專利名稱：反膠束提取菜籽蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反膠束提取菜籽蛋白的方法。
技術(shù)背景油菜是我國大面積生產(chǎn)的一種油料作物，產(chǎn)量居世界第一位。菜籽油加工過程中產(chǎn)生的 副產(chǎn)品量巨大，僅菜籽粕產(chǎn)量，每年就超過1000萬噸。菜籽粕中含有35%~42%的粗蛋白質(zhì)， 并且菜籽蛋白中賴氨酸、胱氨酸和蛋氨酸的含量較高，氨基酸平衡優(yōu)于大豆蛋白，是一種植 物蛋白來源。目前以菜籽或菜籽粕為原料，生產(chǎn)菜籽蛋白的方法主要有水相法，水相酶解法，有機(jī)溶 劑萃取，超濾、滲濾法等方法。水相法在工業(yè)生產(chǎn)中往往蛋白提取率較低，還有廢水不易處 理，易造成環(huán)境污染等問題；水相酶解法雖然提高了菜籽蛋白的提取率，但降低某些蛋白功 能性質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值；用醇、酮等有機(jī)溶劑制備菜籽蛋白的方法，因工藝復(fù)雜、成本高以及溶 劑對(duì)蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的影響等問題；而超濾、滲濾法生產(chǎn)的料液中含有蛋白質(zhì)、果膠等大分 子物質(zhì)，超濾膜膜面或膜孔很容易被污染，導(dǎo)致超濾膜的處理能力下降甚至不能工作，而且 污染后的清洗工作也相當(dāng)繁雜，致使超濾技術(shù)在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用受到極大的限制。國內(nèi)外研究者在不段地探索新的蛋白分離技術(shù)。反膠束萃取就是在這一背景下發(fā)展起來 的新型高效分離技術(shù)李祥村，賀高紅，反膠束萃取蛋白技術(shù)的新進(jìn)展[J].水處理技術(shù),2005.31 (1) 7-12.。許多研究表明反膠束萃取技術(shù)作為一項(xiàng)新型的分離技術(shù)，在分離提純生物活性 物質(zhì)方面有很大的優(yōu)勢(shì)。反膠束是表面活性劑在有機(jī)溶劑中自發(fā)形成的納米尺度的一種聚集 體，在反膠束中，表面活性劑的極性基團(tuán)部分圍成一個(gè)極性核心，稱為水池，這個(gè)水池包括 表面活性劑的極性基團(tuán)內(nèi)表面和其中的水分，以及溶解于水中的離子等，具有親水性的生物 大分子就可以溶解于水池中的水分而被以膠束的形式萃取出來。反膠束的一個(gè)重要參數(shù)是它 的含水量Wo，即水池中溶入的水與表面活性劑的摩爾比，它決定反膠束的尺寸。據(jù)報(bào)道生物 活性物進(jìn)入反膠束溶液是一種協(xié)同過程，即在宏觀兩相(有機(jī)相和水相)界面間的表面活性劑 層同鄰近的蛋白質(zhì)發(fā)生靜電作用而變形，接著在兩相界面形成了包含有生物活性物的反膠束， 此反膠束擴(kuò)散進(jìn)入有機(jī)相，從而實(shí)現(xiàn)了萃取分離。但是，目前尚未有反膠束提取菜籽蛋白的研究。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種反膠束提取菜籽蛋白的方法，該方法工藝簡單，不需要加入大量的酸和 堿，生產(chǎn)成本低，操作條件溫和，產(chǎn)品純度高，蛋白提取率高。所述反膠束提取菜籽蛋白的方法包括以下步驟將菜籽粕粉加入反膠束溶液中，萃取， 然后經(jīng)固液分離得到菜籽蛋白溶液。作為優(yōu)選方案，反膠束溶液由丁二酸二異辛酯磺酸鈉(CAS登記號(hào)577-11-7，以下簡 稱氣溶膠OT)、異辛烷和含有K+的緩沖溶液混合而成，所述反膠束溶液中，氣溶膠OT的用 量為0.01 0.20g/mL，優(yōu)選為0.01 0.10g/mL， Wo為10 35，優(yōu)選為15 35，緩沖溶液pH 值為5 11， K+濃度不大于0.3molT1，優(yōu)選不大于0.2 mol吃—1。所述緩沖溶液優(yōu)選為KC1 的緩沖溶液。更優(yōu)選的，所述緩沖溶液為KC1的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液，KC1的磷 酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液，KC1的磷酸氫二鈉-氫氧化鈉緩沖溶液，KC1的磷酸氫二鈉-磷酸 二氫鉀緩沖溶液。作為優(yōu)選方案，菜籽粕粉的加入量為0.001 0.20g/mL。菜籽粕的菜籽原料可以是普通油 菜籽也可以是雙低油菜籽?？梢詫⒐I(yè)上通過壓榨或浸出制油工藝得到的菜籽粕粉碎，獲得 菜籽粕粉；也可以將菜籽脫殼、風(fēng)選后粉碎，再脫油、干燥后得到菜籽粕粉。所述萃取優(yōu)選在20 7(TC下進(jìn)行40 150min。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述萃取在超聲波作 用下進(jìn)行。優(yōu)選超聲波的頻率20KHz，功率100KW，更優(yōu)選超聲波的頻率20-50KHz，功率 90-200KW。由于超聲波的空化作用，菜籽粕粉被進(jìn)一步破碎，同時(shí)，有助于菜籽蛋白進(jìn)入反 膠束的水池中，可以明顯提高菜籽蛋白的提取率。所述萃取、固液分離為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定具體的工藝條件。 作為優(yōu)選方案，所述固液分離為離心分離，所述離心分離的離心參數(shù)為3200Xg 5000Xg， 離心時(shí)間為10 30min。如圖1所示，本發(fā)明的具體步驟如下(1) 首先將菜籽原料于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后的菜籽于錘 式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過篩。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程)在50°C對(duì)粉碎 后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)行脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。再通風(fēng)干燥，所 得即為試驗(yàn)所需低溫菜籽粕。其最后粉碎粒徑為100~600nm。該步驟為現(xiàn)有技術(shù)。(2) 反膠束溶液的配制稱取一定量的表面活性劑氣溶膠OT,加入異辛垸。磁力攪拌使表面活性劑OT完全溶解， 待溶液透明后，加入一定pH值的KC1緩沖溶液。然后置于恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混 勻，接著離心一定時(shí)間，若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。 恒溫振蕩器溫度控制在20 4(TC;相對(duì)離心力為1800Xg 5000xg，離心時(shí)間10 30min。該步驟為現(xiàn)有技術(shù)。(3) 反膠束溶液提取菜籽蛋白取上述反膠束溶液，加入菜籽粕粉，置于超聲波清洗器中，以一定溫度萃取。經(jīng)過一段 時(shí)間后，以一定離心力離心一定時(shí)間，所得上清液即為蛋白溶液。所得固形物經(jīng)處理得到纖 維等副產(chǎn)品。按下式計(jì)算可以得到蛋白質(zhì)提取率蛋白質(zhì)提取率)，。:，，，《 x，/。 樣品中蛋白質(zhì)的量本發(fā)明采用反膠束提取菜籽蛋白，根據(jù)菜籽蛋白的特性選擇合適的提取條件和反膠束溶 液，同時(shí)結(jié)合超聲波技術(shù)明顯的提高了蛋白質(zhì)的提取率，是菜籽粕蛋白質(zhì)資源的高效開發(fā)利 用的新途徑。由于菜籽蛋白被表面活性劑和水分子保護(hù)，不與有^l溶劑接觸，因此不會(huì)失活。 固液分離后所得固相經(jīng)處理可以得到纖維等副產(chǎn)品，充分利用菜籽粕。本發(fā)明工藝簡單，不 需要加入大量的酸和堿，生產(chǎn)成本低，操作條件溫和，產(chǎn)品純度高，蛋白提取率高。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1:(1) 菜籽粕粉的制備-選用2008年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雙低油菜籽，于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后 的菜籽于錘式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過100目篩。于索式抽提器上用石油醚(30-6(TC沸 程)在50°C對(duì)粉碎后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)^1脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。 再通風(fēng)干燥，所得即為試驗(yàn)所需菜籽粕粉，測(cè)其蛋白質(zhì)(Nx6,25干基)含量為50.1%。(2) 反膠束溶液的配置KC1緩沖溶液配制稱取110.8g十二水合磷酸氫二鈉，9.07g磷酸二氫鉀，均配制成1L 的溶液，分別取190mL和10mL混合均勾，再取0.596g氯化鉀加入上述混合液中，使其完全 溶解，得到pH為5， K+濃度為0.04mol/L的KCl緩沖溶液。稱取3g表面活性劑氣溶膠OT，置于250mL的錐形瓶中，加入50mL異辛烷，磁力攪拌 使表面活性劑完全溶解，待溶液透明后，加入KC1緩沖溶液，使反膠束溶液的Wo值為25。 然后置于4(TC恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混勻，接著以1800xg的相對(duì)離心力離心20min， 若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。(3) 反膠束溶液提取菜籽蛋白，獲得反膠束蛋白溶液取上述反膠束溶液50mL，加入0.050g菜籽粕粉于錐形瓶，置于超聲波清洗器中，頻率 20KHz，功率IOOKW，以6(TC提取80min。以3200xg的相對(duì)離心力進(jìn)行離心分離15min， 所得上清液即為蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003測(cè)得其蛋白質(zhì)(Nx6.25)含量為0.0203g，菜籽蛋白的提取率為 81.17%。實(shí)施例2:(1)菜籽粕粉的制備選用2008年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雙低油菜籽，于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后 的菜籽于錘式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過80目篩。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C對(duì)粉碎后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)行脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。再 通風(fēng)干燥，所得即為試驗(yàn)所需菜籽粕粉，測(cè)其蛋白質(zhì)(Nx6.25，干基)含量為45.6%。(2) 反膠束溶液的配制KC1緩沖溶液配制制備0.2mol/L的磷酸氫二鈉溶液和O.lmol/L的檸檬酸溶液各1L， 分別取10.30mL和9.70mL混合均勻。再取0.1193g氯化鉀加入上述混合液中，使其完全溶解， 得到pH為5， K+濃度為0.08mol/L的KC1緩沖溶液。反膠束溶液的配制稱取3g表面活性劑氣溶膠0T，置于250mL的錐形瓶中，加入50mL異辛垸，磁力攪拌 使表面活性劑完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1緩沖溶液，使反膠束溶液的Wo值為 33。然后置于30'C恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混勻，接著以2000xg的相對(duì)離心力離心 15min，若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。(3) 反膠束溶液提取菜籽蛋白，獲得反膠束蛋白溶液-取上述反膠束溶液50mL，加入0.501g雙低菜籽粕粉于錐形瓶，置于超聲波清洗器中， 頻率40KHz，功率90KW，以2(TC提取120min。以3600xg的相對(duì)離心力進(jìn)行離心分離10min， 所得上清液即為蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003測(cè)得其蛋白質(zhì)(Nx6.25)含量為0.1874g，菜籽蛋白的提取率為 82.01%。實(shí)施例3:(1) 菜籽粕粉的制備選用2008年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)普通油菜籽，于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后 的菜籽于錘式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過80目篩。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C對(duì)粉碎后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)行脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。再 通風(fēng)干燥，所得即為試驗(yàn)所需菜籽粕粉，測(cè)其蛋白質(zhì)(Nx6.25，干基)含量為43.21%。(2) 反膠束溶液的配制KCI緩沖溶液配制分別制備50mL 0.05mol/L的磷酸氫二鈉溶液和4.1mL O.lmol/L氫氧 化鈉，混合均勻，再加水稀釋到100mL，并取1.118g氯化鉀加入上述混合液中，使其完全溶 解。得到pH為11，鉀離子濃度為0.15mol/L的KC1緩沖溶液。反膠束溶液的配制稱取lg表面活性劑氣溶膠OT，置于250mL的錐形瓶中，加入50mL異辛烷，磁力攪拌 使表面活性劑完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1緩沖溶液，使反膠束溶液的Wo值為 33。然后置于4(TC恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混勻，接著以2400xg離心15min，若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。(3)反膠束溶液提取菜籽蛋白，獲得反膠束蛋白溶液-取上述反膠束溶液50mL，加入l.OOOg菜籽粕粉于錐形瓶，置于超聲波清洗器中，頻率 30KHz，功率120KW，以40'C提取80min。以3200xg的相對(duì)離心力進(jìn)行離心分離20min， 所得上清液即為蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003測(cè)得其蛋白質(zhì)(Nx6.25)含量為0.3285g，菜籽蛋白的提取率為 76.02%。實(shí)施例4: (O菜籽粕粉的制備選用2008年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)普通油菜籽，于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后 的菜籽于錘式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過100目篩。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸 程)在50。C對(duì)粉碎后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)行脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。 再通風(fēng)干燥，所得即為試驗(yàn)所需菜籽粕粉，測(cè)其蛋白質(zhì)(Nx6.25，干基)含量為43.6%。(2) 反膠束溶液的配制KC1緩沖溶液配制制備1/15mol/L的磷酸氫二鈉溶液和1/15mol/L的磷酸二氫鉀溶液各 1L，分別取6.00mL和4.00mL混合均勻。再取0.03976g氯化鉀加入上述混合液中，使其完全 溶解，得到pH為6.98， K+濃度為0.08mol/L的KCl緩沖溶液。反膠束溶液的配制稱取5g表面活性劑氣溶膠0T，置于250mL的錐形瓶中，加入50mL異辛烷，磁力攪拌 使表面活性劑完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1緩沖溶液，使反膠束溶液的Wo值為 15。然后置于3(TC恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混勻，接著以1800xg的相對(duì)離心力離心 20min，若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。(3) 反膠束溶液提取菜籽蛋白，獲得反膠束蛋白溶液取上述反膠束溶液50mL，加入10g菜籽粕粉于錐形瓶，置于超聲波清洗器中，頻率 20KHz，功率200KW,以4(TC提取150min。以5000xg的相對(duì)離心力進(jìn)行離心分離30min， 所得上清液即為前萃液。按GB/T-5009.5-2003測(cè)得前萃液中蛋白質(zhì)(Nx6.25)含量為2.62g，菜籽蛋白的提取率 為60.09%。實(shí)施例5:(1)菜籽粕粉的制備選用2008年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雙低油菜籽，于礱谷機(jī)上進(jìn)行脫殼處理，處理后進(jìn)行風(fēng)選。將脫殼后 的菜籽于錘式旋風(fēng)磨上進(jìn)行粉碎，粉碎后過80目篩。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C對(duì)粉碎后菜籽進(jìn)行脫油處理，處理后放置在通風(fēng)處進(jìn)行脫溶，使石油醚揮發(fā)完全。再通風(fēng)干燥，所得即為試驗(yàn)所需菜籽粕粉，測(cè)其蛋白質(zhì)(Nx6.25，干基)含量為49.67%。(2) 反膠束溶液的配制KC1緩沖溶液配制制備0.2mol/L的磷酸氫二鈉溶液和0.1mol/L的檸檬酸溶液各1L， 分別取10.30mL和9.70mL混合均勻。再取0.1193g氯化鉀加入上述混合液中，使其完全溶解， 得到pH為5， K+濃度為0.08mol/L的KC1緩沖溶液。反膠束溶液的配制稱取3g表面活性劑氣溶膠OT，置于250mL的錐形瓶中，加入50mL異辛烷，磁力攪拌 使表面活性劑完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1緩沖溶液，使反膠束溶液的Wo值為 33。然后置于3CrC恒溫振蕩器中振蕩至溶液充分混勻，接著以2000xg的相對(duì)離心力離心 15min，若透明則為反膠束溶液，反之則不是(底層少量水對(duì)體系影響不大)。(3) 反膠束溶液提取菜籽蛋白，獲得反膠束蛋白溶液取上述反膠束溶液50mL，加入10g雙低菜籽粕粉于錐形瓶，在無超聲波作用條件下，以 2(TC提取120min。以3600xg的相對(duì)離心力進(jìn)行離心分離10min，所得上清液即為蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003測(cè)得其蛋白質(zhì)(Nx6.25 )含量為1.801g，菜籽蛋白的提取率為36.26%。
權(quán)利要求
1.一種反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于包括以下步驟將菜籽粕粉加入反膠束溶液中，萃取，然后經(jīng)固液分離得到菜籽蛋白溶液。
2. 如權(quán)利要求1所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述萃取在超聲波作用下 進(jìn)行。
3. 如權(quán)利要求2所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述萃取在20 70'C下進(jìn) 行40 150min。
4. 如權(quán)利要求2所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于超聲波的頻率20-120KHz， 功率50-200KW。
5. 如權(quán)利要求4所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于超聲波的頻率20-50KHz， 功率卯-200KW。1
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于反膠束溶液由丁 二酸二異辛酯磺酸鈉、異辛垸和含K+的緩沖溶液混合而成，所述反膠束溶液中，丁二酸 二異辛酯磺酸鈉的用量為0.01 0.20g/mL， Wo為10 35，緩沖溶液pH值為5 11， K+ 濃度不大于0.3mol'U1。
7. 如權(quán)利要求6所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述緩沖溶液為KC1的緩 沖溶液。
8. 如權(quán)利要求7所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述緩沖溶液為KC1的磷 酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液，KC1的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液，KC1的磷酸氫二鈉 -氫氧化鈉緩沖溶液，KC1的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液。
9. 如權(quán)利要求6所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于菜籽粕粉的加入量為 0.001 0.20g/mL異辛烷。
10. 如權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)所述的反膠束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述固液分離為 離心分離，所述離心分離的相對(duì)離心力為3200Xg 5000Xg，離心時(shí)間為10 30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反膠束提取菜籽蛋白的方法，該方法工藝簡單，不需要加入大量的酸和堿，生產(chǎn)成本低，操作條件溫和，產(chǎn)品純度高，蛋白提取率高。所述反膠束提取菜籽蛋白的方法包括以下步驟將菜籽粕粉加入反膠束溶液中，萃取，然后經(jīng)固液分離得到菜籽蛋白溶液。作為優(yōu)選方案，反膠束溶液由丁二酸二異辛酯磺酸鈉、異辛烷和含有K⁺的緩沖溶液混合而成。菜籽粕粉的加入量為0.001～0.20g/mL。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述萃取在超聲波作用下進(jìn)行。優(yōu)選超聲波的頻率20KHz，功率100KW。本發(fā)明工藝簡單，不需要加入大量的酸和堿，生產(chǎn)成本低，操作條件溫和，產(chǎn)品純度高，蛋白提取率高。
文檔編號(hào)C07K14/415GK101619099SQ200910184478
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者榮 何, 朱均旺, 王立峰, 建 袁, 鞠興榮 申請(qǐng)人:南京財(cái)經(jīng)大學(xué)