；化工纵横 １９９６年（１０巷）第ｌＯ期 ； 酶法生产水解明胶工艺研究
ｉ ｃ ｛ 中眦珠息 （１０００２９） ｉ土 ｌ 哥 ＿ ＿ ７１： 仓摘要介绍以明胶为原料酶法生产水解明胶的原理及工艺，推荐了产品质 毒 ．
对水解明胶生产的前景进行了分析。 ． 关键词水解明胶明胶工艺酶法标准风 洋 ＼
明胶是由动物的皮和骨提炼出来的一种胶原蛋 白．可广泛用于食品、化妆品、医药等行业。水解 明胶是明胶的深加工产品，其化学组成与明胶基本 相同，都是由１８种以上的氨基酸组成，仍保持明胶 的营养价值、成膜性、乳化性和起泡性等，但其相 对分子质量大为降低了．更易被吸收。它可以用于 化妆品、食品、医药、洗涤荆、造纸、纺织、印染 和涂料等行业。 生产水解明胶的原料有明胶、碎皮及革边、革 屑。以明胶为原料生产水解明胶，工艺比较稳定，产 品质量较好；以碎皮为原料，产品成本低，但生产 周期长 以革边和革屑为原料，前处理比较复杂，需 经脱铬、脱鞣，产品的应用亦受到一定限翩，但解 决了革边和革屑对环境污染的难题。 水解明胶生产方法按工艺类型分有４种：酸法、 碱法、高温热解法和酶法。酸法和碱法工艺简单，成 本低，但产品中含盐量较高，相对分子质量分布较 宽．而且对设备的材质要求较高；高温热解法产品 含盐量低，但水解时间长，需带压操作，产品相对 分子质量分布不均且不易控制；酶法生产周期短．产 品的相对分子质量分布较窄，易控制，是目前比较 先进的方法。用于食品和化妆品行业的水解明胶多 采用此法生产。 笔者等查阅了大量的国外有关资料，通过正交 试验确定了小试工艺条件，然后通过批量为１．５ｔ （质量含量为１ ５ ）的中试装置进行扩试，对小试工 艺进一步改进，最后确定了以明胶为原料酶法生产 水解明胶的工艺．并建立了产品的理化指标。
生产原理及产品组成 哺乳类动物的皮、骨中含有大量的蛋白质，其 中１／３是可溶性胶原蛋白。胶原蛋白分子是由三条 长肽链构成的．呈螺旋体结构。皮、骨经过一定的 工艺处理后，用水进行热抽提，则可溶性胶原发生 热变形，螺旋体被破坏，三条肽解绕以单根肽链的 形式溶于水中，同时伴随轻度的降解，水溶液再经 浓缩、成型、干燥等工序翩成明胶，其结构可表示 Ｒ】 Ｒ ２
为七ＮＨ——ｃＨ—ＣＯ—ＮＨ ｃＨ—Ｃ（）手。，平均 相对分子质量为９００００左右。 明胶水溶液如旖以高温或加入酸、碱、酶．则 单根长肽链可继续降解成短肽链（亦称聚肽）．由此 得到的低分子聚肽组成的物质即为水解明胶．亦称 水解动物蛋白。平均相对分子质量为２０００￣６０００， 组成见表１。 表１水解明胶的氨基酸组成 氨基酸名称 质量分数 甘氨酸 丙氨酸 ＊缬氨酸 ＊亮氨酸 ＊异亮氨酸 ＊苏氨酸 ＊蛋氨酸 精氨酸 组氨酸
２５～２８ ８－７～９．６ ２．５～２．７ ３．Ｏ～４．１ １．６～２．１ 】．９～２ ３ ０．８～１．０ ８．６～９．３ Ｏ．６～ｌ ０
维普资讯 http://www.cqvip.com １９９６年（１０卷）第１０期 ｝ｏ化工纵横｛…‘●… 氨基酸名称 质量分数 ＊赖氨酸 脯氨酸 羟基脯氨酸 ＊酪氨酸 ＊苯丙氨酸 羟基赖氯酸 天门冬酸 各氨酸 丝氨酸
４ １～５．１ ｌ４～ｌ８ ｌ４～ｌ７ Ｏ．５～１．１ ２．２～２．６ Ｏ．８～１．６ ５．５～６．８ １Ｏ～１２ ３．２～４．３ ＊人体所必需的而体内不能合成的氨基酸。 二、生产工艺 １．工艺过程 以明胶为原料采用酶法生产水解明胶的工艺过 程见图１。 ［亟
匦 困 回 匪 互 垂巫口 ｉ ：过滤Ｊ —］＿ ｊ鉴塑Ｉ ！＿—一 １防腐处理｛
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［ Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 粉状水解明胶 图１ 以明胶为原料酶法生产水解明胶工艺图 ２．工艺参数 （１）原料吸承膨胀明胶属于生物高分子，溶 于水中的过程很缓慢．需加入冷水或温水浸泡溶胀 后。再加热才能溶解。一般加水量为明胶的３～５倍，
化工时刊 但要稍少于总需水量。粉状明胶需浸泡（Ｏ．５～１）ｈ， 颗状明胶则要浸泡（１～２）ｈ。切忌用热水浸泡，否 则原料胶结块．包在块内的干胶难于溶解。 待原料充分吸水膨胀后，加热至５０ Ｃ～６０Ｃ· 很快可溶化成粘稠胶液。补充水，将胶液配成所需 含量，一般含量为１ｏ 或１５ 。 （２）酶辑酶解工序是水解明胶生产最关键的 工序，它决定产品的相对分子质量大小及其分布、粘 度等理化指标。 可采用的酶种有菠萝酶、木瓜酶、胰酶等。采 用菠萝酶和木瓜酶酶解．所得产品相对分子质量分 布较窄．无异昧；采用胰酶水解，产品色泽浅，成 本相对较低，水解时间短，但相对分子质量分布较 宽，含盐量较多 影响酶解的因素有酶种、酶的活力、酶的加入 量．反应温度、反应时间、ｐＨ值等。采用菠萝酶水 解的最佳工艺条件为：胶液质量含量ｌ５ ，加酶量 为干胶量的０．５ ～１ （酶的活力为２ｏ万～４０ 万），溶液ｐＨ值为４．０～４．５，酶解温度为４Ｏｃ～ ４５＂Ｃ，酶解时间１．５ｈ～２ｈ；采用胰酶水解的最佳工 艺条件为：胶液质量含量为ｌ５ ．加酶量为干胶重 量的１ （活力为１：２５）．酶解ｐＨ值为８．５，酶解 温度３８℃～４２℃，酶解时间０．５ｈ～１ｈ。 （３）脱色、脱味水解后的溶液为淡黄色甚至 棕黄色．且带有异味，需经脱色、脱味处理。一般 可采用两种方法：加入活性炭或通过离子交换树脂 处理。本工艺采用前者，活性炭加入量为胶液重量 的０．３ ～０．７ 。活性炭加入后充分搅拌，并连同 胶液一起煮沸１０ｍｉｎ左右，然后静置沉降１ｈ左右。 此过程同时起到杀酶、杀菌的作用。 （４）过滤待活性炭沉降后，从反应器底部放 出沉积的活性炭。上层清液采用板框过滤机过滤 对 于卫生指标要求较高的产品，可以采用除菌过滤板 为过滤介质，另外过滤的整个过滤系统需采用蒸汽 消毒。所得淡黄色透明液体即为水解明胶溶液。 （５）防腐处理水解明胶易变质＋需加入防腐 剂 一般用于食品行业的水解明胶以苯甲酸钠或山 梨酸钾为防腐剂 用于化妆品和其它行业的水解明 胶也可以尼泊金甲酯和尼泊金乙酯为防腐剂。加入 量一般不超过０ １ 。 （６）喷雾干燥 有些行业可直接使用水解明胶 稀溶液．这样滤液经防腐处理灌装后即为成品；有
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维普资讯 http://www.cqvip.com 化工时刊 化工纵横｛ 的行业需要较高浓度的水解明胶，则需要浓缩、防 腐处理再灌装。但无论稀溶液还是浓溶液．贮存期 均很短，只适台就地销售。要想长期贮存、远距离 销售，则必须制成粉状产品。水解明胶属热敏性物 质．只能采用喷雾干燥工艺进行干燥，然后真空 包装。
１９９６年（１０卷）第１Ｏ期 三、产品的理化指标 水船明胶在我国尚属新产品．目前尚无国标和 部标，企业需根据应用产品的要求制定不同的企业 标准。用怍食品添加剂和化妆品添加剂的含量为 ｌ５ 的水解明胶可参照表２的标准。
表２食品和化妆品添加剂的液体水解明胶质量标准 指标名称 指标值 含量（ ） 粘度（Ｅ口 １ 干基含量）≤ ｐＨ值（１ 胶液） 重金属含量（１０ ）≤ 含砷量（１０ ）≤ 流动性（１５ 含量．２士１℃，３０ｒａｉｎ） 细菌总数（个／ｍ１）≤ 致病菌（个／ｍｉ） 大肠杆菌（个／１０ｆｆｍ１）≤ 色状 淡黄色透明液体 四、发展前景 早在３ｏ年代初德国就开始了对水解动物蛋白 进行了初步探讨。美、英、日本等国家早已实现了工 业生产，目前已成系列产品，应用极其广泛。 我国水解明胶的研制工作是从８０年代中期才 开始的．目前已建起多套工业化生产线。但这些生产 线绝大多数只生产液态产品，生产规模很小，产品仅 限于当地销售。据报道，内蒙包头明胶厂的粉状水解 明胶生产线是国内最先进的一条生产线，产品远销 全国。 由于水解明胶在我国刚刚实现工业化生产，还 没得到广泛的认识，因此产量受到一定限制。但其需 （２－接第１５页） 面化学、界面电化学、化学热力 学原理、微观力学等，如探讨膜萃取过程的传质机 理和数学模型．研究膜材料的浸润性能和膜溶胀及 其对传质的影响等等；其研究对象也在不断延伸，如 有机同分异构体分离、对映体分离、离子选择电极 的研制等。而作液膜萃取的一种特殊情况的支撑型 液膜的研究内容主要集中在液膜的稳定性与支撑液 体的流失等问题上，近年来，提出的夹层支撑液膜， 即萃取反萃取同时进行的技术思想是实现支撑液膜 萃取的一个有发展前途的新技术。如动力学特性较 好的支撑液膜组件型式有，中空纤维夹芯型，管式 中空纤维混合型；板式夹芯型，框式隔板夹芯 １８～ 求潜力是很大的。水解明胶含有１８种以上氯基酸， 营养丰富．且极易被吸收，已被应用到饮料、糕点、 糖果等产品中，是很有前途的低热值营养型食品添 加剂；水解明胶由于是从可溶性胶原蛋白水解而成， 许多成份是皮肤所必需的，且易被皮肤吸收，从而营 养皮肤，增加皮肤的弹性。作为天然营养型化妆品添 加剂．它已被应用到营养霜、洗发香波、香皂等产品 中，并开始引起人们的注意；水解明胶在印染、涂料 等许多行业的应用，国内尚属空白。因此．随着应用 市场的开发．水解明胶的需求将越来越大。 参考文献 （略）
型。 参考文献 ［１］Ｉ』．Ｎ．Ｎ ＵＳＰ ３４１０７９４（１９６８） ［２３ Ｗｅｌｑｉｎｇ，Ｙｅ Ｋａｇａｋｕ Ｒｏｎｂｕｎｓｈｕ．１９９４． ２０（４），５７０￣４ ［３３ Ｐａｒｂａｍ Ｈｏｏｓｈａｎｇ ｅｔａ１．Ｊ．Ｍｅｍｂｒ．Ｓｃｉ．． １ ９９４．９５（１），２ｌ～７ ［４３ Ｒｅｂｅｋ，Ｊ．，Ａｓｋｅｗ．Ｊｒ．Ｂ．ｅｔａｌ，Ｊ、Ａｍ、 Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９８７，１０９，２４３２ ［５３ Ｓｈｉｎｂｏ．Ｔ．，Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ，Ｌ．．Ｊ．Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．１９８６．３４９ ［６３ Ｓｕｇｉｕｒａ，Ｍ．ｅｔａ１．Ｓｅｐ、（下转第３０页）
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