一種小分子牛骨膠原肽及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物活性物質(zhì)的提取領(lǐng)域，具體涉及一種小分子牛骨膠原肽及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界第一肉類生產(chǎn)大國，隨著屠宰數(shù)量地不斷增加，副產(chǎn)物也大量產(chǎn)生，目 前每年能產(chǎn)生約近2000萬噸的畜禽骨。以牛骨為例，其約占牛體質(zhì)量的12%~20%，即每 生產(chǎn)IOOkg牛肉就會(huì)有12~20kg的牛骨產(chǎn)生。在我國的骨加工業(yè)中，畜骨大部分用于生 產(chǎn)動(dòng)物飼料，例如生產(chǎn)骨膠、骨油、骨粉等，其附加值都很低，尤其是牛骨深加工開發(fā)研究較 少。骨的營養(yǎng)價(jià)值豐富，骨中的粗蛋白含量與肉十分接近，且大部分是膠原，膠原占骨中蛋 白質(zhì)總量的80%以上。膠原蛋白是動(dòng)物體骨骼中含量最大的一種蛋白質(zhì)，將膠原蛋白進(jìn)一 步酶解可得到性能更加優(yōu)良的膠原肽，將其應(yīng)用于美容化妝品、醫(yī)學(xué)、藥用、食品工業(yè)等領(lǐng) 域，能夠充分提升其附加值。
[0003] 膠原蛋白是廣泛存在于動(dòng)物和人體中的一種蛋白質(zhì)，具有多種生理活性，但因分 子量大而難以被人體完全吸收。膠原多肽是膠原蛋白經(jīng)酶解而形成的小分子的生物活性 肽，由于其源于動(dòng)物膠原蛋白，分子結(jié)構(gòu)和植物蛋白、膠原蛋白相比更適合人體吸收。膠原 多肽不僅具有一般蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用，還具有不可替代的調(diào)節(jié)功能和良好的營養(yǎng)特征、生 理功能、加工特性等，人體吸收率達(dá)100%。其中，從牛骨中提取的膠原蛋白肽經(jīng)酶解后所得 到的牛骨膠原蛋白肽在增加骨密度、預(yù)防與治療骨關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松、抑制血管緊張素轉(zhuǎn) 化酶活性、抑制血小板凝集活性、抗氧化活性、抗腫瘤活性等多方面具有特別的功能作用。
[0004] 近年來關(guān)于骨骼酶解的相關(guān)專利，大多采用胃蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、 胰蛋白酶等，雖然取得了一定的效果，但由于骨骼中主要成分是膠原蛋白，其三股螺旋結(jié)構(gòu) 導(dǎo)致膠原蛋白難以分解，且產(chǎn)物分子量分布范圍廣、不集中，大分子肽含量較高，因此至今 沒有找到真正合適的降解骨骼的大工業(yè)生產(chǎn)利用的酶類。且目前國內(nèi)利用牛骨制備的膠原 肽，產(chǎn)品分子量多數(shù)分布在5000道爾頓至10000道爾頓之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種小分子牛 骨膠原肽及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種小分子牛骨膠原肽的制備方法， 依次包括以下步驟：粉碎、提取分離、酶解、復(fù)合過濾、濃縮和干燥；
[0007] 所述酶解過程是：向提取分離后獲得的牛骨膠原蛋白提取液中加入骨膠原蛋白酶 進(jìn)行一次酶解，一次酶解溫度為50°C -55°C，一次酶解時(shí)間為lh_2h，骨膠原蛋白酶的加入 量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量的〇. 1% -〇. 3%，一次酶解結(jié)束后進(jìn)行滅酶處理；
[0008] -次酶解后，用混合酸調(diào)節(jié)一次酶解液的pH值至6-7,然后加入脯氨酸蛋白酶 進(jìn)行二次酶解，二次酶解時(shí)間為2 h - 4 h，脯氨酸蛋白酶的加入量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量的 0. 1% -0. 3%，二次酶解結(jié)束后進(jìn)行滅酶處理。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)牛骨膠原蛋白的特殊性，首次采用脯氨酸蛋白 酶和骨膠原蛋白酶進(jìn)行復(fù)合酶解，使得到的產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，小分子活性肽的得率很高，得率 尚達(dá)90 %。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0011] 進(jìn)一步，所述復(fù)合過濾包括活性碳過濾和膜過濾步驟，所述活性碳過濾步驟是向 滅酶處理后的牛骨膠原蛋白酶解液中加入活性碳，活性碳的加入量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量 的2% -4%，將牛骨膠原蛋白酶解液升溫至80°C -100°c，并保溫5min-10min ;然后降溫至 70°C -80°C，靜置 30min-2h ;
[0012] 所述膜過濾步驟是將經(jīng)過活性碳過濾后的牛骨膠原肽溶液依次經(jīng)過桶式過濾器、 棉餅過濾器和孔徑為〇. 1 μπι的多層膜過濾器進(jìn)行過濾，膜過濾壓力為0.1 MPa-O. 3MPa。
[0013] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：利用活性碳的吸附作用以及膜設(shè)備過濾作 用，能有效去除有害重金屬，使最終得到的牛骨膠原肽產(chǎn)品安全無毒。
[0014] 進(jìn)一步，所述濃縮過程為：將經(jīng)過過濾的牛骨膠原肽溶液在蒸發(fā)器中濃縮至固形 物含量為25 % -35 %，濃縮溫度控制在55°C -65°C，濃縮壓力為-0· 4MPa至-0· 6MPa。
[0015] 進(jìn)一步，所述干燥過程為：將經(jīng)過濃縮的牛骨膠原蛋白濃縮液經(jīng)干燥塔干燥，干燥 過程中的進(jìn)口溫度為180 °C -190 °C，出口溫度為85 °C -95 °C。
[0016] 進(jìn)一步，所述提取分離過程為：將經(jīng)過粉碎后的牛骨清洗干凈后，放入蒸煮罐中進(jìn) 行蒸煮，牛骨與水的體積比為1:3-5,蒸煮壓力為0. 15MPa-2MPa，蒸煮溫度為100°C _120°C， 蒸煮時(shí)間為2h-4h。
[0017] 進(jìn)一步，所述粉碎過程為：將新鮮的動(dòng)物骨頭先人工除去骨頭上的雜質(zhì)后，再利用 碎骨機(jī)粉碎至2cm_3cm的骨塊。
[0018] 進(jìn)一步，所述滅酶處理過程為：將經(jīng)過一次酶解或二次酶解獲得的牛骨膠原蛋白 酶解液加熱至90°C -100°C，并保持5min-10min，進(jìn)行滅酶處理。
[0019] 采用上述方法即制得本發(fā)明所述的一種小分子牛骨膠原肽，小分子牛骨膠原肽的 平均分子量為200道爾頓-1000道爾頓。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明， 并非用于限定本發(fā)明的范圍。、
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 本實(shí)施例的一種小分子牛骨膠原肽的制備方法，具體包括以下步驟：
[0023] 1)粉碎：將新鮮的牛骨頭先人工除去骨頭上的雜質(zhì)后，再利用碎骨機(jī)粉碎至2cm 的骨塊。
[0024] 2)提取分離：所述提取分離過程為：將經(jīng)過粉碎后的牛骨清洗干凈后，放入蒸煮 罐中進(jìn)行蒸煮，牛骨與水的體積比為1:3,蒸煮壓力為0. 15MPa，蒸煮溫度為100°C，蒸煮時(shí) 間為2h。提取分離后得到牛骨膠原蛋白提取液，采用波美計(jì)或凱氏定氮法對牛骨膠原蛋白 提取液中的牛骨膠原蛋白含量進(jìn)行檢測。
[0025] 3)酶解：在牛骨膠原蛋白提取液中加入骨膠原蛋白酶進(jìn)行一次酶解，一次酶解溫 度為50°C，一次酶解時(shí)間為lh，骨膠原蛋白酶的加入量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量的0. 1% ;
[0026] 骨膠原蛋白酶解后，用混合酸調(diào)節(jié)一次酶解液的pH值至7,然后加入脯氨酸蛋 白酶進(jìn)行二次酶解，二次酶解時(shí)間為2 h，脯氨酸蛋白酶的加入量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量的 0. 1% ；
[0027] 將經(jīng)過二次酶解的牛骨膠原蛋白酶解液加熱至90°C，并保持5min，進(jìn)行滅酶處 理。
[0028] 本實(shí)施例根據(jù)牛骨膠原蛋白的特殊性，首次采用脯氨酸蛋白酶和骨膠原蛋白酶進(jìn) 行復(fù)合酶解，使得到的產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，小分子活性肽的得率很高，得率高達(dá)90%。
[0029] 4)復(fù)合過濾：復(fù)合過濾包括活性碳過濾和膜過濾，所述活性碳過濾為將滅酶處理 后的牛骨膠原蛋白酶解液中加入活性碳，活性碳的加入量為牛骨膠原蛋白質(zhì)量的2%，將牛 骨膠原蛋白酶解液升溫至80°C，并保溫IOmin ;然后降溫至70°C，靜置30min ;
[0030] 膜過濾為將經(jīng)過活性碳過濾后的牛骨膠原肽溶液依次經(jīng)過桶式過濾器、棉餅過濾 器和孔徑為0. 1 μ m的多層膜過濾器進(jìn)行過濾，膜過濾壓力為0.1 MPa。
[0031] 本實(shí)施例利用活性碳的吸附作用以及膜設(shè)備過濾作用，能有效去除有害重金屬， 使最終得到的小分子骨膠原肽產(chǎn)品安全無毒。
[0032] 5)濃縮：將經(jīng)過過濾的牛骨膠原肽溶液進(jìn)入蒸發(fā)器中濃縮至固形物含量為30%， 濃縮溫度控制在65°C，濃縮壓力為-0· 6MPa。
[0033] 6)干