[發明專利]化學與酶協同水解制革下腳料生產工業蛋白粉的方法

無效

• 申請號: 201110257618.2
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102321718A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 廖學品;遲原龍;崔敏;張文華;石碧
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C12P21/06
• 分類號: C12P21/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

技術領域

本發明涉及一種化學與酶協同水解制革下腳料生產工業蛋白粉的方法，屬于工業蛋白粉的制備領域。

背景技術

制革生產中由于修邊、片皮和削勻等操作工序會產生大量的邊角余料，俗稱制革下腳料。據統計，我國制革行業中每年產生的下腳料達140萬噸。如果將這類下腳料直接排放到環境中，不僅是資源的巨大浪費，而且會造成嚴重的環境污染。因此，對這些制革下腳料進行回收再利用對制革工業的可持續發展具有重要意義。制革下腳料中一部分為含鉻下腳料，約占60％；而另一部分為不含鉻下腳料，約占40％。隨著白濕皮技術在制革行業中的推廣應用，不含鉻制革下腳料的數量呈現增加的趨勢。

制革下腳料的主要成分為膠原蛋白，約占總量的80～90％，是寶貴的蛋白資源。在過去，制革下腳料主要用作生產飼料添加劑，但由于存在基因病的風險(G.J.Piazza，R.A.Garcia.Proteins?and?peptides?as?renewable?flocculants，Bioresource?Technology，2010，101：5759-5766)，近年來歐美及我國已禁止使用制革下腳料生產飼料添加劑。另一方面，由于蛋白類助劑(蛋白類表面活性劑、蛋白類膠粘劑等)具有獨特的功能特性和良好的生物降解性，因此可從制革下腳料中提取工業蛋白并以此生產各種助劑。但是，此類工業蛋白的分子量及其分布對下游產品的性能將產生重大影響(蔣挺大.膠原與膠原蛋白.化學工業出版社，2006，1-7)。例如，在制備浮選劑、絮凝劑、水凝膠和膠粘劑等產品時，一般應選擇高分子量的工業蛋白作為原料，因為大分子的蛋白在氫鍵和疏水鍵的作用下更易形成分子間的三維網狀結構，從而具有更大的比表面積和更多的作用位點，進而賦予產品良好的吸附性、持水性和粘結性；在開發滲透劑、乳化劑等產品時，一般選擇中、小分子量的工業蛋白作為原料，因為中、小分子的膠原蛋白具有更優的溶解性和親水性，進而賦予下游產品更優的性能；在與其它高分子共混制備復合材料時，所采用工業蛋白的分子量性質也將對復合材料的性能產生顯著影響。然而，我國以制革下腳料為原料制備工業蛋白粉的傳統工藝為酸法或堿法(劉忠.用皮革下腳料生產蛋白粉的方法.ZL95117460.6；張小燕，楊德玉，高全昌等.皮革下腳料提取蛋白的方法.ZL01106725.X)，上述方法雖然工藝簡單、生產成本較低，但膠原蛋白在被提取的過程中自身結構受到嚴重的破壞，所得到蛋白粉的分子量及其分布難以控制，無法滿足生產具有高性能的下游產品的要求，而以制革下腳料為原料制備具有特定分子量工業蛋白粉的方法鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種化學與酶協同水解制革下腳料生產工業蛋白粉的方法，其特點是克服傳統生產工藝上的局限性，而建立一套以制革下腳料生產具有特定分子量及其分布的工業蛋白粉的方法，為生產具有高性能的工業蛋白產品提供必要的原料。

本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。

本發明者在考察以制革下腳料為原料制備得到的工業蛋白粉的性質時發現，化學與酶協同工藝對水解制革下腳料中的膠原蛋白具有高效的靶向性和特異性，它可以選擇性地破壞膠原分子間的作用力和膠原分子內的特定位置的化學鍵，進而得到具有特定分子量及其分布的膠原蛋白粉。

化學與酶協同水解制革下腳料生產工業蛋白粉的方法包括以下步驟：

(1)將100份制革下腳料粉碎到粒度0.1～0.5mm，加入到400～800份水中，于溫度40～60℃浸泡0.5～4.0h，加入1～5份化學試劑，于溫度40～60℃攪拌反應0.5～4.0h，再加入0.2～0.8份蛋白酶，于溫度40～70℃攪拌反應2～6h，然后調節溶液pH至6-8；

(2)對步驟(1)反應后的物料進行酶滅活處理，然后過濾；

(3)將步驟(2)中濾液進行干燥，獲得工業蛋白粉產品；

得到的產品分別為具有平均分子量1～5kDa，10～50kDa或100～300kDa的工業蛋白粉。

制革下腳料為未經鉻鞣制的邊角余料，包括牛皮、羊皮和豬皮。

化學試劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸銨、鹽酸或硫酸中的任一種。

蛋白酶為1398蛋白酶、2709蛋白酶、Alcalase、菠蘿蛋白酶、胰蛋白酶、Neutral、537蛋白酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶、蛋白酶K、鏈酶蛋白酶或胃蛋白酶中的任一種。

酶滅活處理為：在溫度100℃攪拌5～10min或加入0.01～0.5份過氧化氫在溫度30～60℃攪拌5～10min。