一种制备莱菔子分离蛋白粉和水解浓缩液的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物蛋白质技术领域，具体涉及莱菔子分离蛋白粉的制备方法及其水 解应用。 二、
【背景技术】
[0002] 分离蛋白是从动、植物和微生物原料中提取、分离的含氮营养素，广泛应用于食 品、医药、日化和化工等行业。例如，用于制造食用蛋白粉、抗生素的培养基、营养类化妆品 及蛋白类表面活性剂。当今，我国人均蛋白质摄入不足，国家卫计委《中国居民营养与慢性 病状况报告（2015年）》指出：2012年，居民平均蛋白质摄入量为每人65克/天?人;而《中国 食物与营养发展纲要(2014-2020年）》表明：到2020年，人均蛋白质摄入量要达到78克/天· 人，增加率为20%。由此可知，获取足够的蛋白质资源具有重要的战略意义和经济价值。
[0003] 莱菔子为十字花科植物萝卜的干燥成熟种子，含蛋白质30 %~35 %，油脂45 %~ 55%，是有重要经济价值的药用和油用种子资源。近年来，科学家发现，莱菔子中含有制造 抗癌、抗氧化物质莱菔素的原料硫代葡萄糖苷，因而，莱菔子又成为制造莱菔素的起始原 料。目前，制备莱菔素的方法是：申请号为201510270292.5、名称为"一种从胭脂萝卜籽中制 备高纯度莱菔素的方法"的发明专利，该专利公开的方法是：以市售脱脂胭脂萝卜籽粉为原 料，经过酶解、离心、树脂粗分离、高效液相色谱制备分离，制备出莱菔素制备液;最终通过 醇水快速置换、浓缩以及冷冻干燥，得到纯度为9 9 %以上的莱菔素产品。另外，申请号为 201410321758.5、名称为"一种利用溶剂萃取法和分子蒸馏法联合制备莱菔素的方法"的发 明专利，该专利公开的方法是:利用有机溶剂从莱菔素水解液中萃取并减压蒸馏得到莱菔 素粗提物，再利用分子蒸馏分离纯化技术得到高纯度的莱菔素产品。在上述两件发明专利 申请中，分别提及到酶解或莱菔素水解液，其意思是将脱脂莱菔子粉分散在一定PH、温度和 体积的水溶液中，利用脱脂莱菔子粉中的硫代葡萄糖苷酶对硫代葡萄糖苷进行水解，生成 莱菔素。脱脂莱菔子粉在水解硫代葡萄糖苷，产生莱菔素并离心分离后，成为副产物莱菔子 残渣，一般是生产1公斤莱菔素产生500~1000公斤干基莱菔子残渣，资源量可观。莱菔子残 渣含有20%~30%的蛋白质，目前均作为废弃物丢弃，尚未利用，这导致严重的资源浪费和 环境污染。因此，以生产莱菔素副产物莱菔子残渣为原料，制备莱菔子分离蛋白，非常必要， 也具有重要的经济价值和社会意义。
[0004] 目前，现有制备分离蛋白质的方法主要有：申请号为:201280037962.3、名称为"从 含油种子中分离蛋白质"的发明专利，该专利公开的方法是：用水提取柏，得到水提取物;浓 缩水提取物至蛋白质含量为10~30%区间，再加入乙醇使其终浓度达到约70%，沉淀蛋白 质。该方法的主要缺点是:使用约70%的乙醇导致蛋白质变性；高浓度乙醇用量大，废乙醇 回收要蒸馏、精馏耗能高，设备投入大，且乙醇一水共沸物难以分离，因而，生产成本高且不 经济。 三、
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是以莱菔素副产物莱菔子残渣为原料，通过提取、分离其中的蛋白 质并进行深加工，生产出高附加值产品，减轻环境污染，提高经济效益。
[0006] 本发明的原理是：莱菔子中含有30%~35%蛋白质，植物蛋白是由18种左右的L-氨基酸缩合成的高分子化合物，具有优良的营养价值和丰富的功能特性。莱菔子残渣中的 蛋白质可溶于pH值为5~6.5的柠檬酸溶液，所以，用该pH值的柠檬酸溶液，可提取出莱菔子 蛋白质，再经过离心分离，就获得莱菔子蛋白溶液;得到的莱菔子蛋白溶液中，含有大分子 多糖，例如果胶、纤维素，小分子氨基酸、无机盐等。果胶、纤维素分子量为50K~150KDa，莱 菔子蛋白的分子量为10K~30KDa，两者差异显著，可以用一定孔径的超滤膜进行截留分离； 氨基酸、有机酸和无机盐仅为数十至数百道尔顿，远小于莱菔子蛋白，可用截留分子量不同 的纳滤膜予以截留分离和浓缩;获得的莱菔子分离蛋白沉淀经冷冻干燥，就制备出莱菔子 分离蛋白冻干粉；由于莱菔子蛋白是由氨基酸通过酰胺键形成的高分子，可用蛋白酶进行 水解，生成不同分子量的蛋白水解液；蛋白水解液经超滤分级、纳滤截留及反渗透浓缩处 理，即制备出发用和皮肤营养用水解莱菔子分离蛋白浓缩液。
[0007] 本发明的目的是这样实现的：一种制备莱菔子分离蛋白粉和水解浓缩液的方法， 以脱脂莱菔子粉为原料，通过制备莱菔子残渣、制备莱菔子分离蛋白提取液、制备莱菔子分 离蛋白、制备莱菔子分离蛋白冻干粉、制备莱菔子分离蛋白水解液、制备水解莱菔子分离蛋 白浓缩液共6个步骤，制备出莱菔子分离蛋白冻干粉和水解莱菔子分离蛋白浓缩液。其具体 的工艺步骤如下：
[0008] 1.制备莱菔子残渣
[0009] 按照脱脂莱菔子粉质量(kg)与pH为3~4柠檬酸溶液的体积(L)比为1:4~8的比 例，先将该柠檬酸溶液栗入不锈钢水解罐，开启搅拌器和循环热水，待柠檬酸溶液升温至30 ~40 °C时，再将脱脂莱菔子粉加入，接着，在30~40°C下搅拌水解4~8小时。水解完成后，将 水解物放料，进入碟式离心机，于5000~6000r/min的条件下进行第一次离心分离并分别收 集第一次水解离心分离渣和水解离心上层清液。对收集的第一次水解离心分离渣，用螺杆 栗栗入洗涤釜中，加入纯净水进行搅拌洗涤两次，每次洗涤时间均为15~30分钟，每次洗涤 时纯净水加入体积均与上述柠檬酸溶液体积相同。每次洗涤完成后，都将洗涤物放料进入 碟式离心机，于5000~6000r/min的条件下进行离心分离并分别收集洗涤离心分离渣和洗 涤离心上层清液。对收集的第一次水解离心上层清液和两次洗涤离心上层清液，进行合并， 即为莱菔素水解液，用于莱菔素的制备;对收集的洗涤离心分离渣，即为莱菔子残渣，用于 下一步莱菔子分离蛋白提取液的制备。
[0010] 2.制备莱菔子分离蛋白提取液
[0011]按第1步收集的莱菔子残渣质量(kg)与pH为5~6.5柠檬酸溶液体积(L)比为1:4~ 8的比例，先将该柠檬酸溶液栗入不锈钢提取罐，开启搅拌器和循环热水，待柠檬酸液升温 至45~65°C时，再将莱菔子残渣加入，接着，在45~65°C下搅拌提取3~5小时。提取完成后， 将提取物放料进入碟式离心机，于5000~6000r/min的条件下进行第一次离心并分别收集 第一次提取离心分离渣和第一次提取离心上层清液。对收集的第一次提取离心分离渣，加 入柠檬酸溶液进行第二次提取。第二次提取时柠檬酸溶液的加入体积、pH值、浓度、提取时 间及离心分离的条件均与第一次提取时相同。第二次提取和离心分离完成后，将第一次提 取离心上层清液和第二次提取离心上层清液合并，即制备出莱菔子分离蛋白提取液，用于 下一步制备莱菔子分离蛋白。对收集的第二次提取离心分离渣，进行洗涤离心操作，条件过 程均与第1步中洗涤离心操作相同。分别收集洗涤离心分离渣和洗涤清液。对收集的洗涤离 心分离渣，烘干后用作动物饲料或土壤改良剂;对收集的洗涤清液，进行回收柠檬酸处理， 循环使用。
[0012] 3.制备莱菔子分离蛋白
[0013] 对第2步收集的莱菔子分离蛋白提取液，栗入截留分子量为50K~150KDa的超滤器 中，进行第一级超滤，以截留大分子多糖。超滤表压为0.05~0.2MPa，直至截留液出现明显 沉淀时停止。分别收集第一级超滤截留液和第一级超滤滤过液，对收集的第一级超滤截留 液，进行喷雾干燥，用于制备莱菔子多糖;对收集的第一级超滤滤过液，栗入截留分子量为 10K~30KDa的超滤器中，进行第二级超滤，超滤表压为0.05~0.2MPa，直至截留液出现明显 沉淀时停止。分别收集第二级超滤截留液和第二级超滤滤过液，对收集的第二级超滤截留 液，栗入碟式离心机，于3000~4000r/min的条件下进行离心分离。分别收集离心渣和离心 清液，对收集的离心渣，即为莱菔子分离蛋白，一部分用于制备莱菔子分离蛋白冻干粉，另 一部分用于制备莱菔子分离蛋白水解液;对收集的离心清液，与第二级超滤滤过液合并，栗 入截留分子量为150~500Da的纳滤器中进行纳滤处理，纳滤表压为0.2~0.5MPa，直至纳滤 截留液体积为纳滤滤过液体积的1 /5~1/10时停止。