【文章內(nèi)容簡介】 )以新鮮的 牛、羊骨 為原料，采用合理的除脂肪和雜蛋白的方法，摸索出熱堿法和酶法提取 牛、羊骨 明膠，采用單因素和正交試驗，尋找最優(yōu)浸提條件，并對兩種浸提方法、提取條件以及最優(yōu)浸提條件進(jìn)行分析比較； ①本試驗先設(shè)計提取工藝反應(yīng)溫度、時間、料液比和 pH值單因素試驗，目的在于找出 牛、羊骨 明膠熱堿式提取工藝的反應(yīng)范圍；在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化反應(yīng)溫度、時間、料液比和pH值這四個因素的組合，尋找優(yōu)化提取工藝。 15 ②影響酶法提取 牛、羊骨 明膠的因素很多，像酶的種類、酶的用量、提取時間、提取溫度、料液比、 pH、提取次數(shù)等等。但本實驗 通過閱讀大量的文獻(xiàn)最終確定優(yōu)先選定酶，再考慮反應(yīng)溫度、時間、 pH值和酶含量四個因素對明膠得率的影響，目的在于找出 牛羊骨 酶法提取工藝的反應(yīng)范圍，在此基礎(chǔ)上，尋找最佳工藝參數(shù)。 (2)膠原蛋白分離純化方法研究較多的有凝膠色譜法、離子交換色譜以及高效液相層析法，工業(yè)生產(chǎn)中采用較多的有硅藻土，活性炭吸附法等傳統(tǒng)研究方法。簡單的膜分離方法在蛋白純化工藝研究中也逐漸受到人們的重視。膜分離技術(shù)作為一種新型高效、精密的分離技術(shù)，因其高效分離、設(shè)備簡單、節(jié)能、常溫操作、無污染等優(yōu)點而得到越來越廣泛的應(yīng)用。本實驗在分析 牛、羊骨 提取液的成分，性質(zhì)結(jié)構(gòu)和膜分離技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，采用微濾、二級超濾以及反滲透聯(lián)合分離方法分離純化 骨 明膠，其中微濾除去浸提液中的大顆粒懸浮物，二級超濾聯(lián)合模式膜分離能很好的除去一些大分子和小分子物質(zhì)，其中包括大部分非膠原態(tài)蛋白質(zhì)，反滲透可以去除大部分鹽類物質(zhì)，以及濃縮浸提液的目的，聯(lián)合膜分離工藝技術(shù)處理以達(dá)到分離純化和濃縮 骨 明膠的目的，在分離純化工藝技術(shù)研究過程中獲得最佳膜工藝參數(shù)，為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。 同時該方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較。 16 ①明膠浸提原液成分分析為了測定后期膜處理效果分析，為膜工藝參數(shù)測定提供 依據(jù)，有必要對牛、羊骨明膠浸提液成分及其含量進(jìn)行分析和測定。 ②明膠浸提液中明膠分子量分布初步測定對 牛、羊骨 明膠提取液中明膠分子量分布的大致了解，為超濾膜的選擇提供參考和理論依據(jù)，具體實驗如下：將明膠浸提液濃縮，真空干燥成粉末，采用聚丙烯酰胺凝膠不連續(xù)電泳 (SDS． PAGE)法測定分子量分布。 ③膜法分離明膠工藝參數(shù)的確定 膜分離過程中，操作條件的改變，處理效果也不同，如膜通量，會隨著操作壓力，操作溫度，操作時間，料液濃度，料液的 pH等條件的變化而變化，所以在采用膜分離技術(shù)分離純化明膠的過程中，有必要對膜工 藝參數(shù)進(jìn)行研究。 (3)對純化明膠理化性質(zhì)進(jìn)行檢驗分析，并與商業(yè)明膠，標(biāo)準(zhǔn)膠原蛋白，阿膠進(jìn)行對比，挖掘熱堿純化明膠的優(yōu)點和不足，為開發(fā)新型明膠產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。 ①明膠樣品的感官性研究 將純化熱堿明膠，酶式明膠，商業(yè)明膠， Sigma I標(biāo)準(zhǔn)膠原蛋白的感官性質(zhì)比較包括顏色，狀態(tài)，氣味。 ② SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳是聚丙烯酰胺凝膠電泳系統(tǒng) 17 中引入十二烷基磺酸鈉 (SDS)，蛋白質(zhì)在一定濃度的含有強還原劑 SDS溶液中，與 SDS分子形成帶負(fù)電荷的 SDS蛋白質(zhì)復(fù)合物。 蛋白質(zhì)分子的電泳遷徙率主 要取決于它的分子量與所帶電荷和和形狀無關(guān)，因此，可以利用 SDSPAGE測定蛋白質(zhì)分子量。 ③明膠紫外光譜分析 配置一定濃度的純化熱堿明膠、酶提明膠和 sigma I標(biāo)準(zhǔn)膠原蛋白溶液，在波長 190440nm范圍內(nèi)用紫外分光光度計進(jìn)行紫外吸收光譜測定， sigma I標(biāo)準(zhǔn)膠原蛋白作為對照。 ④ 明膠等電點分析： 配置 pH 114，質(zhì)量濃度為 10g／ L的明膠樣品，再用 pH劑準(zhǔn)確測定各濃度樣液的 pH值，并用紫外 可見分光光度計測定各樣液的透光率 T，測定波長為 660nm，作 T與 pH的關(guān)系曲線，從曲線上找出最小 T時的 pH，此 pH為所測樣品的等電點。 ⑤明膠蛋白質(zhì)功能性分析 蛋白質(zhì)的功能特性對其應(yīng)用非常重要，因此對明膠的水合性質(zhì)、乳化性、乳化穩(wěn)定性、吸油性、起泡性和泡沫穩(wěn)定性等特性進(jìn)行分析。 （ 4） HACCP在 明膠 生產(chǎn)中的應(yīng)用 保證 明膠 制品安全，避免在原料的生產(chǎn)、收購、加工過 18 程、儲藏及銷售環(huán)節(jié)中品質(zhì)發(fā)生變化等，亟需制定監(jiān)測 系統(tǒng)，以保障 明膠 安全。本研究利用危害分析關(guān)鍵控制點 (HACCP)管理系統(tǒng)研究 牛、羊骨 生產(chǎn)中的監(jiān)測系統(tǒng)，建立 牛、羊骨明膠 的質(zhì)量安全關(guān)鍵控制點的監(jiān)測程序并在企業(yè)應(yīng)用。 項目 技術(shù)路線 牛、羊骨明膠產(chǎn)品 安全生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范 明膠提取工藝研究 熱堿式提取工藝 酶法提取工藝 明膠分離純化工藝研究 明膠理化性質(zhì)研究 分離工藝的確定 理化指標(biāo)測定 浸提原液成分分析 樣品的感官性質(zhì)研究 凝膠電泳 紫外光譜分析 分子量初步測定 等電點分析 蛋白質(zhì)功能性分析 應(yīng)用新規(guī)范、 標(biāo)準(zhǔn)、 技術(shù)、系統(tǒng)集成與示范 生產(chǎn)具有 高品質(zhì)的食品安全性 清真明膠 產(chǎn)品 新疆 肉制品副產(chǎn)物綜合利用 安全技術(shù)落后 新疆優(yōu)質(zhì)畜副產(chǎn)品 資源尚未充分開發(fā) 產(chǎn)品 沒有突出原生態(tài)特點、質(zhì)量低、效益差 安全生產(chǎn)規(guī)范 牛、羊骨 原料及 明膠 產(chǎn)品質(zhì)量安全體系建立 試驗、驗證、改進(jìn) HACCP生產(chǎn)中的應(yīng)用 19 （三） 實施方式 本項目在實施過程中 企業(yè)要加強與科研院所的合作，產(chǎn)學(xué)研相結(jié) 合的道路 。企業(yè)已與新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院簽訂技術(shù)合作協(xié)議書，藉此尋求在 畜副產(chǎn)品深 加工方面的突破，從而 提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力，提高成果的科技轉(zhuǎn)化率，優(yōu)化 產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)， 逐步發(fā)展壯大成為擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具備核心競爭力、科技創(chuàng)新能力較強的現(xiàn)代化 清真明膠 加工企業(yè)。 （四） 項目進(jìn)度與完成期限 1. 上半 年度 與高校聯(lián)合 完成項目的資料收集、整理、研究方案設(shè)計、論證、 技術(shù)路線的研究工作 完，并確定中試技術(shù)方案 ：（ 1）明膠提取 技術(shù) 進(jìn)行研究（ 2）確定 明膠分離純化技術(shù) 工藝參數(shù)；（ 3） 產(chǎn)品理化性質(zhì)進(jìn)行研究；（ 4） 制定產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ；（ 5）進(jìn)一步建立 明膠生產(chǎn) 質(zhì)量安全保障體系； 3. 下半 年度 與 高校 聯(lián)合，完成中試，完善中試技術(shù)方案，制定產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)文件：（ 1）對 明膠生產(chǎn)技術(shù) 進(jìn)行整合并對產(chǎn)品進(jìn)行中試；（ 2）完成 加工產(chǎn)品技術(shù)體系、質(zhì)量安全體系建立； （ 3）總結(jié)項目成果，準(zhǔn)備結(jié)題工作。 20 三、 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) （一） 與現(xiàn)有產(chǎn)品、技術(shù)、裝備的對比分析 明膠是一種從動物的結(jié)締組織 ( 皮和骨 )中提取的蛋白質(zhì)。明膠產(chǎn)業(yè)有一百多年的歷史，骨明膠生產(chǎn)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)堿法工藝從骨中制取明膠。明膠不僅是照相材料最基本的原料之一，也是藥用空心硬 ( 軟 ) 膠囊殼 的主要原料。明膠還可以作為食品工業(yè)的食品添加劑、澄清劑、穩(wěn)定劑和吸水劑等，以及化工行業(yè)的乳化劑、絮凝劑和增稠劑等。近年來，明膠在化妝品及保健品中也得到很好的推廣應(yīng)用。 20xx 年，全球范圍內(nèi)共生產(chǎn)明膠 32 萬噸，我國生產(chǎn)量為 5 萬噸。盡管明膠市場處于供不應(yīng)求的態(tài)勢，但傳統(tǒng)工藝明膠生產(chǎn)對水電資源的過分依賴和對環(huán)境的嚴(yán)重污染，使企業(yè)面臨巨大的環(huán)保壓力。 傳統(tǒng)堿法工藝制備骨明膠的生產(chǎn)周期需要 60 ～ 90 天，每生產(chǎn) 1 噸骨明膠需要水量在 600 噸以上，生產(chǎn)過程中需要使用大量的酸堿等化學(xué)試劑，環(huán)境污染嚴(yán)重 。傳統(tǒng)堿法骨明膠生產(chǎn)工藝中耗時較長的兩大步驟分別為浸酸 ( 脫礦 ) 和浸灰步驟，縮短或取代這兩個過程是縮短明膠生產(chǎn)周期的有效方法。酶作為一種生物活性催化劑，可以加速生化反應(yīng)的速度，通過特有的對底物的專一性剪切，從而使骨膠原降解為明膠。采用試劑或者經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚矸椒梢允姑覆豢赡? 21 轉(zhuǎn)地失活，轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，從而將酶解過程完全終止。酶法明膠生產(chǎn)工藝正是根據(jù)以上的原理使骨膠原轉(zhuǎn)化為明膠，取代了傳統(tǒng)工藝的浸酸和浸灰過程，使生產(chǎn)