本发明专利技术公开了一种未经化学修饰的胶原蛋白絮凝剂及其制备方法。本发明专利技术胶原蛋白絮凝剂，它是含有胶原的材料的蛋白酶水解物，其重均分子量为3.35×104～7.56×104Da，等电点为5.62～6.21。本发明专利技术还公开了前述蛋白絮凝剂的制备方法。本发明专利技术胶原蛋白絮凝剂是胶原的蛋白水解物，无毒性，且絮凝能力强，可用于食品、药品领域，应用前景良好。
Chemically modified collagen flocculant and preparation method thereof
The invention discloses a chemically modified collagen flocculant and a preparation method thereof. The invention relates to a collagen flocculant, which is a protease hydrolysate containing collagen material, and the weight average molecular weight is 3.35 * 104 ~ 7.56 * 104Da, and the isoelectric point is from 5.62 to 6.21. The invention also discloses a preparation method of the protein flocculant. The invention relates to a collagen protein hydrolysate of collagen, which is nontoxic and has strong flocculation ability, and can be used in the field of food and medicine.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种胶原蛋白絮凝剂及其制备方法。
技术介绍
胶原是自然界中第二大可再生生物质资源，是脊椎动物体内含量最多的蛋白质，主要存在于皮、腱、骨等组织中。在物理、化学或酶等方式作用下，胶原可以被水解为胶原蛋白。胶原蛋白具有较低的相对分子质量，为几千到几万，以及更多暴露的活性基团，这赋予其一定的水溶性和较强的电荷结合能力。胶原蛋白两亲的分子结构为其作为天然絮凝剂提供了必要条件。同时，胶原蛋白还是一种未经化学修饰的天然高分子，可作为营养物质被人体利用，并具有良好的生物相容性和生物降解性，可以用于食品、药品中。目前的研究认为，虽然水解制备的胶原蛋白分子中含有大量的活性基团，如羟基、羧基、氨基和酰胺基等，具有一定的捕捉水体中杂质颗粒的能力，但是，将水解胶原蛋白直接应用于絮凝时，由于水解胶原蛋白的电荷中和能力较弱，难以与杂质颗粒发生有效的电中和，导致了其絮凝速度慢，絮凝效果不显著。目前，提高胶原蛋白的絮凝能力的方法通常是对胶原蛋白进行化学改性，如，李锐琴等，“阳离子型胶原蛋白絮凝剂的制备及性能研究”皮革科学与工程，2014年6月第24卷第3期以及王学川等，“阳离子胶原蛋白絮凝剂改善污泥脱水性能的研究”，工业水处理2015年7月第35卷第7期均公开了采用化学修饰的方法，对胶原蛋白进行氧离子化以提高其絮凝能力。然而，由于化学修饰后的胶原蛋白有一定的化学毒性，无法用于食品、药品的处理。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新的、无毒性的絮凝效果优良的胶原蛋白絮凝剂及其制备方法。本专利技术胶原蛋白絮凝剂，它是含有胶原的材料的蛋白酶水解物，其重均分子量为3.35×104～7.56×104Da，等电点为5.62～6.21。优选地，所述絮凝剂的重均分子量为3.92×104～4.92×104Da，等电点为5.62～6.07。进一步优选地，所述絮凝剂的重均分子量为4.26×104～4.74×104Da，等电点为5.71～6.05。其中，所述絮凝剂是含有胶原的材料的胃蛋白酶水解物。其中，所述含有胶原的材料是动物的皮、骨、筋腱或鳞片。其中，所述胶原蛋白絮凝剂是由如下方法制备而成：(1)取含有胶原的材料，加入5～10倍体积(v/w)的水，浸泡；(2)调pH至1～2，加入胃蛋白酶，胃蛋白酶的用量是原料重量的0.05～1％，于30～50℃条件下反应3～12h，然后使酶失活；(3)过滤，透析脱盐，干燥，得蛋白絮凝剂。优选地，步骤(1)中，加水之前，先对原料进行清洗、干燥、剪碎处理；进一步地，所述剪碎是剪成长度为2～3cm块；和/或，步骤(1)中，浸泡是于50～65℃浸泡30min～4h；和/或，步骤(2)中，用盐酸溶液调pH至1～2；和/或，步骤(2)中，胃蛋白酶的加入量是原料重量0.2～1％；反应的温度是37～40℃；反应的时间时3～6h，优选4h；和/或，步骤(3)中，过滤之前调pH至7。本专利技术还提供了前述胶原蛋白絮凝剂的制备方法，步骤如下：(1)取含有胶原的材料，加入5～10倍体积(v/w)的水，浸泡；(2)调pH至1～2，加入胃蛋白酶，胃蛋白酶的用量是原料重量的0.05～1％，于30～50℃条件下反应3～12h，然后使酶失活；(3)过滤，透析脱盐，干燥，得蛋白絮凝剂。优选地，步骤(1)中，加水之前，先对原料进行清洗、干燥、剪碎处理；进一步地，所述剪碎是剪成长度为2～3cm块；和/或，步骤(1)中，浸泡是于50～65℃浸泡30min～4h；和/或，步骤(2)中，用盐酸溶液调pH至1～2；和/或，步骤(2)中，胃蛋白酶的加入量是原料重量0.2～1％；反应的温度是37～40℃；反应的时间时3～6h，优选4h；和/或，步骤(3)中，过滤之前调pH至7。优选地，步骤(1)中，所述含有胶原的材料是动物的皮、骨、筋腱或鳞片。本专利技术人经过长期的实践发现，在本专利技术方法水解得到的特定分子量和等电点的水解物，其絮凝能力强，克服了传统方法制得的胶原蛋白絮凝能力差，难以实际应用的缺陷。本专利技术胶原蛋白絮凝剂是胶原的蛋白水解物，无毒性，且絮凝能力强，可用于食品、药品领域，应用前景良好。下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明，但是并不是对本专利技术的限制，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。附图说明图1本专利技术胶原蛋白絮凝剂(CPF)的相对分子质量分布(A)、ζ-电位(B)及微观形态(C)图2CPF、明胶和壳聚糖在不同浓度下的絮凝效率图3CPF、明胶和壳聚糖在不同温度下的絮凝效率图4CPF、明胶和壳聚糖在不同pH下的絮凝效率图5CPF、明胶和壳聚糖在不同高岭土浓度下的絮凝效率具体实施方式超滤离心管(截留分子量3kDa、10kDa和30kDa)，美国密理博公司；高岭土(粒径3.5μm)，阿拉丁试剂有限公司；明胶和壳聚糖为国产食品级，茚三酮和其它试剂均为国产分析纯；胃蛋白酶，上海蓝季科技发展有限公司。1200型高效液相色谱，美国安捷伦公司；UV-1100型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；Nano-ZS型电位分析仪，英国马尔文公司；SPM-9600型原子力显微镜，日本岛津公司；LGJ-30F型真空冷冻干燥机，北京松源华兴有限公司。实施例1：本专利技术胶原蛋白絮凝剂的制备1、胶原蛋白絮凝剂的制备将清洗、干燥后的皮屑(猪屠宰场产生的猪皮屑为原料，猪皮屑是指修剪猪皮时产生的边角料)剪成2～3cm长的小条。取10g皮屑，加入90mL水，于60℃浸泡30min。用1mol/LHCl溶液调节pH至1.8，加入0.086g胃蛋白酶，于37℃水浴搅拌反应4h，然后于100℃加热5min使酶失活。冷却后将溶液pH调至7，过滤(采用三层滤布进行过滤)、透析脱盐(采用截留分子量为1000Da的透析袋透析)、真空冷冻干燥后即得到胶原蛋白絮凝剂(CPF)。2、本专利技术胶原蛋白絮凝剂的性质测定2.1胶原蛋白絮凝剂相对分子质量的测定采用超滤离心法测定CPF的相对分子质量及其分布。将1g/LCPF溶液加入到不同截留分子量的超滤离心管中，5000r/min离心45min，收集滤出液并记录体积V(mL)，采用茚三酮比色法[7]测定CPF溶液超滤离心前后的浓度C0和C(g/L)。将CPF的相对分子质量划分为<3kDa、3-10kDa、10-30kDa和>30kDa区段，则CPF的相对分子质量在某一区段(以3-10kDa为例)的质量百分比以下式计算：M3-10=(C10V10-C3V3)10C0×100]]>2.2胶原蛋白絮凝剂ζ-电位和等电点的测定分别将CPF溶解于一系列柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液(pH＝3～10)制成0.5g/L溶液，25℃下测定其ζ-电位，平行测定3次。当ζ-电位为0时的pH即为CPF的等电点。2.3胶原蛋白絮凝剂微观形态的观测将10μL0.05g/LCPF溶液铺展于云母片上，置于无菌操作台上自然干燥12h，使用SPM-9600原子力显微镜装载NSG-11型镀金硅探针以轻敲模式观测样品。2.4胶原蛋白絮凝剂在不同浓度下的絮凝性能测定将5g/L高岭土悬浮液作为絮凝模拟体系，调节其pH至7。将100mL高岭本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：它是含有胶原的材料的蛋白酶水解物，其重均分子量为3.35×104～7.56×104Da，等电点为5.62～6.21。
【技术特征摘要】
1.一种胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：它是含有胶原的材料的蛋白酶水解物，其重均分子量为3.35×104～7.56×104Da，等电点为5.62～6.21。2.根据权利要求1所述的蛋白絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂的重均分子量为3.92×104～4.92×104Da，等电点为5.62～6.07。3.根据权利要求2所述的蛋白絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂的重均分子量为4.26×104～4.74×104Da，等电点为5.71～6.05。4.根据权利要求1～3任意一项所述的胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂是含有胶原的材料的胃蛋白酶水解物。5.根据权利要求1～4任意一项所述的胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：所述含有胶原的材料是动物的皮、骨、筋腱或鳞片。6.根据权利要求1～5任意一项所述的胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：它是由如下方法制备而成：(1)取含有胶原的材料，加入5～10倍体积(v/w)的水，浸泡；(2)调pH至1～2，加入胃蛋白酶，胃蛋白酶的用量是原料重量的0.05～1％，于30～50℃条件下反应3～12h，然后使酶失活；(3)过滤，透析脱盐，干燥，得蛋白絮凝剂。7.根据权利要求6所述的胶原蛋白絮凝剂，其特征在于：步骤(1)中，加水之前，先对原料进行清洗、干燥、剪碎处理；进一步地，所述剪碎是剪成长度为2～3cm...
【专利技术属性】
技术研发人员：迟原龙，付睿婕，赵甲元，姚开，贾冬英，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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