设为首页收藏本站繁体中文手机版English

服务热线:0571-88988-797            ★实验室、工业化膜分离设备 设计生产安装调试★

u5b9eu9a8cu5ba4u819cu5206u79bbu8bbeu5907 u9676u74f7u819cu8bbeu5907 u9ad8u538bu819cu5206u79bbu8bbeu5907 u6cbcu6db2u819cu6d53u7f29u8bbeu5907

当前位置: 网站首页 > 服务应用
服务应用

膜技术在鱼多肽生产中的应用

应用膜分离技术改进传统工艺,对鱼蛋白水解液进行除杂浓缩,并经喷雾干燥得鱼多肽产品。实验结果显示,经除杂浓缩后多肽产品的纯度增加了9.0%,既降低能耗又无污水排放。企业采用此工艺可降低成本,提高经济效益。

关键词:鱼多肽;膜技术;除杂;浓缩

 

肽分子结构介于氨基酸和蛋白质之间,是蛋白质的结构和功能片段。对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物又被称为生物活性肽,它本身具有很强的生物活性。其结构可以从简单的二肽到较大分子的多肽(数百个氨基酸)。据研究表明生物活性肽的生理功能有类吗啡样活性、激素和调节激素的作用,对生物体内的酶具有调节和抑制功能,免疫调节,抗血栓,抗高血压,降胆固醇,抑制细菌、病毒,具有抗癌、抗氧化和清除自由基作用,改善元素吸收和矿物质运输,促进生长,调节食品风味、口味和硬度等。而且较氨基酸,生物活性肽有更优的吸收机制[1]。我国的渔业资源丰富,水产品年产量达4700万吨,每年在进行鱼产品加工的过程中产生大量的下脚料,包括鱼内脏、鱼皮、鱼鳞等,其中含有的蛋白质有着特殊的保健乃至药用功能。将这些蛋白质水解成鱼多肽有巨大的经济价值[2]。但目前在我国生产鱼多肽的工艺中,由于分离、纯化等下游工艺不合理,致使鱼深加工行业不能完全挖掘出鱼多肽的价值。以酶解法生产鱼类多肽的工艺为例,其工艺流程图如下:

原料酶解离心上清冷冻干燥多肽产品

此工艺操作条件简单、温和,对设备要求低,水解条件容易控制,不易产生有毒有害物质,但存在问题包括:离心分离效率低,产品多肽含量不高;多肽产品水溶性不好,色黄、有异味;离心和冷冻干燥能耗巨大。

影响多肽产品品质的主要因素是离心得到的上清液中残留有酶、水溶性大分子蛋白质、氨基酸、色素、盐及其它低分子杂质。

膜分离技术作为一门新兴的高科技技术,目前已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油、医药、环保等领域。按照膜孔径的不同膜分离分为反渗透RO)、纳滤NF)、超滤UF)及微滤MF[3]。膜分离具有如下特点:可在常温及低压下进行分离,因而能耗低,约为蒸发法或冷冻法的1/51/10设备体积小,结构简单,占地面积小;分离过程只是简单的加压输送流体,工艺流程简单,易于操作管理;物质在浓缩分离过程中不发生相的变化,因而适合于保味和热敏性物质的处理;能将不同分子量的物质分级。超滤膜的孔径约250nm,在压力推动下截留蛋白质、酶等相对分子量大于500的大分子胶体、形成浓缩液,达到溶液净化、分离及浓缩目的。纳滤膜的孔径在纳米级内,其截留分子量在百量级,同时其中有些膜对不同价阴离子有显著的截留差异,可让进料中部分或绝大多数的无机盐透过,这些特点使纳滤在水软化、有机低分子的分级,有机物的除盐净化等方面有独特的优点和明显的节能效果[4]。基于以上的分析我们将膜技术引入鱼多肽的酶法生产工艺,旨在将酶及水溶性蛋白质等大分子物质回收制作饲料作为新的经济增长点,既提高了多肽产品的品质,也降低原工艺的水耗和能耗。

1.实验材料和方法

1.1实验材料

超滤及纳滤装置;鱼蛋白酶解液。

1.2实验过程

据分析所需要的多肽产品的分子量为2008000Da,其中以10005000Da的小肽活性最佳。酶及水溶性大分子蛋白质的分子量至少在10000Da以上。我们选择截留分子量10000Da以上的超滤和截留分子量200Da的纳滤集成的方法对酶解后的体系进行处理。工艺路线如下:

酶解超滤━→滤液━→纳滤浓缩液喷雾干燥多肽产品

↓              ↓

             蛋白和酶等        水、无机盐、色素等

1.2.1 超滤过程

选用截留分子量10000Da的有机超滤膜。目的是除去酶解体系中的酶、水溶性蛋白等大分子杂质。测量在温度37℃,进口压力0.9Mpa,出口压力0.8Mpa的操作条件下膜通量随时间的变化。

1.2.2纳滤过程

选用截留分子量200Da的有机纳滤膜。目的是对超滤的滤液进行浓缩,除去其中小分子的杂质和绝大部分无机盐等。测量在温度37℃,进口压力17Mpa,出口压力16.9Mpa的操作条件下膜通量随时间的变化。

1.2.3喷雾干燥

将纳滤的浓缩液进行喷雾干燥得多肽产品,并与以酶解经离心冷冻干燥制得的多肽比较,包括感官感受、多肽的含量和分子量分布的比较。

1.2.3.1感官感受

称取10g样品,散放在白色平盘中,在自然光下直接观察其色泽、形态,再嗅其气味、品尝其滋味。然后溶于100ml水中,观察其水溶性。

1.2.3.2肽的含量测定

高分子蛋白质在酸性条件下易被沉淀,较低分子量的蛋白质水解物即酸溶蛋白质,可溶于酸性溶液(其中包括肽及游离氨基酸)。样品经酸化后,滤液中的酸溶蛋白质含量减去游离氨基酸含量即为肽的含量。

测定时称取样品2.00g,加入15%TCA(三氯乙酸)溶液10ml,混合均匀,静置5min。将溶液定量转移,在4000r/min下离心10min后,取全部上清液,按GB/T14771规定的方法测定上清液可溶蛋白质,按GB/T14965规定的方法测定游离氨基酸的含量。由酸溶蛋白质的测定值减去游离氨基酸的测定值即可计算出鱼多肽的含量。

1.2.3.3肽分子量的分布

对制得的鱼多肽,用SDS—PAGE(12)凝胶电泳法进行分析[5],测定其分子量的分布。

2.结果与讨论

2.1超滤过程结果的测定

超滤膜通量衰减图

整个过滤维持了11小时25分钟,物料浓缩了20倍,膜的平均通量可达    19.3kg*h-1*-1左右,这说明此超滤膜系统具有较强的处理能力。

膜通量的衰减随过滤时间的延长而逐步衰减,但衰减的速度极为缓慢,且平均通量较大,当膜通量降至较低时,已达到了除杂的目的。因此,此超滤系统能长时间稳定运行,满足生产的需要。

原物料体系乳白色、浑浊,经超滤过程所得滤液澄清、透明、微黄。

 

2.2纳滤过程结果的测定

纳滤膜通量衰减图

纳滤过程持续1小时52分钟,膜的平均通量可达0.69kg*min-1*-1左右,这说明此纳滤膜系统具有较强的处理能力。

膜通量的衰减随过滤时间的延长而逐步衰减,但衰减的速度较为缓慢,且平均通量较大,当膜通量降至较低时,已基本达到了浓缩的目的(4倍)。因此,此纳滤系统能长时间稳定运行,满足生产的需要。

超滤滤液经纳滤过程所得浓缩液澄清、透明、无色。

2.3喷雾干燥得产品质量检测

以我国目前所采用酶解经离心冷冻干燥制得的多肽产品记为A经膜除杂浓缩后得到的多肽产品记为B。从色泽、形态、味道及水中的溶解性质比较两者的质量,结果见表1

 

1 多肽产品质量比较

样品

色泽

形态

滋味与气味

水中的溶解性质

A

黄色

粉末

有较浓的腥味

溶于水、混浊、粘稠

B

白色

粉末

有浅淡的腥味

溶于水、清澈、透亮

以上分析说明经膜浓缩除杂得到的多肽产品具有更好的质量。

利用介绍的方法测定AB样品中多肽的含量,结果见表2

2 多肽产品中多肽的含量

样品

多肽的含量

A

61.2%

B

79.6%

以上结果说明经膜浓缩除杂得到的多肽产品具有更高的纯度。

对制得的AB鱼蛋白复合多肽,用SDS—PAGE(12)凝胶电泳法进行分析[5],测定其分子量分布,结果见表3

3 多肽产品的分子量分布

样品

分子量分布

A

20010000

B

10007000

 

3可看出,A样品中除多肽外还含有氨基酸和蛋白,B样品中基本只含有多肽。

3结论

采用膜分离取代离心分离、冷冻干燥对鱼蛋白水解液进行除杂浓缩,浓缩液2的体积还不到酶解液的1/4,喷雾干燥所需的能耗显著降低,而且所得产品品质明显增加。

整个过程膜工作稳定,其分离效率高、能耗低的特点得到充分体现,且无污水产生,企业采用此工艺可大幅度提高经济效益,降低成本,减少对环境的污染。

分享到:
点击次数:  更新时间:2012-10-08 20:34:59  【打印此页】  【关闭