一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法与流程

本发明涉及生物工程技术领域，具体为一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法。

背景技术：

功能蛋白是动物细胞合成的天然生物高分子，如胶原蛋白作为细胞外基质中的重要成分几乎存在于所有组织内，约占动物总蛋白的30%，胶原蛋白具有高度抗延伸能力，使皮肤等结缔组织得以维持一定的结构，实现支持和保护细胞、组织和机体功能，对细胞和组织的结构与性能等方面十分关键。胶原蛋白肽是以胶原为原料采用酸/碱处理、酶法降解或结合多重方式获得的多肽混合物，其主要成分是胶原降解后形成的分子量不均一的多肽。

随着渔业装备与技术的不断进步和高值产品的研发成功，南极磷虾的资源开发与利用正日益受到国际关注，国际上已经形成以生态型高效捕捞技术支撑、高附加值产品驱动、集海上捕捞与船载加工为一体的全新型南极磷虾产业。但是，由于起步晚，有关捕捞、加工技术不太成熟，我国南极磷虾产业尚处在发展的初级阶段。

积极参与南极磷虾渔业，可有效促进我国远洋渔业的技术发展、培育海洋生物新兴产业。为实现这一目标，须加强捕捞加工装备技术创新研究，提高产业核心竞争力；同时大力开展渔场资源生态基础研究，确保南极磷虾资源可持续利用，促进极地渔业有序发展。资源丰富，合理利用南极磷虾广泛分布于南极水域，资源储量非常丰富，大约有6.5亿吨～10亿吨，是全球海洋中最大的单种可捕生物资源，是人类重要的蛋白质储库，但开发利用水平很低，尚有较大的合理利用空间。目前，全球南极磷虾捕捞量最大的国家挪威年捕捞量约为16万吨，南极磷虾虽资源极其丰富但开发利用程度很低。虾肉中蕴含着丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸等，其中，代表营养特征的赖氨酸含量也非常丰富。有研究显示，南极磷虾的赖氨酸含量比金枪鱼、牛肉都要高。尤其应该指出的是南极磷虾所含的多不饱和脂肪酸大多是以磷脂型存在。提取南极磷虾油后的脱脂磷虾粉也可用于开发蛋白肽等产品，极大地提高了南极磷虾资源的综合利用价值。

南极磷虾富含蛋白质及多种营养元素，是人类重要优质生物蛋白库，但高氟含量一直是制约其加工及安全利用的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术背景中提出的问题，提供一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，能将南极磷虾粉进行综合利用，提高南极磷虾粉的资源利用率，增加南极磷虾粉的附加值；为使磷虾蛋白粉能得到更好利用，本发明还采用了脱氟工序，使生产出的产品安全、健康。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，所述方法按照以下步骤进行：

步骤s1，取南极磷虾粉于提取罐中，再加入南极磷虾粉体积的2～3倍纯净水，升温至90～98℃，持续提取3ｈ，过程中搅拌桨持续搅拌；

步骤s2，上述步骤s1提取完成后，关闭加热、保持搅拌桨继续工作，待提取罐降温至55～60℃后，按顺序依次向提取罐内加入第一酶制剂、第二酶制剂、第三酶制剂，反应结束后，将提取罐升温至90～98℃，保持30min，将酶灭活得到酶剪切液；

步骤s3，将步骤s2中所得酶剪切液与南极磷虾粉渣进行固液分离，再按步骤s2将南极磷虾粉渣进行二次酶解；

步骤s4，将上述步骤s3中固液分离所得酶剪切液与二次酶解所得酶剪切液进行混合，再加入南极磷虾粉含量的0.05%～0.1%的钙盐进行脱氟处理，使得氟离子沉降经沉淀后分离去除，得酶解液；

步骤s5，将提取罐降温至50～60℃，进行脱味脱色处理；将板框过滤机用硅藻土进行预涂，在上述步骤s4所得酶解液中加入南极磷虾粉含量的3%的活性炭混合搅拌0.5h，再加压经过板框过滤机，直至滤液呈黄色澄清透明液体；

步骤s6，将上述步骤s5所得的黄色澄清透明液体采用复合管式膜等渗透膜进行一定分子量的溶质和溶剂分离；

步骤s7，将步骤s6中分离得到的溶剂采用纳滤膜进行150～1000dal有机小分子的分离；

步骤s8，利用双效浓缩器减压升温，将上述步骤s7中分离出的滤液浓缩到可溶性固形物含量达40～60%，得到浓缩滤液；

步骤s9，将上述步骤s8中所述的浓缩滤液进行离心喷雾干燥，制得小分子肽。

作为本发明优选的一个方案，所述步骤s2中的第一酶制剂和第二酶制剂为蛋白内切酶，第三酶制剂为蛋白外切酶。

作为本发明优选的一个方案，所述第一酶制剂重量为南极磷虾粉重量的0.1%，所述第二酶制剂重量为南极磷虾粉重量的0.3%，所述第三酶制剂重量为南极磷虾粉重量的0.05%。

作为本发明优选的一个方案，为了进一步的提高酶剪切效果，向提取罐中加入第一酶制剂并搅拌15min后，再加入第二酶制剂进行剪切3h，再加入第三酶制剂进行剪切2h。

作为本发明优选的一个方案，所述第一酶制剂为中性蛋白酶，所述第二酶制剂为碱性蛋白酶，所述第三酶制剂为风味酶。

为了进一步的提高经离心喷雾干燥后小分子肽的得率，所述步骤s9中所述离心喷雾干燥控制进料口温度为160～190℃、出风口温度为90～100℃以及进料速率为100～300r/min。

作为本发明优选的一个方案，所述步骤s6中进膜压力为1.6～1.7/bar，出膜压力为0.8～1.0bar，浓液流量为300～400lpm，清液流量为70～90lpm。

作为本发明优选的一个方案，其特征在于，所述步骤s7中进膜压力为10～20bar,出膜压力为10～20bar,开始前5分钟时浓液流量为20～40lpm，清液流量＞100lpm，过滤器压力为0.35mpa。

本发明的有益效果是：能将南极磷虾粉进行综合利用，提高南极磷虾粉的资源利用率，增加南极磷虾粉的附加值；采用复合管式膜等渗透膜，在分离过程中，产品无相变，有效成分保留完全，并且膜及管道系统都符合食品卫生级要求，大大提高了产品质量；且去除原液中的菌丝，去除色素和小分子杂质；采用纳滤膜，工作时自行清理膜孔表面滞留的截留物；利用双效浓缩器减压升温能够增加水分的增加量，使浓缩效率增加，真空度为0.8mpa。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，所述方法按照以下步骤进行：

步骤s1，进行热水提取，取1kg南极磷虾粉于提取罐中，再加入南极磷虾粉体积的2倍纯净水，即加入纯净水3kg，升温至90℃，持续提取3ｈ，过程中搅拌桨持续搅拌；

步骤s2，热水提取完成后，停止加热、保持搅拌桨继续工作，待提取罐降温至55℃后，按顺序向提取罐内加入1g中性蛋白酶并搅拌15min后，加入3g碱性蛋白酶进行剪切3h后，再加入0.5g风味酶进行剪切2h，待反应结束后，将提取罐升温至90℃，保持30min，将酶灭活得到酶剪切液。最后固形物浓度为7.6%。

步骤s3，将步骤s2中所得酶剪切液与南极磷虾粉渣进行固液分离，再按步骤s2将南极磷虾粉渣进行二次酶解；

步骤s4，将上述步骤s3中固液分离所得酶剪切液与二次酶解所得酶剪切液进行混合，再加入南极磷虾粉含量的0.5的钙盐进行脱氟处理，使得氟离子沉降经沉淀后分离去除，得酶解液；

步骤s5，将提取罐降温至50℃，进行脱味脱色处理；将板框过滤机用硅藻土进行预涂，在上述步骤s4所得酶解液中加入南极磷虾粉含量的30g的活性炭混合搅拌0.5h，再加压经过板框过滤机，直至滤液呈黄色澄清透明液体；

步骤s6，将上述步骤s5所得的黄色澄清透明液体采用复合管式膜等渗透膜进行一定分子量的溶质和溶剂分离，进膜压力为1.6bar，出膜压力为0.8bar，温度为60℃，浓液流量为300lpm，清液流量为70lpm；

步骤s7，将步骤s6中分离得到的溶剂采用纳滤膜进行500dal有机小分子的分离，进膜压力为10bar,出膜压力为20bar,开始前5分钟时浓液流量为20lpm，清液流量110lpm，过滤器压力为0.35mpa；

步骤s8，利用双效浓缩器减压升温够增加水分的增加量，使浓缩效率增加，真空度为0.8mpa，将上述步骤s7中分离出的滤液浓缩到可溶性固形物含量达50%，得到浓缩滤液；

步骤s9，将上述步骤s8中所述的浓缩滤液进行离心喷雾干燥，控制进料口温度为160℃、出风口温度为90℃以及进料速率为100，制得小分子肽粉200g，出城率20%。

实施例2

本发明提供一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，所述方法按照以下步骤进行：

步骤s1，进行热水提取，取1kg南极磷虾粉于提取罐中，再加入南极磷虾粉体积的2.5倍纯净水，即加入纯净水2.5kg，升温至98℃，持续提取3ｈ，过程中搅拌桨持续搅拌；

步骤s2，热水提取完成后，停止加热、保持搅拌桨继续工作，待提取罐降温至60℃后，按顺序向提取罐内加入1g中性蛋白酶并搅拌15min后，加入3g碱性蛋白酶进行剪切3h后，再加入0.5g风味酶进行剪切2h，待反应结束后，将提取罐升温至98℃，保持30min，将酶灭活得到酶剪切液。最后固形物浓度为7.3%。

步骤s3，将步骤s2中所得酶剪切液与南极磷虾粉渣进行固液分离，再按步骤s2将南极磷虾粉渣进行二次酶解；

步骤s4，将上述步骤s3中固液分离所得酶剪切液与二次酶解所得酶剪切液进行混合，再加入南极磷虾粉含量的0.6的钙盐进行脱氟处理，使得氟离子沉降经沉淀后分离去除，得酶解液；

步骤s5，将提取罐降温至60℃，进行脱味脱色处理；将板框过滤机用硅藻土进行预涂，在上述步骤s4所得酶解液中加入南极磷虾粉含量的30g的活性炭混合搅拌0.5h，再加压经过板框过滤机，直至滤液呈黄色澄清透明液体；

步骤s6，将上述步骤s5所得的黄色澄清透明液体采用复合管式膜等渗透膜进行一定分子量的溶质和溶剂分离，进膜压力为1.7bar，出膜压力为1.0bar，温度为60℃，浓液流量为300lpm，清液流量为90lpm；

步骤s7，将步骤s6中分离得到的溶剂采用纳滤膜进行900dal有机小分子的分离，进膜压力为20bar,出膜压力为10bar,开始前5分钟时浓液流量为40lpm，清液流量101lpm，过滤器压力为0.35mpa；

步骤s8，利用双效浓缩器减压升温够增加水分的增加量，使浓缩效率增加，真空度为0.8mpa，将上述步骤s7中分离出的滤液浓缩到可溶性固形物含量达53%，得到浓缩滤液；

步骤s9，将上述步骤s8中所述的浓缩滤液进行离心喷雾干燥，控制进料口温度为160℃、出风口温度为90℃以及进料速率为300r/min，制得小分子肽粉210.5g，出城率21.05%。

实施例3

本发明提供一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，所述方法按照以下步骤进行：

步骤s1，进行热水提取，取1kg南极磷虾粉于提取罐中，再加入南极磷虾粉体积的3倍纯净水，即加入纯净水3kg，升温至95℃，持续提取3ｈ，过程中搅拌桨持续搅拌；

步骤s2，热水提取完成后，停止加热、保持搅拌桨继续工作，待提取罐降温至60℃后，按顺序向提取罐内加入1g中性蛋白酶并搅拌15min后，加入3g碱性蛋白酶进行剪切3h后，再加入0.5g风味酶进行剪切2h，待反应结束后，将提取罐升温至95℃，保持30min，将酶灭活得到酶剪切液。最后固形物浓度为7.2%。

步骤s3，将步骤s2中所得酶剪切液与南极磷虾粉渣进行固液分离，再按步骤s2将南极磷虾粉渣进行二次酶解；

步骤s4，将上述步骤s3中固液分离所得酶剪切液与二次酶解所得酶剪切液进行混合，再加入南极磷虾粉含量的0.6的钙盐进行脱氟处理，使得氟离子沉降经沉淀后分离去除，得酶解液；

步骤s5，将提取罐降温至60℃，进行脱味脱色处理；将板框过滤机用硅藻土进行预涂，在上述步骤s4所得酶解液中加入南极磷虾粉含量的30g的活性炭混合搅拌0.5h，再加压经过板框过滤机，直至滤液呈黄色澄清透明液体；

步骤s6，将上述步骤s5所得的黄色澄清透明液体采用复合管式膜等渗透膜进行一定分子量的溶质和溶剂分离，进膜压力为1.7bar，出膜压力为1.0bar，温度为60℃，浓液流量为300lpm，清液流量为90lpm；

步骤s7，将步骤s6中分离得到的溶剂采用纳滤膜进行900dal有机小分子的分离，进膜压力为20bar,出膜压力为10bar,开始前5分钟时浓液流量为40lpm，清液流量101lpm，过滤器压力为0.35mpa；

步骤s8，利用双效浓缩器减压升温够增加水分的增加量，使浓缩效率增加，真空度为0.8mpa，将上述步骤s7中分离出的滤液浓缩到可溶性固形物含量达53%，得到浓缩滤液；

步骤s9，将上述步骤s8中所述的浓缩滤液进行离心喷雾干燥，控制进料口温度为175℃、出风口温度为95℃以及进料速率为200r/min，制得小分子肽粉225.5g，出城率22.55%。

实施例4

本发明提供一种以南极磷虾粉为原料提取小分子肽的方法，所述方法按照以下步骤进行：

步骤s1，进行热水提取，取1kg南极磷虾粉于提取罐中，再加入南极磷虾粉体积的3倍纯净水，即加入纯净水3kg，升温至95℃，持续提取3ｈ，过程中搅拌桨持续搅拌；

步骤s2，热水提取完成后，停止加热、保持搅拌桨继续工作，待提取罐降温至60℃后，按顺序向提取罐内加入1g中性蛋白酶并搅拌15min后，加入3g碱性蛋白酶进行剪切3h后，再加入0.5g风味酶进行剪切2h，待反应结束后，将提取罐升温至95℃，保持30min，将酶灭活得到酶剪切液。最后固形物浓度为7%。

步骤s3，将步骤s2中所得酶剪切液与南极磷虾粉渣进行固液分离，再按步骤s2将南极磷虾粉渣进行二次酶解；

步骤s4，将上述步骤s3中固液分离所得酶剪切液与二次酶解所得酶剪切液进行混合，再加入南极磷虾粉含量的0.6的钙盐进行脱氟处理，使得氟离子沉降经沉淀后分离去除，得酶解液；

步骤s5，将提取罐降温至60℃，进行脱味脱色处理；将板框过滤机用硅藻土进行预涂，在上述步骤s4所得酶解液中加入南极磷虾粉含量的30g的活性炭混合搅拌0.5h，再加压经过板框过滤机，直至滤液呈黄色澄清透明液体；

步骤s6，将上述步骤s5所得的黄色澄清透明液体采用复合管式膜等渗透膜进行一定分子量的溶质和溶剂分离，进膜压力为1.7bar，出膜压力为1.0bar，温度为60℃，浓液流量为300lpm，清液流量为90lpm；

步骤s7，将步骤s6中分离得到的溶剂采用纳滤膜进行750dal有机小分子的分离，进膜压力为20bar,出膜压力为10bar,开始前5分钟时浓液流量为40lpm，清液流量105lpm，过滤器压力为0.35mpa；

步骤s8，利用双效浓缩器减压升温够增加水分的增加量，使浓缩效率增加，真空度为0.8mpa，将上述步骤s7中分离出的滤液浓缩到可溶性固形物含量达55%，得到浓缩滤液；

步骤s9，将上述步骤s8中所述的浓缩滤液进行离心喷雾干燥，控制进料口温度为175℃、出风口温度为95℃以及进料速率为200r/min，制得小分子肽粉230.5g，出城率23.05%。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。