一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，麒麟菜经水洗浸泡后，加入中性纤维素酶及中性蛋白酶进行一次酶处理；加入金属螯合剂去除重金属离子；滤去反应液后加入适量水加热煮胶；粗滤后加入大孔吸附树脂进行脱色，脱色完后趁热精滤，待胶液降温后加入硫酸酯酶进行二次酶处理，酶处理完后加入氯化钾凝胶，然后将凝胶装入尼龙袋中，裹包油压脱水后制得固态凝胶，然后进行烘干、粉碎得到卡拉胶产品。本发明采用生物酶处理技术取代传统碱法工艺，能够有效减少胶质的流失，降低能耗及对环境的污染；采用大孔吸附树脂进行脱色处理，摒弃了次氯酸钠法易对卡拉胶分子结构造成破坏，产品质量不稳定，氯离子残留和环境污染等问题。
【专利说明】
一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法
技术领域
[0001]本发明涉及属于食品加工技术领域，尤其涉及一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法。
【背景技术】
[0002]卡拉胶是从角叉菜、麒麟菜、杉藻及沙菜等多种红藻中提取的几种多糖的复杂混合物，由I，3-13_D-吡喃半乳糖和I，4-a-D-吡喃半乳糖作为基本骨架交替连接而成。因为它具有优良的热可逆凝胶化、抗蛋白凝结、亲水无毒等独特性能，在食品、化工和包装等方面具有广泛地应用。
[0003]目前卡拉胶的生产方式主要是碱法生产，但是这种传统的生产方式相对来说存在较多缺点。例如，碱耗高、胶质流失量较大、生产效率低、卡拉胶产品的凝胶强度不高及安全性不易控制等。此外，麒麟菜含有多种色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、色素蛋白，以及在生产过程中产生的色素如糖类分解物、拟黑色素、焦糖等。这些色素在提取过程中溶出将对产品的品质，尤其是对透明度，粘度和凝胶强度等造成很大的影响。因此，卡拉胶的脱色处理也是卡拉胶提取过程中一段必不可少的工序。就目前而言，在卡拉胶的脱色处理中常采用次氯酸钠、过氧化氢或者活性炭进行脱色。但是采用次氯酸钠或者过氧化氢脱色容易对卡拉胶分子结构造成较大破坏，造成产品质量不稳定，而活性炭脱色后多糖溶液中残留的活性炭难以清除，对多糖品质也会产生一定影响。有鉴于此，本发明人研究和设计了一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，以解决传统碱改性工艺技术存在的碱处理浓度大，环境污染严重的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，包括如下步骤:
步骤一、酶处理:将麒麟菜清洗除杂后加入藻体质量20?30倍的水，加热调节温度至40?45°C，分别加入中性纤维素酶及中性蛋白酶，调节体系纤维素酶活力为20?30 U/mL，蛋白酶活力5?10 U/mL，酶处理时间为3?5 h；
步骤二、去金属离子:加入麒麟菜质量的15?20倍的水，然后加入质量浓度为0.02%的金属螯合剂乙二胺四乙酸二钠，处理时间为1.5?2 h，处理完后加水清洗二次；
步骤三、煮胶:加入麒麟菜质量的15?20倍的水，升温至90?95°C，处理I?1.5h，煮胶完后进彳丁粗滤；
步骤四、脱色:将大孔吸附树脂加入至粗滤完后的胶液中，加入树脂的质量分数为2?3%，吸附时间2.5?3.5 h，最后采用板框压滤机精滤；
步骤五、酶处理:待精滤胶液降温至45?50°C后加入硫酸酯酶，调节体系中硫酸酯酶的活力为15?25 U/mL，酶处理时间为2.5?3 h； 步骤六、絮凝:待酶处理完后，根据胶液量配制氯化钾溶液，使胶液中氯化钾的质量分数在5?6%，将氯化钾溶液缓慢加入到卡拉胶溶液中，使卡拉胶絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后静止30分钟老化；
步骤七、成品:将卡拉胶絮凝物装袋后利用油压进行脱水，然后将片状卡拉胶置于带式烘干机中，调节温度至100°c干燥4?5 h，最后在粉碎机中研磨粉碎并过筛，收集筛过的粉末即得到粉状卡拉胶。
[0006]作为实施例的优选方式，上述步骤一中，酶处理时，所述中性纤维素酶在反应体系中的酶活力为25 U/mL，其目的在于水解麒麟菜粗纤维。
[0007]作为实施例的优选方式，上述步骤一中，酶处理时，所述中性蛋白酶在反应体系中的酶活力为8 U/mL，其目的在于水解天然色素蛋白。
[0008]作为实施例的优选方式，上述步骤二中，加入金属螯合剂乙二胺四乙酸二钠
(H)TA)的质量浓度为0.02%的，处理时间为2 ho
[0009]作为实施例的优选方式，上述步骤四中，加入大孔吸附树脂的质量分数为2.5%，吸附时间3.5 h。
[0010]作为实施例的优选方式，上述步骤五中，酶处理时，所述硫酸酯酶为芳香基硫酸酯酶，所述芳香基硫酸酯酶在反应体系中的酶活力为20 U/mL，反应时间3h，其目的在于完全替代碱法脱除卡拉胶里的硫酸基团进而提高卡拉胶的凝胶强度。
[0011]本发明的有益效果在于，与目前的卡拉胶提取工艺相比，具有以下优势:
1、本发明采用硫酸酯酶脱除卡拉胶中硫酸基团的酶改性法取代传统碱法改性工艺提取高凝胶强度卡拉胶，消除了环境污染，实现卡拉胶清洁生产，促进卡拉胶生产企业节能减排，实现产业结构转型升级，提高产品档次和市场竞争力。
[0012]2、本发明采用的脱色工艺分为两步，在采用中性纤维素酶及蛋白酶水解的过程中，小分子色素可以预先溶出并随酶解液滤出；使用中性纤维素酶处理麒麟菜，中性蛋白酶降解色素蛋白，条件温和，不易使胶溶出，有利于保持较高的提取率的；在粗滤之后再加入大孔树脂对卡拉胶进行二次脱色，使提取出的卡拉胶透明度和纯度提高;使用树脂脱色，其工艺简单，可再生，不易对卡拉胶的结构造成破坏而影响凝胶强度，摒弃了常用的次氯酸钠法漂白所带来的氯离子残留和污染问题。
[0013]3、本发明采用的芳香基硫酸酯酶是通过从假交替单胞菌Pseuc/oaJ teromonascarragee/jorara克隆得到芳香基硫酸酯酶基因，并将该基因在i?scAericAia coli BL21(DE3)中表达得到，因此，该酶可采用微生物大规模发酵制备而得，产量高，价格低廉。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种酶法替代碱法提取江蓠琼脂的制备方法，包括以下步骤:
(I)酶处理:取清洗除杂后的麒麟菜50g，加入藻体质量20?30倍的水，加热调节温度至40?45°C，分别加入中性纤维素酶及中性蛋白酶，调节体系纤维素酶活力为25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶处理时间为4 ho
[0015](2)去金属离子:加入麒麟菜质量15?20倍的水，然后加入质量浓度为0.02%的EDTA，处理时间为2 h，处理完后加水清洗二次。
[0016](3)煮胶:加入水的量为麒麟菜质量的15?20倍，升温至90?95°C，处理I?1.5 h，煮月父完后进彳丁粗滤。
[0017](4)脱色:将大孔吸附树脂加入至粗滤完后的胶液中，加入树脂的质量分数为2.5%，吸附时间3.5 h，最后采用板框压滤机精滤。
[0018](5)酶处理:待精滤胶液降温至45?50°C后加入硫酸酯酶，调节体系中硫酸酯酶的活力为20 U/mL，酶处理时间为3 ho
[0019](6)絮凝:待酶处理完后，根据胶液量配制氯化钾溶液，使胶液中氯化钾的浓度在5?6%，将氯化钾溶液缓慢加入到卡拉胶溶液中，使卡拉胶絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后静止30分钟老化；
(7)成品:将卡拉胶絮凝物装袋后利用油压进行脱水，然后将片状卡拉胶置于带式烘干机中，调节温度至100°C干燥4?5 h，最后在粉碎机中研磨粉碎并过筛，收集筛过的粉末即得到粉状卡拉胶。
[0020]本实施例生产的卡拉胶的凝胶强度为1539.2g/cm2，提取得率为24.3%，重金属残留量达标，色泽良好。
[0021]
实施例2
一种酶法替代碱法提取江蓠琼脂的制备方法，包括以下步骤:
(I)酶处理:取清洗除杂后的麒麟菜2.5 kg，加入藻体质量20?30倍的水，加热调节温度至40?45°C，分别加入中性纤维素酶及中性蛋白酶，调节体系纤维素酶活力为25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶处理时间为3 h。
[0022](2)去金属离子:加入麒麟菜质量15?20倍的水，然后加入质量浓度为0.02%的EDTA，处理时间为2 ho处理完后加水清洗二次。
[0023](3)煮胶:加入水的量为麒麟菜质量的15?20倍，升温至90?95°C，处理I?1.5 h，煮月父完后进彳丁粗滤。
[0024](4)脱色:将大孔吸附树脂加入至粗滤完后的胶液中，加入树脂的质量分数为2.5%，吸附时间3.5 h，最后采用板框压滤机精滤。
[0025](5)酶处理:待精滤胶液降温至45?50 V后加入硫酸酯酶，调节体系中硫酸酯酶的活力为20 U/mL，酶处理时间为3 ho
[0026](6)絮凝:待酶处理完后，根据胶液量配制氯化钾溶液，使胶液中氯化钾的浓度在5?6%，将氯化钾溶液缓慢加入到卡拉胶溶液中，使卡拉胶絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后静止30分钟老化；
(7)成品:将卡拉胶絮凝物装袋后利用油压进行脱水，然后将片状卡拉胶置于带式烘干机中，调节温度至100 °C干燥4?5 h，最后在粉碎机中研磨粉碎并过筛，收集筛过的粉末即得到粉状卡拉胶。
[0027]本实施例生产的卡拉胶的凝胶强度为1602.7g/cm2，提取得率为25.6%，重金属残留量达标，色泽良好。
[0028]
实施例3
一种酶法替代碱法提取江蓠琼脂的制备方法，包括以下步骤: (I)酶处理:取清洗除杂后的麒麟菜25kg，加入藻体质量20?30倍的水，加热调节温度至40?45°C，分别加入中性纤维素酶及中性蛋白酶，调节体系纤维素酶活力为25 U/mL，蛋白酶活力8 U/mL，酶处理时间为3 ho
[0029](2)去金属离子:加入麒麟菜质量15?20倍的水，然后加入质量浓度为0.02%的EDTA，处理时间为2 ho处理完后加水清洗二次。
[0030](3)煮胶:加入水的量为麒麟菜质量的15?20倍，升温至90?95°C，处理I?1.5 h，煮月父完后进彳丁粗滤。
[0031](4)脱色:将大孔吸附树脂加入至粗滤完后的胶液中，加入树脂的质量分数为2.5%，吸附时间3.5 h，最后采用板框压滤机精滤。
[0032](5)酶处理:待精滤胶液降温至45?50°C后加入硫酸酯酶，调节体系中硫酸酯酶的活力为20 U/mL，酶处理时间为3 ho
[0033](6)絮凝:待酶处理完后，根据胶液量配制氯化钾溶液，使胶液中氯化钾的浓度在5?6%，将氯化钾溶液缓慢加入到卡拉胶溶液中，使卡拉胶絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后静止30分钟老化；
(7)成品:将卡拉胶絮凝物装袋后利用油压进行脱水，然后将片状卡拉胶置于带式烘干机中，调节温度至100 °C干燥4?5 h，最后在粉碎机中研磨粉碎并过筛，收集筛过的粉末即得到粉状卡拉胶。
[0034]本实施例生产的卡拉胶的凝胶强度为1595.5g/cm2，提取得率为25.3%，重金属残留量达标，色泽良好。
[0035]
本发明采用纤维素酶及蛋白酶进行一次酶处理，可破坏麒麟菜细胞壁的纤维素组织结构，利于提胶过程中胶质的彻底溶出，同时降低煮胶的时间和温度，从而提高了卡拉胶的提取率，减少了蒸汽消耗;此外，在酶解过程中小分子色容易溶出，起到了一定的脱色效果;然后采用大孔树脂对卡拉胶进行二次脱色，取代传统卡拉胶脱色工艺中次氯酸钠及过氧化氢的应用；最后，采用硫酸酯酶脱除卡拉胶的硫酸基团，提高其凝胶强度。本发明的卡拉胶提取方法具有提取效率高，原料利用率充足，提取的卡拉胶透明度和纯度优良的优点。本领域的普通技术人员能从本发明公开内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一、酶处理:将麒麟菜清洗除杂后加入藻体质量20?30倍的水，加热调节温度至40?45°C，分别加入中性纤维素酶及中性蛋白酶，调节体系纤维素酶活力为20?30 U/mL，蛋白酶活力5?10 U/mL，酶处理时间为3?5 h； 步骤二、去金属离子:加入麒麟菜质量的15?20倍的水，然后加入质量浓度为0.02%的金属螯合剂乙二胺四乙酸二钠，处理时间为1.5?2 h，处理完后加水清洗二次； 步骤三、煮胶:加入麒麟菜质量的15?20倍的水，升温至90?95 0C，处理I?1.5h，煮胶完后进彳丁粗滤； 步骤四、脱色:将大孔吸附树脂加入至粗滤完后的胶液中，加入树脂的质量分数为2?3%，吸附时间2.5?3.5 h，最后采用板框压滤机精滤； 步骤五、酶处理:待精滤胶液降温至45?50°C后加入硫酸酯酶，调节体系中硫酸酯酶的活力为15?25 U/mL，酶处理时间为2.5?3 h； 步骤六、絮凝:待酶处理完后，根据胶液量配制氯化钾溶液，使胶液中氯化钾的质量分数在5?6%，将氯化钾溶液缓慢加入到卡拉胶溶液中，使卡拉胶絮凝沉淀，待絮凝沉淀完全后静止30分钟老化； 步骤七、成品:将卡拉胶絮凝物装袋后利用油压进行脱水，然后将片状卡拉胶置于带式烘干机中，调节温度至100°c干燥4?5 h，最后在粉碎机中研磨粉碎并过筛，收集筛过的粉末即得到粉状卡拉胶。2.如权利要求1所述的一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:上述步骤一中，酶处理时，所述中性纤维素酶在反应体系中的酶活力为25 U/mL ο3.如权利要求1所述的一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:上述步骤一中，酶处理时，所述中性蛋白酶在反应体系中的酶活力为8 U/mL ο4.如权利要求1所述的一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:上述步骤二中，加入金属螯合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的质量浓度为0.02%的，处理时间为2 ho5.如权利要求1所述的一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:上述步骤四中，加入大孔吸附树脂的质量分数为2.5%，吸附时间3.5 ho6.如权利要求1所述的一种酶法替代碱法提取卡拉胶的方法，其特征在于:上述步骤五中，酶处理时，所述硫酸酯酶为芳香基硫酸酯酶，所述芳香基硫酸酯酶在反应体系中的酶活力为20 U/mL，反应时间3h。
【文档编号】C08B37/00GK105985453SQ201610593457
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】洪清林, 肖安风, 林坤城, 肖琼, 钟晓婷, 嵇海峰, 蔡慧农, 倪辉
【申请人】绿新（福建）食品有限公司, 集美大学