[发明专利]采用酶处理制备牛皮明胶的方法

说明书

本发明涉及明胶的制备，特别是指采用酶处理制备牛皮明胶的方法。包括原料预处理、酶解反应、酶钝化、提胶、分离浓缩干燥等工艺步骤。本发明解决了现有技术中明胶转化率低、由于污染造成的后处理成本高等技术问题。具有明胶转化率高、方法清洁环保、所制备的明胶各项指标符合国标要求等优点。

技术领域

本发明涉及明胶的制备，特别是指采用酶处理制备牛皮明胶的方法。

背景技术

明胶(Gelatin)，无固定结构，其分子量在几万到十几万之间。明胶呈白色或淡黄色，多为半透明的薄片或粉粒。通常是由猪、牛等动物的骨、皮、肌腱或膜等结缔组织的胶原蛋白经降解而成。明胶在冷水中会吸水膨胀；它溶于热水，冷却后即凝成胶块；不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂，但溶于乙酸和甘油。干燥情况下能长期储存，受潮后容易因细菌作用而变质。

明胶具有原料广泛，环保可降解等诸多优点，同时还可以与其他材料复合，制成功能更加丰富的明胶。明胶是应用最为广泛的天然生物高分子材料之一，被誉为“工业味精”，在食品加工、保健、医药、化妆品、化工等许多领域都有广泛的应用。目前国内外市场对明胶的需求量逐年增长，呈供不应求的态势，年缺口量在万吨以上。2014年6月1日由国家卫计委发布的《食品添加剂明胶》(GB6783-2013)中对食品添加剂明胶包括感官要求、理化指标、微生物指标在内的技术指标进行了限定。

现有的明胶提取工艺主要包括碱法、酸法、酶法。传统的预处理方法为酸法和碱法。酸法起源于美国，具有耗时短、废水少等优点，适用于交联少的胶原，如皮胶原。处理哺乳动物胶原时，常使用无机酸，如：盐酸、亚硝酸、硫酸、磷酸及它们的混合酸等，而处理鱼皮常采用有机酸，如：醋酸等。碱法指用石灰乳悬浮液或氢氧化钠等碱性溶液水解胶原产生明胶的方法，其中以石灰乳悬浮液水解胶原的碱法又被称为浸灰法。碱法主要用于交联度较高的骨胶原。目前绝大多数明胶是通过碱法制得的。传统的碱法虽然能够得到工艺质量较高的明胶，但是存在周期长、耗水量大、环境污染严重等缺点。其中，浸灰时间长达3-4个月之久。传统的明胶生产工艺在酸、碱对原料处理及明胶的提取和纯化过程中需用到大量的水进行清洗及溶出，然后再将水去除，因此传统上认为明胶生产是耗水与耗能大户。传统骨明胶生产耗水量可达500吨水/吨胶，皮明胶生产传统耗水可达300吨水/吨胶。由于明胶最终产品为干燥固体，故此，水耗高的生产工艺产生的污水也多。

与酸碱法相比，酶法具有周期短、用水少、污染小等优点，因此一直受到人们的关注。酶法即用酶处理使胶原溶解并经过加热变性而成为明胶的方法。酶法又分为两种：一是酶解法，用酶液处理胶原原料，在酸性溶液中搅拌得到胶原溶液，然后通过调节等电点或盐析的方法使胶原纤维沉淀，沉淀的胶原纤维经沸水加热得到明胶。另一种方法为酶代浸灰法，用酶液代替酸法或碱法中的酸或碱溶液处理原料，其他工序与碱法制胶相同。由于酶具有特异性，不同种类的酶其切割位点不同，在酶法制取明胶的过程中，酶的筛选至关重要。

国外酶法制取明胶始于1954年，最早是使用各类酵母制备明胶，到七十至八十年代，大量的可以水解胶原的蛋白酶开始取代酵母。1975年Mishunin等研究了用灰色链霉菌蛋白酶水解骨胶原制取明胶。1977年Hinterwalder通过用胃蛋白酶和链霉蛋白酶配合化学处理的方法，提高了A型明胶的生产效率，缩短了生产周期。1994年Chomarat等比较了从曲霉中分离得到的蛋白酶和胃蛋白酶制备牛皮明胶的效果。1998年，Rowlands等申请了酶法制备骨明胶的专利。国内在20世纪60年代开始有酶法制取明胶的报道，但一直未进入工业化应用。国内报道中采用的酶有2709碱性蛋白酶、1398中性蛋白酶、中性蛋白酶Neutrase，碱性蛋白酶Alkaline protease、胃蛋白酶、胰蛋白酶。虽然对酶法制备明胶的研究进行已久，但由于酶法产率较低、水解反应程度较难控制、依然需要结合化学法进行处理、不能完全清洁化等原因，酶法一直没有得到大规模推广。