一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法
【专利摘要】本发明公开了一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）软骨水解预处理（2）酶解（3）离心分离得到骨油和骨粉（4）浓缩（5）吸附洗脱（6）硫酸软骨素制备（7）蛋白肽制备。本发明采用复合酶水解技术，实现硫酸软骨素和蛋白肽的同步水解。将硫酸软骨素释放出来的同时将软骨中的蛋白肽部分水解，将传统硫酸软骨素生产的大量蛋白质和其他污染物回收利用，实现了硫酸软骨素、蛋白肽、骨油和骨粉的同步生产，实现了软骨的综合利用，同时节能减排，经济效益和社会效益显著。
【专利说明】一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工【技术领域】，具体涉及一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的 方法。
【背景技术】
[0002] 硫酸软骨素是自哺乳动物气管等软骨提取而得的酸性黏多糖。白色粉末，无臭， 无味，易吸湿，易溶于水，不溶于乙醇和丙酮等有机溶剂，遇水即膨胀或成黏浆，对热较不稳 定。需避光密封保存。软骨素由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-半乳糖胺组成的黏多糖。硫 酸软骨素是软骨素的硫酸酯，构成结缔组织的主要成分。它具有澄清脂质，提高机体解毒功 能，利尿和镇痛等作用。我国硫酸软骨素大量出口到美国和欧洲许多国家，在国际市场急需 的十大类中成药原料中位居第三。近年来，硫酸软骨素在防治冠心病、关节炎以及抗肿瘤等 方面正日益受到广泛重视。
[0003] 目前国内硫酸软骨素生产的方法主要有三种：盐解法、碱解法和酶解法，国内使用 较多的方法是采用稀碱或浓碱与酶解相结合的方法来提取硫酸软骨素，采用这种碱法酶解 生产工艺存在步骤繁琐、周期较长，一般需要3-5天，产品质量和收率不稳定，在高温蒸煮、 碱提取、酶解和脱色过程中，硫酸软骨素受到严重破坏，产品收率偏低、溶液颜色加深、乙醇 耗量大,生产成本高。
[0004] 而目前硫酸软骨素生产过程中产生的大量动物蛋白及骨油和骨渣及其降解产物 均未能利用而排放，未处理有机废水乌黑发臭，且富营养化，对水环境带来严重污染。目前 只有少部分较大型硫酸软骨素生产企业对污水进行治理，一般多采取简单的物理化学处理 为主的末端治理方式，即将大量蛋白质污染物全部集中在尾部处理，一次性投入较大，运转 费用高，蛋白质并没有得到利用，且排放废水难以实现达标。
[0005] 我国硫酸软骨素产量占世界总产量的80%以上，研究硫酸软骨素清洁化联产蛋白 肽、骨油和骨粉的工艺将具有更重要的经济、社会和环境意义。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种综合利用软骨清洁化提 取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1) 软骨水解预处理：将动物软骨粉碎，放入真空罐中，加入蒸馏水，控制罐中真空度 0· 02-0. 04MPa，温度 70-80°C，加热 2-3h ; (2) 酶解：将预处理溶液打到酶解罐中调节pH至7-8,加入软骨质量0. 8-1. 2%的胰蛋 白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解； (3) 离心分离得到骨油和骨粉：酶解结束后利用碟片式三相离心机以速度为6500r/ min，离心时间为15-20min，分别得到骨油、滤液和骨渣，骨渣粉碎后得到骨粉； (4) 浓缩：将离心后的滤液通过三效浓缩器浓缩，浓缩过程中，控制一效温度在 90-95°C，二效在85-90°C，三效在75-80°C，浓缩到体积是原来滤液的55-65%时，停止浓 缩； (5) 吸附洗脱：将浓缩液经树脂吸附，温度控制在65-75°C，pH =7-8,至层析液完全进入 树脂后，用洗脱液淋洗柱壁2次，再分别用pH=4. 0、pH=5. 0、pH=6. O的乙酸-乙酸钠缓冲液 洗脱，流速50mL/h，收集流出液； (6) 硫酸软骨素制备：将乙醇加入上述离子交换层析液中至乙醇含量达80%，硫酸软骨 素析出，过滤，乙醇洗涤3-5次，烘干，得硫酸软骨素纯品； (7) 蛋白肤制备：将吸附后所有未结合的水解蛋白质溶液打入浓缩罐浓缩，当固形物在 45-55%左右时，停止浓缩，将浓缩液打入喷雾干燥塔进行干燥得到蛋白肽。
[0007] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述步骤 (1) 中将动物软骨粉碎到l_2cm以下碎块。
[0008] 上所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述步 骤（1)中加蒸馏水的量为软骨质量的80-95%。
[0009] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述步骤 二中加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例为1 :1 :1或1 :2 :1或1 :1 :2。
[0010] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于：所述步骤 (2) 加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例优选为1 :2 :1。
[0011] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述步骤 (2)中酶解过程中应不断调节溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持温度35-40°C，酶解4-6h。
[0012] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于：所述步骤 (5)中树脂吸附过程中采用的树脂为DOOl-cc树脂，装于3支3X20cm层析柱中，分别用 pH=6. 0、pH=5. 0、pH=4. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液平衡树脂，至流出液与洗脱液pH值相同，平 衡完成。
[0013] 上述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述步骤 (7)中分子量在5KD以下的蛋白肽占85%以上。
[0014] 本发明的有益效果： 1、采用复合酶水解技术，实现硫酸软骨素和蛋白肽的同步水解。将硫酸软骨素释放出 来的同时将软骨中的蛋白肽部分水解。
[0015] 2、将传统硫酸软骨素生产的大量蛋白质和其他污染物回收利用，实现了硫酸软骨 素、蛋白肽、骨油和骨粉的同步生产，实现了软骨的综合利用，同时节能减排，经济效益和社 会效益显著。
[0016] 3、优选胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例为1 :2 :1，跟比例为1 :1 :1 和1 :1 :2的酶相比，得到的硫酸软骨素和蛋白肽的产量明显提高。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
[0018] 实施例1 精选IOOOkg鸡腿骨，粉碎到Icm以下碎块，放入真空罐中，加入800kg蒸馏水，控制罐 中真空度〇. 〇2MPa，温度70°C，加热2h ;将预处理溶液打到酶解罐中调节pH至7-8,加入软 骨质量0.8%的添加比例为1 :1 :1的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解过程中应不 断调节溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持温度35°C，酶解4h ;酶解结束后利用碟片式三相离心 机以速度为6500r/min，离心时间为15min，上层分离得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 760kg。将离心后的滤液通过三效浓缩器浓缩，浓缩过程中，控制一效温度在90°C，二效在 85°C，三效在75°C，浓缩到体积是原来滤液的55%时，停止浓缩；采用的树脂为DOOl-cc树 月旨，装于3支3 X 20cm层析柱中，分别用pH=6. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液平衡树脂，至流出液 与洗脱液PH值相同，平衡完成。将浓缩液经树脂吸附，温度控制在65°C，pH =7-8,至层析 液完全进入树脂后，用洗脱液淋洗柱壁2次，再分别用pH=6. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液洗脱， 流速50mL/h，收集流出液；将乙醇加入上述离子交换层析液中至乙醇含量达80%，硫酸软骨 素析出，过滤，乙醇洗涤3次，烘干，得到硫酸软骨素10. 5kg。将吸附后所有未结合的水解蛋 白质溶液打入浓缩罐浓缩，当固形物在45%左右时，停止浓缩，将浓缩液打入喷雾干燥塔进 行干燥得到蛋白肽160kg，分子量在5KD以下的蛋白肽140kg。
[0019] 实施例2 精选IOOOkg鸡腿骨，粉碎到2cm以下碎块，放入真空罐中，加入900kg蒸馏水，控制罐 中真空度〇. 〇4MPa，温度80°C，加热3h ;将预处理溶液打到酶解罐中调节pH至7-8,加入软 骨质量0.8%的添加比例为1 :2 :1的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解过程中应不 断调节溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持温度40°C，酶解6h ;酶解结束后利用碟片式三相离心 机以速度为6500r/min，离心时间为20min，上层分离得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 765kg。将离心后的滤液通过三效浓缩器浓缩，浓缩过程中，控制一效温度在95°C，二效在 90°C，三效在80°C，浓缩到体积是原来滤液的65%时，停止浓缩；采用的树脂为DOOl-cc树 月旨，装于3支3 X 20cm层析柱中，分别用pH=5. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液平衡树脂，至流出液 与洗脱液PH值相同，平衡完成。将浓缩液经树脂吸附，温度控制在75°C，pH =7-8,至层析 液完全进入树脂后，用洗脱液淋洗柱壁2次，再分别用pH=5. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液洗脱， 流速50mL/h，收集流出液；将乙醇加入上述离子交换层析液中至乙醇含量达80%，硫酸软骨 素析出，过滤，乙醇洗涤5次，烘干，得到硫酸软骨素14. 5kg。将吸附后所有未结合的水解蛋 白质溶液打入浓缩罐浓缩，当固形物在55%左右时，停止浓缩，将浓缩液打入喷雾干燥塔进 行干燥得到蛋白肽175kg，分子量在5KD以下的蛋白肽145kg。
[0020] 实施例3 精选IOOOkg鸡腿骨，粉碎到Icm以下碎块，放入真空罐中，加入900kg蒸馏水，控制罐 中真空度〇. 〇3MPa，温度75°C，加热3h ;将预处理溶液打到酶解罐中调节pH至7-8,加入软 骨质量1.0%的添加比例为1 :1 :2的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解过程中应不 断调节溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持温度40°C，酶解6h ;酶解结束后利用碟片式三相离心 机以速度为6500r/min，离心时间为20min，上层分离得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 757kg。将离心后的滤液通过三效浓缩器浓缩，浓缩过程中，控制一效温度在93°C，二效在 87°C，三效在78°C，浓缩到体积是原来滤液的60%时，停止浓缩；采用的树脂为DOOl-cc树 月旨，装于3支3 X 20cm层析柱中，分别用pH=4. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液平衡树脂，至流出液 与洗脱液PH值相同，平衡完成。将浓缩液经树脂吸附，温度控制在70°C，pH =7-8,至层析 液完全进入树脂后，用洗脱液淋洗柱壁2次，再分别用pH=4. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液洗脱， 流速50mL/h，收集流出液；将乙醇加入上述离子交换层析液中至乙醇含量达80%，硫酸软骨 素析出，过滤，乙醇洗涤5次，烘干，得到硫酸软骨素11. 5kg。将吸附后所有未结合的水解蛋 白质溶液打入浓缩罐浓缩，当固形物在55%左右时，停止浓缩，将浓缩液打入喷雾干燥塔进 行干燥得到蛋白肽163kg，分子量在5KD以下的蛋白肽142kg，
【权利要求】
1. 一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下 步骤： (1) 软骨水解预处理：将动物软骨粉碎，放入真空罐中，加入蒸馏水，控制罐中真空度 0? 02-0. 04MPa，温度 70-80°C，加热 2-3h ; (2) 酶解：将预处理溶液打到酶解罐中调节pH至7-8,加入软骨质量0. 8-1. 2%的胰蛋 白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解； (3) 离心分离得到骨油和骨粉：酶解结束后利用碟片式三相离心机以速度为6500r/ min，离心时间为15-20min，分别得到骨油、滤液和骨渣，骨渣粉碎后得到骨粉； (4) 浓缩：将离心后的滤液通过三效浓缩器浓缩，浓缩过程中，控制一效温度在 90-95°C，二效在85-90°C，三效在75-80°C，浓缩到体积是原来滤液的55-65%时，停止浓 缩； (5) 吸附洗脱：将浓缩液经树脂吸附，温度控制在65-75°C，pH =7-8,至层析液完全进入 树脂后，用洗脱液淋洗柱壁2次，再分别用pH=4. 0、pH=5. 0、pH=6. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液 洗脱，流速50mL/h，收集流出液； (6) 硫酸软骨素制备：将乙醇加入上述离子交换层析液中至乙醇含量达80%，硫酸软骨 素析出，过滤，乙醇洗涤3-5次，烘干，得硫酸软骨素纯品； (7) 蛋白肤制备：将吸附后所有未结合的水解蛋白质溶液打入浓缩罐浓缩，当固形物在 45-55%左右时，停止浓缩，将浓缩液打入喷雾干燥塔进行干燥得到蛋白肽。
2. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于，所述步骤（1)中将动物软骨粉碎到l-2cm以下碎块。
3. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于，所述步骤（1)中加蒸馏水的量为软骨质量的80-95%。
4. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于，所述步骤（2)中加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例为1 :1 :1或1 :2 :1或 1 :1 :2。
5. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于：所述步骤（2)加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例优选为1 :2 :1。
6. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于，所述步骤（2)中酶解过程中应不断调节溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持温度35-40°C，酶 解 4-6h。
7. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于：所述步骤（5冲树脂吸附过程中采用的树脂为DOOl-cc树脂，装于3支3X 20cm层析柱 中，分别用pH=6. 0、pH=5. 0、pH=4. 0的乙酸-乙酸钠缓冲液平衡树脂，至流出液与洗脱液pH 值相同，平衡完成。
8. 根据权利要求1所述的一种综合利用软骨清洁化提取硫酸软骨素的方法，其特征在 于，所述步骤（7)中分子量在5KD以下的蛋白肽占85%以上。
【文档编号】C12P21/06GK104418957SQ201310368799
【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】李妮 申请人:青岛蓝农谷农产品研究开发有限公司