一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法
技术领域
本发明涉及沙棘籽蛋白的提取
技术领域
,具体涉及一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法。背景技术
沙棘籽粕是沙棘籽经过初级利用(提油或不饱和脂肪酸)以后的工业副产物,目前沙棘籽中共鉴定出了61种化合物,其中酯类化合物24种、脂肪酸12种(8种饱和脂肪酸和4种不饱和脂肪酸)、烷烃类和烯烃类物质22种、氯代烃类物质3种。沙棘籽粕分离出的蛋白几近完全蛋白质,现已分鉴定出18种氨基酸,其中包括人体所需的全部必须氨基酸和2种半必须氨基酸。沙棘籽粕所含化合物的种类、含量因其种属、生长环境、产地、采收期等因素的影响会有所不同。沙棘籽粕是一种良好的植物蛋白资源,但通常作为动物饲料使用或被当作废渣丢弃,没有发挥其完全的利用潜质。
目前沙棘籽粕蛋白的提取方法主要有醇提法、碱提酸沉法和碱酶两步法等。醇提法是用70%的乙醇溶液为提取剂按料液比在45~55℃温度条件下提取一定时间,得到沙棘籽粕蛋白,采用醇提法提取沙棘籽粕蛋白,有着显著的优越性:乙醇可以蒸发回收,生产中可以实现无工业三废,同时醇洗液还可以进一步加工提取原花青素等相关高附加值产品。碱提酸沉法是将沙棘籽粕原料粉碎过筛、按料液比加水后加入碱液调pH值,在设定温度和时间下提取后,再用酸液调至等电点离心分离提取沙棘蛋白,此方法提取沙棘籽粕蛋白产品纯度较其他两种高。
但是沙棘籽粕中的蛋白质是游离态,一部分蛋白是与纤维素相结合的,与纤维素结合的蛋白很难分离提取出来,同时碱提的过程中其他的活性物质也会被提出,因此影响了沙棘蛋白产品的提取率和纯度。
发明内容
基于上述技术问题,本发明主要针对沙棘籽提取沙棘籽油后剩余的沙棘籽粕为研究对象,在原有的沙棘蛋白提取工艺的基础上优化工艺及技术参数,利用醇提+碱提酸沉+酶解的高效提取方法,制备高质量的沙棘籽蛋白,进而改善口感和溶解性等特点。目的是提供一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法。
本发明保护一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过40~120目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加120~360u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:6~14;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:8~16的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到30~70℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至8~12搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至8~12,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为20~60min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置6~8h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
进一步的,所述步骤1原料预处理中沙棘籽粕烘干粉碎后,过80目筛。
进一步的,所述步骤2酶解步骤中,所添加纤维素酶的量为240u/g。
进一步的,所述步骤3醇提中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:12。
进一步的,所述步骤4减提中,沙棘籽粕原料与水的料液比为1:10~14;蒸汽加热的加热温度为40~50℃;pH为10~11;减解时间为40~50min。
相比于现有的技术,本发明具有如下有益效果:
本发明主要针对沙棘籽提取沙棘籽油后剩余的沙棘籽粕为研究对象,在原有的沙棘蛋白提取工艺的基础上优化工艺及技术参数,利用醇提+碱提酸沉+酶解的高效提取方法,制备高质量的沙棘籽蛋白,进而改善口感和溶解性等特点。其中,利用碱提酸沉法,产品纯度明显提高,碱酶两步法提取沙棘蛋白是在碱提酸沉法的基础上增加了酶解步骤,将提取蛋白后分离的残渣中的蛋白进一步提取,达到综合利用的目的,且可提高沙棘籽粕蛋白的提取率;另外,选用纤维素酶进行酶解,不仅可以将与纤维素结合的那部分蛋白与纤维素分离;还可以从剩余物中用减提法提取蛋白,大大降低碱溶液的用量,并提高提取出的蛋白质产品的纯度。其中,沙棘籽蛋白的提取率为78.45%,蛋白含量为82.04%。
附图说明
图1为本发明沙棘籽蛋白提取方法的流程图;
图2为本发明沙棘籽粕粉碎粒度对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图3为本发明沙棘籽粕粉碎粒度对沙棘籽蛋白含量的影响;
图4为本发明方法中加酶量对沙棘籽蛋白含量的影响;
图5为本发明方法中加酶量对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图6为本发明方法中醇提过程料液比对沙棘籽蛋白含量的影响;
图7为本发明方法中醇提过程料液比对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图8为本发明方法中碱提过程料液比对沙棘籽蛋白含量的影响;
图9为本发明方法中碱提过程料液比对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图10为本发明方法中碱提过程pH值对沙棘籽蛋白含量的影响;
图11为本发明方法中碱提过程pH值对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图12为本发明方法中碱提温度对沙棘籽蛋白含量的影响;
图13为本发明方法中碱提温度对沙棘籽蛋白提取率的影响;
图14为本发明方法中碱提时间对沙棘籽蛋白含量的影响;
图15为本发明方法中碱提时间对沙棘籽蛋白提取率的影响。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明方法参数优化试验
1、粉碎度对沙棘蛋白提取效果的影响
对沙棘籽粕原料进行粉碎处理,可破坏沙棘籽粕的细胞壁,从而有利于细胞内的有效成分提出,为了提高沙棘籽蛋白的提取效果,对沙棘籽粕原料的粉碎粒度进行了研究,设定了40目、60目、80目、100目和120目共5个粉碎粒度进行试验。结果表明:随着粉碎粒度的增加,提取的沙棘籽蛋白的含量和提取率也不断增加,当粉碎粒度大于80目后,增长趋势平缓。因此,选取粉碎粒度为80目为宜(详见附图2和3)。
2、加酶量对沙棘蛋白提取效果的影响
因沙棘籽粕中部分沙棘蛋白与纤维相结合,因此选用纤维素酶进行酶解,将与纤维素结合的那部分蛋白与纤维素分离;另外还可以将沙棘籽粕中的纤维素分离提取出,再从剩余物中用减提法提取蛋白,可大大降低碱溶液的用量,并提高提取出的蛋白质产品的纯度。
从试验结果可以看出,沙棘蛋白提取率和蛋白含量随加酶量的增多逐渐增加,在加酶量为240U/g后趋于平稳。考虑到加酶量为240U/g后的蛋白含量增长幅度不大,确定加酶量为240U/g。(详见附图4和5)。
3、料液比对沙棘蛋白提取效果的影响
对沙棘籽蛋白提取过程中的醇提料液比和碱提料液比进行了单因素对比实验。
试验结果表明,醇提过程中在料液比为1:6~1:12之间时,蛋白含量增长迅速,当进一步增加料液比后,蛋白质含量又有所降低;蛋白提取率在料液比1:10时为最高,随后缓慢下降,因此综合考虑后确定料液比为1:12(详见附图6和7)。
在碱提过程中,根据试验结果可以看出,随着料液比的增加,蛋白质的含量呈现先上升后下降的趋势,在1:12时达到最大值,而提取率随着料液比的增加不断提高,1:12以后增长缓慢。因此,综合考虑碱提过程中,选取料液比的范围为1:10~1:14(详见附图8和9)。
4、pH值对沙棘蛋白提取效果的影响
在碱提过程中,pH值对沙棘蛋白的提取效果起着决定性的作用。通过试验结果可知,随着pH值的增加,蛋白质溶解性提高,碱提提取率显著上升,碱提蛋白的蛋白质含量先缓慢上升后迅速下降,在pH为10时达最大值,这是由于蛋白质在高pH值下水解导致纯度的降低。随着pH值增大,提取液颜色加深,且过高pH值容易使蛋白质分子间相互作用产生有毒性的赖氨酰丙氨酸,影响蛋白的安全性。因此,pH值不易过高。综合考虑,选取pH值的范围为10~11(详见附图10和11)。
5、碱提温度对沙棘蛋白提取效果的影响
通过试验结果显示,随着温度的增加,碱提提取率增大,蛋白质含量从40℃后开始下降,可能是由于水分子的热运动加剧使得蛋白质结构展开,非极性基团的暴露,导致蛋白质分子间发生聚集和沉淀作用。综合考虑,选取提取温度范围为40~50℃(详见附图12和13)。
6、碱提时间对沙棘蛋白提取效果的影响
在碱提过程中,随着提取时间的增加,碱提提取率缓慢增加,在50min后增长缓慢;蛋白质含量缓慢增加,在50min后开始降低;可能是由于长时间的提取会导致蛋白质的水解,促使蛋白质含量下降,影响提取效果。综合考虑,选取提取时间的范围为40~50min(详见附图14和15)。
7、正交试验
设置4因素4水平正交试验,其中A为碱提料液比,B为碱提pH值,C为碱提温度/℃,D为碱提时间/min(详见表1)。
表1正交试验因素水平
正交试验结果(表2)表明,RB>RC>RD>RA,各因素对沙棘籽蛋白提取率及含量影响的主次顺序为pH值>提取温度>提取时间>料液比,其中pH值对其影响最大。最佳的提取工艺参数为A3B2C2D3,即料液比为1:14,pH值为10,提取温度为45℃,提取时间为50min。设计三个平行试验,对最佳提取工艺进行验证,发现产品的提取率为78.45%,蛋白含量为82.04%。
表2正交实验结果
实施例2
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过80目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加240u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:12;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:14的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到45℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至10搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至10,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为50min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置7h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
实施例3
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过40目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加120u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:6;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:8的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到40℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至11搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至11,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为40min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置8h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
实施例4
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过120目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加360u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:14;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:16的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到50℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至12搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至12,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为50min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置6h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
实施例5
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过110目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加200u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:10;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:10的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到30℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至9搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至9,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为60min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置6.5h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
实施例6
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过110目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加220u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:11;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:13的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到70℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至8搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至8,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为30min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置7.5h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
实施例7
一种从沙棘籽粕中提取沙棘籽蛋白的方法,具体步骤包括如下:
步骤1,原料预处理:将沙棘籽粕烘干粉碎后,过100目筛,备用;
步骤2,酶解:在步骤1得到的沙棘籽粕中,加140u/g纤维素酶去纤维素,使与纤维素结合的蛋白分离出来;
步骤3,醇提:将75%乙醇加入提取罐内,开启搅拌,缓慢加入沙棘籽粕粉,严禁把沙棘籽粕一并倒入提取罐,开启蒸汽加热,加热到45℃搅拌90min后离心,留沙棘籽粕沉淀;其中,所加沙棘籽粕与乙醇的料液比为1:11;
步骤4,减解:
S1,第一次减提:将步骤1预处理过的沙棘籽粕与水按1:15的料液比加入另一提取罐内,开启搅拌,缓慢加入醇提离心后的沙棘籽粕沉淀,搅拌均匀;开启蒸汽加热,加热到55℃时缓慢加入20%NaOH水溶液,调pH至9搅拌,在反应过程中,及时监控pH的变化情况,及时加碱调pH至9,离心留上清液,沙棘籽粕沉淀用于第二次碱提,其中减提时间为38min;
S2,第二次减提:依照步骤S1的方法对沙棘籽粕沉淀进行第二次碱提,离心后将两次上清液混合在一起;
步骤5,酸沉:将步骤4碱提离心后的上清液加入新的提取罐中,在搅拌条件下缓慢加入乳酸,调pH至4.5;pH稳定后停止搅拌,静置7h,备用;
步骤6,离心:将酸沉静置后的溶液离心,取出离心后的沉淀;
步骤7,干燥、粉碎:温度在45℃以下将沙棘籽蛋白提取物烘干,粉碎烘干后的蛋白粉并且过80目筛网。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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