以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法
【专利摘要】以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，它涉及生物【技术领域】。它的制备方法包含如下步骤：鱼鳞——超声波辅助酸处理技术脱灰除杂——超声波技术结合酶提取技术提取胶原肽——膜分离技术纯化胶原肽提取液——喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液——纳米粉碎机超细微粒化技术纳米化胶原肽——纳米级胶原肽产品。它提高了脱灰除杂效果，处理后鱼鳞蛋白质含量大于90％，改变传统多步提取纯化的繁琐工艺，工艺简单，缩短生产周期，节约生产成本，利于规模化放大生产。
【专利说明】以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及生物【技术领域】，具体涉及以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法。
【背景技术】
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[0002]纳米技术在化妆品、食品和保健品产业中得到重要的应用，纳米产品具有表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应等特性，并以其特有特性产生不同于常规保健成分的活性，从而提高产品生物利用率，提高抗氧化、延缓衰老、美白等生物活性。目前，该技术正处于快速发展阶段，许多大型企业如“雀巢”、“卡夫”、“亨氏”等纷纷介入该技术研发工作中，全球在化妆品、食品和保健品产业中纳米产品的产值已超过400亿美元，并呈快速增长趋势。具有巨大的市场前景。
[0003]小分子量的鱼鳞胶原肽具有促进皮肤胶原代谢、美容、保湿、抗黑色色素瘤、降血压、抗氧化、促进骨细胞增值、增加骨密度、改善和治疗由于胶原萎缩产生的关节炎、抗肿瘤、提高人体免疫力、保护胃黏膜性、减肥和降血脂作用等多种活性功能，广泛地应用在化妆品、保健品和食品行业中，已成为国内外科学家研究的热点。但目前市场上的胶原肽都是微米级的产品，未见纳米级的产品上市，亦未见有关利用纳米技术生产纳米级胶原肽的制备技术报道。为了提高胶原肽产品的附加值，抢占化妆品、食品和保健品产业新的制高点，急需开发一种以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽的制备方法。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，本发明与已有技术相比具有以下优点:1、它利用超声波辅助酸处理技术处理鱼鳞，提高脱灰除杂效果，处理后鱼鳞蛋白质含量大于90%，避免传统工艺出现的除杂后鱼鳞蛋白质含量低，导致胶原肽提取分离纯化难度加大的现象，为胶原肽下一步的提取分离纯化奠定基础；
[0005]2、它利用超声波提取技术结合酶提取技术一步提取胶原肽，提取产率超过95%，平板膜膜分离技术一步分离纯化胶原肽，改变传统多步提取纯化的繁琐工艺，工艺简单，缩短生产周期,节约生产成本。
[0006]3、它利用纳米粉碎机超细微粒化技术处理微米级胶原肽粉末，得到总氮含量大于15%，平均相对分子质量低于500Da，粒子粒径小于500nm的纳米级胶原肽产品，解决制约胶原肽产品向高附加值方向发展的瓶颈问题，利于规模化放大生产。
[0007]为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明采用以下技术方案:它的制备方法包含如下步骤:鱼鳞——超声波辅助酸处理技术脱灰除杂——超声波技术结合酶提取技术提取胶原肽——膜分离技术纯化胶原肽提取液——喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液——纳米粉碎机超细微粒化技术纳米化胶原肽——纳米级胶原肽产品。
[0008]本发明具有以下有益效果:它提高了脱灰除杂效果，处理后鱼鳞蛋白质含量大于90%，改变传统多步提取纯化的繁琐工艺，工艺简单，缩短生产周期，节约生产成本，利于规模化放大生产。
【专利附图】
【附图说明】
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[0009]图1为本发明的流程结构示意图。
【具体实施方式】
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[0010]参照图1，本【具体实施方式】采取以下技术方案:它的制备方法包含如下步骤:鱼鳞一超声波辅助酸处理技术脱灰除杂一超声波技术结合酶提取技术提取胶原肽一膜分离技术纯化胶原肽提取液一喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液一纳米粉碎机超细微粒化技术纳米化胶原肽一纳米级胶原肽产品。
[0011]它的详细步骤为:(I)脱灰除杂:将鱼鳞投入超声波提取罐中，加入酸溶液超声搅拌脱灰除杂，搅拌后用水洗净，除掉鱼鳞的杂质，脱灰除杂后鱼鳞的蛋白质含量大于90% ；
[0012](2)提取:将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波提取罐，加入水和相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05-0.5 %的蛋白酶进行超声酶解，酶解温度为40-60 V，酶解反应pH值控制在7-8，酶解3-6小时；酶解结束后升温到70-85°C，保温15-35分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率超过95% ；
[0013](3)纯化:将胶原肽提取液置于平板膜设备中，经滤袋处理后，利用平板膜除杂，除掉样品的颗粒状杂质和大分子杂质，得到胶原肽溶液；
[0014](4)干燥:利用喷雾干燥机干燥胶原肽溶液，得到微米级的胶原肽粉末；
[0015](5)纳米化:利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，得到纳米级的胶原肽样品。
[0016]所述的步骤(I)中加入酸溶液超声搅拌除杂所使用的酸为硫酸或盐酸，酸溶液的体积百分比浓度为1-10%，超声波频率为15-60kHz，超声波功率为300-1500W，搅拌时间为1-5小时。
[0017]所述的步骤⑵中所用的蛋白酶为无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、风味蛋白酶中的一种、两种或者三种组合。
[0018]所述的步骤(2)中所用超声波频率为15_60kHz，超声波功率为300-1500W。
[0019]所述的步骤(2)中调节pH用碱为氢氧化钠；调节pH用酸为硫酸或盐酸。
[0020]所述的步骤(3)中所使用的滤袋的孔径为0.5-50 μ m。
[0021]所述的步骤(3)中所使用的平板膜的膜截留平均相对分子质量为5kD_200kD。
[0022]所述的步骤(4)中喷雾干燥机的出风温度为60_90°C。
[0023]所述的步骤(5)纳米粉碎机的粉碎温度为20-40°C。
[0024]本【具体实施方式】具有以下有益效果:它提高了脱灰除杂效果，处理后鱼鳞蛋白质含量大于90%，改变传统多步提取纯化的繁琐工艺，工艺简单，缩短生产周期，节约生产成本，利于规模化放大生产。
[0025]实例一:
[0026]1、称取鱼鳞50kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为5%硫酸溶液，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声搅拌2小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为91%。
[0027]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05%的木瓜蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7，调节pH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为60°C，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声酶解6小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温15分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为97%。
[0028]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为5μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为5kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0029]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为90°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0030]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为40°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为200nm的纳米级胶原肽样品。
[0031]实例二:
[0032]1、称取鱼鳞100kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为5%硫酸溶液，调节超声波功率为800W，频率为30kHz，超声搅拌5小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为91%。
[0033]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.5%的无花果蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7，调节pH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为50°C，调节超声波功率为800W，频率为30kHz，超声酶解5小时，酶解反应结束后，升温到70°C，保温15分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为96%。
[0034]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为20 μ m滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为SOkD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0035]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为75°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0036]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为35°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为300nm的纳米级胶原肽样品。
[0037]实例三:
[0038]1、称取鱼鳞30kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为10%硫酸溶液，调节超声波功率为1000W，频率为30kHz，超声搅拌I小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为93%。
[0039]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.1 %的糜蛋白酶,调节pH值,并控制反应体系pH为8,调节pH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为50°C，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声酶解4小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温20分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为 96%。
[0040]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为30 μ m滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为10kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0041]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为70°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0042]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为30°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为300nm的纳米级胶原肽样品。
[0043]实例四:
[0044]1、称取鱼鳞80kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为10%硫酸溶液，调节超声波功率为1500W，频率为60kHz，超声搅拌I小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为93%。
[0045]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.25%的中性蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.25%的无花果蛋白酶，调节pH值,并控制反应体系pH为7,调节pH值所用的碱为氢氧化钠,所用的酸为盐酸或硫酸,酶解温度为50°C，调节超声波功率为500W，频率为30kHz，超声酶解5小时，酶解反应结束后，升温到75°C，保温35分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为97%。
[0046]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为50 μ m滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为200kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0047]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为60°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0048]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为20°C，得到总氮含量为17%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为400nm的纳米级胶原肽样品。
[0049]实例五:
[0050]1、称取鱼鳞100kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为5%硫酸溶液，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声搅拌5小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为92%。
[0051]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.04%的中性蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.04%的胰蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7.5,调节pH值所用的碱为氢氧化钠,所用的酸为盐酸或硫酸,酶解温度为40°C，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声酶解3小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温25分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为96%。
[0052]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为0.5μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为1kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0053]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为75°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0054]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为30°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为10nm的纳米级胶原肽样品。
[0055]实例六:
[0056]1、称取鱼鳞10kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为1%盐酸溶液，调节超声波功率为1500W，频率为60kHz，超声搅拌5小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为91 %。
[0057]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05%的胰蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05%的糜蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为8,调节pH值所用的碱为氢氧化钠,所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为45°C，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声酶解4小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温30分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为97%。
[0058]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为I μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为20kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0059]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为80°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0060]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为25°C，得到总氮含量为17%，平均相对分子质量小于300Da，粒子粒径为200nm的纳米级胶原肽样品。
[0061]实例七:
[0062]1、称取鱼鳞300kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为5%盐酸溶液，调节超声波功率为500W，频率为30kHz，超声搅拌3小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为93%。
[0063]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水后，先后加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.1%的木瓜蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.1%的无花果蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.1 %的菠萝蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7，调节PH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为55°C，调节超声波功率为1500W，频率为60kHz，超声酶解6小时，酶解反应结束后，升温到85°C，保温25分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为98%。
[0064]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为30 μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为50kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0065]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为90°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0066]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为40°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于300Da，粒子粒径为10nm的纳米级胶原肽样品。
[0067]实例八:
[0068]1、称取鱼鳞500kg,投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为10%盐酸溶液，调节超声波功率为1500W，频率为60kHz，超声搅拌I小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为93%。
[0069]2、将脱灰除杂后鱼鱗直于超声波反应iip中，加入水后，先后加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.225 %的中性蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.225 %的无花果蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05%的风味蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7，调节pH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为50°C，调节超声波功率为1500W，频率为60kHz，超声酶解4小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温20分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为96%。
[0070]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为5μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为20kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0071]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为80°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0072]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为25°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于500Da，粒子粒径为150nm的纳米级胶原肽样品。
[0073]实例九:
[0074]1、称取鱼鳞50kg，投入超声波反应罐中，加入体积百分比浓度为5%盐酸溶液，调节超声波功率为800W，频率为30kHz，超声搅拌4小时，用水洗净，脱灰除杂，处理后鱼鳞的蛋白质含量为92%。
[0075]2、将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波反应罐中，加入水后，先后加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.18%的木瓜蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.18%的菠萝蛋白酶，加入相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.04%的风味蛋白酶，调节pH值，并控制反应体系pH为7，调节pH值所用的碱为氢氧化钠，所用的酸为盐酸或硫酸，酶解温度为55°C，调节超声波功率为300W，频率为15kHz，超声酶解5小时，酶解反应结束后，升温到80°C，保温25分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率为98%。
[0076]3、将提取液置于平板膜设备的储存罐中，利用孔径为10 μπι滤袋处理，去除固体杂质后，利用截留平均相对分子质量为1kD的平板膜去除大分子杂质，得到胶原肽溶液。
[0077]4、利用喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液，出风温度为70°C,喷雾干燥结束,得到微米级胶原肽粉末。
[0078]5、利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，控制处理温度为35°C，得到总氮含量为16%，平均相对分子质量小于400Da，粒子粒径为300nm的纳米级胶原肽样品。
【权利要求】
1.以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于它的制备方法包含如下步骤:鱼鳞一超声波辅助酸处理技术脱灰除杂一超声波技术结合酶提取技术提取胶原肽一膜分离技术纯化胶原肽提取液一喷雾干燥技术干燥胶原肽溶液一纳米粉碎机超细微粒化技术纳米化胶原肽一纳米级胶原肽产品。
2.根据权利要求1所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于它的详细步骤为:(I)脱灰除杂:将鱼鳞投入超声波提取罐中，加入酸溶液超声搅拌脱灰除杂，搅拌后用水洗净，除掉鱼鳞的杂质，脱灰除杂后鱼鳞的蛋白质含量大于90% ； (2)提取:将脱灰除杂后鱼鳞置于超声波提取罐，加入水和相当于脱灰除杂后鱼鳞干重0.05-0.5%的蛋白酶进行超声酶解，酶解温度为40-60°C，酶解反应pH值控制在7_8，酶解3-6小时；酶解结束后升温到70-85°C，保温15-35分钟灭酶，得到胶原肽提取液，提取产率超过95% ； (3)纯化:将胶原肽提取液置于平板膜设备中，经滤袋处理后，利用平板膜除杂，除掉样品的颗粒状杂质和大分子杂质，得到胶原肽溶液； (4)干燥:利用喷雾干燥机干燥胶原肽溶液，得到微米级的胶原肽粉末； (5)纳米化:利用纳米粉碎机处理微米级胶原肽粉末，得到纳米级的胶原肽样品。
3.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中加入酸溶液超声搅拌除杂所使用的酸为硫酸或盐酸，酸溶液的体积百分比浓度为1-10%，超声波频率为15-60kHz，超声波功率为300-1500W，搅拌时间为1_5小时。
4.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中所用的蛋白酶为无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、风味蛋白酶中的一种、两种及三种组合。
5.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中所用超声波频率为15-60kHz，超声波功率为300-1500W。
6.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中所使用的滤袋的孔径为0.5-50 μ m。
7.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中所使用的平板膜的膜截留平均相对分子质量为5kD-200kD。
8.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中喷雾干燥机的出风温度为60-90°C。
9.根据权利要求2所述的以鱼鳞为原料生产纳米级胶原肽精华的制备方法，其特征在于所述的步骤(5)纳米粉碎机的粉碎温度为20-40°C。
【文档编号】C12P21/06GK104419741SQ201310367512
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】田娟 申请人:新肌饮(上海)投资管理有限公司