗干净，沥干，用温热清水漂洗干净，清洗后的鱼皮用绞肉机绞碎。绞碎后的鱼骨料转移至乳化罐，加入5-8倍的热硷水((pH8～9，50～60℃)进行乳化处理。将乳化处理后的物料打入酶解罐。加热使料温升到50℃，用溶解后的浓NaOH溶液调节PH＝8.5。加入酶A，按每克蛋白质2000～10000单位的酶量加入酶A。酶解期间，使温度保持在50℃，pH保持在8.5左右，连续酶解3小时。然后是酶解罐中的物料降温至40℃左右，调节PH＝7左右，按每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入加酶B和每克蛋白质1000～2000单位的酶量加入加酶C，控制温度到60℃左右，继续酶解2小时。酶解结束后，酶解液经双联过滤器到热交换器升温灭酶，灭酶温度120～140℃。并控制出口温度到60℃左右。将灭酶后的酶解液分离脱腥用离心分离机，采用12000r～16000r/min的转速对鱼皮胶原酶解液进行液渣分离，得到离心清液。再用油水离心分离机，采用8000r～10000r/min的转速对上述离心液进行油水分离，除去有腥味的鱼油，得到脱醒的鱼胶原肽清液。利用膜孔径为0.05～0.1μm微、超滤装置，在操作压力0.2Mpa～0.4Mpa；液料温度30～80℃的条件下，进行过滤，得到澄清的鱼胶原肽透过液。采用双效降膜蒸发器，在0.1±0.02Mpa蒸汽压力，40～80℃下将膜过滤料液蒸 量5％的活性碳粉末，加热至80℃，搅拌0.5小时，过滤。使用离心式用喷雾干燥装置鱼胶原肽浓缩液进行喷雾干燥，得到小分子、高纯度的鱼胶原肽粉。干燥条件设定为进口温度160-180℃，出口温度为80～90℃。最后得到99.4公斤鱼骨胶原肽粉末。最后进行理化分析和分子量分布分析。其蛋白质含量为92.3％，90％的胶原肽的分子量在1000Dalton以下。 

                        附图说明

根据本发明，鱼胶原肽的分子量分布是用高效凝胶过滤色谱法分析测定的，分子量分布图如图1所示。当鱼骨和鱼皮原料、酶制剂及水解条件稳定不变时，所得到的鱼胶原肽的质量是一致的，产品中胶原肽的分子量分布也是相对稳定的，表现在其特征分子量分布图上。 

Claims (4)

1.一种酶法制取鱼胶原肽的工业生产方法，其特征在于所述方法包括下述步骤：

(1)原料预处理

将鱼皮在室温条件下进行自然解冻，将解冻后的物料，放于pH＝9的碱水槽中，加热至50～60℃，除去鱼鳞和部分表面油脂，用温热清水漂洗干净，清洗后的鱼皮用绞肉机绞碎，绞碎后的鱼皮料转移至乳化罐，加入5～8倍的热碱水，pH8～9，50～60℃，进行乳化处理；鱼骨在室温条件下进行自然解冻，将解冻后的鱼骨用温热清水漂洗干净，清洗后的鱼骨送到绞肉机绞碎，绞碎后的鱼骨转移至乳化罐，加入5-8倍的热碱水，pH8～9，50～60℃，进行乳化处理；

(2)酶解

将乳化处理后的物料打入酶解罐，加热使料温达到50℃，用溶解后的浓NaOH溶液调节PH＝8.5，加入酶A，按每克蛋白质2000-10000单位的酶量加入酶A，酶解期间，使温度保持在50℃，pH保持在8.5，连续酶解3小时，然后使酶解罐中的物料降温至40℃，调节PH＝7，按每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入酶B，控制温度到60℃，继续酶解2小时，酶解结束后，酶解液经双联过滤器到热交换器升温灭酶，灭酶温度120～140℃，并控制出口温度到60℃，或者在加酶B的同时，按每克蛋白质5000～10000单位的酶量加入加酶C，其它条件相同；

(3)分离脱腥

液渣分离：利用离心分离机，采用12000r～16000r/min的转速对鱼胶原酶解液进行液渣分离，得到离心清液；

脱腥分离：利用油水离心分离机，采用8000r～10000r/min的转速对上述离心液进行油水分离，除去有腥味的鱼油，得到脱腥的鱼胶原肽清液；

(4)膜过滤

利用膜孔径为0.05～0.1μm微、超滤装置，在操作压力0.2Mpa～0.4Mpa；液料温度30～80℃的条件下，进行过滤，得到澄清的鱼胶原肽透过液；

(5)蒸发浓缩

采用双效降膜蒸发器，在0.1±0.02Mpa蒸汽压力，40～80℃下将膜过滤料液蒸发浓缩，直至浓缩液的固含量为20％～50％；

(6)脱色

鱼胶原肽浓缩液中加入液料固含量5％的活性碳粉末，加热至80℃，搅拌0.5小时，过滤；

(7)喷雾干燥

使用离心式用喷雾干燥装置鱼胶原肽浓缩液进行喷雾干燥，得到小分子、高纯度的鱼胶原肽粉，干燥条件设定为进口温度160～180℃，出口温度为80～90℃；

其中所使用的酶A为碱性蛋白酶为主的复合酶制剂，酶B和酶C为中性蛋白酶和酸性蛋白酶为主的复合酶制剂。

2.根据权利要求1所述的酶解制取鱼胶原肽的工业生产方法，其特征在于所使用的原料为三文鱼鱼皮和鮟鱇鱼鱼皮，其蛋白质含量在15～20％之间。

3.根据权利要求1所述的酶解制取鱼胶原肽的工业生产方法，其特征在于所使用的分离方法，先用管式离心机，在12000r～16000r/min的转速下离心进行液渣分离，然后用油水碟片离心机除去有腥味的鱼油。

4.根据权利要求1所述的酶解制取鱼胶原肽的工业生产方法，其特征在于所制得鱼胶原肽产品的蛋白质含量以干基计在92％以上，平均分子量小于1000Dalton。

Images