反胶束提取菜籽蛋白的方法

专利名称：反胶束提取菜籽蛋白的方法
技术领域：
本发明涉及一种反胶束提取菜籽蛋白的方法。
技术背景油菜是我国大面积生产的一种油料作物，产量居世界第一位。菜籽油加工过程中产生的 副产品量巨大，仅菜籽粕产量，每年就超过1000万吨。菜籽粕中含有35%~42%的粗蛋白质， 并且菜籽蛋白中赖氨酸、胱氨酸和蛋氨酸的含量较高，氨基酸平衡优于大豆蛋白，是一种植 物蛋白来源。目前以菜籽或菜籽粕为原料，生产菜籽蛋白的方法主要有水相法，水相酶解法，有机溶 剂萃取，超滤、渗滤法等方法。水相法在工业生产中往往蛋白提取率较低，还有废水不易处 理，易造成环境污染等问题；水相酶解法虽然提高了菜籽蛋白的提取率，但降低某些蛋白功 能性质和营养价值；用醇、酮等有机溶剂制备菜籽蛋白的方法，因工艺复杂、成本高以及溶 剂对蛋白质营养价值的影响等问题；而超滤、渗滤法生产的料液中含有蛋白质、果胶等大分 子物质，超滤膜膜面或膜孔很容易被污染，导致超滤膜的处理能力下降甚至不能工作，而且 污染后的清洗工作也相当繁杂，致使超滤技术在工业上的推广和应用受到极大的限制。国内外研究者在不段地探索新的蛋白分离技术。反胶束萃取就是在这一背景下发展起来 的新型高效分离技术李祥村，贺高红，反胶束萃取蛋白技术的新进展[J].水处理技术,2005.31 (1) 7-12.。许多研究表明反胶束萃取技术作为一项新型的分离技术，在分离提纯生物活性 物质方面有很大的优势。反胶束是表面活性剂在有机溶剂中自发形成的纳米尺度的一种聚集 体，在反胶束中，表面活性剂的极性基团部分围成一个极性核心，称为水池，这个水池包括 表面活性剂的极性基团内表面和其中的水分，以及溶解于水中的离子等，具有亲水性的生物 大分子就可以溶解于水池中的水分而被以胶束的形式萃取出来。反胶束的一个重要参数是它 的含水量Wo，即水池中溶入的水与表面活性剂的摩尔比，它决定反胶束的尺寸。据报道生物 活性物进入反胶束溶液是一种协同过程，即在宏观两相(有机相和水相)界面间的表面活性剂 层同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界面形成了包含有生物活性物的反胶束， 此反胶束扩散进入有机相，从而实现了萃取分离。但是，目前尚未有反胶束提取菜籽蛋白的研究。 发明内容本发明提供一种反胶束提取菜籽蛋白的方法，该方法工艺简单，不需要加入大量的酸和 碱，生产成本低，操作条件温和，产品纯度高，蛋白提取率高。所述反胶束提取菜籽蛋白的方法包括以下步骤将菜籽粕粉加入反胶束溶液中，萃取， 然后经固液分离得到菜籽蛋白溶液。作为优选方案，反胶束溶液由丁二酸二异辛酯磺酸钠(CAS登记号577-11-7，以下简 称气溶胶OT)、异辛烷和含有K+的缓冲溶液混合而成，所述反胶束溶液中，气溶胶OT的用 量为0.01 0.20g/mL，优选为0.01 0.10g/mL， Wo为10 35，优选为15 35，缓冲溶液pH 值为5 11， K+浓度不大于0.3molT1，优选不大于0.2 mol吃—1。所述缓冲溶液优选为KC1 的缓冲溶液。更优选的，所述缓冲溶液为KC1的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液，KC1的磷 酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，KC1的磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，KC1的磷酸氢二钠-磷酸 二氢钾缓冲溶液。作为优选方案，菜籽粕粉的加入量为0.001 0.20g/mL。菜籽粕的菜籽原料可以是普通油 菜籽也可以是双低油菜籽。可以将工业上通过压榨或浸出制油工艺得到的菜籽粕粉碎，获得 菜籽粕粉；也可以将菜籽脱壳、风选后粉碎，再脱油、干燥后得到菜籽粕粉。所述萃取优选在20 7(TC下进行40 150min。作为本发明的改进，所述萃取在超声波作 用下进行。优选超声波的频率20KHz，功率100KW，更优选超声波的频率20-50KHz，功率 90-200KW。由于超声波的空化作用，菜籽粕粉被进一步破碎，同时，有助于菜籽蛋白进入反 胶束的水池中，可以明显提高菜籽蛋白的提取率。所述萃取、固液分离为现有技术，本领域的普通技术人员可经实验确定具体的工艺条件。 作为优选方案，所述固液分离为离心分离，所述离心分离的离心参数为3200Xg 5000Xg， 离心时间为10 30min。如图1所示，本发明的具体步骤如下(1) 首先将菜籽原料于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后的菜籽于锤 式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过筛。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程)在50°C对粉碎 后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进行脱溶，使石油醚挥发完全。再通风干燥，所 得即为试验所需低温菜籽粕。其最后粉碎粒径为100~600nm。该步骤为现有技术。(2) 反胶束溶液的配制称取一定量的表面活性剂气溶胶OT,加入异辛垸。磁力搅拌使表面活性剂OT完全溶解， 待溶液透明后，加入一定pH值的KC1缓冲溶液。然后置于恒温振荡器中振荡至溶液充分混 匀，接着离心一定时间，若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。 恒温振荡器温度控制在20 4(TC;相对离心力为1800Xg 5000xg，离心时间10 30min。该步骤为现有技术。(3) 反胶束溶液提取菜籽蛋白取上述反胶束溶液，加入菜籽粕粉，置于超声波清洗器中，以一定温度萃取。经过一段 时间后，以一定离心力离心一定时间，所得上清液即为蛋白溶液。所得固形物经处理得到纤 维等副产品。按下式计算可以得到蛋白质提取率蛋白质提取率)，。:，，，《 x，/。 样品中蛋白质的量本发明采用反胶束提取菜籽蛋白，根据菜籽蛋白的特性选择合适的提取条件和反胶束溶 液，同时结合超声波技术明显的提高了蛋白质的提取率，是菜籽粕蛋白质资源的高效开发利 用的新途径。由于菜籽蛋白被表面活性剂和水分子保护，不与有^l溶剂接触，因此不会失活。 固液分离后所得固相经处理可以得到纤维等副产品，充分利用菜籽粕。本发明工艺简单，不 需要加入大量的酸和碱，生产成本低，操作条件温和，产品纯度高，蛋白提取率高。


图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例1:(1) 菜籽粕粉的制备-选用2008年产优质双低油菜籽，于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后 的菜籽于锤式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过100目筛。于索式抽提器上用石油醚(30-6(TC沸 程)在50°C对粉碎后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进^1脱溶，使石油醚挥发完全。 再通风干燥，所得即为试验所需菜籽粕粉，测其蛋白质(Nx6,25干基)含量为50.1%。(2) 反胶束溶液的配置KC1缓冲溶液配制称取110.8g十二水合磷酸氢二钠，9.07g磷酸二氢钾，均配制成1L 的溶液，分别取190mL和10mL混合均勾，再取0.596g氯化钾加入上述混合液中，使其完全 溶解，得到pH为5， K+浓度为0.04mol/L的KCl缓冲溶液。称取3g表面活性剂气溶胶OT，置于250mL的锥形瓶中，加入50mL异辛烷，磁力搅拌 使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入KC1缓冲溶液，使反胶束溶液的Wo值为25。 然后置于4(TC恒温振荡器中振荡至溶液充分混匀，接着以1800xg的相对离心力离心20min， 若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。(3) 反胶束溶液提取菜籽蛋白，获得反胶束蛋白溶液取上述反胶束溶液50mL，加入0.050g菜籽粕粉于锥形瓶，置于超声波清洗器中，频率 20KHz，功率IOOKW，以6(TC提取80min。以3200xg的相对离心力进行离心分离15min， 所得上清液即为蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003测得其蛋白质(Nx6.25)含量为0.0203g，菜籽蛋白的提取率为 81.17%。实施例2:(1)菜籽粕粉的制备选用2008年产优质双低油菜籽，于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后 的菜籽于锤式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过80目筛。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C对粉碎后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进行脱溶，使石油醚挥发完全。再 通风干燥，所得即为试验所需菜籽粕粉，测其蛋白质(Nx6.25，干基)含量为45.6%。(2) 反胶束溶液的配制KC1缓冲溶液配制制备0.2mol/L的磷酸氢二钠溶液和O.lmol/L的柠檬酸溶液各1L， 分别取10.30mL和9.70mL混合均匀。再取0.1193g氯化钾加入上述混合液中，使其完全溶解， 得到pH为5， K+浓度为0.08mol/L的KC1缓冲溶液。反胶束溶液的配制称取3g表面活性剂气溶胶0T，置于250mL的锥形瓶中，加入50mL异辛垸，磁力搅拌 使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1缓冲溶液，使反胶束溶液的Wo值为 33。然后置于30'C恒温振荡器中振荡至溶液充分混匀，接着以2000xg的相对离心力离心 15min，若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。(3) 反胶束溶液提取菜籽蛋白，获得反胶束蛋白溶液-取上述反胶束溶液50mL，加入0.501g双低菜籽粕粉于锥形瓶，置于超声波清洗器中， 频率40KHz，功率90KW，以2(TC提取120min。以3600xg的相对离心力进行离心分离10min， 所得上清液即为蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003测得其蛋白质(Nx6.25)含量为0.1874g，菜籽蛋白的提取率为 82.01%。实施例3:(1) 菜籽粕粉的制备选用2008年产优质普通油菜籽，于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后 的菜籽于锤式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过80目筛。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C对粉碎后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进行脱溶，使石油醚挥发完全。再 通风干燥，所得即为试验所需菜籽粕粉，测其蛋白质(Nx6.25，干基)含量为43.21%。(2) 反胶束溶液的配制KCI缓冲溶液配制分别制备50mL 0.05mol/L的磷酸氢二钠溶液和4.1mL O.lmol/L氢氧 化钠，混合均匀，再加水稀释到100mL，并取1.118g氯化钾加入上述混合液中，使其完全溶 解。得到pH为11，钾离子浓度为0.15mol/L的KC1缓冲溶液。反胶束溶液的配制称取lg表面活性剂气溶胶OT，置于250mL的锥形瓶中，加入50mL异辛烷，磁力搅拌 使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1缓冲溶液，使反胶束溶液的Wo值为 33。然后置于4(TC恒温振荡器中振荡至溶液充分混匀，接着以2400xg离心15min，若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。(3)反胶束溶液提取菜籽蛋白，获得反胶束蛋白溶液-取上述反胶束溶液50mL，加入l.OOOg菜籽粕粉于锥形瓶，置于超声波清洗器中，频率 30KHz，功率120KW，以40'C提取80min。以3200xg的相对离心力进行离心分离20min， 所得上清液即为蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003测得其蛋白质(Nx6.25)含量为0.3285g，菜籽蛋白的提取率为 76.02%。实施例4: (O菜籽粕粉的制备选用2008年产优质普通油菜籽，于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后 的菜籽于锤式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过100目筛。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸 程)在50。C对粉碎后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进行脱溶，使石油醚挥发完全。 再通风干燥，所得即为试验所需菜籽粕粉，测其蛋白质(Nx6.25，干基)含量为43.6%。(2) 反胶束溶液的配制KC1缓冲溶液配制制备1/15mol/L的磷酸氢二钠溶液和1/15mol/L的磷酸二氢钾溶液各 1L，分别取6.00mL和4.00mL混合均匀。再取0.03976g氯化钾加入上述混合液中，使其完全 溶解，得到pH为6.98， K+浓度为0.08mol/L的KCl缓冲溶液。反胶束溶液的配制称取5g表面活性剂气溶胶0T，置于250mL的锥形瓶中，加入50mL异辛烷，磁力搅拌 使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1缓冲溶液，使反胶束溶液的Wo值为 15。然后置于3(TC恒温振荡器中振荡至溶液充分混匀，接着以1800xg的相对离心力离心 20min，若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。(3) 反胶束溶液提取菜籽蛋白，获得反胶束蛋白溶液取上述反胶束溶液50mL，加入10g菜籽粕粉于锥形瓶，置于超声波清洗器中，频率 20KHz，功率200KW,以4(TC提取150min。以5000xg的相对离心力进行离心分离30min， 所得上清液即为前萃液。按GB/T-5009.5-2003测得前萃液中蛋白质(Nx6.25)含量为2.62g，菜籽蛋白的提取率 为60.09%。实施例5:(1)菜籽粕粉的制备选用2008年产优质双低油菜籽，于砻谷机上进行脱壳处理，处理后进行风选。将脱壳后 的菜籽于锤式旋风磨上进行粉碎，粉碎后过80目筛。于索式抽提器上用石油醚(30-60。C沸程) 在50。C对粉碎后菜籽进行脱油处理，处理后放置在通风处进行脱溶，使石油醚挥发完全。再通风干燥，所得即为试验所需菜籽粕粉，测其蛋白质(Nx6.25，干基)含量为49.67%。(2) 反胶束溶液的配制KC1缓冲溶液配制制备0.2mol/L的磷酸氢二钠溶液和0.1mol/L的柠檬酸溶液各1L， 分别取10.30mL和9.70mL混合均匀。再取0.1193g氯化钾加入上述混合液中，使其完全溶解， 得到pH为5， K+浓度为0.08mol/L的KC1缓冲溶液。反胶束溶液的配制称取3g表面活性剂气溶胶OT，置于250mL的锥形瓶中，加入50mL异辛烷，磁力搅拌 使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入上述KC1缓冲溶液，使反胶束溶液的Wo值为 33。然后置于3CrC恒温振荡器中振荡至溶液充分混匀，接着以2000xg的相对离心力离心 15min，若透明则为反胶束溶液，反之则不是(底层少量水对体系影响不大)。(3) 反胶束溶液提取菜籽蛋白，获得反胶束蛋白溶液取上述反胶束溶液50mL，加入10g双低菜籽粕粉于锥形瓶，在无超声波作用条件下，以 2(TC提取120min。以3600xg的相对离心力进行离心分离10min，所得上清液即为蛋白溶液。按GB/T-5009.5-2003测得其蛋白质(Nx6.25 )含量为1.801g，菜籽蛋白的提取率为36.26%。
权利要求
1.一种反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于包括以下步骤将菜籽粕粉加入反胶束溶液中，萃取，然后经固液分离得到菜籽蛋白溶液。
2. 如权利要求1所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述萃取在超声波作用下 进行。
3. 如权利要求2所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述萃取在20 70'C下进 行40 150min。
4. 如权利要求2所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于超声波的频率20-120KHz， 功率50-200KW。
5. 如权利要求4所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于超声波的频率20-50KHz， 功率卯-200KW。1
6. 如权利要求1-5中任一项所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于反胶束溶液由丁 二酸二异辛酯磺酸钠、异辛垸和含K+的缓冲溶液混合而成，所述反胶束溶液中，丁二酸 二异辛酯磺酸钠的用量为0.01 0.20g/mL， Wo为10 35，缓冲溶液pH值为5 11， K+ 浓度不大于0.3mol'U1。
7. 如权利要求6所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述缓冲溶液为KC1的缓 冲溶液。
8. 如权利要求7所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述缓冲溶液为KC1的磷 酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液，KC1的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，KC1的磷酸氢二钠 -氢氧化钠缓冲溶液，KC1的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液。
9. 如权利要求6所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于菜籽粕粉的加入量为 0.001 0.20g/mL异辛烷。
10. 如权利要求l-5中任一项所述的反胶束提取菜籽蛋白的方法，其特征在于所述固液分离为 离心分离，所述离心分离的相对离心力为3200Xg 5000Xg，离心时间为10 30min。
全文摘要
本发明涉及一种反胶束提取菜籽蛋白的方法，该方法工艺简单，不需要加入大量的酸和碱，生产成本低，操作条件温和，产品纯度高，蛋白提取率高。所述反胶束提取菜籽蛋白的方法包括以下步骤将菜籽粕粉加入反胶束溶液中，萃取，然后经固液分离得到菜籽蛋白溶液。作为优选方案，反胶束溶液由丁二酸二异辛酯磺酸钠、异辛烷和含有K⁺的缓冲溶液混合而成。菜籽粕粉的加入量为0.001～0.20g/mL。作为本发明的改进，所述萃取在超声波作用下进行。优选超声波的频率20KHz，功率100KW。本发明工艺简单，不需要加入大量的酸和碱，生产成本低，操作条件温和，产品纯度高，蛋白提取率高。
文档编号C07K14/415GK101619099SQ200910184478
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者荣 何, 朱均旺, 王立峰, 建 袁, 鞠兴荣 申请人:南京财经大学