专利名称：一种微球状固定化复合酶及酶解皮料制备食用明胶的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能酶解胶原蛋白分子的生物酶解方法，属于生物酶技术应用领域，特别涉及一种微球状固定化复合酶及酶解皮料制备食用明胶的工艺。
宵私抆不
在传统制备方法中，用皮料制备明胶多采用灰法、碱法生产工艺，主要包括将切碎、脱脂后的皮块进行长时间的石灰乳浸泡处理，再经中和、水洗后多次分道熬胶等
工序，生产周期长达20 — 60天，耗水量大，生产一吨明胶需800 — 1000吨水，生产成本高，常使各批次产品性能不稳定，产品级次随熬胶温度而呈阶梯式变化，优级品率一般只有42%左右，难以生产出性能均一、稳定的优质食用明胶，而且污染较严重，每吨明胶大约产生500—800吨含盐、碱废水。
由于上述提取明胶的传统方法存在着种种不足，国内外科技工作者展开了利用生物酶解法制备明胶的研究，文献报道较多，主要有李彦春、靳立强、危冬发等，酶法提取牛皮胶原蛋白的研究，《中国皮革》，2002， 31 (23) : 6—9;张铭让，林炜，穆畅道等，从皮边脚料中提取胶原及其在食品中的应用，《亚洲国际皮革科学与技术研讨会论文集》，2000: 75—81;王润成，皮料酶法制备食用明胶的工艺方法，中国发明专利ZL90106816. 0等。虽然用酶法来提取明胶，可避免使用传统方法带来的一些弊病，但大多采用的是单一的酶制剂，或者是在不同阶段加入同种或不同种酶制剂，以分批方式一次一次地将酶和底物混合，待反应结束，从产物中将酶分离出来，但要在回收时保持其活性免受损失是很困难的。实际上，在每次分离反应过程中，都要浪费掉一部分酶，而且很容易带入一些残留的酶到明胶后处理工序，严重影响明胶产品的质量。此外，由于酶的专一活性，工艺条件难以控制，基本只是处于实验阶段，影响了酶法制胶在工业上大面积的应用推广，缺乏用于皮(骨)胶原的专用明胶提取酶处理剂。
而将复合酶、固定化载体、交联剂、包埋剂、pH缓冲剂混合交联成微球状固定化复合酶，可使酶反应更换成连续过程，酶就可以反复使用并实现了反应过程的连续自动化，过程也可精密控制了。不仅使明胶前处理后的酶可以回收，重复使用，降低了催化剂成本，还提高了酶的稳定性，避免了残留酶蛋白对提胶后的明胶液进行再次降解，简化了后处理，增加了明胶产品的质量，从而获得稳定均一的优质食用明胶。本发明以微球状固定化复合酶替代传统工艺生产工序的脱脂、浸灰乳过程，直接水洗后提胶，所用处理酶液过滤分离后可重新使用。
发明内容
为了更好地利用动物胶原，根据胶原蛋白分子构象稳定性，结合现代生物酶水解机理基础上，对能水解动物胶原蛋白分子的多种生物酶进行研究，从而完成了本发明。本发明的目的之一在于提供一种微球状固定化复合酶。
本发明的目的之二在于提供利用所述的微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺。能够使皮料提胶前处理过程简单、连续，所用酶不需灭活、能反复使用的酶法明胶生产工艺，以达到缩短生产周期、降低污染，制备粘度、冻力等指标达到国家标准要求的、产品品质较为专一的食用明胶水平。
本发明的目的之一是这样完成的-
微球状固定化复合酶由各成分重量份为复合酶2-8份、固定化载体70-卯份、交联剂0.5-1.5份、包埋剂10-18份、和pH缓冲剂0.5-1.5份，通过吸附、交联、包埋处理后制成微球状固定化复合酶。
所述微球状固定化复合酶中的复合酶由胰蛋白酶40-50份、中性蛋白酶35-40份和脂肪酶10-20份组成，固定化载体为硅藻土，交联剂为戊二醛，包埋剂为纤维素，pH缓冲剂为碳酸氢钠。
本发明的目的之二是这样完成的
微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶工艺主要包括酶解、过滤分离和溶胶过程，其特征是将预处理后切碎的皮块置于酶解木制转鼓中，用0. 5 1. 5倍体积的水转动，在先将pH值调至所用酶所适应的pH7.0 8.0范围的条件下，加入微球状固定化复合酶，于30 42"C间进行酶浴，至皮块光洁带玻璃透明状，然后将底物进行分离处理，酶液经过滤分离后回收再用，底物再经水洗后，进行正常工序的提胶、过滤、浓缩、干燥的常规操作；
技术方案如下
一种微球状固定化复合酶解提取食用明胶的工艺，包括如下步骤
(1) 、将灰碱法剖层后的裸皮边角即三清皮切碎，切碎大小控制在10 15cm;
(2) 、加入皮重量的2倍的水洗两次，水洗时间为20 40min;
(3) 、调整浴液的温度28 32。C，浴液比为1.2，脱灰剂用量为皮重量的1 1.5%，脱灰助剂用量为0. 1 0. 5%，转鼓中操作，转动时间30 60min，调整pH至5 8;
(4) 、控液后加入皮重量的1.2倍的水，微球状固定化复合酶的加入量为其中的复合酶占皮重量的0. 2~0. 6% ，在30 42。C水解4 12h;(5) 、用酸调节反应后溶液pH至6 7,调整用酸为重量比为l: 20的盐酸或
硫酸；
(6) 、于常规工艺条件下提胶，过滤胶液、浓縮干燥得明胶成品； 所述的百分比为重量百分比。
明胶溶液经干燥后检测，第一道成品获得明胶的粘度为2.7 3.2mPa.s，冻力 199 289Bloora g;消耗皮重50 60%，估算得胶率39 46%。
第二道成品获得明胶的粘度为2. 3 2. 7mPa s，冻力139 197Bloom g;消耗皮 重30 40%，估算得胶率20 28%。
第三道成品获得明胶的粘度为1. 9 2. 4 mPa s，冻力为101 168Bloom g;消耗 皮重15 18%，估算得胶率13. 5 25%。
余留少量皮料，加水升高温，煮沸水解，只余少量有点粘度的皮渣，所述皮块的 切碎处理，是酶解前对物料进行预处理的常用方法，它有利于增加底物浓度，增大酶 作用的表面积，提高酶作用的效率，为防止皮胶原损失和提高出胶率，皮块的大小控 制在10 15cm;
所述加水水洗的处理，因三清皮内的pH值在11 12，而且其中还含有1%左右的 氧化钙，通过水洗可以洗掉皮中1/3的碱或灰，以利于微球状固定化复合酶的处理。 所述的脱灰剂可以是有机酸、硫酸铵、氯化铵，脱灰助剂可以是硫酸或盐酸； 正交实验证明本工艺影响酶解的因素为1、酶/皮料比；2、酶解温度；3、底物 溶液的pH值；4、酶解反应时间。影响程度的大小为酶/皮料比〉反应时间〉反应温度〉pH 值。
本工艺的优选参数为微球状固定化复合酶中酶的加入量为皮料重量的0.4%， 反应时间10h，反应温度38'C， pH值7.0 8.0。在优选参数条件下，优质出胶率可达 85%。
本发明与已有技术相比，具有以下优点
由于本发明提供的是微球状固定化复合酶处理技术，固定化复合酶不溶于水，回 收容易，可重复利用，在降低生产成本的同时，大大降低了环境污染。
1、 由于酶的可重复利用性，酶解后不需灭活，大大降低残留酶对产品质量的影响， 提高了优级品食用明胶的质量。
2、 由于复合酶替代长时间的脱脂、浸灰乳过程，大大縮短生产周期。
3、 由于固定化载体赋予固定化复合酶一定物理性状与机械性能，使其能够方便地 应用于转鼓反应器中，真正实现酶法制胶由实验室试验走向连续化、自动化、工业化 生产。4、生产一吨明胶的实际生产周期縮短90%，耗水量降低87. 5 90°/。。生产成本降 低28 36%。产率提高10 20%，凝胶强度提高20 30%。
具体实施例方式
通过下面的实施例可以进一步的了解本发明，但不是对本发明的限定，所述的百 分比为重量百分比-
实施例1:微球状固定化复合酶由下列各成分的重量份通过吸附、交联、包埋处
理后制成，复合酶2-8份、固定化载体70-90份、交联剂0.5-1.5份、包埋剂10-18 份、和pH缓冲剂0.5-1.5份。
所述微球状固定化复合酶中的复合酶由胰蛋白酶40-50份、中性蛋白酶35-40份 和脂肪酶10-20份组成，固定化载体为硅藻土，交联剂为戊二醛，包埋剂为纤维素，pH 缓冲剂为碳酸氢钠。
微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺
(1) 、将猪三清皮切碎至10cm大小；
(2) 、转鼓内的浴液温度3(TC，浴液比为1.2，氯化铵用量1.2%，盐酸用量O. 1 %，转60min;
(3) 、控液后，加1.2倍水，浴液温度3(TC，微球状固定化复合酶的加入量为 其中的复合酶占皮重量的0.2%，酶解反应12h，控制转鼓转速6r/min，反应结束用1: 20盐酸调p朋.5;
(4) 、控出酶液，过滤分离出微球状酶待用，皮料水洗后至提胶锅加热到60
(5) 、分离出的胶液用硅藻土烛式过滤机过滤，得到产率62 69%的优质明胶； 实施例2:微球状固定化复合酶与实施例1相似.-
微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺
(1) 、将猪三清皮切碎至10cra大小；
(2) 、转鼓内的浴液温度3(TC，浴液比为1.2，氯化铵用量1.2%，盐酸用量O. 1 %，转60min;
(3) 、控液后，加1.2倍水，浴液温度38'C,微球状固定化复合酶的加入量为 其中的复合酶占皮重量的0. 4% ，酶解反应10h，控制转鼓转速6r/min，反应结束用1: 20盐酸或硫酸调p朋.5;
(4) 、控出酶液(过滤分离出微球状酶待用)，皮料水洗后至提胶锅加热到65 8(TC抽提；
(5) 、分离出的胶液用硅藻土烛式过滤机过滤，得到产率80 85%的优质明胶。实施例3:微球状固定化复合酶与实施例1相似
微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺
(1) 、将猪三清皮切碎至10cni大小；
(2) 、转鼓内的浴液温度3(TC，浴液比为1.2，氯化铵用量1.2%，盐酸用量O. 1 %,转60min;
(3) 、控液后，加1.2倍水，浴液温度3(TC，微球状固定化复合酶的加入量为 其中的复合酶占皮重量的0. 4%，酶解反应10h，控制转鼓转速6r/min，反应结束用1: 20盐酸调pH6. 5;
(4) 、控出酶液，过滤分离出微球状酶待用，皮料水洗后至提胶锅加热到60 75'C抽提;
(5) 、分离出的胶液用硅藻土烛式过滤机过滤，得到产率65 72%的优质明胶； 实施例4:微球状固定化复合酶与实施例1相似
微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺
(1) 、将猪三清皮切碎至10cm大小；
(2) 、转鼓内的浴液温度30。C，浴液比为1.2，氯化铵用量1.2%，盐酸用量O. 1 %，转60min;
(3) 、控液后，加1.2倍水，浴液温度38"C，微球状固定化复合酶的加入量为 其中的复合酶占皮重量的0.4%，酶解反应8h，控制转鼓转速6r/min，反应结束用1: 20硫酸调pH6. 5;
(4) 、控出酶液(过滤分离出微球状酶待用)，皮料水洗后至提胶锅加热到65 80'C抽提；
(5) 、分离出的胶液用硅藻土烛式过滤机过滤，得到产率70 76%的优质明胶。 对实施例干燥混合后的优质明胶检测结果
勃氏粘度6. 67% (60。C测)》3. 2mPa s 冻力 》196Bloom g
水分(％) 《14 PH值 5. 5 7. 0
二氧化硫(mg/kg) 20
权利要求
1、一种微球状固定化复合酶，其特征是它由下列各成分的重量份通过吸附、交联、包埋处理后制成，复合酶2-8份、固定化载体70-90份、交联剂0.5-1.5份、包埋剂10-18份、和pH缓冲剂0.5-1.5份。
2、 权利要求1所述的一种微球状固定化复合酶，其特征是所述微球状固定化复合 酶中的复合酶由胰蛋白酶40-50份、中性蛋白酶35-40份和脂肪酶10-20份组成，固 定化载体为硅藻土，交联剂为戊二醛，包埋剂为纤维素，pH缓冲剂为碳酸氢钠。
3、 利用所述的一种微球状固定化复合酶酶解皮料制备食用明胶的工艺，包括酶解、 过滤分离和溶胶过程，其特征是将预处理后切碎的皮块置于酶解木制转鼓中，用0. 5 1. 5倍体积的水转动，在先将pH值调至所用酶所适应的pH7. 0 8. 0范围的条件下， 加入微球状固定化复合酶，于30 42'C间进行酶浴，至皮块光洁带玻璃透明状，然后 将底物进行分离处理，酶液经过滤分离后回收再用，底物再经水洗后，进行正常工序 的提胶、过滤、浓缩、干燥的常规操作。
4、 权利要求3所述的一种微球状固定化复合酶解皮料制备食用明胶的工艺，其特 征是制备工艺过程依次为(1) 、将灰碱法剖层后的裸皮边角即三清皮切碎，切碎大小控制在10 15cm;(2) 、加入皮重量的2倍的水洗两次，水洗时间为20 40min;(3) 、调整浴液的温度28 32t:，浴液比为1.2,脱灰剂用量为皮重量的1 1.5 %，脱灰助剂用量为0. 1 0. 5%,转鼓中操作，转动时间30 60min，调整pH至5 8;(4) 、控液后加入皮重量的1.2倍的水，微球状固定化复合酶的加入量为其中的 复合酶占皮重量的0. 2 0. 6%，在30 42'C水解4 12h;(5) 、用酸调节反应后溶液pH至6 7，调整用酸为重量比为l: 20的盐酸或硫酸；(6) 、于常规工艺条件下提胶，过滤胶液、浓缩干燥得明胶成品； 所述的百分比为重量百分比。
5、 权利要求4所述的一种微球状固定化复合酶解皮料制备食用明胶的工艺，其特 征是通过水洗洗掉皮中1/3的碱或灰。
6、 权利要求4所述的一种微球状固定化复合酶解皮料制备食用明胶的工艺，其特 征是所述的脱灰剂是有机酸、硫酸铵和氯化铵中的一种，脱灰助剂是硫酸或盐酸；
7、 权利要求3或4所述的一种微球状固定化复合酶解皮料制备食用明胶的工艺， 其特征是微球状固定化复合酶的加入量为其中的复合酶占皮重量的0.4%，反应时间10h，反应温度38。C， pH值5. 5 7. 0。
8、权利要求4所述的一种微球状固定化复合酶解皮料制备食用明胶的工艺，其特 征是制备方法依次为(1) 、将猪三清皮切碎至10cm大小；(2) 、转鼓内的浴液温度3(TC，浴液比为1.2，氯化铵用量1.2%，盐酸用量O. 1 %，转60min;(3) 、控液后，加1.2倍水，浴液温度38"C，微球状固定化复合酶的加入量为 其中的复合酶占皮重量的0.4%，酶解反应10h，控制转鼓转速6r/min，反应结束用1: 20盐酸或硫酸调p朋.5;(4) 、控出酶液，过滤分离出微球状酶待用，皮料水洗后至提胶锅加热到65 8(TC抽提；(5) 、分离出的胶液用硅藻土烛式过滤机过滤，得到产率80 85%的优质明胶;
全文摘要
本发明涉及一种微球状固定化复合酶及酶解皮料制备食用明胶的工艺，微球状固定化复合酶由下列各成分的重量份通过吸附、交联、包埋处理后制成，复合酶2-8份、固定化载体70-90份、交联剂0.5-1.5份、包埋剂10-18份、和pH缓冲剂0.5-1.5份。工艺包括酶解、过滤分离和溶胶过程，将预处理后切碎的皮块置于酶解木制转鼓中，用0.5～1.5倍体积的水转动，加入微球状固定化复合酶，于30～42℃间进行酶浴，至皮块光洁带玻璃透明状，然后将底物进行分离处理，酶液经过滤分离后回收再用，底物再经水洗后，再进行常规操作。由于固定化酶不溶于水，回收容易，可重复利用，生产一吨明胶的实际生产周期缩短90％，耗水量降低87.5～90％，成本降低28～36％，产率提高10～20％，凝胶强度提高20～30％。
文档编号C12N11/18GK101665784SQ200910186078
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者危冬发, 苏彩秀 申请人:危冬发