专利名称：一种窄分子量范围的鱼胶原蛋白肽的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种鱼胶原蛋白原料的加工处理工艺，属于化学领域。
背景技术：
目前，在国内外所普遍使用的作为化妆品原料的鱼皮或鱼鳞生产的胶原蛋白肽，其分子量分布范围很宽，在200-2000道尔顿。而化妆品生产所用的胶原蛋白肽的分子量要求在500-1000道尔顿，未经过分子量分级的胶原蛋白肽不适合用于美容化妆品行业。另外在加工过程中普遍使用真空加热浓缩，降低了产品的生理活性。传统上，为了得到分子量范围较窄的鱼胶原蛋白肽，本领域发展了碱法、盐法、酸法、酶法等多种方式对原料进行加工的方法，在工业实践中申请人发现这些方法虽然可以有效分解大分子的胶原蛋白原料，但是其存在诸多缺点，尤其是水解胶原蛋白过程耗时太久，水解效率太差，导致后续的生产工艺效率受到很大影响。虽然采用酶法在一定长度上加快了水解速度，但是采用已有的胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等生物酶对原料进行水解对温度、酸碱性等参数要求严苛，不易控制，同时即使采用这些生物酶，水解过程也需要5小时左右。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种鱼胶原蛋白肽的制备方法，能够有效制备分子量在500-1000道尔顿之间的鱼胶原蛋白肽，与已有的加工工艺相比，本发明的制备方法能够提供窄分子量范围的鱼胶原蛋白肽，分子量范围分布更加集中，更具生理活性，适用做化妆品原料；并且与已有的方案相比，本发明的制备方法有效加快了加工速度，降低了温度、酸碱性等制备参数要求，大大降低了生产难度，提高了生产效率。为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的:`
一种窄分子量范围的鱼胶原蛋白肽的制备方法，包括下述步骤:(I)酶解原料:将鱼皮、鱼鳞等大分子原料水溶液以生物酶进行酶解，得到分子量在200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽，并经活性炭脱色；(2)对分子量为200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽进行二次纳滤，滤除分子量1000道尔顿以上和500道尔顿以下的鱼胶原蛋白肽，从而得到分子量在500-1000之间的鱼胶原蛋白肽。在上述步骤中，步骤(I)用于对大分子的原料料液进行高效分解，使其变为较低分子量的鱼胶原蛋白肽，从而为后续的纳滤步骤提供原料；步骤(2)的二次纳滤过程用于滤除分子量过高和过低的鱼胶原蛋白肽从而得到适用于作为化妆品原料的鱼胶原蛋白肽。其中，步骤(I)的生物酶选择、温度、酸碱度控制会对整个制备过程所需时间产生很大影响。申请人通过大量实验对各种用量和物理参数进行了研究，发现在下述条件下具有较好的制备效率:所述步骤(I)具体过程为:将鱼皮、鱼鳞等大分子原料与水以1: 1-5的质量比在搅拌罐中搅拌成料液；将料液温度控制在30-45摄氏度，料液的pH值调整至6.5-8.8 ;将生物酶按照与原料1: 30-70的质量比加入料液中，搅拌均匀；酶解完全后，升温到95-100度灭酶。
优选的，所述料液温度为40-42摄氏度，料液的pH值为7.8-8.5，其它的温度范围或其它PH范围虽然有可能是最符合生物酶活性的环境，但是申请人在试验中惊喜的发现，在40-42摄氏度，pH值为7.8-8.5这个范围下，是结合了生物酶的活性、大分子原料液的水解、酶解过程的稳定性、酶解时间的最佳组合范围。在本发明中，所用的生物酶可以是本领域任意可用的用来水解大分子生物原料的蛋白酶，包括但不限于胰蛋白酶、水解蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶等，优选的，所述生物酶为胰蛋白酶，更优选的，所述生物酶为胰蛋白酶、胃蛋白酶的复合物，二者的质量比为1: 0.1-0.3。采用胰蛋白酶，结合上述优选的反应条件，本发明得以将酶解过程加快在3.5-3.8小时，采用胰蛋白酶、胃蛋白酶的复合物，本发明的酶解过程能够在3.0-3.5小时内完成，相对于传统的酶解所需的5-9小时，极大的改善了效率，降低了制备所耗用的时间。在本发明中，通过采用纳滤膜技术高效分离所需分子量范围的鱼胶原蛋白肽，纳滤是生物技术发展过程中新兴的分离不同分子物质的技术手段，是一种以低压力为推动力，介于反渗透和超滤之间的膜，纳滤膜表层孔径处于纳米级范围(10_9m)，对二价离子具有较高的截留率， 而对一价离子具有透过率。在本发明中，所述步骤(2)的二次纳滤分别为:一级纳滤，将脱色的料液通过一级纳滤系统，利用纳滤膜截留分子量不低于1000道尔顿的鱼胶原蛋白肽；二级纳滤，将经一级纳滤系统的滤液通过二级纳滤系统，截留分子量不低于500道尔顿的鱼胶原蛋白肽，所得浓缩液即为分子量500-1000道尔顿的胶原蛋白肽。其滤过原理如下:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，而让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:二级纳滤系统采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，而让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。以第一级纳滤透过液为进料，经高压泵后进入二级纳滤系统，纳滤的浓缩液回到一级纳滤透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级纳滤透过液箱。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿。通过上述过程，本发明提供了一种能够对鱼皮、鱼鳞等大分子原料进行高效分解成小分子物质并根据分子量范围对其进行有效分离的制备方法，不但可将产品的分子量控制在500-1000道尔顿范围内，而且在分级的同时还对产品进行了浓缩和脱盐，节省了浓缩和脱盐这两道工序的费用。不仅避免了传统方法因高温使产品变性的缺点，而且最大限度的提高了制备效率，降低了制备过程整体所需时间。
具体实施例方式在下述实施例中，本发明给出了本发明的制备方法的若干优选实现，以说明本发明的效果。本领域技术人员在此基础上对各种成分用量等调整均属于本发明保护范围。实施例1将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，将料液温度加热至45度，将料液的pH值调整到6.5，按照与鱼皮原料1: 50的比例在料液中加入胰蛋白酶，搅拌均匀，4.5小时后酶解结束，再升温到95度，保持30分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到75度，加入鱼皮原料质量9%的活性炭，脱色30分钟。二次过滤:首先对脱色的料液进行预处理，经过活性炭脱色的酶解料液进入料液箱，经增压泵增压到布袋过滤器(优选布袋过滤器的孔径为2 μ m)，除去废水中大颗粒的悬浮物和部分有机物、胶体，以改善膜进料液品质，然后进入第一级纳滤浓缩系统。一级纳滤:采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入 二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。实施例2将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，加热到40度，将料液的pH值调整到8.0，根据鱼皮的质量1: 50的用量加入胰蛋白酶搅拌均匀，3.8小时后酶解结束，将料液升温到95度，保持30分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到80度，加入鱼皮重量的15%的活性炭，脱色25分钟。二次纳滤:预处理:滤液进入料液箱，经增压泵增压到布袋过滤器，进入第一级纳滤系统。一级纳滤:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。实施例3将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，加热至40度，将料液的pH值调整到8.2，根据鱼皮的质量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶，3.7小时后酶解结束，升温到95度，保持20分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到80度，加入鱼皮重量的10%的活性炭，脱色30分钟。
二次纳滤:预处理:滤液进入料液箱，经增压泵增压到布袋过滤器，进入第一级纳滤系统。一级纳滤:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。实施例4将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，加热至40度，将料液的pH值调整到7.9，根据鱼皮的质量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.2的复合物，3.4小时后酶解结束，升温到95度，保持20分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到80度，加入鱼皮重量的10%的活性炭，脱色30分钟。二次纳滤:预处理:滤液进入料 液箱，经增压泵增压到布袋过滤器，进入第一级纳滤系统。一级纳滤:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。实施例5将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，加热至42度，将料液的pH值调整到8.1，根据鱼皮的质量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的复合物，3.3小时后酶解结束，升温到95度，保持20分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到75度，加入鱼皮重量的12%的活性炭，脱色30分钟。二次纳滤:预处理:滤液进入料液箱，经增压泵增压到布袋过滤器，进入第一级纳滤系统。一级纳滤:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。
二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。实施例6将鲜鱼皮和水按照1: 2的比例加入罐中搅拌成料液，加热至40度，将料液的pH值调整到8.0，根据鱼皮的质量，按照1: 45的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的复合物，3.1小时后酶解结束，升温到90度，保持30分钟进行灭酶。脱色:灭酶结束后将温度降到75度，加入鱼皮重量的12%的活性炭，脱色30分钟。
二次纳滤:预处理:滤液进入料液箱，经增压泵增压到布袋过滤器，进入第一级纳滤系统。一级纳滤:一级纳滤采用截留分子量为1000道尔顿的纳滤膜，能截留绝大部分分子量1000道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于1000道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸和水透过。纳滤的浓缩液回到料液箱进行循环浓缩，透过液进入一级透过液料箱。二级纳滤:以一级纳滤透过液为原料，经高压泵后进入二级纳滤装置，纳滤的浓缩液回到一级透过液料箱进行循环浓缩，透过液进入二级透过液箱。采用截留分子量500道尔顿的纳滤膜，截留绝大部分分子量500道尔顿以上的胶原蛋白肽，让分子量小于500道尔顿的胶原蛋白肽、氨基酸水透过。经过两级纳滤分级后，所得到的胶原蛋白肽浓缩液的分子量为500-1000道尔顿，该浓缩液经过喷雾干燥后即得成品。以下述方法对上述制备的鱼胶原蛋白肽的分子量进行了测定，所得产物的分子量分布如表I所不。测定方法:通过高效液相色谱来检测分子量的分布，分子量检测的条件如下所示:色谱柱:TSKgeIG2000SWXL300mmx7.8mm流动相:乙腈:水:三氟乙酸为45: 55: 0.1 (体积比)检测波长:UV220nm流速:0.5mT,/miη柱温:30°C进样体积:10 μ L。检测结果如下表所示:表1:鱼胶原蛋白肽检测结果
权利要求
1.一种窄分子量范围的鱼胶原蛋白肽的制备方法，其特征在于包括下述步骤: (I)酶解原料:将鱼皮、鱼鳞等大分子原料水溶液以生物酶进行酶解，得到分子量在200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽，并经活性炭脱色；(2)对分子量为200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽进行二次纳滤，滤除分子量1000道尔顿以上和500道尔顿以下的鱼胶原蛋白肽，从而得到分子量在500-1000之间的鱼胶原蛋白肽。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(I)具体过程为:将鱼皮、鱼鳞等大分子原料与水以1: 1-5的质量比在搅拌罐中搅拌成料液；将料液温度控制在30-45摄氏度，料液的pH值调整至6.5-8.8 ;将生物酶按照与料液1: 30-70的质量比加入料液中，搅拌均匀；酶解完全后，升温到95-100度灭酶。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述料液温度为40-42摄氏度，料液的pH 值为 7.8-8.5。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述生物酶为胰蛋白酶。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述生物酶为胰蛋白酶、胃蛋白酶的复合物，二者的质量比为1: 0.1-0.3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)的二次纳滤分别为:一级纳滤，将脱色的料液通过一级纳滤系统，利用纳滤膜截留分子量不低于1000道尔顿的鱼胶原蛋白肽；二级纳滤，将经一级纳滤系统的滤液通过二级纳滤系统，截留分子量不低于500道尔顿的鱼胶原蛋 白肽，所得浓缩液即为分子量500-1000道尔顿的胶原蛋白肽。
全文摘要
本发明公开了一种窄分子量范围的鱼胶原蛋白肽的制备方法，包括下述步骤(1)酶解原料将鱼皮、鱼鳞等大分子原料水溶液以生物酶进行酶解，得到分子量在200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽，并经活性炭脱色；(2)对分子量为200-2000道尔顿的鱼胶原蛋白肽进行二次纳滤，滤除分子量1000道尔顿以上和500道尔顿以下的鱼胶原蛋白肽，从而得到分子量在500-1000之间的鱼胶原蛋白肽。本发明公开的制备方法以特定的生物酶和纳滤技术将鱼胶原蛋白肽进行分子量分级，从而得到一种分子量范围分布更加集中，更具生理活性，适用做化妆品原料的胶原蛋白肽。
文档编号C07K1/34GK103194518SQ20131013814
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者王茜成, 徐强 申请人:青岛柯能生物科技有限公司