一种从动物肝脏中提取肝素钠和蛋白肽的联产工艺的制作方法

文档序号:18059273发布日期:2019-07-03 02:57阅读:1251来源:国知局

本发明涉及生物技术领域,尤其涉及一种从动物肝脏中提取肝素钠和蛋白肽的联产工艺。



背景技术:

我国是一个畜牧业生产大国,生猪、肉羊和肉牛生产总量位居世界前列,每年出栏生猪约6亿头,按每头猪的肝重量1.5公斤计算,全年猪肝产量达到90万吨,肉羊每年出栏近3亿只,全年羊肝产量达到10万吨,肉牛每年出栏近5000万头,全年牛肝产量达到20万吨,动物肝中以干物计粗蛋白含量达到75%以上,油脂含量约12%,碳水化合物9%,同时肝素含量相对较高,是一类廉价的资源十分丰富的蛋白质和肝素制取原料。然而由于各种原因,除有少量的猪肝直接烹调食用外,大部分动物肝通过初级加工制成肝渣,用于饲料工业,附加值不高,还有相当一部分被弃之浪费,造成了生物资源浪费,同时又带来严重的环境污染。猪肝中肝素虽然含量高,但是由于大量杂蛋白和类肝素存在,不易纯化,难以利用。

近年来,国内已有少数科研工作者在研究提取猪肝肝素,并取得了一些进步,但是真正实现产业化生产、产品质量达到市场收购要求的很少,而且从已有的研究报道来看,现有的技术方案基本上只是生产肝素钠一个产品,没有解决提取肝素钠后的废液和废渣的综合利用问题,生产成本高昂,开发价值不大。



技术实现要素:

本发明的目的就是为了克服现有技术的不足,提供一种原料廉价易得,操作简便,成本低廉,无浪费,无污染,综合效益显著的从动物肝脏中提取肝素钠和蛋白肽的联产工艺。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案来实现的:一种从动物肝脏中提取肝素钠和蛋白肽的联产工艺,其工艺步骤如下:

1)打浆:取鲜鲜(或经冷冻保存后自然解冻)动物肝,清洗去血水,去除筋膜,用斩拌机绞碎成肉糜状,再经细磨机研磨匀浆5-10min,得到肝浆料;

(2)盐解:往肝浆料中加入其重量3-5倍的去离子水,搅拌均匀后得肝浆液,往肝浆液中加入其重量3-6%的氯化钠,缓慢升温至40℃,用naoh调ph值至8.5-9.0,搅拌下继续升温至50-55℃,保温反应3-6小时后,快速升温至95℃,保温10min,使蛋白质高温变性,冷却至60℃,得到肝盐解液;

(3)过滤:将肝盐解液经60目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅰ)和滤液(ⅰ);

(4)酶解:调整滤液(ⅰ)ph值至8.0-9.0,升温至50-55℃,按每公斤肝添加6-10克蛋白酶的比例加入2709蛋白酶,保温酶解3-5小时后,升温至85℃,保温30min灭酶,冷却至60℃,用100目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅱ)和滤液(ⅱ);

(5)吸附:将滤液(ⅱ)经去除表面油脂层后,升温至45-60℃,按每公斤肝加入25-35g的d-254树脂,搅拌状态下保温吸附处理8-10小时后,用100目滤袋过滤,分别收集滤液(ⅲ)和吸附有肝素钠的树脂;

(6)洗脱:

(6-1):将收集的树脂先用水反复冲洗至水变清为止,滤干树脂,再以完全浸没树脂为量,加入质量分数为5-7%的氯化钠溶液,温度保持在45-55℃,搅拌30-60min,滤干得洗涤后的树脂;

(6-2):以完全浸没洗涤后的树脂为量,加入质量分数为20-25%的氯化钠溶液,温度保持在45-55℃,搅拌3-4小时后,分离树脂,收集洗脱液;

(6-3):重复步骤(6-2)一次,将两次收集的洗脱液合并,并用100目滤袋过滤,收集洗脱液待用;

(7)酸处理:往洗脱液中加入其总重量0.1-0.3%的保护剂搅拌均匀后,用稀盐酸调节ph值至3.0-3.5,静置10-15分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅲ)和滤液(ⅳ)待用;

(8)碱处理:用naoh调节滤液(ⅳ)ph值至11.0,搅拌均匀后静置15分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅳ)和滤液(ⅴ)待用;

(9)沉淀:将滤液(ⅴ)用稀盐酸调节其ph值至7.0-8.0,加入其体积1.5-2.0倍的质量分数为80-85%的预冷过的乙醇,搅拌均匀后密封沉淀18-24小时,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅰ)待用;

(10)复沉:往上述沉淀物(ⅰ)中加入其重量3倍的质量分数为3%的氯化钠溶液,搅拌溶解后升温至80℃,保温处理10分钟后,冷却到60℃,用150目滤袋过滤,收集滤液(ⅵ),往滤液(ⅵ)中加入其体积1.0-1.5倍的质量分数为85-95%的预冷过的乙醇,搅拌均匀静置30分钟,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅱ)待用;

(11)脱水干燥:往上述沉淀物(ⅱ)中加入其重量2倍的质量分数为95-100%的乙醇脱水2-3次,收集沉淀物,置于60-70℃下干燥8-16小时即得肝素钠;

(12)滤渣酶解:将步骤(3)中的滤渣(ⅰ)、步骤(4)中的滤渣(ⅱ)、步骤(7)中的滤渣(ⅲ)和步骤(8)中的滤渣(ⅳ)合并,加入合并滤渣重量1-3倍的去离子水溶解并搅拌均匀,调节ph值至8.0~9.0,按每公斤滤渣加入碱性蛋白酶2.0-5.0克,加热至40-50℃,保温酶解3-5h,将酶解液升温至85℃灭酶10分钟,即得到肝蛋白酶解液;

(13)纳滤脱盐:将步骤(5)中的滤液(ⅲ)与步骤(12)所得的肝蛋白酶解液合并,搅拌均匀后通过截留分子量为200da的纳滤膜装置系统进行纳滤脱盐、浓缩,收集浓缩液;

(14)喷雾干燥:将上述纳滤浓缩液进行喷雾干燥,即得肝蛋白肽粉。

上述步骤(7)所述的保护剂是亚硫酸氢钠。

上述步骤(12)所述的碱性蛋白酶为枯草杆菌碱性蛋白酶,酶活力为200000u/ml。

上述步骤(14)所述的喷雾干燥的进风口温度为200-240℃,出风口温度为80-100℃。

本发明的优点和有益效果为:

(1)本发明采用动物肝脏为原料,应用盐解、酶解、树脂吸附与洗脱、酸碱处理、纳滤、喷雾干燥等现代生化技术与生物集成技术,在同一生产工艺流程中,制定出联合提取肝素钠和蛋白肽的联产工艺。该联产工艺未见同类专利报导。

(2)本发明工艺采用盐解、酶解与树脂提纯相结合,酸处理、碱处理与精处理(复沉)相结合,最大限度地去除与肝素结合紧密的蛋白质、硫酸软骨素和硫酸皮肤素等杂质,所得肝素钠产品纯度高、效价高,平均效价达到80u/mg以上,达到市场收购的标准。

(3)本发明工艺对动物肝脏提取肝素钠后的废渣,采取酶解、纳滤脱盐、喷雾干燥处理制成肝脏蛋白肽,其蛋白质含量达到75%以上,含有多肽、小肽、氨基酸类物质,其中分子量小于5000da的肽类物质占总蛋白质83%以上,分子量在180-1000da的寡肽占42%以上,是一类优质的动物蛋白饲料原料,在饲料工业中具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例,对本发明作进一步详细的说明,但是本发明的实施方式并不局限于此实施例表示的范围。

实施例1

(1)打浆:取新鲜猪肝100公斤,清洗去血水,去除筋膜后,用斩拌机绞碎成肉糜状,再经细磨机研磨匀浆5min,得到猪肝浆料;

(2)盐解:往猪肝浆料中加入300公斤的去离子水,搅拌均匀后,加入15公斤氯化钠,缓慢升温至40℃,用naoh调ph值至8.5,搅拌下继续升温至50℃,保温反应5小时后,快速升温至95℃,保温10min,降温至60℃,得到猪肝盐解液;

(3)过滤:将猪肝盐解液经60目尼龙滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅰ)和滤液(ⅰ);

(4)酶解:调整滤液(ⅰ)ph值至9.0,升温至50℃,添加600克2709蛋白酶,搅拌均匀,保持料液ph值8.5-9.0,50℃下酶解4小时后,升温至85℃,保温30min,冷却至60℃,用100目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅱ)和滤液(ⅱ);

(5)吸附:将滤液(ⅱ)经去除表面油脂层后,升温至55℃,搅拌状态下加入2500克d-254树脂,保温吸附处理10小时后,用100目滤袋过滤,分别收集滤液(ⅲ)和吸附有肝素钠的树脂待用;

(6)洗脱:

(6-1):将收集的树脂先用水反复冲洗至水变清为止,滤干树脂,再以完全浸没树脂为量,加入质量分数为6%的氯化钠溶液,温度保持在50℃,搅拌45min,滤干得洗涤后的树脂;

(6-2):以完全浸没洗涤后的树脂为量,加入质量分数为22%的氯化钠溶液,温度保持在50℃,搅拌3.5小时后,分离树脂,收集洗脱液;

(6-3):重复步骤(6-2)一次,将两次收集的洗脱液合并,并用100目滤袋过滤,收集洗脱液待用;

(7)酸处理:往洗脱液中加入20克亚硫酸氢钠,搅拌均匀后用稀盐酸溶液调节ph值至3.5,静置15分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅲ)和滤液(ⅳ)待用;

(8)碱处理:用naoh调节滤液(ⅳ)ph值至11.0,搅拌均匀后静置15分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅳ)和滤液(ⅴ)待用;

(9)沉淀:将滤液(ⅴ)用稀盐酸溶液调节其ph值至7.5,加入其体积1.5倍的质量分数为85%的预冷过的乙醇,搅拌均匀后密封沉淀24小时,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅰ)待用;

(10)复沉:往上述沉淀物(ⅰ)中加入其重量3倍的质量分数为3%的氯化钠溶液,搅拌溶解后,升温至80℃,保温处理10分钟后,冷却到60℃,用150目滤袋过滤,收集滤液(ⅵ),往滤液(ⅵ)中加入其体积1.2倍的质量分数为95%的预冷过的乙醇,搅拌均匀后静置30分钟,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅱ)待用;

(11)脱水干燥:往上述沉淀物(ⅱ)中加入其重量2倍的质量分数为95%的乙醇脱水2次,收集沉淀物,置于65℃下干燥10小时,得肝素钠粗品38.6克,经检测其效价为85u/mg;

(12)滤渣酶解:将步骤(3)中的滤渣(ⅰ)、步骤(4)中的滤渣(ⅱ)和步骤(7)中的滤渣(ⅲ)、步骤(8)中的滤渣(ⅳ)合并得滤渣56公斤,往滤渣中加去离子水100公斤,搅拌均匀后调节ph值至8.3,然后加入碱性蛋白酶180克,升温至50℃,保持ph值8.0-8.3,保温酶解4h,将酶解液升温至85℃灭酶10分钟,得到猪肝蛋白酶解液待用;

(13)纳滤脱盐:将步骤(5)中的滤液(ⅲ)与步骤(12)所得的猪肝蛋白酶解液合并,搅拌均匀后通过截留分子量为200da的纳滤膜装置系统进行纳滤脱盐、浓缩,收集浓缩液;

(14)喷雾干燥:将上述纳滤浓缩液进行喷雾干燥,得到猪肝蛋白肽粉19.6kg。

实施例2

(1)打浆:取冷冻猪肝500公斤,经自然解冻后清洗去血水,去除筋膜,然后用斩拌机绞碎成肉糜状,再经细磨机研磨匀浆8min,得到猪肝浆料;

(2)盐解:往猪肝浆料中加入2500公斤的去离子水,搅拌均匀后,加入150公斤氯化钠,缓慢升温至40℃,用naoh调ph值至9.0,继续升温至50℃,保温反应4小时后,快速升温至95℃,保温10min,降温至60℃,得到猪肝盐解液;

(3)过滤:将猪肝盐解液经60目尼龙滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅰ)和滤液(ⅰ);

(4)酶解:调整滤液(ⅰ)ph值至8.5,升温至55℃,添加4000克2709蛋白酶,搅拌均匀,保持料液ph值8.0-8.5,55℃下酶解3小时后,升温至85℃,保温30min,冷却至60℃,用100目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅱ)和滤液(ⅱ);

(5)吸附:将滤液(ⅱ)经去除表面油脂层后,升温至50℃,搅拌状态下加入15000克d-254树脂,保温吸附处理9小时后,用100目滤袋过滤,分布收集滤液(ⅲ)和吸附有肝素钠的树脂;

(6)洗脱:

(6-1):将收集的树脂先用水反复冲洗至水变清为止,滤干树脂,再以完全浸没树脂为量,加入质量分数为7%的氯化钠溶液,温度保持在50℃,搅拌30min,滤干得洗涤后的树脂;

(6-2):以完全浸没洗涤后的树脂为量,加入质量分数为20%的氯化钠溶液,温度保持在50℃,搅拌4小时后,分离树脂,收集洗脱液;

(6-3):重复步骤(6-2)一次,将两次收集的洗脱液合并,并用100目滤袋过滤,收集洗脱液待用;

(7)酸处理:往洗脱液中加入150克亚硫酸氢钠,搅拌均匀后用稀盐酸溶液调节ph值至3.0,静置10分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅲ)和滤液(ⅳ)待用;

(8)碱处理:用naoh调节滤液(ⅳ)ph值至11.0,搅拌均匀后静置15分钟,用150目滤袋过滤,分别收集滤渣(ⅳ)和滤液(ⅴ)待用;

(9)沉淀:将滤液(ⅴ)用稀盐酸溶液调节其ph值至8.0,加入其体积2倍的质量分数为85%的预冷过的乙醇,搅拌均匀后密封沉淀18小时,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅰ)待用;

(10)复沉:往上述沉淀物(ⅰ)中加入其重量3倍的质量分数为3%的氯化钠溶液,搅拌溶解后,升温至80℃,保温处理10分钟后,冷却到60℃,用150目滤袋过滤,收集滤液(ⅵ),往滤液(ⅵ)中加入其体积1.5倍的质量分数为95%的预冷过的乙醇,搅拌均匀后静置30分钟,虹吸法除去上层乙醇清液,收集沉淀物(ⅱ)待用;

(11)脱水干燥:往上述沉淀物(ⅱ)中加入其重量2倍的质量分数为95%的乙醇脱水2次,收集沉淀物,置于70℃下干燥12小时,得肝素钠粗品171克,经检测其效价为92u/mg;

(12)滤渣酶解:将步骤(3)中的滤渣(ⅰ)、步骤(4)中的滤渣(ⅱ)和步骤(7)中的滤渣(ⅲ)、步骤(8)中的滤渣(ⅳ)合并得滤渣295公斤,往滤渣中加去离子水500公斤,搅拌均匀后调节ph值至8.6,然后加入碱性蛋白酶1400克,升温至45℃,保持ph值8.3-8.6,保温酶解3.5h,将酶解液升温至85℃灭酶10分钟,得到猪肝蛋白酶解液;

(13)纳滤脱盐:将步骤(5)中的滤液(ⅲ)与步骤(12)所得的猪肺蛋白酶解液合并,搅拌均匀后通过截留分子量为100-150da的纳滤膜装置系统进行纳滤脱盐、浓缩,收集浓缩液;

(14)喷雾干燥:将上述纳滤浓缩液进行喷雾干燥,得到猪肝蛋白肽粉116.2kg。

肝蛋白肽粉蛋白含量及肽分子量分布检测:

分别取上述实施例1和实施例2得到的猪肝蛋白肽粉,按照常规方法测定其粗蛋白含量;用高效液相色谱仪,以已知分子量蛋白质做参照检测蛋白肽分子量分布。

结果见表1:

从表1中可以看出,本发明联产工艺制取的猪肝蛋白肽粉,蛋白质含量达到75%以上,其中分子量小于5000da的肽类物质占总蛋白质的比例达到83%以上,分子量在180-1000da的小肽占比达到42%以上,分子量小于180da的游离氨基酸占比在10%左右。

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