[发明专利]化学与酶协同水解制革下脚料生产工业蛋白粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学与酶协同水解制革下脚料生产工业蛋白粉的方法，属于工业蛋白粉的制备领域。

背景技术

制革生产中由于修边、片皮和削匀等操作工序会产生大量的边角余料，俗称制革下脚料。据统计，我国制革行业中每年产生的下脚料达140万吨。如果将这类下脚料直接排放到环境中，不仅是资源的巨大浪费，而且会造成严重的环境污染。因此，对这些制革下脚料进行回收再利用对制革工业的可持续发展具有重要意义。制革下脚料中一部分为含铬下脚料，约占60％；而另一部分为不含铬下脚料，约占40％。随着白湿皮技术在制革行业中的推广应用，不含铬制革下脚料的数量呈现增加的趋势。

制革下脚料的主要成分为胶原蛋白，约占总量的80～90％，是宝贵的蛋白资源。在过去，制革下脚料主要用作生产饲料添加剂，但由于存在基因病的风险(G.J.Piazza，R.A.Garcia.Proteins and peptides as renewable flocculants，Bioresource Technology，2010，101：5759-5766)，近年来欧美及我国已禁止使用制革下脚料生产饲料添加剂。另一方面，由于蛋白类助剂(蛋白类表面活性剂、蛋白类胶粘剂等)具有独特的功能特性和良好的生物降解性，因此可从制革下脚料中提取工业蛋白并以此生产各种助剂。但是，此类工业蛋白的分子量及其分布对下游产品的性能将产生重大影响(蒋挺大.胶原与胶原蛋白.化学工业出版社，2006，1-7)。例如，在制备浮选剂、絮凝剂、水凝胶和胶粘剂等产品时，一般应选择高分子量的工业蛋白作为原料，因为大分子的蛋白在氢键和疏水键的作用下更易形成分子间的三维网状结构，从而具有更大的比表面积和更多的作用位点，进而赋予产品良好的吸附性、持水性和粘结性；在开发渗透剂、乳化剂等产品时，一般选择中、小分子量的工业蛋白作为原料，因为中、小分子的胶原蛋白具有更优的溶解性和亲水性，进而赋予下游产品更优的性能；在与其它高分子共混制备复合材料时，所采用工业蛋白的分子量性质也将对复合材料的性能产生显著影响。然而，我国以制革下脚料为原料制备工业蛋白粉的传统工艺为酸法或碱法(刘忠.用皮革下脚料生产蛋白粉的方法.ZL95117460.6；张小燕，杨德玉，高全昌等.皮革下脚料提取蛋白的方法.ZL01106725.X)，上述方法虽然工艺简单、生产成本较低，但胶原蛋白在被提取的过程中自身结构受到严重的破坏，所得到蛋白粉的分子量及其分布难以控制，无法满足生产具有高性能的下游产品的要求，而以制革下脚料为原料制备具有特定分子量工业蛋白粉的方法鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种化学与酶协同水解制革下脚料生产工业蛋白粉的方法，其特点是克服传统生产工艺上的局限性，而建立一套以制革下脚料生产具有特定分子量及其分布的工业蛋白粉的方法，为生产具有高性能的工业蛋白产品提供必要的原料。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

本发明者在考察以制革下脚料为原料制备得到的工业蛋白粉的性质时发现，化学与酶协同工艺对水解制革下脚料中的胶原蛋白具有高效的靶向性和特异性，它可以选择性地破坏胶原分子间的作用力和胶原分子内的特定位置的化学键，进而得到具有特定分子量及其分布的胶原蛋白粉。

化学与酶协同水解制革下脚料生产工业蛋白粉的方法包括以下步骤：

(1)将100份制革下脚料粉碎到粒度0.1～0.5mm，加入到400～800份水中，于温度40～60℃浸泡0.5～4.0h，加入1～5份化学试剂，于温度40～60℃搅拌反应0.5～4.0h，再加入0.2～0.8份蛋白酶，于温度40～70℃搅拌反应2～6h，然后调节溶液pH至6-8；

(2)对步骤(1)反应后的物料进行酶灭活处理，然后过滤；

(3)将步骤(2)中滤液进行干燥，获得工业蛋白粉产品；

得到的产品分别为具有平均分子量1～5kDa，10～50kDa或100～300kDa的工业蛋白粉。

制革下脚料为未经铬鞣制的边角余料，包括牛皮、羊皮和猪皮。

化学试剂为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸铵、盐酸或硫酸中的任一种。

蛋白酶为1398蛋白酶、2709蛋白酶、Alcalase、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶、Neutral、537蛋白酶、木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、蛋白酶K、链酶蛋白酶或胃蛋白酶中的任一种。

酶灭活处理为：在温度100℃搅拌5～10min或加入0.01～0.5份过氧化氢在温度30～60℃搅拌5～10min。