專利名稱：以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以玉米浸泡水為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工 藝。
背景技術(shù)：
植酸(phytic acid)是一種廣泛存在于植物種子中的有機磷化合物，化學名稱為環(huán) 己醇六磷酸酯，又名肌醇六磷酸酯，化學式C6H18P6024，分子量660.08，外觀淡黃色或 黃褐色粘稠液體，呈酸性，易溶于水，難溶于醇、苯、氯仿等有機溶劑，幾乎不以游離 態(tài)形式存在，通常以鈣、鎂、鉀復鹽(菲汀，phytic)的形式存在于谷物、油料作物的種 皮、胚芽處，如米糠、玉米胚芽麥麩、棉籽、油菜籽中，其中米糠、玉米胚芽和麥麩中 植酸含量較高。植酸鈉是植酸的鹽類衍生物，它除了具有植酸的大部分應用特性外，還比植酸 有著更廣的應用范圍，如作為發(fā)酵工業(yè)中的發(fā)酵促進劑、生化研究和分析的標準試 劑、專用清洗劑的特效助劑以及日化行業(yè)(牙膏，美容化妝品)的添加劑等。并具有運 輸、儲存、使用方便等特點，因此越來越受到人們的關(guān)注。植酸、植酸鈉獨特的生理、藥理功性和化學性能使其在醫(yī)藥、化工、日用化 工、輕工、食品、保健、冶金、塑料、印刷、金屬表面處理、高檔水果保鮮、油脂抗氧 化等領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應用。目前歐美、日本、以色列等發(fā)達國家視植酸為“天然 品”，列為重要的原料產(chǎn)品，生產(chǎn)量和需求量逐年增加。我國是種植玉米的大國，玉米淀粉產(chǎn)量相當可觀。在國內(nèi)目前通用濕法加工玉 米，加工過程中需要采用溫度為50°C、濃度為0.25%的亞硫酸水對清凈的玉米進行約55h 的浸泡。浸泡水的體積與被浸泡的玉米體積幾乎相等，經(jīng)過一定過程的循環(huán)使用后排 出。玉米浸泡水最簡單的回收利用方法是將其濃縮為玉米漿供作抗生素和味精等發(fā)酵工 業(yè)的原料。但由于近年來玉米淀粉生產(chǎn)增長較快，玉米漿的出路也成了問題，特別是玉 米淀粉廠比較集中的產(chǎn)區(qū)，必須尋找處理玉米浸泡水的新途徑。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，以玉米浸泡水為原料可直接提取植酸與植酸鈉，此研究為 玉米深加工提供了新的方法，同時又為植酸和植酸鈉的生產(chǎn)提高了新的原料途徑。目 前植酸鈉的生產(chǎn)主要采用菲汀法，該方法能源消耗大，環(huán)境污染嚴重，工藝復雜，質(zhì)量 差、廢料不能綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種以玉米浸泡水為原料制備植酸/植酸鈉 并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，既提高植酸、植酸鈉的純度，同時又回收了蛋白副產(chǎn)品。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，包括以下步驟(1)玉米浸漬水預處理將玉米浸泡于水中，加入玉米重量的0.2%的硅藻土以除去可溶性蛋白質(zhì)和淀粉；煮沸3 5min，使殘留的S02受熱揮發(fā)而除去，蛋白質(zhì)等物 質(zhì)受熱凝固析出，抽濾，得濾清液；此時，濾清液中的植酸鈣鎂復鹽以植酸鈣鎂酸式鹽 的形式存在于濾清液中；(2)脫色上述濾清液，用(M/V)的活性炭于75 80°C下脫色40min，抽 濾，得濾液。將濾液于40 50°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓濃縮至原體積的 20%,得濃縮液；(3)過陽樹脂柱(Z型)步驟(2)中的濃縮液，以2 4BV/h的速度過柱，目 的是將溶液中的鈣鎂等陽離子置換出來，防止在過陰樹脂時生成氫氧化鈣，氫氧化鎂等 沉淀，堵塞樹脂空隙，使實驗無法進行；同時使植酸鈣鎂酸式鹽轉(zhuǎn)化成植酸，防止在沉 淀蛋白質(zhì)的過程中造成植酸的損失。在此過程中，需比較徹底的除去植酸酸式鹽溶液中 的鈣鎂等陽離子，一般要串聯(lián)2 3個陽樹脂柱；過陽樹脂柱后，對所得溶液進行鈣鎂離 子的測定，鈣鎂離子達到控制指標后進行下一工序；(4) 二次脫色向上述過陽樹脂后所得溶液中加入1.0% (M/V)的活性炭，抽 濾，得二次脫色濾液；(5)調(diào)節(jié)pH:將上述得到的二次脫色濾液，調(diào)節(jié)pH值至6 8，抽濾，所得濾 渣即為玉米蛋白，所得濾液為植酸鈉粗溶液；(6)濃縮將步驟(5)中所得濾液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件 下減壓濃縮至植酸濃度為18 25mg/mL，得濃縮濾液；(7)過陽樹脂(Z型)目的是調(diào)節(jié)上述濃縮濾液的pH值至2 3，使植酸及植 酸鹽在下述陰樹脂吸附過程中被充分的吸附；(8)過陰樹脂柱(Z型)步驟(7)處理后的濃縮濾液以2 4BV/h的速度過 柱，在此過程中，植酸被吸附在陰樹脂上；過柱后，先水洗以除去樹脂表面的蛋白質(zhì)等 雜質(zhì)，然后用質(zhì)量分數(shù)為0.3%的氫氧化鈉溶液預洗除去色素及易溶于稀堿的雜質(zhì)，再用 質(zhì)量分數(shù)為0.6%的氫氧化鈉溶液洗脫，分部收集，得植酸鈉溶液，濃縮、干燥，即得到 成品植酸鈉。還包括以下步驟(9)將所得植酸鈉溶液過陽離子交換柱(Z型)，即得植酸溶 液。所述步驟(3)中，依據(jù)水的硬度確定鈣鎂離子所要達到控制指標，為小于25度。所述步驟(5)中調(diào)節(jié)pH所用溶液為氫氧化鈉溶液。上述工藝中，測定植酸或植酸鈉的濃度的方法如下采用硝酸釷滴定法測定植 酸含量取一定量的樣品加入錐形瓶中，向內(nèi)加入30 50mL蒸餾水，再用0.3moL/L HN03調(diào)節(jié)pH值到1.9 2.2之間，將溶液加熱至60°C，加入1滴0.5%二甲酚橙指示劑， 快速用硝酸釷滴定，至溶液由黃色變?yōu)榉奂t色且30s不退色為終點。植酸含量的計算公 式是植酸含量=0.33mV/w式中，m_硝酸釷溶液質(zhì)量濃度，mg/mL; V-硝酸釷溶液消耗的體積，mL ； w-樣品質(zhì)量，g; 0.33-植酸與硝酸釷的質(zhì)量換算系數(shù)。利用本發(fā)明的工藝制備得到植酸溶液、植酸鈉溶液后，結(jié)晶可以采用以下方法分別將植酸溶液、植酸鈉溶液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓 濃縮，得到一定濃度的植酸溶液，同時將植酸鈉溶液繼續(xù)濃縮至有白色沉淀出現(xiàn)，轉(zhuǎn)移 至干燥好的小燒杯中于0 4°C下低溫結(jié)晶。離心用離心機，在5000rpm下離心分離 5min,干燥，得到植酸鈉成品純度99.53%，植酸回收率達85%以上。本發(fā)明的工藝由于在玉米浸漬水過了一次陽樹脂之后，調(diào)溶液的pH至7.23，回 收了玉米蛋白的同時，大大提高了植酸、植酸鈉的純度。生產(chǎn)出來的植酸為極淡黃色的 植酸，植酸鈉為乳白色粉末。大大提高了植酸、植酸鈉的質(zhì)量。本發(fā)明采用離子交換樹脂吸附法直接從玉米浸泡水中提取植酸，去掉了植酸鈣 沉淀、過濾和洗滌的過程，變成樹脂的吸附及解析附過程，流程大大縮短，質(zhì)量大大提 高，植酸的平均收率可達96%以上，并且可以沉淀提取過程中的蛋白質(zhì)作為飼料之用。 此外，提取植酸后的溶液不受污染，仍可用來生產(chǎn)玉米漿。本發(fā)明的工藝能源消耗低， 無環(huán)境污染，工藝簡單，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)率高。本發(fā)明以玉米浸漬水為原料，制備植酸、植酸鈉，同時回收了玉米蛋白，提高 了植酸、植酸鈉的純度，若將實現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，將有望擴大本公司玉米深加工產(chǎn)業(yè) 鏈，提高公司玉米淀粉生產(chǎn)的附加值，帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1 取2000mL玉米水，加5%的殼聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脫色30min，抽濾得濾液，濾液濃縮至體積560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。過D301陽離子交換樹脂，加1.5%活性炭脫色，濃縮至368mL，固形 物含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.21，攪拌20min，抽 濾進行固液分離，所得濾液中植酸含量為19.50mL硝酸釷/mL濾液，固形物為21.8%， 濾液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓濃縮至植酸濃度為18 25mg/ mL后過陽離子交換樹脂。將濾液稀釋至500mL，過陰樹脂(脫色2號陰樹脂250mL濕 體積)，水洗，再用0.3%氫氧化鈉500mL洗脫除雜，0.6%氫氧化鈉1000mL洗脫。分 部收集，得到植酸鈉的純度高達99.53%，植酸的回收率達85%以上，蛋白質(zhì)回收率高達 95%。實施例2:取2000mL玉米水，加5%的殼聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脫色30min，抽濾得濾液，濾液濃縮至體積560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。過D301陽離子交換樹脂，力口 1.5%活性炭脫色，濃縮至368mL，固形物 含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.21，攪拌20min，抽濾 進行固液分離，所得濾液中植酸含量為19.50mL硝酸釷/mL濾液，固形物為21.8%，濾 液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓濃縮至植酸濃度為18 25mg/mL 后過陽離子交換樹脂。將濾液稀釋至500mL，過陰樹脂(浙江爭光D301陰樹脂250mL濕 體積)，水洗，再用0.3%氫氧化鈉500mL洗脫除雜，0.6%氫氧化鈉lOOOmL洗脫。分部 收集，得到植酸鈉的純度高達93.65%，植酸的回收率達73%，蛋白質(zhì)回收率高達95%。
實施例3 取2000mL玉米水，加5%的殼聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脫色30min，抽濾得濾液，濾液濃縮至體積560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。過D301陽離子交換樹脂，加1.5%活性炭脫色，濃縮至368mL，固形 物含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.21，攪拌20min，抽 濾進行固液分離，所得濾液中植酸含量為19.50mL硝酸釷/mL濾液，固形物為21.8%， 濾液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓濃縮至植酸濃度為18 25mg/ mL后過陽離子交換樹脂。將濾液稀釋至500mL，過陰樹脂(脫色1號陰樹脂250mL濕 體積)，水洗，再用0.3%氫氧化鈉500mL洗脫除雜，0.6%氫氧化鈉1000mL洗脫。分部 收集，得到植酸鈉的純度高達87%，植酸的回收率達69.7%，蛋白質(zhì)回收率高達95%。
權(quán)利要求
1.一種以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，其特征在于，包括以 下步驟(1)玉米浸漬水預處理將玉米浸泡于水中，加入玉米重量的0.2%的硅藻土，煮沸 3 5min，抽濾，得濾清液；此時，濾清液中的植酸鈣鎂復鹽以植酸鈣鎂酸式鹽的形式 存在于濾清液中；(2)脫色上述濾清液，用的活性炭于75 80°C下脫色40min，抽濾，得濾液， 然后將濾液于40 50°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減壓濃縮至原體積的20%，得 濃縮液；(3)過陽樹脂柱上述得到的濃縮液，以2 4BV/h的速度過柱，將溶液中的陽離子 置換出來；過陽樹脂柱后，對所得溶液進行鈣鎂離子的測定，鈣鎂離子達到控制指標后 進行下一工序；(4)二次脫色向上述過陽樹脂后所得溶液中加入1.0%的活性炭，抽濾，得二次脫 色濾液；(5)調(diào)節(jié)pH:將上述得到的二次脫色濾液，調(diào)節(jié)pH值至6 8，抽濾，所得濾渣即 為玉米蛋白，所得濾液為植酸鈉粗溶液；(6)濃縮將步驟(5)中所得濾液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的條件下減 壓濃縮至植酸濃度為18 25mg/mL，得濃縮濾液；(7)過陽樹脂目的是調(diào)節(jié)上述濃縮濾液的pH值至2 3；(8)過陰樹脂柱步驟(7)處理后的濃縮濾液以2 4BV/h的速度過柱，在此過程 中，植酸被吸附在陰樹脂上；過柱后，先水洗，然后用0.3%的氫氧化鈉溶液預洗，再 用0.6%的氫氧化鈉溶液洗脫，分部收集，得植酸鈉溶液，濃縮、干燥，即得到成品植酸 鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，其 特征在于還包括以下步驟(9)將所得植酸鈉溶液過陽離子交換柱，即得植酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，其 特征在于所述步驟(3)中，依據(jù)水的硬度確定鈣鎂離子所要達到控制指標，為小于 25度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，其 特征在于所述步驟(5)中調(diào)節(jié)pH所用溶液為氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以玉米為原料制備植酸/植酸鈉并聯(lián)產(chǎn)玉米蛋白的工藝，是采用離子交換樹脂吸附法直接從玉米浸泡水中提取植酸，去掉了植酸鈣沉淀、過濾和洗滌的過程，變成樹脂的吸附及解析附過程，流程大大縮短，質(zhì)量大大提高，植酸的平均收率可達96％以上，并且可以沉淀提取過程中的蛋白質(zhì)作為飼料之用。此外，提取植酸后的溶液不受污染，仍可用來生產(chǎn)玉米漿。本發(fā)明的工藝能源消耗低，無環(huán)境污染，工藝簡單，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)率高。
文檔編號C07K1/14GK102010441SQ20101053852
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者張茜, 肖林, 覃樹林, 陳小剛, 高永保 申請人:山東龍力生物科技股份有限公司