一种酶法制备明胶的方法

专利名称：一种酶法制备明胶的方法
技术领域：
本发明涉及明胶制备技术，具体涉及酶法制备骨明胶的方法。
背景技术：
明胶是用动物的皮或骨制成的一种蛋白质，分为皮明胶和骨明胶，因为医药、食品及新功能明胶的市场需求在逐步扩大，随着明胶市场的细分、对明胶质量要求进一步显现出高标准、系统化和专业化。骨明胶的制备方法目前有两类，一类是碱法，一类是酶法。传统碱法传统碱法生产明胶工艺是用氢氧化钙作为胶原肽键断裂剂使胶原部分水解，处理后的胶原在较低温度下经水萃取和后处理而成。其工艺流程图见附

图1。但是该方法由于周期长、卫生条件难以控制、设备改进困难以及对环境造成污染等原因，难以满足日益增长的明胶市场的系统需求，迫切需要改进。酶法制备明胶酶法制胶是从二十世纪五十年代被尝试引进到明胶制备工艺中的。半个多世纪以来，国内外研究者已经取得了不少的成果，到目前为止，虽然没有大规模应用于明胶生产中，但其潜在的生产周期短、设备易于控制及环境污染少等优势正逐渐显现出来。其原理是用蛋白酶作为胶原肽键断裂剂使胶原转变成胶原蛋白溶于水，经后处理而成。酶法制胶的普遍工艺为骨粒进行浸酸处理生成浸酸骨素，以蛋白酶对其进行处理，在热水中提胶，经后处理而成；也有用研磨设备将浸酸骨素磨碎，然后再用蛋白酶进行酶解，热水中提胶，再经后处理而成。其工艺主要有两种，具体流程图见附图2、3。但是，现有酶法制胶的最大缺陷是骨粒需进行浸酸处理，酶解过程难以控制，如果加酶量和酶解时间控制不当，极容易导致水解过头，使干胶冻力、粘度等质量指标大大下降，成品质量难以控制，很难进行工业化生产；酶法制胶过程中，需要进行分道提胶或外加硅藻土、活性白土等絮凝助剂，从而增加了后处理的步骤或难度，技术的实用性较差；两种酶法制胶方法均需进行浸酸处理，仍有废水、废渣排出，仍需要废水、废渣处理装置，生产上很不经济；由于在浸酸过程中存在胶原的流失，导致酶法制胶的收率较低。中国专利申请94191461. 5公开了制备明胶的方法，其中不包括研磨原料使其粒度不超过1毫米，调浆，用酸如磷酸进行部分脱去矿质处理，然后用一种或几种酶进行酶处理，适合的酶为碱性蛋白酶。该专利所描述的酶法制胶技术，由于仍受骨料粒径的影响，导致酶解时间较长(酶解需过夜处理)、提取温度高很容易使明胶溶液再次水解，对产品的冻力、粘度等质量指标有较大的破坏作用、由于仍需分批次提胶使产品质量不稳定很难进行工业化生产等。中国专利申请021043 . 9公开了用膜工艺技术取代传统制备明胶工艺中的硅藻土过滤工艺、高温蒸发浓缩工艺和高温灭菌工艺，该专利所描述的制胶技术属后提取新设备技术，不属于酶法制胶的研究范畴。
中国专利申请0212M47. 8公开了一种酶降解骨胶原制备明胶的方法，包括如下步骤(1)选用脱脂不脱矿的骨料加水混合磨成骨泥浆，骨粒度控制在l-5mm; (2)用酸调PH值为1.5-4，或用碱调pH值为7-8，加酸或偏碱性蛋白酶控制胶原降解；蛋白酶的加入量是骨泥浆重量的2-8%。； (3)室温下反应7-10小时，用碱或酸调反应后溶液的pH为 5. 0-6. 5，将温度加热到70至85°C抽提；⑷对抽提得到的浑浊明胶溶液进行分离；(5)对胶液过滤，得到高纯度的硬胶囊明胶的溶液。该专利所描述的酶法制胶技术，在进行酶法制取明胶前仍需进行骨料的浸酸处理以获得骨素，由于仍需浸酸，将有大量的废水排放，如应用于实际生产中仍需配套一定处理能力的环保设施，生产上并不经济。中国专利申请02149349. 9公开了一种酶法制胶的方法，是将骨泥浆中加入盐酸溶液，调整PH值为1. 5-4. 0，优选值为2. 0，然后加胃蛋白酶控制胶原降解，其中蛋白酶的加入量是骨泥浆重量的2-8%。，在室温下反应4-7小时，然后用氢氧化钙调节反应溶液的pH 值，将温度加热到70-85°C抽提，以温度每升高5°C抽提一次，得到硬胶囊的明胶溶液。该专利所描述的酶法制胶技术，仍需进行分批次提胶，制胶周期长，残留的氯化钙等可溶性盐类较难分离，产品的电导率质量指标很难合格。这也是该技术迟迟未能进行工业化生产的原因所在。中国专利申请201010557127. 5公开了一种酶法制胶，采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶制胶，其中原料为脱脂脱矿的骨素，采用酸性蛋白酶-胃蛋白酶反应。该专利所描述的酶法制胶技术，在进行酶法制取明胶前仍需进行骨料的浸酸处理以获得骨素，由于仍需浸酸，将有大量的废水排放，如应用实际生产中仍需配套一定处理能力的环保设施，生产上很不经济。在上述酶法制胶工艺的基础上，发明人另辟蹊径，开发出了新的酶法制胶工艺，从根本上杜绝了上述酶法制胶方法的缺陷和不足，为工业化生产打下了良好的基础。

发明内容
本发明的目的是提供一种酶法制备明胶的方法。本发明提供的一种酶法制备明胶的方法，包括以下步骤将骨粒制成骨粉，用磷酸酸化，再加入酸性蛋白酶水解，然后用双氧水脱色，用氢氧化钙调PH值，然后加入絮凝剂。上述方法中所述骨粉的粒径不大于3毫米；所述磷酸的浓度为80-98 %，磷酸的用量为磷酸与骨粉的重量比为 0. 9-1. 12 1 ；其中所述阳离子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺或壳聚糖；所述酸性蛋白酶是由黑曲霉优良菌种经发酵精炼提取而成或胃蛋白酶以及其它方法制取的酸性蛋白酶等。本发明酶法骨制明胶生产所使用的酶为酸性蛋白酶，属内肽酶，能将胶原分子水解成多肽，它能在低PH值条件下，有效水解蛋白质，广泛应用于皮革加工等行业。产品特性温度温度范围为 30-50°C，最适温度范围为40-50°C。pH值范围为2. 5-6. 0，最适pH范围为2. 5-3. 5。产品为灰色粉末，酶活力50000u/g (酶活力定义一个酶活力单位是Ig酶粉或Iml酶液在40°C， PH值3.0条件下，1分钟水解酪素产生lug酪氨酸为一个酶活力单位(u/g或u/ml))。质量标准符合QB1805. 3-93。酶法制胶酶用量8_15u/g干胶原蛋白重。具体的，该酶法制备明胶的方法包括以下步骤
1)骨粒调浆将骨粒磨成粒径<3mm (毫米)的骨粉，然后将骨粉加水调浆，得到
2)胶体磨研磨将骨粉浆加入到胶体磨中研磨，粒径控制在5-45μπι，得到骨粉胶
骨粉浆
体溶液；3)磷酸酸化按照磷酸与骨粉的重量比为0. 9-1. 12 1，在骨粉胶体溶液中加入浓度为80-98%的磷酸进行酸化，酸化时间为12- 小时，得到骨胶原胶体溶液；4)酶解、脱色预先按体积比为1 15-25的酸性蛋白酶与蒸馏水制备酸性蛋白酶溶液，然后按照酸性蛋白酶溶液与骨粉的重量比为0.009-0. 05 1，将酸性蛋白酶溶液加入到骨胶原胶体溶液中，搅拌、保温反应1-3小时，然后加入双氧水，氧化M-36小时，并加热脱色；5)絮凝向脱色的酶解液中加入氢氧化钙悬浮液，将酶解液的pH值控制在 5. 0-5. 5，然后加入干胶重量0. 5-1. 5%的阳离子絮凝剂形成沉淀，过滤，上清液浓缩，灭菌， 烘干，即得骨制明胶，所述干胶重量是将酶解液中明胶的含量折算成100%绝对干胶的量。上述方法中，其中(1)步骤1)中骨粉浆中骨粉与水的比例计算如下设加入的骨粉量为m吨；应加水的量为χ吨；骨粉的平均含胶量为22. 5% ；制得的稀胶液浓度控制在5%左右；调配的骨粉浆的浓度
Yfl
「firml w =-χ 100%
L0032」m + x(1)w-骨粉浆的百分比浓度；m-脱脂骨粉的量，吨；χ-调浆时应加的水量，吨；优选地，骨粉浆的制备方法为按照水与骨粉重量比2. 0-5.0 1，将骨粉加水调浆，得到骨粉浆；水与骨粉的重量比优选为3. 5 1。
(2)制得的稀胶液浓度计算
mx22-5%xl00o/o = 5o/o
m + x(2)
m-脱脂骨粉的量，吨； χ-调浆时应加的水量，吨； 22. 5%-骨粉的平均含胶量；
由①、②式可以计算出w = 22. 22% ；由①式可以计算出二 = 3.5m(3)(3)步骤 3)中整个酸化过程中，需严格控制骨粉胶体溶液的PH值，加酸前期，pH值控制在3-4 ； 加酸后期，PH值控制在2-2. 5，继续加酸直至pH值2不变时，停止加酸；如果定酸过程中，发生PH值发生变化，应继续加酸，调节pH值为2 ；
其中酸化终点的控制方法如下A、在真空抽滤装置上安装用磷铜丝布(SG231-81，400目/25. 4mm)缝制的过滤袋， 取酸化骨粉胶体于真空装置上过滤，得滤渣约10克，用蒸馏水水洗两遍，收集滤渣加入到 500ml烧杯中，加入IOOml蒸馏水，加磷酸将溶液的pH值调至2，进行加热煮沸，直至骨素完全溶解；B、将溶液冷却至60°C，用比重计测溶液的比重d ；C、标准溶液的配制a. EDTA (乙二胺四乙酸)标准液称取3. 7226g EDTA加蒸馏水溶解稀释至IL ；b.铬黑T :0. 5g铬黑T溶于Iml IN的碳酸钠溶液中，加30ml异丙醇，并用水稀释至 IOOml ；c.缓冲剂取40g硼砂，IOg NaOH, 5g硫化钠加蒸馏水稀释至IOOml ；D、分析方法吸取50ml水放入250ml烧杯中，加5ml缓冲剂，加5滴铬黑T指示剂，然后用标准液进行滴定，当试样由微红色转为微兰色时到达终点。E、计算公式
权利要求
1.一种酶法制备明胶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤将脱脂骨粒制成骨粉，用磷酸酸化，再加入酸性蛋白酶水解，然后用双氧水脱色，用氢氧化钙调PH值，然后加入絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨粉的粒径不大于3毫米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸的浓度为80-98%，磷酸的用量为磷酸与骨粉的重量比为0.9-1. 12 1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性蛋白酶是由黑曲霉优良菌种经发酵精炼提取而成或胃蛋白酶以及其它方法制取的酸性蛋白酶等，酶用量为酸性蛋白酶溶液与骨粉的重量比为0.009-0. 05 1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺或壳聚糖。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤1)骨粒调浆将骨粒磨成粒径<3mm(毫米)的骨粉，然后将骨粉加水调浆，得到骨粉浆；2)胶体磨研磨将骨粉浆加入到胶体磨中研磨，粒径控制在5-45μ m，得到骨粉胶体溶液； 3)磷酸酸化按照磷酸与骨粉的重量比为0.9-1.12 1，在骨粉胶体溶液中加入浓度为80-98%的磷酸进行酸化，酸化时间为12- 小时，得到骨胶原胶体溶液；4)酶解、脱色预先按重量体积比g/ml为1 15-25的酸性蛋白酶与蒸馏水制备酸性蛋白酶溶液，然后按照酸性蛋白酶溶液与骨粉的重量比为0.009-0. 05 1，将酸性蛋白酶溶液加入到骨胶原胶体溶液中，搅拌、保温反应1-3小时，然后加入双氧水，氧化M-36小时，并加热脱色；5)絮凝向脱色的酶解液中加入氢氧化钙悬浮液，将酶解液的pH值控制在5.0-5. 5，然后加入干胶重量0. 5-1. 5%的阳离子絮凝剂形成沉淀，过滤，上清液浓缩，灭菌，烘干，即得骨制明胶。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中骨粉浆的制备为按照水与骨粉重量比2. 0-5.0 1，将骨粉加水调浆，得到骨粉浆；所述步骤幻中絮凝剂的加入量为干胶重量的0. 5-1. 5 %的阳离子絮凝剂形成沉淀，过滤，上清液浓缩，灭菌，烘干，即得骨制明胶。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤幻需严格控制骨粉胶体溶液的 PH值，加酸前期，pH值控制在3-4 ；加酸后期，pH值控制在2-2. 5，继续加酸直至pH值2不变时，停止加酸，持续定酸12小时以上，如果定酸过程中，发生pH值发生变化，应继续加酸， 调节PH值为2。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4)酶解及脱色过程中将酶解至终点的酶解液加热升温，温度升至75-80°C，保温1-2小时；然后边搅拌边加入骨粉重量0.75%的浓度为27. 5%的双氧水至保温在75-80°C的酶解液中，氧化8小时；第二次补加相同量的双氧水氧化M小时，如时间允许，应尽量延长氧化时间。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤幻絮凝中，预先配制比重为1.050的氢氧化钙悬浮液、浓度为1-2%阳离子絮凝剂水溶液，向酶解液中加入氢氧化钙悬浮液，调节pH至5. 0时，停止添加氢氧化钙，搅拌反应，然后用氢氧化钙微调，使其溶液的pH 值控制在5. 0-5. 5，再加入阳离子絮凝剂水溶液，有大块絮凝物产生，停止搅拌，脱去絮凝沉淀物中的胶液，并进行水洗使沉淀物的含胶量小于1 %，滤液及洗涤水作为稀胶液进行明胶的后提取。
全文摘要
本发明涉及一种酶法制备明胶的方法，该方法包括以下步骤将骨粒制成骨粉，用磷酸酸化，再加入酸性蛋白酶水解，然后用双氧水脱色，用氢氧化钙调pH值，然后加入絮凝剂。本发明提供的方法采用磷酸进行酸化，由于形成了较多可溶性的钙盐，使酶解反应较为温和，利于酶解反应终点的控制，克服了精磨胶原(骨素)酶解方法酶解终点难以控制的缺陷和不足，使酶解法制取骨明胶更有实用价值。
文档编号C12P21/06GK102329843SQ20111022529
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者卜盛永, 吴本礼, 魏连波, 齐万林 申请人:蚌埠丰原明胶有限公司