提取水产品下脚料的胶原蛋白并将其制成肠衣的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于农副产品深加工技术领域，公开了一种提取水产品下脚料胶原蛋白纤维体制备肠衣的生产工艺。该工艺主要包括材料的初处理、酶解及灭活、脱腥脱色、蒸发浓缩、胶原浆的制备，此外，该发明专利技术公开了材料预处理过程中脱钙的最佳条件，提高了胶原蛋白的提取率。在胶原蛋白提取过程中主要采用中性蛋白酶和风味蛋白酶联合应用的方法，在保证胶原蛋白较高提取率的基础上改善其口感。

【技术实现步骤摘要】
提取水产品下脚料的胶原蛋白并将其制成肠衣的生产工艺
本专利技术属于农副产品深加工
，具体而言涉及在水产品下脚料鱼骨、鱼鳞、鱼皮中提取胶原蛋白并将其制成肠衣的工艺。背景资料我国是水产大国，水产品拥有广泛的国际市场，被农业部列为重点产业化开发项目。每年我国水产品总产量可达万吨，因此推动了水产品深加工技术的迅速发展，主要包括冷冻干制品、各种鱼糜制品、水产罐头及腌制品等。加工过程产生大量的下脚料，如鱼骨、鱼皮、鱼鳍及一些边角料，约占鱼体重量的30％～50％，其中废弃鱼骨在总废弃物中所占比例最高，约30％～60％。我国每年生产的鱼副产物中，下脚料大约可达到几十万吨，然而这些下脚料并没有得到很好的利用，每年约有万吨的下脚料作为废弃物被丢弃，这不仅造成了资源的浪费，也对环境造成了污染。因此对水产品下脚料的开发利用备受关注。下脚料并不是废物，其中含有大量的蛋白质和钙盐，如骨骼中含有丰富的蛋白、多肽、氨基酸及钙、磷、镁、铁等物质；鱼鳞中富含胶原蛋白。其中蛋白质主要是胶原蛋白，约占20％-40％，同时，由于下脚料中脂质含量少，因此这样的化学组成比传统的皮类原料更适合于提取胶原蛋白。即可以有效的提高水产品加工的经济效益，同时也解决了口蹄疫、疯牛病可能带来的胶原蛋白安全问题。胶原是细胞外基质的一种结构蛋白质，分布于机体的各个器官，是生物体内最多、最丰富的蛋白质，相对分子量约在300kDa，最普遍的结构特征是由3条α多肽链组成的三螺旋结构。单条α链上有1000多个氨基酸残基，含有数个“Gly-X-Y”重复序列的多肽片段，是胶原的基本单位。α多肽链自身为左手螺旋构型，而3条链又以右手螺旋的方式交错缠绕着，形成稳定的三螺旋结构。目前，胶原蛋白被广泛的运用于化妆品、保健品和医疗领域，此外，胶原蛋白还可以用于制作人工肠衣、肉类保鲜膜等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于研究水产品下脚料鱼鳞、鱼骨、鱼皮中胶原蛋白的生物提取方法并将其加工成可食用性肠衣的中试工艺。由于下脚料中鱼鳞和鱼骨的胶原纤维与羟基磷灰石紧密粘结，提取胶原蛋白前对其进行脱钙处理，可以有利于胶原蛋白的溶出，因此本专利技术开发了使用柠檬酸对鱼鳞和鱼骨进行脱钙的工艺。并且去除了其中的少量脂肪以及杂蛋白，提高了胶原蛋白的纯度。本专利技术考察了柠檬酸浓度对脱钙率的影响，结果显示，脱钙率随着柠檬酸浓度的增加而提高。当柠檬酸质量浓度超过8％(W/W)后，脱钙率的提高幅度趋于平缓，因此选择柠檬酸的浓度为8％(W/W)。本专利技术考察了振荡脱钙时间对脱钙率的影响，结果显示振荡脱钙时间对水产品下脚料脱钙率的影响。可以观察到，当柠檬酸质量浓度为8％时，脱钙率随着振荡脱钙时间的增加而升高。当振荡脱钙时间达到2h后，脱钙率的提高趋于平缓，因此选择的震荡脱钙时间为2h。本专利技术考察了固液比对脱钙率的影响，准确称取1g鱼鳞，置于锥形瓶中，分别测定固液比为1∶4、1∶8、1∶12、1∶16、1∶20、1∶24、1∶28(W/V单位为g/ml)下的脱钙率，考察固液比对脱钙率的影响，结果显示当固液比为1∶4(W/V单位为g/ml)时，脱钙液与鱼鳞形成较为粘稠的液体，不利于钙离子的脱除，因此鱼鳞脱钙率较低。当脱钙液体积增加，使得鱼麟在脱钙液中更好地分散开，有利于钙离子从鱼鳞表面脱除，因此脱钙率迅速提高。当固液比超过1∶16(W/V单位为g/ml)时，进一步提高固液比不能提高脱钙率。因此固液比为1∶16W/V单位为g/ml较合适。所以本专利技术优化后的脱钙工艺为：固液比1∶16(W/V单位为g/ml)，质量浓度为8％柠檬酸中，震荡脱钙2h，脱钙率可达78.6％。由于本专利技术提取的胶原蛋白用于制作可食性肠衣，添加风味蛋白酶可以提高肠衣的口感，因此，我们在提取胶原蛋白的过程中添加风味蛋白酶。本专利技术主要研究中性蛋白酶复合蛋白酶浓度、温度、提取时间、固液比等因素对胶原蛋白提取率的影响。中性蛋白酶水解时间的确定，将脱钙、除脂、粉碎后的水产品下脚料加水稀释到6％(W/Vg/ml)，温度升至50℃，pH7.0的条件下，按酶与底物的质量比(E/S)4％加入中性蛋白酶，按酶与底物的质量比2％加入风味蛋白酶进行水解，每隔30min吸出2ml胶原蛋白提取液测定其中羟脯氨酸的含量，以确定最佳水解时间，结果显示反应初始阶段水解速度较快，羟脯氨酸的含量增长迅速，2h后水解度增长缓慢，3h后更慢，水解度变化不大。故选择水解时间3h。中性蛋白酶用量的确定，在水解时间确定为3h，其它条件固定不变的情况下，改变中性蛋白酶的酶用量，分别加入1％、2％、3％、4％、6％、8％的中性蛋白酶，考察中性蛋白酶不同的加酶量对水解度的影响。结果显示随着加酶量的增大，水解度增加较大，到加酶量为4％时水解度增大很缓慢，因此从节约成本和提高效率两方面考虑，选择E/S为4％。底物浓度的确定，在水解时间为3h，加酶量为4％，其它条件固定的情况下，改变底物浓度，考察不同底物浓度对水解度的影响，结果显示底物浓度过低时，能作用的底物有限，所以水解度也很低，底物浓度过高时，造成水解液粘度增加，影响酶的扩散，反而不利于水解，选取8％的底物浓度最为适宜。中性蛋白酶酶解温度的确定，在水解时间为3h，加酶量为4％，底物浓度为8％，酶解pH值固定的情况下，改变酶解温度，分别设为30℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、70℃，考察不同酶解温度对水解度的影响，结果显示，温度对酶解效果的影响非常大，温度过低时酶的活性没有完全发挥，使得水解度较低，温度过高时酶失活的较快，不利于水解。结果显示水解温度为50℃时水解效果最好。中性蛋白酶水解pH的确定，在水解时间为3h，加酶量为4％，底物浓度为8％，酶解温度为50℃的条件下，改变水解液的pH条件，pH值设为6、6.5、7、7.5、8，考察不同pH对水解度的影响。结果中性蛋白酶在水解脱钙后的鱼鳞时pH值为7时的水解效果最好。所以本专利技术确定了复合蛋白酶工作时最佳条件为：按酶与底物质量比加入4％中性蛋白酶，加入2％风味蛋白酶进行水解，底物浓度8％，温度50℃，pH7.0，酶水解时间3h。通过上述研究，本专利技术所述的提取水产品下脚料胶原蛋白纤维体制备肠衣的生产工艺包括以下步骤：1、水产品下脚料的初处理：将新鲜的或解冻的冷冻鱼皮分拣，将鱼鳞和鱼骨与鱼皮分离；分离后的鱼鳞和鱼骨浸泡在50℃温水中10～30min，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，之后用柠檬酸浸泡、振荡脱钙2小时，其中柠檬酸的浓度优选8％(w/w)，鱼鳞和鱼骨与柠檬酸的比例优选1∶16(W/V单位为g/ml)，之后用清水冲洗至中性，沥干粉碎备用；将去杂后的鱼皮浸入50℃温水中10～30分钟，去除表面的粘性物质及脂肪，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，将沥干后的鱼皮粉碎；2、酶解及灭活：将粉碎后的鱼鳞和鱼骨与粉碎后的鱼皮混合均匀后，加水稀释到8％，在搅拌器上预热至50℃，用30％(w/vg/ml)的氢氧化钠调节PH7.0，按下脚料的投料重量的4％加入中性蛋白酶，按下脚料的投料重量的2％加入风味蛋白酶进行水解，恒温50℃左右，在搅拌器搅拌的条件下反应3h，然后加热至80℃反应5min。3、脱腥脱色：在灭酶后加入下脚料的投料重量0.5％～1.5％的复合活性炭搅拌40～60min进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从水产品下脚料中提取胶原蛋白并制备胶原浆的方法，包括：1)水产品下脚料的初处理，2)酶解及灭活，3)脱腥脱色，4)蒸发浓缩，5)胶原浆的制备；其中所述的1)水产品下脚料的初处理为：将新鲜的或解冻的冷冻鱼皮分拣，将鱼鳞和鱼骨与鱼皮分离；分离后的鱼鳞和鱼骨浸泡在50℃温水中10～30min，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，之后用柠檬酸浸泡、振荡脱钙2小时，之后用清水冲洗至中性，沥干粉碎备用；将去杂后的鱼皮浸入50℃温水中10～30分钟，去除表面的粘性物质及脂肪，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，将沥干后的鱼皮粉碎；其中所述的2)酶解及灭活方法为：将粉碎后的鱼鳞和鱼骨与粉碎后的鱼皮混合均匀后，加水稀释到8％(w/w)，在搅拌器上预热至50℃，用30％(w/v?g/ml)的氢氧化钠调节PH7.0，按下脚料的投料重量的4％加入中性蛋白酶，按下脚料的投料重量的2％加入风味蛋白酶进行水解，恒温50℃左右，在搅拌器搅拌的条件下反应3h，然后加热至80℃反应5min；其中所述的3)脱腥脱色方法为：在灭酶后加入复合活性炭搅拌40～60min进行脱色脱腥，过滤得脱腥脱色后的鱼胶原蛋白上清液；其中所述的4)蒸发浓缩方法为：将步骤3)得到的鱼胶原蛋白上清液，在旋转蒸发仪上蒸发浓缩至原体积的25～30％，即得鱼胶原蛋白浓缩液，调节鱼胶原蛋白浓缩液的PH值至PH7～9，在高速匀浆条件下，加入乙醇，沉淀鱼胶原蛋白，过滤收集沉淀的鱼胶原蛋白，并用沉淀蛋白重量2～4倍的水溶解沉淀的鱼胶原蛋白，得到鱼胶原蛋白溶解液；其中所述的5)胶原浆的制备方法为：鱼胶原蛋白溶解液在250Mpa压力下，用孔径为0.5mm的过滤机孔板过滤净化，然后加入3％～3.5％(w/w)可食性竹纤维素，3％～3.5％(w/w)食用甘油，1.5～2.5％(w/w)食用明胶和10％(w/w)柠檬酸，搅拌混合均匀，4℃冷 藏10h以上备用；进入高速旋刀搅拌器，在搅拌器切刀旋速为2000rpm/min下，搅拌20min，形成胶原蛋白纤维体；在磁力线的作用下迅速冷冻，然后在?10℃下冷藏；...

【技术特征摘要】
1.一种从水产品下脚料中提取胶原蛋白并制备胶原蛋白纤维体的方法，包括：1)水产品下脚料的初处理，2)酶解及灭活，3)脱腥脱色，4)蒸发浓缩，5)胶原蛋白纤维体的制备；其中所述的1)水产品下脚料的初处理为：将新鲜的鱼皮或解冻的冷冻鱼皮分拣，将鱼鳞和鱼骨与鱼皮分离；分离后的鱼鳞和鱼骨浸泡在50℃温水中10～30min，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，之后用柠檬酸浸泡、振荡脱钙2小时，之后用清水冲洗至中性，沥干粉碎备用；将去杂后的鱼皮浸入50℃温水中10～30分钟，去除表面的粘性物质及脂肪，去除部分腥味，用清水反复冲洗至无浮液并沥干，将沥干后的鱼皮粉碎；其中所述的2)酶解及灭活方法为：将粉碎后的鱼鳞和鱼骨与粉碎后的鱼皮混合均匀后，加水稀释到8％(w/w)，在搅拌器上预热至50℃，用30％(g/ml)的氢氧化钠调节pH值至7.0，按下脚料的投料重量的4％加入中性蛋白酶，按下脚料的投料重量的2％加入风味蛋白酶进行水解，恒温50℃，在搅拌器搅拌的条件下反应3h，然后加热至80℃反应5min；其中所述的3)脱腥脱色方法为：在灭酶后加入复合活性炭搅拌40～60min进行脱腥脱色，过滤得脱腥脱色后的鱼胶原蛋白上清液；其中所述的4)蒸发浓缩方法为：将步骤3)得到的鱼胶原蛋白上清液，在旋转蒸发仪上蒸发浓缩至原体积的25～30％，即得鱼胶原蛋白浓缩液，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂凤，蒋秋燕，张洪钢，李志美，王洪亮，王增辉，时玉静，张玉涛，王清志，高新，
申请(专利权)人：诸城绿维食品有限公司，山东省天舒农业科技研究所，
类型：发明
国别省市：