本发明涉及食品、化妆品的加工技术领域,特别涉及一种蜘蛛丝的水解方法。
背景技术:
蜘蛛丝,性微寒,归肝经,止血、消疣赘,具有抗氧化、增强免疫力、消炎止血等功效。蜘蛛丝的主要化学成分是丙氨酸(nh2-ch[ch3]-cooh)、丝氨酸(nh2-ch[ch2oh]-cooh)及甘氨酸(nh2-ch2-cooh),加上其它氨基酸单体蛋白质分子链构成。蜘蛛丝俗称“生物刚”,强度大,韧性强,并有较好的生物相容性,用途非常广泛,例如可用于制备蜘蛛丝人造皮肤、肌腱、心脏支架、血管、超细手术缝合线等新型医用材料,以及军用领域的防弹衣、降落伞等。
蜘蛛丝应用前景广泛,但其降解工艺较难,常规的酶或稀酸、稀碱难以将其降解。已有技术用硫酸水解蚕蛹,罗贵伦于2003年05期发表文献《蚕蛹硫酸水解制备复合氨基酸的研究》,用的是稀释硫酸(蚕蛹与硫酸比为1:3)加热(高压加热超过100摄氏度)水解蚕蛹获取蚕蛹蛋白水解物。曹新志于2013年26期发表的论文《硫酸水解蚕丝蛋白制备丝素肽的研究》,该方法采用30%硫酸水解,固液比为1:40。前一种方法硫酸水解蚕蛹方法中,尽管硫酸用量比较低,但需要高温高压条件,对设备要求很高;后一种硫酸水解蚕丝,与蜘蛛丝比较接近,但消耗的硫酸多,蚕丝:硫酸比高达12(40x30%),需要用到的中和物料多,中和ph值不易控制,且该方法难以水解蜘蛛丝。至今尚未有操作简便、能耗低、得率较高的蜘蛛丝降解的现有技术。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明提供了一种蜘蛛丝的水解方法。该水解方法可降解蜘蛛丝,得率较高(以氨基酸总量计),且保持了蜘蛛丝固有的优势特性。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种蜘蛛丝的水解方法,包括如下步骤:
步骤1:将蜘蛛丝浸泡于质量百分浓度为80%~90%的硫酸溶液,搅拌20~40min,缓慢加入水混匀,在80~90℃水浴加热,水解100~180min;
步骤2:水解结束后,加入碳酸钙,边加边搅拌,直至ph值为5~7;
步骤3:待水解液冷却至室温后,采用水对加入碳酸钙后形成的硫酸钙盐沉淀进行洗脱,收集洗脱液;
步骤4:对洗脱液进行浓缩,过滤。
本发明将蜘蛛丝浸泡于质量百分浓度为80%~90%的硫酸溶液,搅拌20~40min,缓慢加入水混匀,在80~90℃条件下水浴加热100~180min;水浴结束后,加入碳酸钙,边加边搅拌,直至ph值为5~7;待水解液冷却至室温后,水多次洗涤硫酸钙盐的沉淀,收集洗脱液;洗脱液经浓缩,过滤,即得蜘蛛丝水解液。本发明制备方法制得的蜘蛛丝水解液的氨基酸水解得率高,丙氨酸、丝氨酸等含量较高,可以作为保健食品或化妆品营养添加物用,提高蜘蛛丝美容和保健功效。
在本发明提供的实施例中,蜘蛛丝与硫酸溶液的用量比例为1:(6.0~10.0),水解的时间为100~180min,水解的温度为80~90℃,步骤1搅拌的速度为20~30r/min。
作为优选,步骤1中硫酸的质量分数为85%。
作为优选,以g/ml计,步骤1中蜘蛛丝与硫酸溶液的用量比例为1:8。
作为优选,步骤1中搅拌的速度为25r/min。
作为优选,步骤1中硫酸溶液与水的体积比为1:(0.5~2.0)。
在本发明提供的实施例中,步骤1中硫酸溶液与水的体积比为1:1.5。
作为优选,步骤2中所述碳酸钙的加入速度为20~50g/min。
作为优选,以g/ml计,蜘蛛丝与步骤3中水的用量比例为1:(200~400)。
作为优选,步骤3中所述洗脱的次数为5~8次。
作为优选,步骤3中的室温为15~35℃。
作为优选,步骤4中过滤后还包括浓缩、定容、再次过滤的步骤。
作为优选,浓缩为旋转蒸发浓缩。
作为优选,浓缩温度为50~80℃。
作为优选,以g/ml计,步骤1中蜘蛛丝与步骤4浓缩后洗脱液的比例为1:(80~150)。
本发明提供了一种蜘蛛丝的水解方法,该方法包括如下步骤:将蜘蛛丝浸泡于质量百分浓度为80%~90%的硫酸溶液,搅拌20~40min,加入水混匀,在80~100℃条件下水解100~180min;水解完毕后,然后加入碳酸钙,搅拌,直至ph值为5~7;冷却至室温后,浓缩,过滤。本发明具有如下技术效果:
1、本发明制备方法制得的蜘蛛丝水解液的氨基酸得率高,其中富含甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等氨基酸成分,营养及美容价值高。
2、本发明方法蜘蛛丝营养损失小,提高了蜘蛛丝的营养价值和应用价值,可以作为保健食品或化妆品营养添加物用。
具体实施方式
本发明公开了一种蜘蛛丝的水解方法,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明提供的蜘蛛丝的水解方法中所用试剂或仪器均可由市场购得,蜘蛛丝由海南蛛王药业有限公司提供。
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1
将蜘蛛丝100g放入2l玻璃反应釜内,加入质量分数为80%的600ml浓硫酸溶液,浸泡蜘蛛丝20min,并不断搅拌,搅拌速度25r/min(下同),再缓慢加入300ml水,搅拌,然后80℃水浴加热,并保温100min。水浴加热完毕后,缓慢加入碳酸钙,加入速度20g/min,边加边搅拌。检测ph,ph在5-7即停止加碳酸钙。冷却至室温后,用20l纯水分5次,进行洗脱,收集洗脱液。将洗脱液用旋转蒸发仪浓缩到至8l,即得蜘蛛丝水解液,用作化妆品、保健品。按gb5009.124-2016方法测定水解液中氨基酸的含量,结果见表1:
表1蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
实施例2
将蜘蛛丝100g放入5l玻璃反应釜内,加入质量分数为85%的800ml浓硫酸溶液,浸泡蜘蛛丝30min,并不断搅拌,搅拌速度25r/min(下同),再缓慢加入1200ml水,搅拌,然后85℃水浴加热,并保温150min。水浴加热完毕后,缓慢加入碳酸钙,加入速度20g/min,边加边搅拌。检测ph,ph在5-7即停止加碳酸钙。冷却至室温后,用30l纯水分6次,进行洗脱,收集洗脱液。将洗脱液用旋转蒸发仪浓缩到至12l,即得蜘蛛丝水解液,用作化妆品、保健品。按gb5009.124-2016方法测定水解液中氨基酸的含量,结果见表2:
表2蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
实施例3
将蜘蛛丝100g放入5l玻璃反应釜内,加入质量分数为90%的1000ml浓硫酸溶液,浸泡蜘蛛丝40min,并不断搅拌,搅拌速度25r/min(下同),再缓慢加入2000ml水,搅拌,然后90℃水浴加热,并保温180min。水浴加热完毕后,缓慢加入碳酸钙,加入速度20g/min,边加边搅拌。检测ph,ph在5-7即停止加碳酸钙。冷却至室温后,用40l纯水分8次,进行洗脱,收集洗脱液。将洗脱液用旋转蒸发仪浓缩到至15l,即得蜘蛛丝水解液,用做化妆品、保健品。按gb5009.124-2016方法测定水解液中氨基酸的含量,结果见表3:
表3蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
对比例1
将硫酸的质量分数调整为75%,其他参数同实施例2,结果见表4。
对比例2
将硫酸的质量分数调整为95%,其他参数同实施例2,结果见表4。
表4蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表4可以得出,硫酸质量分数低于80%或者高于90%,氨基酸得率均低于实施例1。
对比例3
将硫酸浸泡蜘蛛丝的时间调整为15min,其他参数同实施例2,结果见表5。
对比例4
将硫酸浸泡蜘蛛丝的时间调整为50min,其他参数同实施例2,结果见表5。
表5蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表5可以得出,硫酸浸泡蜘蛛丝的时间小于20min,氨基酸得率会显著性降低。同时,硫酸浸泡蜘蛛丝的时间大于40min,不仅影响生产效率,而且氨基酸得率反而有所降低。
对比例5
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的用量调整为500ml,其他参数同实施例2,结果见表6。
对比例6
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的用量调整为1100ml,其他参数同实施例2,结果见表6。
表6蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表6可以得出,所述硫酸溶液用量与蜘蛛丝比例小于6:1,由于酸性不足,蜘蛛丝降解不彻底,氨基酸得率显著性降低。同时,所述硫酸溶液用量与蜘蛛丝比例大于10:1,反而由于后续碳酸钙用量较大、沉淀较多、浓缩时间延长等原因导致生产操作繁琐,氨基酸损失及生产能耗提高。
对比例7
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的水浴加热温度调整为75℃,其他参数同实施例2,结果见表7。
对比例8
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的水浴加热温度调整为95℃,其他参数同实施例2,结果见表7。
表7蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表7可以得出,水浴温度低于80℃或者高于90℃,氨基酸水解得率均低于实施例1。
对比例9
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的水浴加热时间调整为90min,其他参数同实施例2,结果见表8。
对比例10
将浸泡蜘蛛丝用硫酸的水浴加热时间调整为190min,其他参数同实施例2,结果见表8。
表8蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表8可以得出,水浴时间低于100min,由于酸解时间不足,导致水解氨基酸得率较低。同时,水解时间高于180min,氨基酸得率并未提高,反而生产过程增加了能耗和降低了生产效率。
对比例11
将洗脱次数调整为4次,其他参数同实施例2,结果见表9。
对比例12
将洗脱次数调整为9次,其他参数同实施例2,结果见表9。
表9蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由表9可以得出,洗脱次数小于5次,氨基酸得率较低。同时,洗脱次数大于8次,氨基酸得率没有得到显著性的提高,反而增加了后期浓缩的时间与能耗。
对比例13
按照曹新志等发表的《硫酸水解蚕丝蛋白制备丝素肤的研究》,制备蜘蛛丝水解液,检测氨基酸含量,结果见表10。
表10蜘蛛丝水解液氨基酸检测结果
由上述结果可以看出,当硫酸浓度为80%~90%,硫酸酸解20~40min、水浴温度在80~90℃、水浴时间在100~180min,洗脱5~8次,洗脱用纯水比例200~400时蜘蛛丝的水解率显著高于其他工艺参数的水解率。
实施例4
模拟人体肠胃吸收环境,建立模型,考察蜘蛛丝水解液在人体胃和肠的吸收情况。
1、胃模拟消化模型
取蜘蛛丝水解液50ml,加入到250ml锥形瓶中,用1mol/lhcl调节ph=1.3~1.5,再加入的胃模拟液2.0ml(0.2gsigmap7000胃蛋白酶溶于5ml0.01mol/lhcl),密封,36~38℃,振荡100~120min,震荡速率在60~80r/min,得到胃模拟消化物。0.01mol/lhcl溶液做空白组。
2、小肠模拟消化模型
用1mol/l的nahco3溶液将胃模拟消化物中和至ph=5.0~5.5,加入2.0ml肠模拟液(4gsigmap7500胰蛋白酶,25gsigmab8631胆盐溶于1l0.1mon/lnahco3),密封,36~38℃,振荡100~120min,震荡速率在60~80r/min,过程用0.1moi/l维持ph=7.0,得到肠模拟消化物。5000r/min离心,过滤,取上清液,用氨基酸分析仪进行氨基酸总含量的检测。0.1mon/lnahco3溶液做空白组。
3、体内吸收率q=(c0-c1)/c0,结果见表11。
表11体内吸收率
由上述结果可以看出,实施例1~3中,蜘蛛丝水解液的氨基酸体内吸收率显著高于对比例13和空白组。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。