專利名稱：菠蘿蛋白酶物理提取新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菠蘿蛋白酶的提取方法，特別是涉及一種從菠蘿植株中采用物理方法提取菠蘿蛋白酶新方法。
背景技術(shù)：
菠蘿蛋白酶是一種蛋白質(zhì)水解酶，從菠蘿植株中的果實、果柄、果皮、果葉、莖葉和莖處經(jīng)生物技術(shù)制得的一種純天然植物蛋白酶。菠蘿蛋白酶為富有菠蘿香氣淺灰至淺黃色粉末。菠蘿蛋白酶有很強(qiáng)的分解纖維蛋白和血凝塊的作用，能有效提高人體免疫力，所以在醫(yī)療上效果顯著。菠蘿蛋白酶能進(jìn)行蛋白質(zhì)水解等各種生化反應(yīng)，菠蘿蛋白酶可廣泛應(yīng)用于食品、生物、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。目前我國國內(nèi)主要采用化學(xué)的方法提取，化學(xué)方法工藝落后、產(chǎn)品粗糙、雜質(zhì)含量多、酶活性不高。專利CN96114240.5提供了一種菠蘿蛋白酶的物理提取方法，菠蘿植株原料經(jīng)冷凍預(yù)處理(溫度為-5℃--20℃，時間20-30小時)后破碎榨汁(汁液的PH要調(diào)為4.0-4.7)，汁液過濾分離后采用膜技術(shù)進(jìn)行超濾、反滲透，得到純化濃縮的酶液，酶液直接冷凍真空干燥的成品(即菠蘿植株原料→冷凍預(yù)處理→破碎榨汁→過濾分離→超濾→反滲透→冷凍真空干燥→成品)，該方法生產(chǎn)的菠蘿蛋白酶的酶活力相對較低，純度有待提高，菠蘿植株原料經(jīng)深度冷凍預(yù)處理費工費時能耗大，并且冷凍真空干燥也是耗能巨大的工藝步驟，整個生產(chǎn)工藝相對較繁瑣，生產(chǎn)成本較高，不利于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點而提供的一種菠蘿蛋白酶物理提取新方法，該工藝具有酶活力更高，可達(dá)到3000GDU/克以上，具有節(jié)能、降低生產(chǎn)成本，并可以有多種不同活力與純度的菠蘿酶的組合生產(chǎn)方式，適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)等特點。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)本發(fā)明的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粉碎成0.1～3mm的顆?！A(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾→干燥→成品。
所述的粉碎步驟分為粗粉碎步驟和細(xì)粉碎步驟。
所述的超濾步驟可分為超濾1步驟和/或超濾2步驟。
本發(fā)明可在超濾步驟與真空干燥步驟之間增加反滲透步驟，所述的反滲透步驟為采用反滲透膜對超濾后的濃溶液再進(jìn)行濃縮。
所述的粗粉碎步驟是將原料粉碎為直徑5～10mm大小的顆粒，所述的細(xì)粉碎步驟是將5～10mm大小的顆粒粉碎為0.1～3mm的顆粒。
所述的預(yù)處理步驟是在粉碎好的細(xì)顆粒中加入1～2％的抗氧化劑，如焦亞硫酸鈉等，以及1～5％的抑菌劑，如苯甲酸鈉等。
所述的榨汁步驟是采用機(jī)械力進(jìn)行壓榨、剪切來獲取汁液的方法，通過螺桿式榨汁機(jī)或液壓式榨汁機(jī)或旋刀式榨汁機(jī)來完成。
所述的離心步驟是采用連續(xù)離心的方式，通過三足離心機(jī)或碟式離心機(jī)或其他連續(xù)離心機(jī)來完成所述的冷凍步驟為在冷凍反應(yīng)罐中加入0.2～0.5％重金屬螯合劑，如EDTA等，0.5～1％的抗氧化劑，如半胱氨酸等，以及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0～60分鐘并冷卻到5～10℃，靜置待雜質(zhì)沉淀完全。
所述的過濾步驟為采用兩次過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，以去除雜質(zhì)，過濾器可以選用袋式濾器、板框濾器等。
所述的超濾1步驟為采用截留分子量為30000～500000的超濾膜超濾，來分離大分子雜質(zhì)。
所述的超濾2步驟為采用截留分子量為3000～18000的超濾膜超濾，來分離小分子雜質(zhì)及濃縮水分。
所述的干燥步驟為真空干燥步驟或噴霧干燥步驟。
所述的真空干燥步驟為將超濾產(chǎn)物——濃縮酶液放于真空干燥箱中進(jìn)行真空干燥，物料溫度控制在40～55℃干燥12～18小時得固態(tài)菠蘿蛋白酶。傳統(tǒng)的冷凍真空干燥是應(yīng)用升華脫水的原理，而真空干燥是運用蒸發(fā)脫水的原理，兩種干燥方法各有特點，但真空干燥方法具有節(jié)能、省時的優(yōu)點。
所述的噴霧干燥是在噴霧干燥塔中進(jìn)行，其中的進(jìn)料溫度為35-40℃，進(jìn)料速度為200-250ml/min，進(jìn)口溫度為190-195℃，出口溫度為80-90℃。噴霧干燥法產(chǎn)量大，但對設(shè)備及參數(shù)控制要求高。
本發(fā)明的一種菠蘿蛋白酶物理提取新方法的優(yōu)點在于(1)菠蘿果、葉、皮、莖經(jīng)兩級粉碎后成為直徑為0.1-3mm的小顆粒，使菠蘿的榨汁率更高，從而提高了原料的使用效率和酶產(chǎn)率；(2)經(jīng)過預(yù)處理、冷凍處理后減少了酶活損失；(3)采用兩級超濾，提高了酶的純度與收率；(4)在超濾后采用反滲透，進(jìn)一步降低菠蘿蛋白酶中水份的含量，縮短了干燥的時間，降低了能耗；(5)采用反傳統(tǒng)的真空干燥技術(shù)，運用蒸發(fā)脫水的原理，更節(jié)能、省時；(6)本提取方法組合靈活，可生產(chǎn)出不同規(guī)格的菠蘿蛋白酶。(7)提取的菠蘿蛋白酶在酶活力、細(xì)菌含量、重金屬含量、水溶性、外觀等指標(biāo)達(dá)到或超過國際標(biāo)準(zhǔn)。
具體實施例方式
下在結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例一本實施例的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾1→超濾2→反滲透→真空干燥→成品。具體是以菠蘿果、葉、皮、莖為原材料，先用清水沖冼原料上帶有的泥沙，粗粉碎機(jī)將原料粉碎為5mm的顆粒，再用細(xì)粉碎機(jī)粉碎到0.1mm的顆粒。在粉碎好的細(xì)顆粒中加入1％焦亞硫酸鈉作為抗氧化劑及1％苯甲酸鈉作為抑菌劑，再用螺桿榨汁機(jī)得到汁液，汁液再用碟式離心機(jī)分離，取上清液，將渣棄去。然后在上清液中加入0.2％EDTA、1％半胱氨酸及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，以除去榨汁中的重金屬及雜質(zhì)，在冷凍反應(yīng)罐中冷卻到5℃以減少酶活力的損失，靜置60分鐘待雜質(zhì)沉淀完全。再進(jìn)行過濾，過濾采用2次袋式濾器過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，去除雜質(zhì)，得到清液。清液采用截留分子量為100000的超濾膜超濾，用來分離除去大分子雜質(zhì)，再用截留分子量為10000的超濾膜超濾，用來分離除去小分子雜質(zhì)，然后將此濃縮酶液再用反滲透膜進(jìn)行濃縮，最后將濃縮60倍以上的濃縮酶液放于真空干燥箱中，物料溫度控制在55℃干燥，進(jìn)行真空干燥12小時后得固態(tài)菠蘿蛋白酶。
實施例二本實施例的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾1→超濾2→真空干燥→成品。具體是以菠蘿葉、皮、莖為原材料，先用清水沖冼原料上帶有的泥沙，用粗粉碎機(jī)將原料粉碎為10mm大小的顆粒，再用細(xì)粉碎機(jī)粉碎為3mm的顆粒，然后在細(xì)顆粒中加入2％焦亞硫酸鈉作為抗氧化劑、及5％苯甲酸鈉作為抑菌劑，然后再用液壓榨汁機(jī)榨汁得到汁液，汁液再用三足離心機(jī)分離，取上清液，將渣棄去。然后在上清液中加入0.5％EDTA、0.5％半胱氨酸及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，以除去榨汁中的重金屬及雜質(zhì)，在冷凍反應(yīng)罐中冷卻到10℃以減少酶活力的損失，靜置40分鐘待雜質(zhì)沉淀完全。再進(jìn)行過濾，過濾采用2次板框濾器過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，去除雜質(zhì)，得到清液。清液采用截留分子量為50000的超濾膜超濾，用來分離除去大分子雜質(zhì)，得濃縮酶液，再用截留分子量為3000的超濾膜超濾，用來分離除去小分子雜質(zhì)及水分，獲得濃縮45倍的酶濃溶液。將濃縮酶液放于真空干燥箱中，加熱至40℃進(jìn)行真空干燥18小時，得固態(tài)菠蘿蛋白酶。
實施例三本實施例的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾1→反滲透→真空干燥→成品。具體是以菠蘿葉、皮、莖為原材料，先用清水沖冼原料上帶有的泥沙，用粗粉碎機(jī)將原料粉碎為8mm大小的顆粒，再用細(xì)粉碎機(jī)粉碎為1mm的顆粒，然后在細(xì)顆粒中加入1.5％焦亞硫酸鈉作為抗氧化劑、及3％苯甲酸鈉作為抑菌劑，然后再用旋刀式榨汁機(jī)榨得汁液，汁液再用臥式連續(xù)離心機(jī)分離，取上清液，將渣棄去。然后在上清液中加入0.5％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，以除去榨汁中的重金屬及雜質(zhì)，在冷凍反應(yīng)罐中冷卻到8℃以減少酶活力的損失，靜置80分鐘待雜質(zhì)沉淀完全。再進(jìn)行過濾，過濾采用2次袋式濾器過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，去除雜質(zhì)，得到清液。清液采用截留分子量為500000的超濾膜超濾，用來分離除去大分子雜質(zhì)，得濃縮酶液，再用反滲透膜來分離除去水分，獲得濃縮40倍的酶濃溶液。將濃縮酶液放于真空干燥箱中，加熱至45℃進(jìn)行真空干燥16小時，得固態(tài)菠蘿蛋白酶。
實施例四本實施例的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾2→反滲透→真空干燥→成品。具體是以菠蘿葉、皮、莖為原材料，先用清水沖冼原料上帶有的泥沙，用粗粉碎機(jī)將原料粉碎為6mm大小的顆粒，再用細(xì)粉碎機(jī)粉碎為2mm的顆粒，然后在細(xì)顆粒中加入2％焦亞硫酸鈉作為抗氧化劑、及4％苯甲酸鈉作為抑菌劑，然后再用螺桿式榨汁機(jī)榨得汁液，汁液再用碟式離心機(jī)分離，取上清液，將渣棄去。然后在上清液中加入0.4％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，以除去榨汁中的重金屬及雜質(zhì)，在冷凍反應(yīng)罐中冷卻到6℃以減少酶活力的損失，靜置60分鐘待雜質(zhì)沉淀完全。再進(jìn)行過濾，過濾采用2次板框濾器過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，去除雜質(zhì)，得到清液。清液采用截留分子量為10000的超濾膜超濾，得濃縮酶液，再用反滲透膜來分離除去水分，獲得濃縮50倍的酶濃溶液。將濃縮酶液放于真空干燥箱中，加熱至50℃進(jìn)行真空干燥14小時，得固態(tài)菠蘿蛋白酶。
實施例五本實施例的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粉碎成0.8mm的顆?！A(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾1→超濾2→反滲透→噴霧干燥→成品。具體是以菠蘿葉、皮、莖為原材料，先用清水沖冼原料上帶有的泥沙，用粉碎機(jī)將原料粉碎為0.8mm大小的顆粒，然后在細(xì)顆粒中加入1.5％焦亞硫酸鈉作為抗氧化劑、及3％苯甲酸鈉作為抑菌劑，然后再用螺桿式榨汁機(jī)榨得汁液，汁液再用碟式離心機(jī)分離，取上清液，將渣棄去。然后在上清液中加入0.4％EDTA、0.8％半胱氨酸及少量助濾劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，以除去榨汁中的重金屬及雜質(zhì)，在冷凍反應(yīng)罐中冷卻到6℃以減少酶活力的損失，靜置60分鐘待雜質(zhì)沉淀完全。再進(jìn)行過濾，過濾采用2次板框濾器過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，去除雜質(zhì)，得到清液。清液采用截留分子量為300000的超濾膜超濾，用來分離除去大分子雜質(zhì)，再用截留分子量為18000的超濾膜超濾，用來分離除去小分子雜質(zhì)，然后將此濃縮酶液再用反滲透膜進(jìn)行濃縮，獲得濃縮55倍的酶濃溶液。將濃縮酶液放于噴霧干燥塔(食品、藥品級的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備)，操作條件是進(jìn)料溫度為35℃，進(jìn)料速度為200ml/min，進(jìn)口溫度為195℃，出口溫度為90℃，最后得粉狀菠蘿蛋白酶。
本發(fā)明并不限于以上實施方式，只要是本說明書中提及的方案均是可以實施的。
權(quán)利要求
1.菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→過濾→超濾→干燥→成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的粗粉碎步驟是將原料粉碎為直徑5mm～10mm大小的顆粒，所述的細(xì)粉碎步驟是將5mm～10mm大小的顆粒粉碎為0.1mm～3mm的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的超濾步驟分為超濾1步驟和/或超濾2步驟，所述的超濾1步驟為采用截留分子量為30000～500000的超濾膜超濾，來分離大分子雜質(zhì)，所述的超濾2步驟為采用截留分子量為3000～18000的超濾膜超濾，來分離小分子雜質(zhì)及濃縮水分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于在超濾步驟與干燥步驟之間增加反滲透步驟，所述的反滲透步驟為采用反滲透膜對超濾后的濃溶液再進(jìn)行濃縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的預(yù)處理步驟是在粉碎好的細(xì)顆粒中加入1～2％的抗氧化劑及2～5％的抑菌劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的榨汁步驟是采用機(jī)械力進(jìn)行壓榨、剪切來獲取汁液的方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的離心步驟是采用連續(xù)離心的方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的冷凍步驟為在冷凍反應(yīng)罐中加入0.2～0.5％重金屬螯合劑，0.5～1％的抗氧化劑及助濾劑，充分?jǐn)嚢?0～60分鐘并冷卻到5～10℃，靜置待雜質(zhì)沉淀完全。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的過濾步驟為采用兩次過濾，過濾孔徑分別為5μ、1μ，以去除雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿蛋白酶物理提取新方法，其特征在于所述的干燥步驟為真空干燥步驟或噴霧干燥步驟，所述的真空干燥步驟為將濃縮液放于真空干燥箱中進(jìn)行真空干燥，物料溫度控制在40～55℃，干燥12～18小時；所述的噴霧干燥步驟是在噴霧干燥塔中進(jìn)行，其中的進(jìn)料溫度為35-40℃，進(jìn)料速度為200-250ml/min，進(jìn)口溫度為190-195℃，出口溫度為80-90℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種菠蘿蛋白酶物理提取新方法，它包括以下步驟原料→清洗→粗粉碎→細(xì)粉碎→預(yù)處理→榨汁→離心→冷凍→兩級過濾→兩級超濾→反滲透→真空干燥→成品。其優(yōu)點是(1)菠蘿果、葉、皮、莖經(jīng)兩級粉碎后成為直徑更細(xì)小的顆粒，直接提高了菠蘿的榨汁率；(2)經(jīng)過預(yù)處理、冷凍處理后減少了酶活損失；(3)采用兩級超濾，提高了酶的純度與收率；(4)在超濾后采用反滲透，進(jìn)一步降低菠蘿蛋白酶中水份的含量，縮短了干燥的時間，降低了能耗；(5)采用反傳統(tǒng)的真空干燥技術(shù)，運用蒸發(fā)脫水的原理，更節(jié)能、省時；(6)本方法提取的菠蘿蛋白酶的酶活力、細(xì)菌含量、重金屬含量、水溶性、外觀等指標(biāo)達(dá)到或超過國際標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號C12N9/50GK1908165SQ20061003690
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者劉鋒 申請人:謝丹青, 劉鋒