酶解法從水產(chǎn)品下腳料提取膠原蛋白纖維體污水處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種酶解法從水產(chǎn)品下腳料提取膠原蛋白纖維體污水處理工藝。該工藝包括：污水分層及蒸餾、濃縮液二次水解、超濾、納濾和氨基酸結(jié)晶。本發(fā)明所述的工藝不僅減少了提取膠原蛋白工藝的污染，同時提高了下腳料的利用率，另外通過乙醇蒸餾回收的乙醇可重復(fù)，同時處理后的污水可達到5類水的標準。所以本發(fā)明所述的污水處理工藝不僅降低了環(huán)境污染，還提高原材料的利用率。
【專利說明】酶解法從水產(chǎn)品下腳料提取膠原蛋白纖維體污水處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品深加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的工藝，并對所述工藝產(chǎn)生的污水進行處理，包括蒸餾回收乙醇(可在工藝流程中循環(huán)利用)，污水經(jīng)處理后可達到5類水的標準(可在工藝流程中循環(huán)利用)，對工藝流程中產(chǎn)生的廢渣等，進行二次酶解發(fā)酵，把蛋白質(zhì)分子酶解轉(zhuǎn)化成氨基酸分子，獲取結(jié)晶氨基酸產(chǎn)品和生物鈣產(chǎn)品。其一:提高了原料的利用率；其二:保護了環(huán)境污染。
[0002]背景資料
[0003]每年我國水產(chǎn)品總產(chǎn)量可達萬噸，因此推動了水產(chǎn)品深加工技術(shù)的迅速發(fā)展，主要包括冷凍干制品、各種魚糜制品、水產(chǎn)罐頭及腌制品等。加工過程產(chǎn)生大量的下腳料，如魚骨、魚皮、魚鰭及一些邊角料，約占魚體重量的30%?50%，其中廢棄魚骨在總廢棄物中所占比例最高，約30%?60%。我國每年生產(chǎn)的魚副產(chǎn)物中，下腳料大約可達到幾十萬噸，然而這些下腳料并沒有得到很好的利用，每年約有萬噸的下腳料作為廢棄物被丟棄，這不僅造成了資源的浪費，也對環(huán)境造成了污染。因此對水產(chǎn)品下腳料的開發(fā)利用備受關(guān)注。
[0004]下腳料中含有大量的蛋白質(zhì)和鈣鹽，如骨骼中含有豐富的蛋白、多肽、氨基酸及鈣、磷、鎂、鐵等物質(zhì)；魚鱗中富含膠原蛋白。同時，由于下腳料中脂質(zhì)含量少，因此這樣的化學(xué)組成比傳統(tǒng)的皮類原料更適合于提取膠原蛋白。即可以有效的提高水產(chǎn)品加工的經(jīng)濟效益，同時也解決了口蹄疫、瘋牛病可能帶來的膠原蛋白安全問題。
[0005]目前從水產(chǎn)品下腳料提取膠原蛋白的過程中，會產(chǎn)生大量廢棄物和污水，如不處理這些廢棄物，同樣會產(chǎn)生大量的污染，為解決在提取膠原蛋白過程中產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境的污染，本發(fā)明同時提供了一種處理所述廢棄物的工藝。所述工藝不僅有效的處理了廢棄物，減少了污染，同時還提高了原材料的利用率，帶來了更高的經(jīng)濟收益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的工藝，在提取膠原蛋白的過程中會產(chǎn)生污水，為了提高原料利用率，同時降低污水對環(huán)境造成的污染，本發(fā)明提供了的一種污水處理工藝。
[0007](本發(fā)明所述的水產(chǎn)品下腳料優(yōu)選魚鱗、魚骨和魚皮、魚腸，由于下腳料中魚鱗和魚骨的膠原纖維與羥基磷灰石緊密粘結(jié)，提取膠原蛋白前處理進行脫鈣處理，可以有利于膠原蛋白的溶出，因此本發(fā)明開發(fā)了使用檸檬酸對魚鱗和魚骨進行脫鈣的工藝。并且去除了其中的少量脂肪以及雜蛋白，提高了膠原蛋白的純度。)
[0008]本發(fā)明所述膠原蛋白提取工藝包括以下步驟:
[0009]I)水產(chǎn)品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離，去除表面的粘性物質(zhì)及脂肪，去除部分腥味；
[0010]2)魚鱗魚骨的脫鈣:將去除表面粘性物質(zhì)及脂肪的魚鱗和魚骨，清洗浙干后脫鈣；
[0011]3)處理后下腳料的粉碎:將脫鈣后的魚鱗和魚骨，清洗后的魚皮粉碎；
[0012]4)酶解發(fā)酵:將粉碎后的魚鱗和魚骨與粉碎后的魚皮混合均勻后，用蛋白酶水解；
[0013]5)抽濾:將酶解后的產(chǎn)物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣；
[0014]6)超濾:將抽濾后得到的濾液通過超濾膜進行超濾，除去分量大于5萬道爾頓的雜質(zhì)，優(yōu)先選用高通量8040超濾膜；
[0015]7)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留；
[0016]8)沉淀:向納濾中未透過納濾膜的溶液添加乙醇，低溫沉淀膠原蛋白和氨基酸。
[0017]其中所述的水產(chǎn)品下腳料的初處理具體為:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離后的魚鱗和魚骨浸泡在50°C溫水中10?30min,去除部分腥味；將去雜后的魚皮浸入50°C溫水中10?30分鐘，去除表面的粘性物質(zhì)及脂肪，去除部分腥味，用清水反復(fù)沖洗至無浮液并浙干，將浙干后的魚皮粉碎；
[0018]其中所述的魚鱗魚骨的脫鈣:用清水反復(fù)沖洗至無浮液并浙干，之后用檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣2?4小時，其中檸檬酸的濃度為6?15%魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優(yōu)選I: 12?24 (W/V單位為g/ml)，之后用清水沖洗至中性，浙干備用；
[0019]其中所述的酶解發(fā)酵:將粉碎后的魚鱗和魚骨與粉碎后的魚皮混合均勻后，加水稀釋到8%，在攪拌器上預(yù)熱至50°C，用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH7.0，按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風(fēng)味蛋白酶進行水解，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80°C反應(yīng)5min。在滅酶后加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的復(fù)合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色后的魚膠原蛋白上清液；
[0020]所述抽濾:將酶解后的產(chǎn)物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣，抽濾槽其過濾網(wǎng)的孔徑為10-15mm。抽濾所得的濾渣可以再次用蛋白酶水解，提高對原料的利用率，同時減少廢棄物對環(huán)境的污染。
[0021]所述超濾:將抽濾后得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為
0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質(zhì)。沒有透過的超濾膜的上層濃液可以再次用蛋白酶水解，提高對原料的利用率，同時減少廢棄物對環(huán)境的污染。
[0022]所述納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留。透過納濾膜的溶液主要為水，還有其他小分子，其水質(zhì)能夠達到5類水的標準。
[0023]所述的沉淀為:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，低溫沉淀膠原蛋白和氨基酸24小時以上，離心收集膠原蛋白和氨基酸。
[0024]本發(fā)明還公開了一種廢棄物處理工藝，用于處理提取膠原蛋白過程中產(chǎn)生的污水和廢渣，包括以下步驟:
[0025](I)污水分層及蒸餾:將上述提取膠原蛋白工藝所產(chǎn)生的廢渣、廢液進入回收罐，分層，A蒸餾回收乙醇，回收后的在工藝流程中循環(huán)利用；B蒸發(fā)濃縮:收集后的水進入水的凈化裝置，凈化后的水可達5類水的標準，可在工藝流程中循環(huán)利用。
[0026](2)濃縮后溶液進行酶解及滅活(發(fā)酵):將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，用蛋白酶進行二次水解主要是把蛋白質(zhì)分子經(jīng)酶解轉(zhuǎn)化為復(fù)合氨基酸。
[0027](3)超濾:將酶解后的產(chǎn)物通過超濾膜進行超濾，除去分量大于5萬道爾頓的雜質(zhì)，優(yōu)先選用高通量8040超濾膜。
[0028](4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留。收集經(jīng)納濾后透過濾膜的溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，獲得生物鈣；
[0029](5)氨基酸結(jié)晶:收集經(jīng)納濾后目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，在高速剪切罐中混勻并初步蒸發(fā)濃縮后，在結(jié)晶沉淀罐中蒸發(fā)濃縮，回流結(jié)晶，抽濾回收結(jié)晶氨基酸，干燥，包裝。
[0030](6)氨基酸入庫冷藏。
[0031]其中所述的乙醇蒸餾回收主要設(shè)備工藝參數(shù):
[0032]1.蒸餾塔餾分含量要求達到95% V/V，釜殘液中乙醇含量應(yīng)低于2.5% V/V。
[0033]2.蒸餾塔操作壓力為常壓。
[0034]3.在沸器加熱蒸汽壓力(表壓):1.0-1.4X 15帕斯卡，相應(yīng)溫度為121_126°C。
[0035]4.冷凝器:
[0036]物料冷凝溫度:成品乙醇含量為95% V/V的相應(yīng)溫度為78°C。
[0037]冷凝水溫度:進水，通常采用夏季平均水溫，設(shè)計采用32°C。
[0038]出水溫度:由水質(zhì)硬度確定，本設(shè)計選用45 °C。
[0039]5.冷卻器:
[0040]物料進料溫度:即為冷凝器出料溫度78°C。
[0041 ] 出料溫度:設(shè)計選為25 °C。
[0042]冷卻水進水溫度:設(shè)計選為18°C。
[0043]出水溫度:設(shè)計選為25 °C。
[0044]乙醇蒸餾回收工藝流程:
[0045]將乙醇廢液泵入蒸餾塔，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.5 X 15帕斯卡。隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體。當釜液面達2/3溶劑時，應(yīng)根據(jù)釜溫情況決定是否采出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內(nèi)液位為容積的1/2-2/3左右。待上升蒸汽經(jīng)精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現(xiàn)回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調(diào)節(jié)回流比出料。以恒定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)。成品乙醇再經(jīng)冷卻器繼續(xù)冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中。隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恒定為95%，應(yīng)逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小于2% (W/W)后。停止精餾操作，并將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存?zhèn)溆谩?br> [0046]上述廢棄物處理工藝的步驟(2)所述的二次水解為，將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，用蛋白酶進行二次水解主要是把蛋白質(zhì)分子經(jīng)酶解轉(zhuǎn)化為復(fù)合氨基酸。按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80°C反應(yīng)5min。在滅酶后加入按濃縮液重量0.5%?1.5%的復(fù)合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥；
[0047]上述廢棄物處理工藝的步驟(4)中透過納濾膜的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，獲得生物鈣；未透過納濾膜的上層溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，回流結(jié)晶，抽濾回收結(jié)晶氨基酸。
[0048]納濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留。透過納慮膜的溶液主要為水，還有其他小分子，其水質(zhì)能夠達到5類水的標準。
[0049]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0050]1、將從提取膠原蛋白工藝中抽濾槽吸取的渣，同提取膠原蛋白工藝中超濾獲得的上層濃液混合提取復(fù)合氨基酸，能夠獲得更高的經(jīng)濟收入，同時極大的降低了企業(yè)污染。[0051 ] 2、經(jīng)污水處理可獲得4個產(chǎn)品:
[0052]I)結(jié)晶氨基酸入庫冷凍；
[0053]2)乙醇蒸餾回收再用；
[0054]3)凈化后的水可達5類水的標準，其一可在工藝流程中回收循環(huán)利用，其二，可用做澆菜、莊稼等利用。
[0055]4)獲得生物鈣可做飼料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1鈣標準曲線；
[0057]圖2酸濃度對脫鈣率的影響；
[0058]圖3振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響；
[0059]圖4固液比對脫鈣率的影響；
[0060]圖5提取膠原蛋白產(chǎn)生的污水的處理工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0061]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。
[0062]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0063]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0064]實施例一魚鱗和魚骨的脫鈣工藝研究
[0065]將粉碎的魚鱗和魚骨，以脫鈣率為指標研究魚鱗和魚骨的脫鈣工藝。
[0066](I)鈣標準曲線繪制
[0067]首先配制2mg/ml鈣標準溶液:準確稱取110°C下烘干至恒重的無水碳酸鈣5.0Og于10ml燒杯中，加入少量蒸餾水，滴加lmol/L的鹽酸溶液，直至完全溶解。定容至1L，搖勻備用。此溶液含鈣離子的濃度為2mg/ml。
[0068]準確吸取0.00、1.00,2.00,3.00,4.00,6.0Oml 鈣標準溶液，用 0.01mol/L 的 EDTA標準溶液滴定。繪制鈣標準曲線，求取鈣標準回歸方程為y = 2.507X-0.003，回歸系數(shù)R2=0.999。
[0069](2)魚鱗脫鈣率的測定
[0070]準確稱取Ig魚鱗，置于50ml錐形瓶中，加入一定濃度、體積的鹽酸溶液后，振蕩脫隹丐。一定時間后，過濾脫I丐液至50ml容量瓶中。用水定容,搖勻備用。
[0071]準確吸取1.0Oml上述脫鈣液于錐形瓶中，記錄EDTA消耗體積。根據(jù)鈣標準回歸方程計算脫鈣液中的鈣離子濃度，并計算脫鈣率。
[0072](3)單因素試驗
[0073]①酸濃度對脫鈣率的影響
[0074]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒,置于50ml錐形瓶中，分別加入質(zhì)量濃度為2%,4%,6%,8%,10%U2% (W/W)的檸檬酸溶液，振蕩脫鈣，測定脫鈣率，結(jié)果如圖2所示。
[0075]由圖2中可以看出，脫鈣率隨著檸檬酸濃度的增加而提高。當檸檬酸質(zhì)量濃度超過8% (W/W)后，脫鈣率的提高幅度趨于平緩，因此選擇檸檬酸的濃度為8% (W/W)。
[0076]②振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響
[0077]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒，置于錐形瓶中，加入一定量質(zhì)量濃度為8% (ff/W)檸檬酸溶液，分別振蕩脫鈣0.5h，lh，l.5h，2h，2.5h、3h，考察振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響，結(jié)果如圖3所示。
[0078]由圖3中可以看出，振蕩脫鈣時間對魚鱗和魚骨脫鈣率的影響?？梢杂^察到，脫鈣率隨著振蕩脫鈣時間的增加而升高。當振蕩脫鈣時間達到2h后，脫鈣率的提高趨于平緩，因此選擇的震蕩脫鈣時間為2h。
[0079]③固液比對脫鈣率的影響
[0080]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒，置于錐形瓶中，分別測定固液比為1: 4、1: 8、1: 12、1: 16、1: 20,1: 24、1: 28 (W/V單位為g/ml)下的脫鈣率，考察固液比對脫鈣率的影響，結(jié)果如圖4所示。
[0081]由圖4中可以看出，固液比對脫鈣效果影響顯著。當固液比為1: 4(W/V單位為g/ml)時，脫鈣液與底物形成較為粘稠的液體，不利于鈣離子的脫除，因此魚鱗和魚骨的脫鈣率較低。當脫鈣液體積增加，有利于鈣離子從魚鱗表面脫除，因此脫鈣率迅速提高。當固液比超過1: 16W/V單位為g/ml時，進一步提高固液比不能提高脫鈣率。因此固液比為1: 16W/V單位為g/ml較合適。
[0082]因此，優(yōu)化后的脫鈣工藝為:固液比1: 16(W/V單位為g/ml)，質(zhì)量濃度為8%檸檬酸中，震蕩脫鈣2h，脫鈣率可達78.6%，縮短了脫鈣時間，提高了脫鈣的效率。
[0083]實施例二從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白
[0084]本發(fā)明所述膠原蛋白提取工藝包括以下步驟:
[0085]I)水產(chǎn)品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離后的魚鱗和魚骨浸泡在50°C溫水中30min，去除部分腥味；將去雜后的魚皮浸入50°C溫水中30分鐘，去除表面的粘性物質(zhì)及脂肪，去除部分腥味，用清水反復(fù)沖洗至無浮液并浙干。
[0086]2)魚鱗魚骨的脫鈣:將去除表面粘性物質(zhì)及脂肪的魚鱗和魚骨，清洗浙干后脫鈣，檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣2?4小時，其中檸檬酸的濃度為8% (W/W)，魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優(yōu)選1: 16 (W/V單位為g/ml)，之后用清水沖洗至中性，浙干備用。
[0087]3)處理后下腳料的粉碎:將脫鈣后的魚鱗和魚骨，清洗后的魚皮粉碎，粉碎顆粒小于20mm3。
[0088]4)酶解發(fā)酵:將粉碎后的魚鱗和魚骨與粉碎后的魚皮混合均勻后，加水稀釋到8%,在攪拌器上預(yù)熱至50°C,用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH7.0,按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風(fēng)味蛋白酶進行水解，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80°C反應(yīng)5min。在滅酶后加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的復(fù)合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色后的魚膠原蛋白上清液。
[0089]5)抽濾:將酶解后的產(chǎn)物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣，抽濾槽其過濾網(wǎng)的孔徑為10-15mm。
[0090]6)超濾:將抽濾后得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為
0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質(zhì)。
[0091]7)納濾:超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留。
[0092]8)沉淀:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，使乙醇濃度達到75%,4°C沉淀膠原蛋白和氨基酸24小時，離心收集膠原蛋白和氨基酸。
[0093]本發(fā)明通過以下方法檢測膠原蛋白的提取率:
[0094](I)羥脯氨酸標準曲線繪制
[0095]羥脯氨酸標準溶液:準確稱取L-羥脯氨酸標準品lOOmg，加入0.0lmol/L鹽酸中溶解，稀釋并定容到100ml，在冰箱中保存，使用前稀釋。
[0096]檸檬酸緩沖液:檸檬酸鈉120g、冰醋酸12ml、檸檬酸46g、氫氧化鈉34g溶解于蒸餾水中，調(diào)整pH值至6.0，然后定容至1000ml。
[0097]氯胺T溶液:稱取氯胺Tl.4g，溶于20ml蒸餾水中，加入30ml乙二醇獨甲醚和50ml檸檬酸緩沖液混合均勻。因氯胺T不穩(wěn)定，必須在使用前配制。
[0098]對二甲基氨基苯甲醛溶液:20g對二甲基氨基苯甲醛，用乙二醇獨甲醚溶解并加至總量為10ml，冷藏保存，有結(jié)晶析出時使用前需加熱溶解。
[0099]高氯酸溶液:70%高氯酸27ml，以蒸餾水定容到100ml。
[0100]羥脯氨酸標準曲線的繪制:將羥脯氨酸標準溶液稀釋成7個不同的濃度梯度，分別為:1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0 μ g/ml,以蒸餾水為空白對照，分別吸取上述溶液lml，加入Iml檸檬酸緩沖液和Iml氯胺T溶液，混勻后室溫靜置20min，加入高氯酸1ml，放置5min,加入對二甲基氨基苯甲醒試劑Iml、混勻,65°C水浴顯色1min,冷卻后在561nm處測吸光度。以吸光度為縱坐標，羥脯氨酸濃度為橫坐標繪制標準曲線。
[0101](2)膠原蛋白的提取率的測定
[0102]①原材料中羥脯氨酸含量的測定
[0103]稱取4g原材料(精確至0.0Olg)于錐形瓶中，加入6mol/L HCI溶液10ml，抽真空充氮，105°C水解24h，水解完成后過濾定容至250ml，取其中1ml，調(diào)pH值到6.0，再定容至250ml，按上述方法測定吸光度并從標準曲線上查找對應(yīng)的羥脯氨酸的吸光度，代入回歸方程，求取樣品中羥脯氨酸的濃度。再按照如下公式計算原材料中羥脯氨酸的含量。
「 ncl X 250X 250
[0104]--
ml
[0105]式中:Wl-原材料中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0106]C1-樣品液中羥脯氨酸的濃度，mg/ml
[0107]Hi1—原材料的質(zhì)量，g。
[0108]②膠原蛋白提取液中羥脯氨酸含量的測定
[0109]稱取一定質(zhì)量的原材料提取膠原蛋白后，定容膠原蛋白提取液(體積V)。移取2ml溶液于錐形瓶中，加入1ml濃度為6mol/L的鹽酸溶液中，抽真空充氮，105°C水解24h后稀釋至50ml。取其中5ml溶液，用濃度為20%的NaOH溶液調(diào)至pH = 6.0，定容至50ml。測定樣品液中羥脯氨酸的濃度C，計算提取液中羥脯氨酸的含量。
c2 X 50 X 50 Xt?
[0110]Wl =----

m2 X 2 X 5
[0111]式中:W2-提取液中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0112]C2 一樣品液中羥脯氨酸的濃度，mg/ml
[0113]V—膠原蛋白提取液的體積，ml
[0114]m2-原材料的質(zhì)量，go
[0115]③原材料膠原蛋白提取率的計算
[0116]膠原蛋白的提取率可通過下式計算:
w2
[0117]k= —KlOom
wl
[0118]式中:k 一原材料中膠原蛋白的提取率，％
[0119]W1-原材料中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0120]W2-提取液中羥脯氨酸的含量，mg/g。
[0121]通過上述方法測定本發(fā)明工藝提取的膠原蛋白的效率為10.4%。
[0122]實施例三提取膠原蛋白纖維體的污水處理工藝
[0123]本發(fā)明通過以下工藝，處理提取膠原蛋白產(chǎn)生的廢渣和污水，有利于提高材料的利用率，同時降低廢棄物對環(huán)境的污染。
[0124]本發(fā)明所述的處理提取膠原蛋白過程中產(chǎn)生的污水和廢渣，包括以下步驟，工藝流程圖見圖5:
[0125](I)污水分層及蒸餾:將實施例2中提取膠原蛋白工藝產(chǎn)生的廢水放入回收罐中靜置分層，取上層溶液進行蒸餾，將實施例2中提取膠原蛋白工藝產(chǎn)生的廢水放入回收罐，通過泵將其分流至分層罐中靜置分層，將上層廢液由泵，泵入蒸餾塔中，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.4X105帕斯卡。隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體。當釜液面達2/3溶劑時，應(yīng)根據(jù)釜溫情況決定是否采出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內(nèi)液位為容積的1/2-2/3左右。待上升蒸汽經(jīng)精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現(xiàn)回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調(diào)節(jié)回流比出料。以恒定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)。成品乙醇再經(jīng)冷卻器繼續(xù)冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中。隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恒定為95%，應(yīng)逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小于2% (W/W)后。停止精餾操作，并將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存?zhèn)溆谩?br> [0126]其中所述的乙醇蒸餾回收主要設(shè)備工藝參數(shù):蒸餾塔餾分含量要求達到95% V/V，釜殘液中乙醇含量應(yīng)低于2.5% V/V，在沸器加熱蒸汽壓力(表壓):1.0-1.4X 15帕斯卡，相應(yīng)溫度為121-126°C ;冷凝器:物料冷凝溫度:成品乙醇含量為95% V/V的相應(yīng)溫度為78°C ;冷凝水溫度:進水，通常采用夏季平均水溫，設(shè)計采用32°C ;出水溫度:由水質(zhì)硬度確定，本設(shè)計選用45°C ;冷卻器:物料進料溫度:即為冷凝器出料溫度78°C ;出料溫度:設(shè)計選為25°C ;冷卻水進水溫度:設(shè)計選為18°C ;出水溫度:設(shè)計選為25°C。
[0127]蒸發(fā)濃縮:收集后的水進入水的凈化裝置，凈化后的水可達5類水的標準，可在工藝流程中循環(huán)利用。
[0128](2)濃縮后溶液進行酶解及滅活(發(fā)酵):將上述提取膠原蛋白工藝產(chǎn)生的廢渣，進行二次水解主要是把蛋白質(zhì)分子經(jīng)酶解轉(zhuǎn)化為復(fù)合氨基酸:將污水處理工藝圖5中水處理系統(tǒng)蒸發(fā)水后獲得的濃縮液，進行二次水解發(fā)酵，按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80°C反應(yīng)5min。在滅酶后加入下腳料的投料重量I %的復(fù)合活性炭攪拌60min進行脫色脫腥；
[0129](3)超濾:將酶解后的產(chǎn)物通過超濾膜進行超濾，除去分量大于5萬道爾頓的雜質(zhì)，優(yōu)先選用高通量8040超濾膜。
[0130](4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，如氨基酸等分子量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留。收集經(jīng)納濾后透過濾膜的溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，獲得生物鈣；
[0131](5)氨基酸結(jié)晶:收集經(jīng)納濾后目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，在高速剪切罐中混勻并初步蒸發(fā)濃縮30min后，在初步蒸發(fā)的溶液中加入2-5%的磷酸鉀，在結(jié)晶沉淀罐中蒸發(fā)濃縮，回流結(jié)晶，抽濾回收結(jié)晶氨基酸，在干燥器中干燥，得到結(jié)晶氨基酸并包裝。
[0132](6)氨基酸入庫冷藏。
[0133]通過上述污水處理工藝，從每噸污水中可提取0.5千克的氨基酸，從每噸的魚骨魚鱗可回收200千克生物鈣。
[0134]實施例四膠原蛋白制作腸衣
[0135]提取后的膠原蛋白按以下方法制備腸衣，具體步驟如下:
[0136]膠原蛋白提取液在250Mpa壓力下,用孔徑為0.5mm的過濾機孔板過濾凈化,然后加入3%?3.5%可食性竹纖維素，3%?3.5%食用甘油和10%檸檬酸，攪拌混合均勻，4°C冷藏1h以上備用。進入高速旋刀攪拌器，在攪拌器切刀旋速為2000rpm/min下,攪拌20min，形成膠原蛋白纖維體。在磁力線的作用下迅速冷凍，然后在-10°C下冷藏。
[0137]采用的制腸設(shè)備，把膠原蛋白纖維體升溫至4°C，直接用于紅腸、香腸等的生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的方法，包括以下步驟 .1)水產(chǎn)品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離后的魚鱗和魚骨浸泡在50°c溫水中10?30min，去除部分腥味；將去雜后的魚皮浸入50°C溫水中10?30分鐘，去除表面的粘性物質(zhì)及脂肪，去除部分腥味，用清水反復(fù)沖洗至無浮液并浙干，將浙干后的魚皮粉碎； . 2)魚鱗魚骨的脫鈣:用清水反復(fù)沖洗至無浮液并浙干，之后用檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣.2?4小時，之后用清水沖洗至中性，浙干備用； . 3)處理后下腳料的粉碎:將脫鈣后的魚鱗和魚骨，清洗后的魚皮粉碎； . 4)酶解發(fā)酵:將粉碎后的魚鱗和魚骨與粉碎后的魚皮混合均勾后，加水稀釋到8%,在攪拌器上預(yù)熱至50°C，用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH7.0，按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風(fēng)味蛋白酶進行水解，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80°C反應(yīng)5min。在滅酶后加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的復(fù)合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色后的魚膠原蛋白上清液； . 5)抽濾:將酶解后的產(chǎn)物首先用抽濾槽抽濾,除去未酶解的下腳料濾渣,抽濾槽其過濾網(wǎng)的孔徑為10-15mm ； ..6)超濾:將抽濾后得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質(zhì)； . 7)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，大于.80道爾頓的物質(zhì)被截留； .8)沉淀:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，低溫沉淀膠原蛋白和氨基酸24小時以上，離心收集膠原蛋白和氨基酸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特征在于，所述的水產(chǎn)品下腳料為魚鱗、魚骨魚皮中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特征在于，步驟2)所述的魚鱗魚骨的脫鈣，其中檸檬酸的濃度為6?15%，魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優(yōu)選I: 12?24 (W/V單位為g/ml)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種從水產(chǎn)品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特征在于，步驟8)中所述的乙醇其終濃度為75% v/v。
5.一種處理權(quán)利要求1產(chǎn)生的廢棄物的工藝，包括以下步驟: (1)污水分層及蒸餾:將權(quán)利要求1所述的提取膠原蛋白產(chǎn)生的廢棄溶液靜置分層，取上層溶液進行蒸餾，回收乙醇； (2)濃縮后溶液進行酶解及滅活:將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液用蛋白酶進行二次水解，主要是把蛋白質(zhì)分子經(jīng)酶解轉(zhuǎn)化為復(fù)合氨基酸； (3)超濾:將抽濾后得到的濾液通過超濾膜進行超濾，除去分量大于5萬道爾頓的雜質(zhì)； (4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質(zhì)透過濾膜，質(zhì)量大于80道爾頓的物質(zhì)被截留；收集經(jīng)納濾后透過濾膜的溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，獲得生物鈣； (5)氨基酸結(jié)晶:收集經(jīng)納濾后目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，蒸發(fā)濃縮，回流結(jié)晶，抽濾回收結(jié)晶氨基酸，干燥，包裝； (6)氨基酸入庫冷藏。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，步驟(I)所述的廢棄溶液為權(quán)利要求1步驟.7)納濾離心后的上清。
7.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，所述的蒸餾具體方法如下: 將乙醇廢液由稀液罐泵入高位槽，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.5 X 15帕斯卡；隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體；當釜液面達2/3溶劑時，應(yīng)根據(jù)釜溫情況決定是否采出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內(nèi)液位為容積的1/2-2/3左右；待上升蒸汽經(jīng)精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現(xiàn)回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調(diào)節(jié)回流比出料；以恒定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)；成品乙醇再經(jīng)冷卻器繼續(xù)冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中；隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恒定為95%，應(yīng)逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小于2% (W/W)后；停止精餾操作，并將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存?zhèn)溆谩?br> 8.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，二次水解具體方法為:收集權(quán)利要求5步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恒溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應(yīng)3h，然后加熱至80 V反應(yīng)5min ;在滅酶后按濃縮液重量的.0.5%?1.5%的加入復(fù)合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥。
【文檔編號】C02F9/14GK104232713SQ201310251808
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】李桂鳳, 程振倩, 張洪鋼, 李志美, 王洪亮, 王增輝, 時玉靜, 張玉濤, 王清志, 高新 申請人:諸城綠維食品有限公司, 山東省天舒農(nóng)業(yè)科技研究所