CN101095454A - 一种采用膜分离技术从谷物籽粒中分离蛋白质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用膜分离技术从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，该方法利用蛋白质在碱性、近常温时溶解度最大，并可在酸性条件下析出的原理，分别用乙醇和水提取谷物籽粒中的醇溶蛋白和水溶蛋白，提取液经离心分离，滤液采用膜分离技术进行富集后酸沉，离心分离，滤饼于低温下干燥，粉碎，即制得青稞/燕麦/莜麦等谷物的蛋白、β-葡聚糖混合物；然后在混合物中加水加热溶解β-葡聚糖，离心分离得全价蛋白。本发明制备的蛋白质纯度高、得率高，同时副产大量的β-葡聚糖(β-葡聚糖的产率在3-10％)。本发明大大降低了耗水量和废水处理量。

Description

一种采用膜分离技术从谷物籽粒中分离蛋白质的方法
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，涉及一种蛋白质的分离提取工艺，尤其涉及一种用膜分离技术从青稞/燕麦/莜麦等谷物的籽粒中分离蛋白质的方法。
背景技术
青稞/燕麦/莜麦等谷物的籽粒均中含有大量的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、β-葡聚糖，其中青稞的蛋白质含量10～15％左右，β-葡聚糖含量3.5～8.6％左右；燕麦的蛋白质含量最高可达17.92％，最低为8.7％，多数在10％～15％之间，β-葡聚糖含量为2.0％～7.5％；莜麦蛋白质含量在11.35％～19.94％，β-葡聚糖含量为3％～6％。
目前，蛋白质组分的提取方法有很多，如溶剂提取法、盐析法、超滤法、凝胶过滤法、等电点沉淀法、离子交换层析、亲和层析、吸附层析、逆流分溶、酶解法等，采用较多的是溶剂提取法，是将提取液沉淀、过滤、烘干、消化而得，存在原料浪费大、收率低(一般在3～7％)、产品纯度不高等缺陷；盐析法、超滤法、凝胶过滤法、等电点沉淀法、离子交换层析、亲和层析、吸附层析、逆流分溶、酶解法等主要用于实验室提取，存在提取量较小、成本较高、要求使用特定的设备等缺点。
膜分离技术是一种新的分离方法，其具有能耗低，单级分离效率高，分离过程简单，不污染环境等优点，被广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。
发明内容
本发明的目的是提供一种膜分离技术从青稞/燕麦/莜麦等谷物的籽粒中分离蛋白质的方法。
本发明采用膜分离技术从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，包括以下工艺步骤：
①将谷物籽粒粉碎成80～200目的细粉；
②将谷物细粉溶于4～20倍体积量的50％～95％乙醇中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8～13，搅拌2～10小时，使谷物细粉中醇溶蛋白溶解，同时灭活谷物细粉中的各种酶；离心分离，收集滤液1；
③将离心分离所得沉淀溶于5～15倍体积量的水中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7～12，加热至30～60℃，搅拌2～8小时，使谷物细粉中水溶蛋白质溶解，离心分离，收集滤液2；
④合并滤液1、滤液2，采用孔径为200-500目的膜浓缩分离设备浓缩滤液至原体积的1/8～1/15，再用0.5～5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2～6，然后采用孔径为200-800目的滤膜过滤，得固体滤饼；
⑤将固体滤饼于20～60℃下干燥，粉碎得蛋白质、β-葡聚糖混合物，加入2～20倍体积量得去离子水，加热至30～60℃，搅拌溶解，使β-葡聚糖溶解；离心分离，沉淀于20～60℃下干燥，粉碎，得全价蛋白。在提取液中加异丙醇，离心分离，然后将分离所得的沉淀于低温脱溶剂，过筛，还可制得β-葡聚糖。
上述的谷物籽粒可以是青稞、燕麦或油麦的籽粒。
本发明与现有技术技术相比具有以下优点：
1、本发明利用蛋白质在碱性、近常温时溶解度最大，并可在酸性条件下析出的原理，分别用乙醇和水提取谷物籽粒中的醇溶蛋白和水溶蛋白，提取液经离心分离，滤液采用膜分离技术进行富集后酸沉，离心分离，滤饼于低温下干燥，粉碎，即制得青稞/燕麦/莜麦等谷物的蛋白、β-葡聚糖混合物；然后在混合物中加水加热溶解β-葡聚糖，离心分离得全价蛋白。本发明制备的蛋白质纯度较高，用凯氏定氮法-GB/T 5009.5进行分析测定，以粗蛋白含量(NX6.25，干基)计≥75％，得率为6-15％。
2、本发明副产大量的β-葡聚糖(β-葡聚糖的产率在3～10％)，有利于原料的充分利用。
3、本发明的滤液可作为工艺用水循环使用，大大降低了耗水量和废水处理量。
4、本发明的工艺简单，操作易于控制，成本低，易于工业化。
具体实施方式
实施例1、从青稞籽粒中分离蛋白质的方法：
①将青稞籽粒粉碎成80～200目的细粉；
②将青稞细粉溶于4～20倍体积量的50％～95％乙醇中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8～13，搅拌2～10小时，使青稞细粉中醇溶蛋白溶解，同时灭活青稞细粉中各种酶；离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液；分离沉淀可用50％～95％乙醇继续提取，并合并滤液得滤液1；
③将离心分离所得沉淀溶于5～15倍体积量的水中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7～12，加热至30～60℃，搅拌2～8小时，使青稞细粉中水溶蛋白质溶解，离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液2；分离沉淀可用水继续提取，并合并滤液得滤液2；
④合并滤液1、滤液2，采用滤膜的孔径为200～500目的膜浓缩分离设备浓缩滤液(滤液做为工艺用水循环使用)至原体积的1/8～1/15，再用0.5～5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2～6，然后采用孔径为200-800目的滤膜过滤，得固体滤饼；
⑤将固体滤饼于20～60℃下干燥，粉碎得蛋白质、β-葡聚糖混合物，加入2～20倍体积量的去离子水，加热至30～60℃，搅拌溶解，使β-葡聚糖溶解；离心分离，沉淀于20～60℃下干燥，粉碎，得全价蛋白。在提取液中加异丙醇，离心分离(转速1000～9000转/分)，然后将分离所得的沉淀于低温脱溶剂，过筛，还可制得β-葡聚糖。
经双酶法(葡萄糖氧化酶/过氧化物酶/GOPOD)分析测定，蛋白质的纯度以粗蛋白含量(NX6.25，干基)计≥75％，得率≥10％。β-葡聚糖的纯度≥70％，β-葡聚糖的得率≥8％。
实施例2、从燕麦籽粒中分离蛋白质的方法：
①将燕麦籽粒粉碎成80～200目的细粉；
②将燕麦粉溶于4～20倍体积量的50％～95％乙醇中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8～13，搅拌2～10小时，使燕麦粉中醇溶蛋白溶解，同时灭活燕麦粉中的各种酶；离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液；分离沉淀可用50％～95％乙醇继续提取，并合并滤液得滤液1；
③将离心分离所得沉淀溶于5～15倍体积量的水中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7～12，加热至30～60℃，搅拌2～8小时，使燕麦粉中水溶蛋白质溶解，离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液2；分离沉淀可用水继续提取，并合并滤液得滤液2；
④合开滤液1、滤液2，采用滤膜的孔径为200～500目的膜浓缩分离设备浓缩滤液(滤液做为工艺用水循环使用)至原体积的1/8～1/15，再用0.5～5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2～6，然后采用孔径为200-800目的滤膜过滤，得固体滤饼；
⑤将固体滤饼于20～60℃下干燥，粉碎得蛋白质、β-葡聚糖混合物，加入2～20倍体积量的去离子水，加热至30～60℃，搅拌溶解，使β-葡聚糖溶解；离心分离，沉淀于20～60℃下干燥，粉碎，得全价蛋白。在提取液中加异丙醇，离心分离(转速1 000～9000转/分)，然后将分离所得的沉淀于低温脱溶剂，过筛，还可制得β-葡聚糖。
经双酶法(葡萄糖氧化酶/过氧化物酶/GOPOD)分析测定，蛋白质的纯度以粗蛋白含量(NX6.25，干基)计≥75％，得率≥10％。β-葡聚糖的纯度≥70％，β-葡聚糖的得率≥5％。
实施例3、从莜麦籽粒中分离蛋白质的方法：
①将莜麦籽粒粉碎成80～200目的细粉；
②将莜麦粉溶于4～20倍体积量的50％～95％乙醇中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8～13，搅拌2～10小时，使莜麦粉中醇溶蛋白溶解，同时灭活莜麦粉中的各种酶；离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液；分离沉淀可用50％～95％乙醇继续提取，并合并滤液得滤液1；
③将离心分离所得沉淀溶于5～15倍体积量的水中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7～12，加热至30～60℃，搅拌2～8小时，使莜麦粉中水溶蛋白质溶解，离心分离(转速1000～9000转/分)，收集滤液2；分离沉淀可用水继续提取，并合并滤液得滤液2；
④合并滤液1、滤液2，采用滤膜的孔径为200～500目的膜浓缩分离设备浓缩滤液(滤液做为工艺用水循环使用)至原体积的1/8～1/15，再用0.5～5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2～6，然后采用孔径为200-800目的滤膜过滤，得固体滤饼；
⑤将固体滤饼于20～60℃下干燥，粉碎得蛋白质、β-葡聚糖混合物，加入2～20倍体积量的去离子水，加热至30～60℃，搅拌溶解，使β-葡聚糖溶解；离心分离，沉淀于20～60℃下干燥，粉碎，得全价蛋白。在提取液中加异丙醇，离心分离(转速1000～9000转/分)，然后将分离所得的沉淀于低温脱溶剂，过筛，还可制得β-葡聚糖。
经双酶法(葡萄糖氧化酶/过氧化物酶/GOPOD)分析测定，蛋白质的纯度以粗蛋白含量(NX6.25，干基)计≥85％，得率≥12％。β-葡聚糖的纯度≥70％，β-葡聚糖的得率≥8％。

Claims (5)

1、一种采用膜分离技术从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，包括以下工艺步骤：
①将谷物籽粒粉碎成80～200目的细粉；
②将谷物细粉溶于4～20倍体积量的50％～95％乙醇中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至8～13，搅拌2～10小时，离心分离，收集滤液1；
③将离心分离所得沉淀溶于5～15倍体积量的水中，用0.5～5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7～12，加热至30～60℃，搅拌2～8小时，离心分离，收集滤液2；
④合并将滤液1、滤液2，采用膜浓缩分离设备浓缩滤液至原体积的1/8～1/15，再用0.5～5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2～6，然后采用孔径为200～800目的滤膜过滤，得固体滤饼；
⑤将固体滤饼于20～60℃干燥，粉碎，加入2～20倍体积量的去离子水，加热至30～60℃，搅拌溶解，离心分离，沉淀于20～60℃下干燥，粉碎，得全价蛋白。
2、如权利要求1所述的从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，其特征在于：所述谷物籽粒为青稞、燕麦或莜麦的籽粒。
3、如权利要求1所述的从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，其特征在于：所述离心分离的转速为1000～9000转/分。
4、如权利要求1所述的从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，其特征在于：步骤②所述工艺重复进行，并合并滤液。
5、如权利要求1所述的从谷物籽粒中分离蛋白质的方法，其特征在于：步骤③所述工艺重复进行，并合并滤液。
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