專利名稱：一種窄分子量范圍的魚膠原蛋白肽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種魚膠原蛋白原料的加工處理工藝，屬于化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在國內(nèi)外所普遍使用的作為化妝品原料的魚皮或魚鱗生產(chǎn)的膠原蛋白肽，其分子量分布范圍很寬，在200-2000道爾頓。而化妝品生產(chǎn)所用的膠原蛋白肽的分子量要求在500-1000道爾頓，未經(jīng)過分子量分級的膠原蛋白肽不適合用于美容化妝品行業(yè)。另外在加工過程中普遍使用真空加熱濃縮，降低了產(chǎn)品的生理活性。傳統(tǒng)上，為了得到分子量范圍較窄的魚膠原蛋白肽，本領(lǐng)域發(fā)展了堿法、鹽法、酸法、酶法等多種方式對原料進(jìn)行加工的方法，在工業(yè)實(shí)踐中申請人發(fā)現(xiàn)這些方法雖然可以有效分解大分子的膠原蛋白原料，但是其存在諸多缺點(diǎn)，尤其是水解膠原蛋白過程耗時(shí)太久，水解效率太差，導(dǎo)致后續(xù)的生產(chǎn)工藝效率受到很大影響。雖然采用酶法在一定長度上加快了水解速度，但是采用已有的胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等生物酶對原料進(jìn)行水解對溫度、酸堿性等參數(shù)要求嚴(yán)苛，不易控制，同時(shí)即使采用這些生物酶，水解過程也需要5小時(shí)左右。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種魚膠原蛋白肽的制備方法，能夠有效制備分子量在500-1000道爾頓之間的魚膠原蛋白肽，與已有的加工工藝相比，本發(fā)明的制備方法能夠提供窄分子量范圍的魚膠原蛋白肽，分子量范圍分布更加集中，更具生理活性，適用做化妝品原料；并且與已有的方案相比，本發(fā)明的制備方法有效加快了加工速度，降低了溫度、酸堿性等制備參數(shù)要求，大大降低了生產(chǎn)難度，提高了生產(chǎn)效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:`
一種窄分子量范圍的魚膠原蛋白肽的制備方法，包括下述步驟:(I)酶解原料:將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進(jìn)行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，并經(jīng)活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進(jìn)行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。在上述步驟中，步驟(I)用于對大分子的原料料液進(jìn)行高效分解，使其變?yōu)檩^低分子量的魚膠原蛋白肽，從而為后續(xù)的納濾步驟提供原料；步驟(2)的二次納濾過程用于濾除分子量過高和過低的魚膠原蛋白肽從而得到適用于作為化妝品原料的魚膠原蛋白肽。其中，步驟(I)的生物酶選擇、溫度、酸堿度控制會對整個(gè)制備過程所需時(shí)間產(chǎn)生很大影響。申請人通過大量實(shí)驗(yàn)對各種用量和物理參數(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在下述條件下具有較好的制備效率:所述步驟(I)具體過程為:將魚皮、魚鱗等大分子原料與水以1: 1-5的質(zhì)量比在攪拌罐中攪拌成料液；將料液溫度控制在30-45攝氏度，料液的pH值調(diào)整至6.5-8.8 ;將生物酶按照與原料1: 30-70的質(zhì)量比加入料液中，攪拌均勻；酶解完全后，升溫到95-100度滅酶。
優(yōu)選的，所述料液溫度為40-42攝氏度，料液的pH值為7.8-8.5，其它的溫度范圍或其它PH范圍雖然有可能是最符合生物酶活性的環(huán)境，但是申請人在試驗(yàn)中驚喜的發(fā)現(xiàn)，在40-42攝氏度，pH值為7.8-8.5這個(gè)范圍下，是結(jié)合了生物酶的活性、大分子原料液的水解、酶解過程的穩(wěn)定性、酶解時(shí)間的最佳組合范圍。在本發(fā)明中，所用的生物酶可以是本領(lǐng)域任意可用的用來水解大分子生物原料的蛋白酶，包括但不限于胰蛋白酶、水解蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶等，優(yōu)選的，所述生物酶為胰蛋白酶，更優(yōu)選的，所述生物酶為胰蛋白酶、胃蛋白酶的復(fù)合物，二者的質(zhì)量比為1: 0.1-0.3。采用胰蛋白酶，結(jié)合上述優(yōu)選的反應(yīng)條件，本發(fā)明得以將酶解過程加快在3.5-3.8小時(shí)，采用胰蛋白酶、胃蛋白酶的復(fù)合物，本發(fā)明的酶解過程能夠在3.0-3.5小時(shí)內(nèi)完成，相對于傳統(tǒng)的酶解所需的5-9小時(shí)，極大的改善了效率，降低了制備所耗用的時(shí)間。在本發(fā)明中，通過采用納濾膜技術(shù)高效分離所需分子量范圍的魚膠原蛋白肽，納濾是生物技術(shù)發(fā)展過程中新興的分離不同分子物質(zhì)的技術(shù)手段，是一種以低壓力為推動(dòng)力，介于反滲透和超濾之間的膜，納濾膜表層孔徑處于納米級范圍(10_9m)，對二價(jià)離子具有較高的截留率， 而對一價(jià)離子具有透過率。在本發(fā)明中，所述步驟(2)的二次納濾分別為:一級納濾，將脫色的料液通過一級納濾系統(tǒng)，利用納濾膜截留分子量不低于1000道爾頓的魚膠原蛋白肽；二級納濾，將經(jīng)一級納濾系統(tǒng)的濾液通過二級納濾系統(tǒng)，截留分子量不低于500道爾頓的魚膠原蛋白肽，所得濃縮液即為分子量500-1000道爾頓的膠原蛋白肽。其濾過原理如下:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，而讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:二級納濾系統(tǒng)采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，而讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。以第一級納濾透過液為進(jìn)料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾系統(tǒng)，納濾的濃縮液回到一級納濾透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級納濾透過液箱。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓。通過上述過程，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)︳~皮、魚鱗等大分子原料進(jìn)行高效分解成小分子物質(zhì)并根據(jù)分子量范圍對其進(jìn)行有效分離的制備方法，不但可將產(chǎn)品的分子量控制在500-1000道爾頓范圍內(nèi)，而且在分級的同時(shí)還對產(chǎn)品進(jìn)行了濃縮和脫鹽，節(jié)省了濃縮和脫鹽這兩道工序的費(fèi)用。不僅避免了傳統(tǒng)方法因高溫使產(chǎn)品變性的缺點(diǎn)，而且最大限度的提高了制備效率，降低了制備過程整體所需時(shí)間。
具體實(shí)施例方式在下述實(shí)施例中，本發(fā)明給出了本發(fā)明的制備方法的若干優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，以說明本發(fā)明的效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上對各種成分用量等調(diào)整均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。實(shí)施例1將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，將料液溫度加熱至45度，將料液的pH值調(diào)整到6.5，按照與魚皮原料1: 50的比例在料液中加入胰蛋白酶，攪拌均勻，4.5小時(shí)后酶解結(jié)束，再升溫到95度，保持30分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到75度，加入魚皮原料質(zhì)量9%的活性炭，脫色30分鐘。二次過濾:首先對脫色的料液進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過活性炭脫色的酶解料液進(jìn)入料液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器(優(yōu)選布袋過濾器的孔徑為2 μ m)，除去廢水中大顆粒的懸浮物和部分有機(jī)物、膠體，以改善膜進(jìn)料液品質(zhì)，然后進(jìn)入第一級納濾濃縮系統(tǒng)。一級納濾:采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入 二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。實(shí)施例2將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱到40度，將料液的pH值調(diào)整到8.0，根據(jù)魚皮的質(zhì)量1: 50的用量加入胰蛋白酶攪拌均勻，3.8小時(shí)后酶解結(jié)束，將料液升溫到95度，保持30分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到80度，加入魚皮重量的15%的活性炭，脫色25分鐘。二次納濾:預(yù)處理:濾液進(jìn)入料液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器，進(jìn)入第一級納濾系統(tǒng)。一級納濾:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。實(shí)施例3將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調(diào)整到8.2，根據(jù)魚皮的質(zhì)量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶，3.7小時(shí)后酶解結(jié)束，升溫到95度，保持20分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到80度，加入魚皮重量的10%的活性炭，脫色30分鐘。
二次納濾:預(yù)處理:濾液進(jìn)入料液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器，進(jìn)入第一級納濾系統(tǒng)。一級納濾:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。實(shí)施例4將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調(diào)整到7.9，根據(jù)魚皮的質(zhì)量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.2的復(fù)合物，3.4小時(shí)后酶解結(jié)束，升溫到95度，保持20分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到80度，加入魚皮重量的10%的活性炭，脫色30分鐘。二次納濾:預(yù)處理:濾液進(jìn)入料 液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器，進(jìn)入第一級納濾系統(tǒng)。一級納濾:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。實(shí)施例5將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至42度，將料液的pH值調(diào)整到8.1，根據(jù)魚皮的質(zhì)量，按照1: 50的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的復(fù)合物，3.3小時(shí)后酶解結(jié)束，升溫到95度，保持20分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到75度，加入魚皮重量的12%的活性炭，脫色30分鐘。二次納濾:預(yù)處理:濾液進(jìn)入料液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器，進(jìn)入第一級納濾系統(tǒng)。一級納濾:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。
二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。實(shí)施例6將鮮魚皮和水按照1: 2的比例加入罐中攪拌成料液，加熱至40度，將料液的pH值調(diào)整到8.0，根據(jù)魚皮的質(zhì)量，按照1: 45的比例加入胰蛋白酶:胃蛋白酶1: 0.3的復(fù)合物，3.1小時(shí)后酶解結(jié)束，升溫到90度，保持30分鐘進(jìn)行滅酶。脫色:滅酶結(jié)束后將溫度降到75度，加入魚皮重量的12%的活性炭，脫色30分鐘。

二次納濾:預(yù)處理:濾液進(jìn)入料液箱，經(jīng)增壓泵增壓到布袋過濾器，進(jìn)入第一級納濾系統(tǒng)。一級納濾:一級納濾采用截留分子量為1000道爾頓的納濾膜，能截留絕大部分分子量1000道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸和水透過。納濾的濃縮液回到料液箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入一級透過液料箱。二級納濾:以一級納濾透過液為原料，經(jīng)高壓泵后進(jìn)入二級納濾裝置，納濾的濃縮液回到一級透過液料箱進(jìn)行循環(huán)濃縮，透過液進(jìn)入二級透過液箱。采用截留分子量500道爾頓的納濾膜，截留絕大部分分子量500道爾頓以上的膠原蛋白肽，讓分子量小于500道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸水透過。經(jīng)過兩級納濾分級后，所得到的膠原蛋白肽濃縮液的分子量為500-1000道爾頓，該濃縮液經(jīng)過噴霧干燥后即得成品。以下述方法對上述制備的魚膠原蛋白肽的分子量進(jìn)行了測定，所得產(chǎn)物的分子量分布如表I所不。測定方法:通過高效液相色譜來檢測分子量的分布，分子量檢測的條件如下所示:色譜柱:TSKgeIG2000SWXL300mmx7.8mm流動(dòng)相:乙腈:水:三氟乙酸為45: 55: 0.1 (體積比)檢測波長:UV220nm流速:0.5mT,/miη柱溫:30°C進(jìn)樣體積:10 μ L。檢測結(jié)果如下表所示:表1:魚膠原蛋白肽檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種窄分子量范圍的魚膠原蛋白肽的制備方法，其特征在于包括下述步驟: (I)酶解原料:將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進(jìn)行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，并經(jīng)活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進(jìn)行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)具體過程為:將魚皮、魚鱗等大分子原料與水以1: 1-5的質(zhì)量比在攪拌罐中攪拌成料液；將料液溫度控制在30-45攝氏度，料液的pH值調(diào)整至6.5-8.8 ;將生物酶按照與料液1: 30-70的質(zhì)量比加入料液中，攪拌均勻；酶解完全后，升溫到95-100度滅酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述料液溫度為40-42攝氏度，料液的pH 值為 7.8-8.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述生物酶為胰蛋白酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述生物酶為胰蛋白酶、胃蛋白酶的復(fù)合物，二者的質(zhì)量比為1: 0.1-0.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)的二次納濾分別為:一級納濾，將脫色的料液通過一級納濾系統(tǒng)，利用納濾膜截留分子量不低于1000道爾頓的魚膠原蛋白肽；二級納濾，將經(jīng)一級納濾系統(tǒng)的濾液通過二級納濾系統(tǒng)，截留分子量不低于500道爾頓的魚膠原蛋 白肽，所得濃縮液即為分子量500-1000道爾頓的膠原蛋白肽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種窄分子量范圍的魚膠原蛋白肽的制備方法，包括下述步驟(1)酶解原料將魚皮、魚鱗等大分子原料水溶液以生物酶進(jìn)行酶解，得到分子量在200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽，并經(jīng)活性炭脫色；(2)對分子量為200-2000道爾頓的魚膠原蛋白肽進(jìn)行二次納濾，濾除分子量1000道爾頓以上和500道爾頓以下的魚膠原蛋白肽，從而得到分子量在500-1000之間的魚膠原蛋白肽。本發(fā)明公開的制備方法以特定的生物酶和納濾技術(shù)將魚膠原蛋白肽進(jìn)行分子量分級，從而得到一種分子量范圍分布更加集中，更具生理活性，適用做化妝品原料的膠原蛋白肽。
文檔編號C07K1/34GK103194518SQ20131013814
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者王茜成, 徐強(qiáng) 申請人:青島柯能生物科技有限公司