一種植物蛋白梯度提取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，包括:1)快速提?。簩⒚撝鞍灼杉铀M(jìn)行快速浸提，固液分離，上清液經(jīng)脫糖、濃縮、干燥制備蛋白；2)二次提?。簩?duì)步驟1)中得到的沉淀加水進(jìn)行二次浸提，固液分離；3)酸沉淀：對(duì)步驟2)中得到的上清液進(jìn)行酸沉淀，固液分離，使用復(fù)溶緩沖液對(duì)酸沉淀所得固體進(jìn)行復(fù)溶，然后經(jīng)濃縮、脫鹽、干燥，與步驟1)制備的蛋白合并，得植物分離蛋白；4)制備飼料：將步驟3)分離的固體加水，調(diào)節(jié)pH中性，干燥，得到飼料產(chǎn)品。由于傳統(tǒng)方法的乳清廢水中的難以沉淀的小分子量蛋白被先提取出來(lái)，產(chǎn)生的乳清廢水COD值低。該方法操作工藝簡(jiǎn)單、容易控制，可有效節(jié)約能耗，降低生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種植物蛋白梯度提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及脫脂植物柏中蛋白質(zhì)的制備技術(shù)

【背景技術(shù)】
[0002]植物蛋白具有資源豐富、廉價(jià)易得和獨(dú)特的生理功能等特性，已成為食品研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。研究已發(fā)現(xiàn)植物蛋白具有如下生理功能:1)對(duì)肝硬化患者的營(yíng)養(yǎng)支持作用，2)降低膽固醇水平，3)減少癌癥的發(fā)生，4)改善腎臟病和心血管疾病的癥狀等。從脫脂植物柏中分離植物蛋白，能夠改善居民膳食結(jié)構(gòu)、提供新的蛋白質(zhì)來(lái)源、為傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)提供新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)植物分離蛋白生產(chǎn)廠家采用的是堿溶酸沉法。這種工藝主要是利用稀堿溶液使低溫脫脂植物柏中的蛋白質(zhì)溶解出來(lái)，離心除去不溶性固體殘?jiān)?，再利用酸將提取液的PH值調(diào)至4.6左右，使蛋白質(zhì)組分沉淀，然后再經(jīng)過(guò)離心、水洗、中和、滅菌和噴霧干燥等工藝得到植物分離蛋白粉。這樣的工藝能耗高、用水量高、產(chǎn)生的乳清廢水COD高，研發(fā)快速高效的蛋白分離工藝勢(shì)在必行。
[0004]現(xiàn)有的蛋白分離工藝研發(fā)主要集中在使用新型提取溶劑方面。如專利(CN201280035564.8)使用水性氯化鈣溶液從大豆中提取大豆蛋白，經(jīng)濃縮、滲濾、干燥后得到大豆蛋白產(chǎn)品，該方法制備的大豆蛋白能溶于酸性介質(zhì)，但蛋白提取率低，不能充分利用大豆蛋白資源。再如專利(CN201210097106.9)利用正己烷和乙醇兩種溶劑對(duì)大豆蛋白進(jìn)行提取，可以實(shí)現(xiàn)脫脂、脫糖一次性完成，提高萃取效果，增加蛋白得率，但使用有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，不利于放大生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種植物蛋白梯度提取技術(shù)，利用脫脂植物柏中蛋白質(zhì)溶出速率的差異實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離。首先用水對(duì)脫脂植物柏進(jìn)行快速提取，將溶出速率快的蛋白提取出來(lái)，經(jīng)脫糖、濃縮、干燥得到蛋白；其次對(duì)快速提取后剩余的固體殘?jiān)脡A性溶液提取，經(jīng)酸沉淀、干燥后與快速提取得到的蛋白合并即為高純度蛋白產(chǎn)品，最后，剩余的固體殘?jiān)M(jìn)行干燥粉碎，制備飼料產(chǎn)品。該方法操作工藝簡(jiǎn)單、容易控制，通過(guò)梯度分級(jí)制備高純的蛋白產(chǎn)品，可有效節(jié)約能耗，降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)生的乳清廢水COD值低。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:以脫脂植物柏為原料，通過(guò)快速提取、二次提取、干燥等步驟得到高純度蛋白產(chǎn)品，具體方法步驟如下:
[0007]I)快速提取
[0008]按脫脂植物柏重量:水體積比為1:4?1:10的比例，將脫脂植物柏和水放置于容器中，25?85°C下攪拌浸提3?20分鐘，提取完成后離心分離，分別收集上清液和沉淀。上清液經(jīng)脫糖、濃縮、干燥得到蛋白。
[0009]具體實(shí)施過(guò)程中，所述脫脂植物柏包括但不限于花生柏、大豆柏、芝麻柏、玉米柏、小麥胚芽柏。
[0010]具體實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選地，所述脫脂植物柏與水的按g/ml的重量體積比1:5?1:8，所述浸提溫度為30°C?80°C，所述浸提時(shí)間為5?15分鐘。
[0011]2) 二次提取
[0012]按沉淀重量:水體積比為1:3?1:8的比例，將步驟I)中收集的沉淀和水放置于容器中，25?85°C下攪拌浸提20?70分鐘，提取完成后離心分離，分別收集上清液和沉淀。
[0013]具體實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選地所述步驟I)分離的固體與水的按g/ml的重量體積比為1:4?1:6，所述浸提溫度為30°C?80°C，所述浸提時(shí)間為30?60分鐘。
[0014]3)酸沉淀
[0015]將步驟2)收集的上清液導(dǎo)入容器中，調(diào)pH為3.6?4.6進(jìn)行沉淀，沉淀后離心分離，分別收集上清液和沉淀。按沉淀重量:溶液體積比為1:10?1:50，將10?500mMpH6.5?8.0的磷酸鹽緩沖液加入沉淀，進(jìn)行復(fù)溶，經(jīng)超濾濃縮脫鹽后噴霧干燥，與步驟I)中得到的蛋白合并，作為脫脂植物蛋白產(chǎn)品。
[0016]具體實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選地，將步驟2)分離的液體pH值調(diào)為3.5?4.6，所述復(fù)溶緩沖液為20?200mM、pH值為6.5?7.5的磷酸鹽緩沖液，所述酸沉淀所得固體與所述磷酸鹽緩沖液的按g/ml的重量體積比為1:20?1:40。
[0017]4)飼料制備
[0018]將步驟3)收集的沉淀加5?20倍體積的水，調(diào)pH至中性，進(jìn)行噴霧干燥得到動(dòng)物飼料產(chǎn)品。
[0019]具體實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選地，所述固體與加入的水按g/ml的重量體積比為1:7?1:15，調(diào)節(jié)pH值為7.0。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法提供的脫脂植物柏蛋白梯度提取技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)脫脂植物柏綜合利用率高。采用梯度分離的方法，將溶出速率快的蛋白先提取出來(lái)，經(jīng)脫糖、濃縮、干燥后制成蛋白，再將其他蛋白提取出來(lái)，合并作為植物蛋白產(chǎn)品；
[0022](2)方法溶劑使用量少，不使用有機(jī)溶劑，由于溶解性能好的蛋白在快速提取步驟被分離出來(lái)，第二步酸沉產(chǎn)生的乳清廢水中蛋白含量很低，大大降低了 COD值，環(huán)境友好，低污染；
[0023](3)工藝穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、成本低廉，便于推廣應(yīng)用。
[0024]采用本發(fā)明方法能夠綜合利用脫脂植物柏資源，制備出高附加值的植物蛋白產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于食品、營(yíng)養(yǎng)保健、生化、日化等行業(yè)，有利于傳統(tǒng)食品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有利于提高產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下參照具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0026]實(shí)施例1
[0027]I)稱取脫脂花生柏1kg放置于攪拌罐中，加水50L，30°C下攪拌浸提5分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得上清液38.5L，沉淀19.1kgo
[0028]2)將上清液進(jìn)行脫糖、用截留分子量3kDa的超濾膜進(jìn)行濃縮，噴霧干燥分別得到蛋白 318.4g。
[0029]3)將步驟I)中收集的19.1kg沉淀和76.4L水放置于容器中，30°C下攪拌浸提30分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀。
[0030]4)將步驟3)中收集的上清液導(dǎo)入酸沉釜中，調(diào)pH為4.0進(jìn)行沉淀，沉淀半小時(shí)后，1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得到沉淀96.lg。將961ml20mM pH7.0的磷酸鹽緩沖液加入沉淀，進(jìn)行復(fù)溶，經(jīng)超濾濃縮脫鹽后噴霧干燥得到蛋白94.2g，與步驟2得到的蛋白合并，共得到414.5g花生蛋白產(chǎn)品。
[0031]5)將步驟3)收集的沉淀，加入3倍體積的水，調(diào)pH至中性，進(jìn)行噴霧干燥得到9.2kg飼料產(chǎn)品。
[0032]實(shí)施例2
[0033]I)稱取脫脂大豆柏1kg放置于攪拌罐中，加水80L，80°C下攪拌浸提15分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得上清液56.3L，沉淀20.2kg。
[0034]2)將上清液進(jìn)行脫糖、用截留分子量3kDa的超濾膜進(jìn)行濃縮，噴霧干燥分別得到蛋白 421.9g。
[0035]3)將步驟I)中收集的20.2kg沉淀和121.2L水放置于容器中，80°C下攪拌浸提60分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀。
[0036]4)將步驟3)中收集的上清液導(dǎo)入酸沉釜中，調(diào)pH為4.3進(jìn)行沉淀，沉淀半小時(shí)后，1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得到沉淀135.4g。將1354ml20mM ρΗ7.0的磷酸鹽緩沖液加入沉淀，進(jìn)行復(fù)溶，經(jīng)超濾濃縮脫鹽后噴霧干燥得到蛋白133.Sg，與步驟2得到的蛋白合并，共得到555.7g大豆蛋白產(chǎn)品。
[0037]5)將步驟3)收集的沉淀，加入3倍體積的水，調(diào)pH至中性，進(jìn)行噴霧干燥得到9.1kg飼料產(chǎn)品。
[0038]實(shí)施例3
[0039]I)稱取脫脂核桃柏1kg放置于攪拌罐中，加水50L，45°C下攪拌浸提10分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得上清液37.6L，沉淀20.3kg。
[0040]2)將上清液進(jìn)行脫糖、用截留分子量3kDa的超濾膜進(jìn)行濃縮，噴霧干燥分別得到蛋白 372.5g。
[0041]3)將步驟I)中收集的20.3kg沉淀和101.5L水放置于容器中，50°C下攪拌浸提45分鐘，提取完成后1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀。
[0042]4)將步驟3)中收集的上清液導(dǎo)入酸沉釜中，調(diào)pH為4.6進(jìn)行沉淀，沉淀半小時(shí)后，1000g離心15分鐘，分別收集上清液和沉淀，得到沉淀88.4g。將884ml20mM pH7.0的磷酸鹽緩沖液加入沉淀，進(jìn)行復(fù)溶，經(jīng)超濾濃縮脫鹽后噴霧干燥得到蛋白87.2g，與步驟2得到的蛋白合并，共得到459.7g花生蛋白產(chǎn)品。
[0043]5)將步驟3)收集的沉淀，加入3倍體積的水，調(diào)pH至中性，進(jìn)行噴霧干燥得到9.4kg飼料產(chǎn)品。
[0044] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述實(shí)施例才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，包括: 1)快速提取:將脫脂蛋白柏加水進(jìn)行快速浸提，固液分離，上清液經(jīng)脫糖、濃縮、干燥制備蛋白； 2)二次提取:對(duì)步驟I)中得到的沉淀加水進(jìn)行二次浸提，固液分離； 3)酸沉淀:對(duì)步驟2)中得到的上清液進(jìn)行酸沉淀，固液分離，使用復(fù)溶緩沖液對(duì)酸沉淀所得固體進(jìn)行復(fù)溶，然后經(jīng)濃縮、脫鹽、干燥，與步驟I)制備的蛋白合并，得植物分離蛋白； 4)制備飼料:將步驟3)分離的固體加水，調(diào)節(jié)pH中性，干燥，得到飼料產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，步驟I)中，所述脫脂植物柏包括但不限于花生柏、大豆柏、芝麻柏、玉米柏、小麥胚芽柏。
3.如權(quán)利要求1或2所述的植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，步驟I)中，所述脫脂植物柏與水的按g/ml的重量體積比為1:4?1:10，所述浸提溫度為25°C?85°C，所述浸提時(shí)間為3?20分鐘； 優(yōu)選地，所述脫脂植物柏與水的按g/ml的重量體積比1:5?1:8，所述浸提溫度為30°C?80°C，所述浸提時(shí)間為5?15分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，步驟2)中，所述步驟I)分離的固體與水的按g/ml的重量體積比為1: (3?8)，所述浸提溫度為25°C?85°C，所述浸提時(shí)間為20?70分鐘； 優(yōu)選地，所述步驟I)分離的固體與水的按g/ml的重量體積比為1:4?1:6，所述浸提溫度為30°C?80°C，所述浸提時(shí)間為30?60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，步驟3)中，所述酸沉淀具體為:將步驟2)分離的液體pH值調(diào)為3.0?5.0，所述復(fù)溶緩沖液為10?500mM、pH6.5?8.0的磷酸鹽緩沖液,所述酸沉淀所得固體與所述磷酸鹽緩沖液的按g/ml的重量體積比為1:10?1:50 ; 優(yōu)選地，將步驟2)分離的液體pH值調(diào)為3.5?4.6，所述復(fù)溶緩沖液為20?200mM、pH值為6.5?7.5的磷酸鹽緩沖液,所述酸沉淀所得固體與所述磷酸鹽緩沖液的按g/ml的重量體積比為1:20?1:40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植物蛋白梯度提取方法，其特征在于，將步驟4)中分離的固體加水，所述固體與加入的水按g/ml的重量體積比為1:5?1:20，調(diào)節(jié)pH值至6.5?7.5，噴霧干燥，得飼料產(chǎn)品； 優(yōu)選地，所述固體與加入的水按g/ml的重量體積比為1:7?1:15，調(diào)節(jié)pH值為7.0。
【文檔編號(hào)】A23K1/14GK104262453SQ201410562291
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】楊子豐, 孔英俊, 張貴鋒, 馬嘯宇, 張澤玉, 陳靜, 康躋耀 申請(qǐng)人:河北子豐生物科技有限公司