专利名称：去除大米蛋白水解液中镉元素的方法
技术领域：
本发明涉及一种去除大米蛋白水解液中镉元素的方法。
背景技术：
大米蛋白因具有氨基酸配比合理、营养价值高、致敏性低等特点而被认为优质植物蛋白。目前，我国大米蛋白主要来源于大米加工的副产物一米糠以及味精发酵和淀粉糖生产工业的副产物——米渣。米糠和米渣不仅蛋白含量丰富，而且产量高，尤其是米糠，年产量超过一千万吨。研究表明，米糠是大米中重金属镉主要的富集部位，其含量远大于大米本身，镉积累量占整个籽粒的30%以上。有文献报道，镉易与大米中的蛋白质结合，而在其它营养成分中积累较少。可见，大米蛋白产品镉含量远大于大米。而大米蛋白中镉主要以络合物的形式存在，因此，直接将大米蛋白中的镉去除较为困难。蛋白水解液是一种以蛋白为原料，经过强酸、强碱或酶处理后得到的营养丰富的蛋白水解制品。该产品可作为营养强化剂直接添加于食品中，还可以作为母液通过分离提取制得用于临床治疗或营养保健的氨基酸制剂。目前，酸水解法因具有工艺简单、生产周期短和成本低等特点仍然是工业上生产蛋白水解液，尤其是复合氨基酸溶液最常用的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种去除大米蛋白水解液中镉元素的方法。本发明提供的去除大米蛋白水解液中镉元素的方法，包括如下步骤:将大米蛋白水解液的PH值调节为1.6-2.4后，上样于强酸型阳离子交换树脂柱，依次用氨水和酸进行洗脱，收集氨水洗脱而得的洗脱液，完成所述大米蛋白水解液中镉元素的去除。
上述方法所述调节步骤中，所用调节剂为浓度0.05-0.15mol/L的NaOH的水溶液，具体为浓度为0.10mol/L的NaOH的水溶液。调节后大米蛋白水解液的pH值为2或2.4或
1.6 或 1.6-2 或 2-2.4 ；所述大米蛋白水解液的流速为5_7BV/h，具体为6BV/h，IBV为一个柱床体积，上样量为8-10BV，具体为9BV ；所述氨水的浓度为0.25-0.35mol/L,具体为0.3mol/L ；所述酸为硝酸或盐酸，所述酸的浓度为2_4mol/L，具体为3mol/L。所述洗脱步骤中，洗脱速度均为5_7BV/h，具体为6BV/h ；洗脱时间均为1.5-2.5小时，具体为2小时；洗脱次数均为I次；所述树脂柱的径高比为1: 20-50，具体为1: 25;所述方法还包括如下步骤:在所述洗脱步骤之前，将所述强酸型阳离子交换树脂柱进行如下预处理:用去离子水清洗后，依次用质量百分浓度为3%的HCI水溶液、去离子水、质量百分浓度为3%的NaOH水溶液和去离子水分别洗涤24h后，再用2mol/L的HCI水溶液浸泡24h，去离子水洗至中性，滤出树脂，干燥。
所述方法还包括如下步骤:在所述洗脱步骤之后，将所得氨水洗脱而得的洗脱液于40-55°C蒸馏，至无冷凝液滴下时，结束蒸馏，用去离子水将剩余的溶液洗出。所述大米蛋白水解液为按照包括如下步骤的方法制备而得:将含镉元素的大米蛋白与6mol/L的HCl以Ig: IOmL的比例混合回流20h后，按蛋白水解液质量的5%添加活性炭振荡过滤，得到所述大米蛋白水解液。另外，上述方法中用硝酸洗脱步骤是为了洗出树脂中的镉，以便下次重复利用。本发明以含镉大米蛋白为原料，利用酸水解法制备大米蛋白水解液，采用强酸型阳离子交换树脂，通过动态吸附后分步洗脱的方式，去除溶液中的镉，进而获得纯化的氨基酸产品。该方法操作简单、实用性强、可连续操作，经过处理后的氨基酸得率达85%以上，镉去除率达到95%以上。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。所用径高比为1: 25的强酸型阳离子交 换树脂柱中，填充的强酸型阳离子交换树脂为钠型732阳离子交换树脂，粒径为0.3-1.2mm，产品编号为10024260，购自国药集团化学试剂有限公司；该树脂柱的产品编号为369721，购自广州科恩玻璃教学仪器有限公司。所用大米蛋白原料是含镉大米经碱浸提法制备而成的，工艺流程如下:将大米粉碎后过100目筛，按液料比为6.8ml: Ig加入质量分数为0.23%的NaOH溶液后混匀，置于37°C恒温水浴振荡器中反应16h,于室温下3000r/min离心20min ;取上清液,滴加质量分数为0.1 %的盐酸溶液调节其pH值为5.5，于室温下3000r/min离心20min，收集底层沉淀在-40°C条件下冷冻干燥24h，粉碎过100目筛即为大米蛋白产品，存储于干燥器中备用。下述实施例中镉含量的测定方法如下:样品消解:利用微波消解法消解样品。取样量为2mL，消解体系为8mLHN03(65%)+2mL H2O2 (40% )。采用逐步升温的方式消解，初始温度为40°C，以10°C /min的速度升温至120°C，保持2min ;再以8°C /min的速度升温至160°C，保持5min ;最后以4°C /min的速度升温至180°C,保持15min。消解完成后,将消解液于电热板上(180°C )赶尽；用超纯水(电阻彡18.2ΜΩ)定容至镉浓度范围为0.5-5.0y g/L待测。采用Shimadzu AA-7000型石墨炉原子吸收光谱仪测定镉含量。测定条件:波长228.8nm，狭缝宽度0.7nrn，灯电流8mA，进样量20 μ L ;干燥、灰化、原子化以及净化阶段的温度分别为 150°C、500°C、220(rC和 2400°C。氨基酸含量的测定方法如下:采用Hitachi L.8800氨基酸分析仪测定氨基酸组分及含量，蛋白样品测定前须用6mol/L HCl于充氮管中充分酸水解(110°C，24h)。实施例1I)将IOg镉含量为7.818mg/kg的大米蛋白(干基蛋白质含量为92.80 %)与IOOmL浓度为6mol/L的HCl充分混合，回流煮沸20h。向水解液中加入5.5g活性炭，常温下水浴振荡6min(150r/min)后过滤；过滤后的溶液置于温度为55°C的旋转蒸发仪上蒸懼,蒸发至无冷凝液滴下时，结束蒸馏，用去离子水将剩余的溶液洗出，即得到大米蛋白水解液，将其定容至250mL备用。2)用0.1OmoI/L的NaOH溶液调节步骤I)所得大米蛋白水解液的pH值为2，使其以6BV/h的流速流经径高比为1: 25的强酸型阳离子交换树脂柱，上样量为9BV。依次用0.3mol/L氨水和3mol/L HNO3以6BV/h的流速流经交换柱分别洗脱氨基酸和镉，洗脱时间均为2h。收集经氨水洗脱的溶液，置于旋转蒸发仪上蒸馏，温度为40°C，蒸发至无冷凝液滴下时，结束蒸馏，用去离子水将剩余的溶液洗出，将其定容至250mL，完成大米蛋白水解液中镉元素的去除。另外，在步骤2)洗脱步骤之前，可先将强酸型阳离子交换树脂柱进行如下预处理:用去离子水清洗后，依次用质量百分浓度为3%的HCI水溶液、去离子水、质量百分浓度为3%的NaOH水溶液和去离子水分别洗涤24h后，再用2mol/L的HCI水溶液浸泡24h，去离子水洗至中性，滤出树脂，干燥。结果表明，该工艺条件下镉去除率为97.69% (溶液镉浓度由0.3127mg/kg变为0.0072mg/kg)，氨基酸得率为 88.71 %。步骤I)所用大 米蛋白原料和步骤2)处理后所得氨水洗脱溶液中氨基酸的组成含量及处理后得率如表I所示。表1、处理前后氨基酸组分含量及处理后得率
权利要求
1.一种去除大米蛋白水解液中镉元素的方法，包括如下步骤:将大米蛋白水解液的pH值调节为1.6-2.4后，上样于强酸型阳离子交换树脂柱，依次用氨水和酸进行洗脱，收集氨水洗脱而得的洗脱液，完成所述大米蛋白水解液中镉元素的去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述调节步骤，所用调节剂为浓度为0.05-0.15mol/L的NaOH的水溶液，具体为浓度为0.1OmoI/L的NaOH的水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述氨水的浓度为0.25-0.35mol/L,具体为0.3mol/L ;或， 所述酸为硝酸或盐酸，所述酸的浓度为2-4mol/L，具体为3mol/L。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于:所述强酸型阳离子交换树脂柱中，填充的树脂为钠型732阳离子交换树脂。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于:所述洗脱步骤中，洗脱速度为5-7BV/h，具体为 6BV/h ;或， 洗脱时间为1.5-2.5小时，具体为2小时；或， 洗脱次数均为I次；或， 所述大米蛋白水解液的流速为5-7BV/h，具体为6BV/h ;或， 上样量为8-10BV，具体为9BV ;或， 所述树脂柱的径高比为 1: 20-50，具体为1: 25。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于:所述方法还包括如下步骤: 在所述洗脱步骤之前，将所述强酸型阳离子交换树脂柱进行如下预处理: 用去离子水清洗后，依次用质量百分浓度为3%的HCI水溶液、去离子水、质量百分浓度为3%的NaOH水溶液和去离子水分别洗涤24h后，再用2mol/L的HCI水溶液浸泡24h，去离子水洗至中性，滤出树脂，干燥。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于:所述方法还包括如下步骤: 在所述洗脱步骤之后，将所得氨水洗脱而得的洗脱液于40-55°C蒸馏，至无冷凝液滴下时，结束蒸馏，用去离子水将剩余的溶液洗出。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于:所述大米蛋白水解液为按照包括如下步骤的方法制备而得:将含镉元素的大米蛋白与6mol/L的HCl以Ig: IOmL的比例混合回流20h后，按蛋白水解液质量的5%添加活性炭振荡过滤，得到所述大米蛋白水解液。
全文摘要
本发明公开了一种去除大米蛋白水解液中镉元素的方法。该方法，包括如下步骤将大米蛋白水解液的pH值调节为1.6-2.4后，上样于强酸型阳离子交换树脂柱，依次用氨水和硝酸(或相同酸度的盐酸)进行洗脱，收集氨水洗脱而得的洗脱液，完成所述大米蛋白水解液中镉元素的去除。洗脱而得的洗脱液，完成所述大米蛋白水解液中镉元素的去除。该方法操作简单、实用性强、可连续操作，经过处理后的氨基酸得率达85％以上，镉去除率达到95％以上。
文档编号C07B63/00GK103214331SQ20131013705
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者魏益民, 田阳, 魏帅, 郭波莉 申请人:中国农业科学院农产品加工研究所