一种微波辅助的生物胶原提取方法技术

本发明专利技术公开了一种微波辅助的生物胶原提取方法，该方法是在微波辅助下，利用动物皮提取生物胶原。首先对皮预处理去除皮中的非胶原蛋白和松散胶原纤维。然后在微波辐照酸提取，获得含胶原的提取液。最后提取液过滤、离心、盐析、纯化、干燥，获得高纯度具有天然胶原三股螺旋结构特征的生物胶原产品。本发明专利技术的微波辅助胶原提取方法，胶原的提取率大、提取时间短、所得产品纯度高。本发明专利技术方法所需设备简单，生产成本较低，可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助的生物胶原提取方法一、
本专利技术涉及动物胶原蛋白提取技术，具体是一种微波辅助的生物胶原提取方法。二、
技术介绍
生物胶原一般指从动物组织中提取得到的生物性高分子物质，含有天然的三股螺旋结构。胶原是一种极具生物医学利用的材料，已被广泛用作各种组织工程支架、创伤敷料、药物载体、止血材料等(刘新华,但年华,李正军,等.胶原基复合医用海绵的研究进展[J].西部皮革,2012,(8):13-18.)。虽然胶原纤维得结构稳定，胶原的溶解性差，但可通过改变胶原蛋白所处的外界环境，使胶原分子间交联键断裂，使其从胶原组织中分离、溶解出来，获得生物胶原蛋白。目前，从动物组织中提取胶原蛋白的方法主要有：酸法、碱法、盐法、酶法及其结合法。酸法是利用低离子浓度的酸破坏胶原蛋白纤维分子间的盐键和席夫碱，引起胶原蛋白纤维的膨胀和溶解，从而达到提取胶原蛋白的目的。酸法提取的生物胶原纯度高，结构完整性好，能够重构与天然胶原蛋白纤维性质相似的纤维。然而，常规的酸法提取，温度低(4-10℃)、时间长(24-72h)、提取率小，一般在10％以下(沈菊泉，汤俊，沈亚领，等.酸法制备牛皮胶原蛋白及其结构性质研究[J].食品工业,2009,(4):43-46)。而胶原蛋白的市场售价约为300-400元/g，提取率的大小方法的可行性和经济利益，如果采取一种新的、能显著提高胶原提取率的方法，即使提取率只有几个百分点的增加，都将具有重要的经济价值。微波是一种电磁波，其作用于极性物质时，由于物体内分子的摩擦产生热效应而使被作用物升温，因此微波可以作为一种热源。同时，在微波场中化学反应速度会大幅加快，甚至一些只有在极端条件下才能发生的化学反应也可以在微波的辅助下在温和的条件下发生(金钦汉，戴树珊，黄卡玛.微波化学[M].北京：科学出版社，1999.)，因此微波被广泛用于促进化学反应的发生和提高化学反应的速率。将微波辐照用于胶原的提取，热效应会促使反应体系温度上升，增加反应物分子的运动速度，增加有效碰撞的频率，而微波非热效应的作用可在温和的条件下破坏胶原蛋白纤维分子间的盐键和席夫碱，引起胶原蛋白纤维的膨胀和溶解，从而为微波辅助提取生物胶原，缩短提取时间、大幅度提高提取率提供了可能。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，即胶原提取率低和时间长，提出的一种微波辅助的生物胶原提取方法。为实现上述目的，专利技术人在已有的生物胶原提取方法的基础上，深入研究了胶原蛋白质在溶液中的反应以及微波辐照对蛋白质性质的影响。胶原是两性电解质，在酸性溶液中胶原会吸收一定的酸，酸容量约为0.82-0.9mmol，理论分析和实践表明，酸用量低于20倍裸皮质量，浓度低于0.2mol/L时，溶液中的酸被皮胶原完全吸收，皮胶原纤维不能受酸的作用而溶解出胶原分子，不能达到良好的胶原提取效果；酸用量大于40倍裸皮用量，浓度高于0.8mol/L时，溶液中有大量的游离酸存在，在微波的作用下，胶原蛋白分子会水解而变为多肽或氨基酸，从而也影响了生物胶原的提取率。研究还发现，酸用量在20-40倍裸皮质量，浓度控制在0.2-0.8mol/L范围内，既能保证提取过程中的pH值的稳定，也能维持体系中一定的离子强度，在微波场的作用下，利于胶原蛋白纤维分子间的盐键和席夫碱受到酸的作用而断裂，加速胶原分子的分离和溶出。微波反应器的功率，反应温度及时间的设置对微波辅助提取具有三股螺旋结构的生物胶原至关重要。胶原化学显示，原胶原分子由3条各有1052个氨基酸的肽链组成的，每个链上有162个带电侧链，有大量可解离的极性基团。这些极性分子在微波场中具有常规加热所不具有的分子振荡，可增加反应物分子之间的碰撞次数，加快胶原分子的分离和溶出速率。本专利技术人发现，当微波辐照引入胶原的提取反应时，不仅有热效应所带来的由于温度上升而导致的反应变化，还具有非热效应产生的常规加热方式所不具有的胶原分子的分离和溶出效果；在低于胶原蛋白变性温度的条件下，微波辐照不会使胶原蛋白变性，也不会破坏胶原蛋白分子结构；微波作为热源，在加热过程中伴随着热效应与非热效应，当辐照的功率小、反应温度低和时间短时，微波强度不能促使提取剂破坏胶原分子间的醇醛缩合交联、醛胺缩合交联以及醛醇组氨酸交联等作用，从而提取率较低；当辐照的功率大、温度高、时间长时，高强度的微波作用，会使提取得到的胶原蛋白分子进一步水解，导致提取的胶原产物中，存在部分更低分子量的多肽或氨基酸，从而也会使生物胶原的提取率下降，所得胶原的纯度降低。本专利技术人还发现，当微波辐照功率为80-800W，温度为15-35℃，反应时间3-7小时，既能显著提高胶原蛋白提取率和缩短提取时间，又能保持所提取胶原的结构和性质不变。在上述研究的基础上，本专利技术人提出了一种微波辅助的生物胶原提取方法，该方法的特征是，将经过预处理的裸皮剪碎成0.5cm×0.5cm的小块，置于反应容器中，加入20-40倍0.2-0.8mol/L的有机酸溶液，反应容器中放有磁力搅拌子；将容器置于微波反应器中，施加功率为80-800W的微波能量，在15-35℃下，搅拌反应3-7小时，获得含胶原的提取液；将提取液经进一步纯化处理得到高纯度的胶原产品。上述方法中所述的预处理过程包括浸水、脱脂、脱毛、浸灰以及脱灰，裸皮pH为6.0-7.0。上述方法中所述的裸皮为牛皮、猪皮、羊皮、兔皮中的任意一种。上述方法中所述的有机酸为甲酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、苹果酸中的任意一种。上述方法中所述的提纯处理为过滤、离心、盐析、透析以及冷冻干燥。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、高得率。采用本专利技术的方法可以从牛皮中提取得到的胶原蛋白产品得率高，达20％，是常规提取方法200-300％。2、高效率。采用本专利技术的方法可以明显缩短提取胶原蛋白的提取时间，在6小时内就能完成提取操作，仅是常规提取方法所用时间的1/8到1/4。3、产品性能优良。采用本专利技术的方法获得的胶原蛋白产品，保持了天然胶原结构和性质。具体实施方式下面给出实施例以对本专利技术作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出的一些非本质的改进和调整仍属于本专利技术的保护范围。实施例1：取质量约为1kg的新鲜牛皮去除杂质后清洗，去肉，修边，称重。先将牛皮放于转鼓中，加皮重量50％、18℃的水，然后再加入0.05％的脱脂剂、0.1％的润湿剂及0.5％的硫氢化钠，转动30分钟后，再加入1.0％的硫化钠，转动40分钟。加入0.5％的浸灰助剂，转动10分钟，再加入3％的氧化钙与100％的水，转动8小时，过夜。次日转20min排液，闷水洗两次，每次5min。将浸灰后的皮样进行片皮处理，修边，称重，流水洗10分钟；将水洗后的牛皮放于转鼓中，加70％、25℃的水，然后再加入1％的氯化铵和0.3％的盐酸，转动60分钟。再加入一定量0.5％的盐酸，调节pH至6.0，蒸馏水冲洗，剪碎成0.5cm×0.5cm的小块。取脱灰后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波辅助的生物胶原提取方法，该方法的特征在于：（1）将经过预处理的裸皮剪碎成0.5cm×0.5cm的小块，置于反应容器中，加入20-40倍0.2-0.8mol/L的有机酸溶液，反应容器中放有磁力搅拌子；（2）将容器置于微波反应器中，施加功率为80-800W的微波能量，在15-35℃下，搅拌反应3-7小时，获得含胶原的提取液；（3）将提取液经进一步纯化处理得到高纯度的胶原产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助的生物胶原提取方法，该方法的特征在于：（1）将经过预处理的裸皮剪碎成0.5cm×0.5cm的小块，置于反应容器中，加入20-40倍0.2-0.8mol/L的有机酸溶液，反应容器中放有磁力搅拌子；（2）将容器置于微波反应器中，施加功率为80-800W的微波能量，在15-35℃下，搅拌反应3-7小时，获得含胶原的提取液；（3）将提取液经进一步纯化处理得到高纯度的胶原产品。


2.根据权利要求1所述的一种微波辅助的生物胶原提取方法，其特征在于预处理包括浸水、脱脂、脱毛、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武勇，吴佳城，张金伟，程玉林，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51