一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法
【專利摘要】本發明公開了一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）軟骨水解預處理（2）酶解（3）離心分離得到骨油和骨粉（4）濃縮（5）吸附洗脫（6）硫酸軟骨素制備（7）蛋白肽制備。本發明采用復合酶水解技術，實現硫酸軟骨素和蛋白肽的同步水解。將硫酸軟骨素釋放出來的同時將軟骨中的蛋白肽部分水解，將傳統硫酸軟骨素生產的大量蛋白質和其他污染物回收利用，實現了硫酸軟骨素、蛋白肽、骨油和骨粉的同步生產，實現了軟骨的綜合利用，同時節能減排，經濟效益和社會效益顯著。
【專利說明】一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工【技術領域】，具體涉及一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的 方法。

【背景技術】
[0002] 硫酸軟骨素是自哺乳動物氣管等軟骨提取而得的酸性黏多糖。白色粉末，無臭， 無味，易吸濕，易溶于水，不溶于乙醇和丙酮等有機溶劑，遇水即膨脹或成黏漿，對熱較不穩 定。需避光密封保存。軟骨素由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-半乳糖胺組成的黏多糖。硫 酸軟骨素是軟骨素的硫酸酯，構成結締組織的主要成分。它具有澄清脂質，提高機體解毒功 能，利尿和鎮痛等作用。我國硫酸軟骨素大量出口到美國和歐洲許多國家，在國際市場急需 的十大類中成藥原料中位居第三。近年來，硫酸軟骨素在防治冠心病、關節炎以及抗腫瘤等 方面正日益受到廣泛重視。
[0003] 目前國內硫酸軟骨素生產的方法主要有三種：鹽解法、堿解法和酶解法，國內使用 較多的方法是采用稀堿或濃堿與酶解相結合的方法來提取硫酸軟骨素，采用這種堿法酶解 生產工藝存在步驟繁瑣、周期較長，一般需要3-5天，產品質量和收率不穩定，在高溫蒸煮、 堿提取、酶解和脫色過程中，硫酸軟骨素受到嚴重破壞，產品收率偏低、溶液顏色加深、乙醇 耗量大,生產成本高。
[0004] 而目前硫酸軟骨素生產過程中產生的大量動物蛋白及骨油和骨渣及其降解產物 均未能利用而排放，未處理有機廢水烏黑發臭，且富營養化，對水環境帶來嚴重污染。目前 只有少部分較大型硫酸軟骨素生產企業對污水進行治理，一般多采取簡單的物理化學處理 為主的末端治理方式，即將大量蛋白質污染物全部集中在尾部處理，一次性投入較大，運轉 費用高，蛋白質并沒有得到利用，且排放廢水難以實現達標。
[0005] 我國硫酸軟骨素產量占世界總產量的80%以上，研究硫酸軟骨素清潔化聯產蛋白 肽、骨油和骨粉的工藝將具有更重要的經濟、社會和環境意義。


【發明內容】

[0006] 為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種綜合利用軟骨清潔化提 取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 軟骨水解預處理：將動物軟骨粉碎，放入真空罐中，加入蒸餾水，控制罐中真空度 0· 02-0. 04MPa，溫度 70-80°C，加熱 2-3h ; (2) 酶解：將預處理溶液打到酶解罐中調節pH至7-8,加入軟骨質量0. 8-1. 2%的胰蛋 白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解； (3) 離心分離得到骨油和骨粉：酶解結束后利用碟片式三相離心機以速度為6500r/ min，離心時間為15-20min，分別得到骨油、濾液和骨渣，骨渣粉碎后得到骨粉； (4) 濃縮：將離心后的濾液通過三效濃縮器濃縮，濃縮過程中，控制一效溫度在 90-95°C，二效在85-90°C，三效在75-80°C，濃縮到體積是原來濾液的55-65%時，停止濃 縮； (5) 吸附洗脫：將濃縮液經樹脂吸附，溫度控制在65-75°C，pH =7-8,至層析液完全進入 樹脂后，用洗脫液淋洗柱壁2次，再分別用pH=4. 0、pH=5. 0、pH=6. O的乙酸-乙酸鈉緩沖液 洗脫，流速50mL/h，收集流出液； (6) 硫酸軟骨素制備：將乙醇加入上述離子交換層析液中至乙醇含量達80%，硫酸軟骨 素析出，過濾，乙醇洗滌3-5次，烘干，得硫酸軟骨素純品； (7) 蛋白膚制備：將吸附后所有未結合的水解蛋白質溶液打入濃縮罐濃縮，當固形物在 45-55%左右時，停止濃縮，將濃縮液打入噴霧干燥塔進行干燥得到蛋白肽。
[0007] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述步驟 (1) 中將動物軟骨粉碎到l_2cm以下碎塊。
[0008] 上所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述步 驟（1)中加蒸餾水的量為軟骨質量的80-95%。
[0009] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述步驟 二中加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例為1 :1 :1或1 :2 :1或1 :1 :2。
[0010] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于：所述步驟 (2) 加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例優選為1 :2 :1。
[0011] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述步驟 (2)中酶解過程中應不斷調節溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持溫度35-40°C，酶解4-6h。
[0012] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于：所述步驟 (5)中樹脂吸附過程中采用的樹脂為DOOl-cc樹脂，裝于3支3X20cm層析柱中，分別用 pH=6. 0、pH=5. 0、pH=4. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液平衡樹脂，至流出液與洗脫液pH值相同，平 衡完成。
[0013] 上述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述步驟 (7)中分子量在5KD以下的蛋白肽占85%以上。
[0014] 本發明的有益效果： 1、采用復合酶水解技術，實現硫酸軟骨素和蛋白肽的同步水解。將硫酸軟骨素釋放出 來的同時將軟骨中的蛋白肽部分水解。
[0015] 2、將傳統硫酸軟骨素生產的大量蛋白質和其他污染物回收利用，實現了硫酸軟骨 素、蛋白肽、骨油和骨粉的同步生產，實現了軟骨的綜合利用，同時節能減排，經濟效益和社 會效益顯著。
[0016] 3、優選胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例為1 :2 :1，跟比例為1 :1 :1 和1 :1 :2的酶相比，得到的硫酸軟骨素和蛋白肽的產量明顯提高。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以助于理解本發明的內容。
[0018] 實施例1 精選IOOOkg雞腿骨，粉碎到Icm以下碎塊，放入真空罐中，加入800kg蒸餾水，控制罐 中真空度〇. 〇2MPa，溫度70°C，加熱2h ;將預處理溶液打到酶解罐中調節pH至7-8,加入軟 骨質量0.8%的添加比例為1 :1 :1的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解過程中應不 斷調節溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持溫度35°C，酶解4h ;酶解結束后利用碟片式三相離心 機以速度為6500r/min，離心時間為15min，上層分離得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 760kg。將離心后的濾液通過三效濃縮器濃縮，濃縮過程中，控制一效溫度在90°C，二效在 85°C，三效在75°C，濃縮到體積是原來濾液的55%時，停止濃縮；采用的樹脂為DOOl-cc樹 月旨，裝于3支3 X 20cm層析柱中，分別用pH=6. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液平衡樹脂，至流出液 與洗脫液PH值相同，平衡完成。將濃縮液經樹脂吸附，溫度控制在65°C，pH =7-8,至層析 液完全進入樹脂后，用洗脫液淋洗柱壁2次，再分別用pH=6. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液洗脫， 流速50mL/h，收集流出液；將乙醇加入上述離子交換層析液中至乙醇含量達80%，硫酸軟骨 素析出，過濾，乙醇洗滌3次，烘干，得到硫酸軟骨素10. 5kg。將吸附后所有未結合的水解蛋 白質溶液打入濃縮罐濃縮，當固形物在45%左右時，停止濃縮，將濃縮液打入噴霧干燥塔進 行干燥得到蛋白肽160kg，分子量在5KD以下的蛋白肽140kg。
[0019] 實施例2 精選IOOOkg雞腿骨，粉碎到2cm以下碎塊，放入真空罐中，加入900kg蒸餾水，控制罐 中真空度〇. 〇4MPa，溫度80°C，加熱3h ;將預處理溶液打到酶解罐中調節pH至7-8,加入軟 骨質量0.8%的添加比例為1 :2 :1的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解過程中應不 斷調節溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持溫度40°C，酶解6h ;酶解結束后利用碟片式三相離心 機以速度為6500r/min，離心時間為20min，上層分離得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 765kg。將離心后的濾液通過三效濃縮器濃縮，濃縮過程中，控制一效溫度在95°C，二效在 90°C，三效在80°C，濃縮到體積是原來濾液的65%時，停止濃縮；采用的樹脂為DOOl-cc樹 月旨，裝于3支3 X 20cm層析柱中，分別用pH=5. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液平衡樹脂，至流出液 與洗脫液PH值相同，平衡完成。將濃縮液經樹脂吸附，溫度控制在75°C，pH =7-8,至層析 液完全進入樹脂后，用洗脫液淋洗柱壁2次，再分別用pH=5. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液洗脫， 流速50mL/h，收集流出液；將乙醇加入上述離子交換層析液中至乙醇含量達80%，硫酸軟骨 素析出，過濾，乙醇洗滌5次，烘干，得到硫酸軟骨素14. 5kg。將吸附后所有未結合的水解蛋 白質溶液打入濃縮罐濃縮，當固形物在55%左右時，停止濃縮，將濃縮液打入噴霧干燥塔進 行干燥得到蛋白肽175kg，分子量在5KD以下的蛋白肽145kg。
[0020] 實施例3 精選IOOOkg雞腿骨，粉碎到Icm以下碎塊，放入真空罐中，加入900kg蒸餾水，控制罐 中真空度〇. 〇3MPa，溫度75°C，加熱3h ;將預處理溶液打到酶解罐中調節pH至7-8,加入軟 骨質量1.0%的添加比例為1 :1 :2的胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解過程中應不 斷調節溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持溫度40°C，酶解6h ;酶解結束后利用碟片式三相離心 機以速度為6500r/min，離心時間為20min，上層分離得到骨油50kg ;骨渣粉碎后得到骨粉 757kg。將離心后的濾液通過三效濃縮器濃縮，濃縮過程中，控制一效溫度在93°C，二效在 87°C，三效在78°C，濃縮到體積是原來濾液的60%時，停止濃縮；采用的樹脂為DOOl-cc樹 月旨，裝于3支3 X 20cm層析柱中，分別用pH=4. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液平衡樹脂，至流出液 與洗脫液PH值相同，平衡完成。將濃縮液經樹脂吸附，溫度控制在70°C，pH =7-8,至層析 液完全進入樹脂后，用洗脫液淋洗柱壁2次，再分別用pH=4. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液洗脫， 流速50mL/h，收集流出液；將乙醇加入上述離子交換層析液中至乙醇含量達80%，硫酸軟骨 素析出，過濾，乙醇洗滌5次，烘干，得到硫酸軟骨素11. 5kg。將吸附后所有未結合的水解蛋 白質溶液打入濃縮罐濃縮，當固形物在55%左右時，停止濃縮，將濃縮液打入噴霧干燥塔進 行干燥得到蛋白肽163kg，分子量在5KD以下的蛋白肽142kg，

【權利要求】
1. 一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟： (1) 軟骨水解預處理：將動物軟骨粉碎，放入真空罐中，加入蒸餾水，控制罐中真空度 0? 02-0. 04MPa，溫度 70-80°C，加熱 2-3h ; (2) 酶解：將預處理溶液打到酶解罐中調節pH至7-8,加入軟骨質量0. 8-1. 2%的胰蛋 白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶，酶解； (3) 離心分離得到骨油和骨粉：酶解結束后利用碟片式三相離心機以速度為6500r/ min，離心時間為15-20min，分別得到骨油、濾液和骨渣，骨渣粉碎后得到骨粉； (4) 濃縮：將離心后的濾液通過三效濃縮器濃縮，濃縮過程中，控制一效溫度在 90-95°C，二效在85-90°C，三效在75-80°C，濃縮到體積是原來濾液的55-65%時，停止濃 縮； (5) 吸附洗脫：將濃縮液經樹脂吸附，溫度控制在65-75°C，pH =7-8,至層析液完全進入 樹脂后，用洗脫液淋洗柱壁2次，再分別用pH=4. 0、pH=5. 0、pH=6. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液 洗脫，流速50mL/h，收集流出液； (6) 硫酸軟骨素制備：將乙醇加入上述離子交換層析液中至乙醇含量達80%，硫酸軟骨 素析出，過濾，乙醇洗滌3-5次，烘干，得硫酸軟骨素純品； (7) 蛋白膚制備：將吸附后所有未結合的水解蛋白質溶液打入濃縮罐濃縮，當固形物在 45-55%左右時，停止濃縮，將濃縮液打入噴霧干燥塔進行干燥得到蛋白肽。
2. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于，所述步驟（1)中將動物軟骨粉碎到l-2cm以下碎塊。
3. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于，所述步驟（1)中加蒸餾水的量為軟骨質量的80-95%。
4. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于，所述步驟（2)中加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例為1 :1 :1或1 :2 :1或 1 :1 :2。
5. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于：所述步驟（2)加入胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的添加比例優選為1 :2 :1。
6. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于，所述步驟（2)中酶解過程中應不斷調節溶液pH保持在7. 5-8. 0,保持溫度35-40°C，酶 解 4-6h。
7. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于：所述步驟（5沖樹脂吸附過程中采用的樹脂為DOOl-cc樹脂，裝于3支3X 20cm層析柱 中，分別用pH=6. 0、pH=5. 0、pH=4. 0的乙酸-乙酸鈉緩沖液平衡樹脂，至流出液與洗脫液pH 值相同，平衡完成。
8. 根據權利要求1所述的一種綜合利用軟骨清潔化提取硫酸軟骨素的方法，其特征在 于，所述步驟（7)中分子量在5KD以下的蛋白肽占85%以上。
【文檔編號】C12P21/06GK104418957SQ201310368799
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】李妮 申請人:青島藍農谷農產品研究開發有限公司