专利名称：一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法
技术领域：
本发明涉及一种提取棉籽蛋白的方法，主要涉及一种以棉籽粕为原料，以棉铃虫肠道酶为酶制剂并结合超声波技术及膜分离技术提取棉籽蛋白的方法。
背景技术：
棉籽提取了油脂之后的棉籽粕中含有大量的蛋白质，其含量约为50%左右，是一种极为丰富的植物性蛋白质资源。棉籽蛋白的性质与大豆蛋白类似，也是一种营养价值高、 品质优良的蛋白质食物或饲用蛋白源。棉籽粕中的蛋白质主要分为三种，2S蛋白质游离在细胞壁之外，占15%左右，剩下的85%左右的7S、12S蛋白质存在于细胞壁内，由于棉籽蛋白的细胞壁十分坚韧，采用类似于大豆粕提取大豆蛋白的碱溶酸沉工艺，棉籽蛋白的提取率不高。如果采用强碱、弱酸、高温的办法打破其细胞壁，由于反应条件强烈，组成蛋白质的氨基酸序列会被破坏，蛋白质将失去其功能和活性。采用酶解工艺，通过生物作用打破细胞壁并水解蛋白质，是一种较为理想的提取棉籽蛋白的方法，但是由于市售蛋白酶制剂价格较高，造成生产成本难以下降。 如CN102206^K)A公开了一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白低聚肽的方法，将棉籽粕进行粉碎，进行中温水提，离心分离，水提离心分离后的渣在进行碱溶，碱性蛋白酶进行酶解， 脱色，灭酶，离心分离，上清液进行微滤膜除杂，纳滤膜浓缩，最后浓缩液再通过喷雾干燥，得到棉籽蛋白低聚肽。CN101709317A公开了一种从低温脱溶棉籽粕中提取棉籽分离蛋白的方法，包括①将原料低温脱溶棉籽粕进行粉碎，加入水混勻，再加入纤维素复合酶进行酶解反应；②调节PH到11. 5 12. 5，对溶液加热到90 105°C进行碱热水解反应； ③将碱热水解反应后的溶液进行离心分离；④调节PH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀，离心分离；⑤将离心得到的蛋白质加水溶解，调PH至中性，干燥得到棉籽分离蛋白。显然， 上述文献公开的提取棉籽蛋白的方法均采用了市售蛋白酶制剂，导致生产成本高。因此寻找一种低成本的酶用于水解棉籽蛋白，并结合其他先进技术提取棉籽蛋白具有十分重要的意义。另外，棉铃虫属鳞翅目夜蛾科，广泛分布在中国及世界各地，中国棉区和蔬菜种植区均有存在。棉铃虫是棉花蕾铃期重要钻蛀性害虫，主要蛀食蕾、花、铃，也取食嫩叶。棉铃虫肠道中含有降解棉籽蛋白的酶，可将棉籽中的大分子蛋白转化为小分子的蛋白和氨基酸以利于自身的吸收。因棉铃虫病毒是一种昆虫杀虫剂，其防治效果好、药效持久，对其他生物无任何毒副作用，是世界上第一个登记注册的昆虫病毒生物农药，所以棉铃虫的养殖问题受到国内外研究人员广泛关注，目前已经解决棉铃虫群养技术难题，实现了规模化饲养。超声波提取技术是一种广泛使用的辅助提取方法，利用超声波产生高速、强烈的空化效应和搅拌作用，破坏植物的细胞结构，可以缩短提取时间，提高目标产物的提取率。 膜分离技术是利用膜对混合性流体物料各成分的选择透过性差异实现分离、纯化、浓缩的新型分离技术，具有高效、节能、环保等优势，膜分离过程是一种物理过程，物料在分离过程中不会产生化学相变，目前膜分离技术已经生物、医药、化工、环保等领域得到广泛应用。
发明内容
为了使得棉籽蛋白的生产具有较高的提取率，而且产品具有较强的功能活性，同时解决现有生物酶解工艺方案需高价购买蛋白酶，造成生产成本偏高的问题，本发明提供一种利用棉铃虫肠道分泌的活性酶作为酶制剂，结合超声波技术及膜分离技术提取棉籽蛋白的方法。为实现本发明的目的，其技术方案如下列步骤所述 一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，包括如下步骤
(1)将棉籽粕粉碎；
(2)加入占棉籽粕重量8-12倍水，升温至40 50°C，25 35kHZ频率超声波处理40 60min ；
(3)将棉铃虫洗净、捣碎、勻浆，加虫浆重量的4-6倍水稀释，调pH值5.(Γ6. 0,30 40kHZ频率超声波提取80-120S，离心分离后上清液为棉铃虫活性酶液；
(4)棉籽粕超声波处理后，再进行酶解，将温度调整为55 60°C，pH值为7.5 8. 0， 加入占棉籽粕重量5 8%的步骤(3)得到的棉铃虫活性酶液，酶解1 池；
(5)酶解完成后，升温至85°C以上灭酶，然后离心分离，分别得到上清液和滤渣；
(6)将步骤(5)中得到的滤渣再加入占棉籽粕重量的4-6倍水，进行水洗一次，水洗液与步骤(5)中得到的上清液合并；
(7)将上述合并后的上清液通过微滤膜装置进行除杂，得到微滤膜滤液，微滤膜装置的工作条件为压力0. 2 0. 25MPa，温度40 50°C，流量为90L/min，微滤膜过滤孔径为 0. 1 1. Oum ；
(8)将步骤(7)中得到的微滤膜滤液再经过纳滤膜装置进行浓缩，得到纳滤膜浓缩液， 纳滤膜装置的工作条件为压力1. 5 2MPa，温度40 50°C，流量20L/min，纳滤膜过滤孔径为0. 1 1. Onm ；
(9)再将步骤(8)中得到的纳滤膜浓缩液干燥，即得到粉状棉籽蛋白。所述的一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，其中步骤(3)中提取棉铃虫活性酶时，虫浆与加水量的重量比为1:5，ρΗ值为5. (Γ6. 0，超声波频率为30 40kHZ，提取时间为 100s。与现有技术相比，本发明涉及的从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法与具有以下优点和显著的进步性
(1)利用了棉铃虫提取液作为酶制剂将棉籽蛋白进行降解，增加了蛋白的可溶性，降低了酶解提取工艺的生产成本。( 2 )采用超声波辅助提取技术提取棉籽蛋白，棉籽蛋白的提取率比现有技术方案提高3 5%，提取时间可缩短20%左右。
(3)采用膜分离技术进行纯化、浓缩，收率高，得到的棉籽蛋白纯度在90%以上，分子量主要分布在IOOODal左右。
具体实施例方式为了对本发明进行详细的说明，现列举如下实施例进一步介绍本发明方案，实施例中选用的棉籽粕，测得其蛋白质平均含量为49. 5%。实施例1:
步骤(1)、取IOkg棉籽粕，粉碎，粒度为60目； 步骤(2)、加入IOOkg水，升温至40°C，25kHZ频率超声波处理40min ； 步骤(3 )、取棉铃虫150g，洗净、捣碎、勻浆，加虫浆重量的5倍水稀释，调pH值为5. 0， 30kHZ频率超声波提取100s，离心分离后上清液为活性酶液；
步骤(4)、将经过步骤(2)超声波处理后的体系升温至55°C，调节pH值至7. 5，加入步骤(3)得到的棉铃虫活性酶提取液500g，酶解Ih ；
步骤(5)、将经过步骤(4)酶解后得到的体系升温至85°C灭酶，然后离心分离，分别得到上清液和滤渣；
步骤(6)、将步骤(5)中得到的滤渣再加入占棉籽粕重量的5倍水，进行水洗一次，水洗液与步骤(5)中得到的上清液合并；
步骤(7)、将上述合并后的清液通过微滤膜装置进行除杂，得到微滤膜滤液，微滤膜装置的工作条件为压力0. 2 0. 25MPa，温度40 50°C，流量为90L/min，微滤膜过滤孔径为 0. 6um ；
步骤(8)、将步骤(7)中得到的微滤膜滤液再经过纳滤膜装置进行浓缩，得到纳滤膜浓缩液，纳滤膜装置的工作条件为压力1. 5 2MPa，温度40 50°C，流量20L/min，纳滤膜过滤孔径为0. 8nm ；
步骤(9)、将步骤(8)得到的纳滤膜浓缩液干燥，可得到粉状棉籽蛋白5. 03 ,经测定蛋白质含量为90. 5%，蛋白提取率为92%。 实施例2
步骤(ι) -M IOkg棉籽粕，粉碎，粒度为100目； 步骤(2)加入IOOkg水，升温至50°C，35kHZ频率超声波处理60min ； 步骤(3)取棉铃虫200g，洗净、捣碎、勻浆，加虫浆重量的5倍水稀释，调pH值为6. 0， 40kHZ频率超声波提取100s，离心分离后上清液为活性酶液；
步骤(4)将经过步骤(2)超声波处理后的体系升温至60°C，调节pH值至8. 0，加入步骤(3)得到的棉铃虫活性酶提取液800g，酶解池；
步骤(5)将经过步骤(4)酶解后得到的体系升温至85°C灭酶，然后离心分离，分别得到上清液和滤渣；
步骤(6)将步骤(5)中得到的滤渣再加入占棉籽粕重量的5倍水，进行水洗一次，水洗液与步骤(5)中得到的上清液合并；
步骤(7)将上述合并后的清液通过微滤膜装置进行除杂，得到微滤膜滤液，微滤膜装
5置的工作条件为压力0. 2 0. 25MPa，温度40 50°C，流量为90L/min，微滤膜过滤孔径为 0. 4um ；
步骤(8)将步骤(7)中得到的微滤膜滤液再经过纳滤膜装置进行浓缩，得到纳滤膜浓缩液，纳滤膜装置的工作条件为压力1. 5 2MPa，温度40 50°C，流量20L/min，纳滤膜过滤孔径为0. 2nm ；
步骤(9):将步骤(8)得到的纳滤膜浓缩液干燥，可得到粉状棉籽蛋白5. 07^g，经测定蛋白质含量为91. 2%，蛋白提取率为93. 5%。
权利要求
1.一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，包括如下步骤(1)将棉籽粕粉碎；(2)加入占棉籽粕重量8-12倍水，升温至40 50°C，25 35kHZ频率超声波处理40 60min ；(3)将棉铃虫洗净、捣碎、勻浆，加虫浆重量的4-6倍水稀释，调pH值5.(Γ6. 0,30 40kHZ频率超声波提取80-120S，离心分离后上清液为棉铃虫活性酶液；(4)棉籽粕超声波处理后，再进行酶解，将温度调整为55 60°C，pH值为7.5 8. 0， 加入占棉籽粕重量5 8%的步骤(3)得到的棉铃虫活性酶液，酶解1 池；(5)酶解完成后，升温至85°C以上灭酶，然后离心分离，分别得到上清液和滤渣；(6)将步骤(5)中得到的滤渣再加入占棉籽粕重量的4-6倍水，进行水洗一次，水洗液与步骤(5)中得到的上清液合并；(7)将上述合并后的上清液通过微滤膜装置进行除杂，得到微滤膜滤液，微滤膜装置的工作条件为压力0. 2 0. 25MPa，温度40 50°C，流量为90L/min，微滤膜过滤孔径为 0. 1 1. Oum ；(8)将步骤(7)中得到的微滤膜滤液再经过纳滤膜装置进行浓缩，得到纳滤膜浓缩液， 纳滤膜装置的工作条件为压力1. 5 2MPa，温度40 50°C，流量20L/min，纳滤膜过滤孔径为0. 1 1. Onm ；(9)再将步骤(8)中得到的纳滤膜浓缩液干燥，即得到粉状棉籽蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种从棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，其特征在于步骤(3) 中提取棉铃虫活性酶时，虫浆与加水量的重量比为1:5，pH值为5. (Γ6.0，超声波频率为 30 40kHZ，提取时间为IOOs0
全文摘要
本发明涉及一种提取棉籽蛋白的方法，包括(1)将棉籽粕粉碎；(2)超声波处理棉籽粕；(3)提取棉铃虫活性酶；(4)棉籽粕酶解；(5)升温灭酶，然后离心分离，得到上清液和滤渣；(6)将滤渣再加水洗，水洗液与步骤(5)中得到的上清液合并；(7)将合并后的上清液经微滤膜除杂、纳滤膜浓缩、干燥后即得到粉状棉籽蛋白。本发明的方法使得棉籽蛋白的生产具有较高的提取率，而且产品具有较强的功能活性，同时解决了现有生物酶解工艺方案需高价购买蛋白酶，造成生产成本偏高的问题。
文档编号A23K1/14GK102550794SQ20121000268
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者万端极, 刘玲, 司佳, 吴正奇, 李冬生, 汤亚杰, 海文英, 王雄, 肖诗英 申请人:湖北工业大学