CN101665534A - 一种棉籽浓缩蛋白的制备方法及其加工生产线 - Google Patents

一种棉籽浓缩蛋白的制备方法及其加工生产线 Download PDF

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Abstract

一种棉籽浓缩蛋白的制备方法及其加工生产线，将脱酚棉籽蛋白原料经20～40目筛去除壳、绒，溶于6－8倍水，加入各占原料质量0.5～0.6‰、1.0～1.2‰和0.4～0.5‰的淀粉酶、纤维素酶和果胶酶，温度30～40℃，1～3h，升温至85～90℃灭酶15～20min；降温后用盐酸等调pH值至4.0～4.5，1～1.5h，再用NaOH或Ca(OH)2调pH值至中性，1～1.5h；将物料在离心机(80－100目滤布)内分离：滤液真空浓缩至1/5～1/4体积后喷雾干燥，得到副产品(蛋白含量35－40％)；滤饼真空烘干后粉碎，得到棉籽浓缩蛋白产品(蛋白含量65－70％)。本发明工艺简单，无工业三废。

Description

一种棉籽浓缩蛋白的制备方法及其加工生产线
(一)技术领域
本发明涉及棉籽深加工领域，特别是涉及一种棉籽浓缩蛋白的制备方法。
(二)技术背景
我国是世界主要产棉大国，棉籽资源十分丰富，棉籽含有大量的优质蛋白。如果棉籽资源得到充分利用，将会大大减少价格较高的豆粕和鱼粉的进口量。但目前我国的高质量棉籽蛋白产量很小，棉籽经过脱除游离棉酚后，还含有壳、绒等杂质，并含有淀粉、纤维等多糖类物质，蛋白质的含量较低，未能得到精细的加工和利用。
(三)发明内容
本发明提供一种棉籽浓缩蛋白的制备方法及其加工生产线，要解决脱酚棉籽蛋白进一步精加工的问题，以得到蛋白含量更高、毒素含量更低的优质棉籽浓缩蛋白产品。
本发明的目的是这样实现的：
这种棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
步骤1、将脱酚棉籽蛋白原料进行过筛预处理；
步骤2、将预处理后的脱酚棉籽蛋白原料投入到酶解反应釜中，进行加水搅拌；
步骤3、在酶解反应釜内加入非蛋白酶，酶解1～3h后，将酶解反应釜内物料的温度升温至85-90℃；
步骤4、在酶解反应釜内进行灭酶15～20min，将酶解反应釜内物料的温度降温至常温；
步骤5、将物料输入酸碱反应釜内进行酸解，将pH值调节到4.0～4.5，继续搅拌1～1.5h后停止；
步骤6、将酸解后的物料在酸碱反应釜内进行中和，将pH值调节至中性；
步骤7、将中性物料进行固液离心分离，得到固相物料和液相物料；
步骤8、将固相物料烘干、粉碎，得到蛋白含量65-70％的棉籽浓缩蛋白产品。
步骤9、将液相物料干燥，得到溶解性好，碳水化合物含量高、蛋白含量35-40％的蛋白副产品。
所述步骤1中所用的脱酚棉籽蛋白原料是蛋白含量≥50％的脱酚棉籽蛋白，脱酚棉籽蛋白原料的预处理方法是过20-40目筛。
所述步骤2中酶解反应釜中的加水量为棉籽蛋白原料质量的6～8倍，控制酶解反应釜内物料的温度为30～40℃。
所述步骤3中加入的非蛋白酶是淀粉酶、纤维素酶和果胶酶的联合非蛋白酶，其添加量分别占脱酚棉籽蛋白原料质量的0.5～0.6‰、1.0～1.2‰和0.4～0.5‰。
所述淀粉酶是：α-淀粉酶(EC3.2.1.1.)、β-淀粉酶(EC3.2.1.2.)或两者的混合物；
所述果胶酶是原果胶酶(protopectinase)、果胶聚半乳糖醛酸酶(pectinpolygalacturonase；PG)、果胶甲酯水解酶(pectin methylesterase；PE)的任意一种或两～三种的混合物；
所述纤维素酶是木酶属纤维素酶(Trichoderma)、曲霉属纤维素酶(Aspergillus)、青霉属纤维素酶(Penicillium)中的一种或两～三种的混合物。
所述步骤5中酸解采用盐酸、硫酸、乙酸、磷酸、乳酸等溶液。
所述步骤6中中和采用的是NaOH或Ca(OH)2溶液。
所述步骤7中的固液分离采用的是过滤离心机，滤布80-100目。
所述步骤8中固相物料的烘干采用50～60℃的真空干燥。
所述步骤9中的液相物料先进行真空浓缩，浓缩至原液体积的1/5～1/4，再将浓缩液进行喷雾干燥，得到蛋白副产品。
这种棉籽浓缩蛋白的制备方法所采用的加工生产线，由气流输送机、振动分离筛、配料池、第一浆液泵、酶解反应釜、第二浆液泵、酸碱反应釜、第三浆液泵、过滤离心机顺序连接，过滤离心机的固相物料出料口与真空干燥机、粉碎机顺序连接，过滤离心机的液相物料出料口与真空浓缩机、第四浆液泵、喷雾干燥塔顺序连接。
本发明具有以下特点和有益效果：
本发明采用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶三种非蛋白酶进行联合酶解，将原料中不可溶的淀粉类物质、纤维素类物质、果胶类物质酶解为短链的可溶性物质，从而达到与原料中蛋白原料分开的目的，进一步提高蛋白的纯度。
淀粉酶(amylase)一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元等α-1，4-葡聚糖，水解α-1，4-糖苷键。
纤维素酶是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。
果胶酶是催化植物细胞间质(即果胶质)水解成半乳糖醛酸和果胶酸的一类酶。果胶酶可以由黑曲霉经发酵精制而得。
本发明在酶解后辅以稀酸酸解，从而促进已经形成美拉德反应的蛋白和糖类物质进行可逆反应，从而达到蛋白和糖类物质分开从而去除糖类提高蛋白含量的目的。
经蛋白含量试验表明，本发明得到的棉籽浓缩蛋白比原脱酚棉籽蛋白原料的蛋白含量提高很多，达65～70％；得到的蛋白副产品可溶性好，富含碳水化合物类物质，蛋白含量35～40％，是很好的发酵培养基，棉籽浓缩蛋白试验数据见下表：
棉籽浓缩蛋白试验数据
  批次   1   2   3   4   5   6   7   8
  试验日期   6.6   6.14   7.3   7.12   7.18   7.25   8.10   8.13
  原料蛋白(％)   50.19   50.19   50.19   50.19   50.19   50.19   50.19   50.19
  前处理   40目筛   40目筛   40目筛   40目筛   40目筛   40目筛   40目筛   40目筛
  筛后蛋白(％)   50.93   50.93   50.93   50.93   50.93   50.93   50.93   50.93
  滤液浓缩干燥后蛋白含量(％)   39.65   37.24   38.48   36.87   36.94   36.59   36.07   37.49
  滤渣50-60℃真空烘干后指标(％)   蛋白66.26水分4.13   蛋白68.89水分3.93   蛋白67.16水分4.82   蛋白69.64水分4.62   蛋白69.70水分4.87   蛋白70.25水分3.89   蛋白70.07水分4.93   蛋白68.84水分4.61
本发明在投入反应釜之前可先进行预处理，可以除去原料中的棉籽壳、绒等杂物，且提高原料的蛋白含量至50.5～51.0％。原料蛋白经过加酶和加酸浸泡后，再经过固液分离和干燥等工艺可以得到优质的棉籽浓缩蛋白产品和高碳水化合物含量的蛋白副产品，制备工艺简单，不产生工业三废，有利于环境保护。制备步骤8中所得到的棉籽浓缩蛋白由于其低毒、高蛋白等特性，可以替代进口鱼粉等蛋白原料用于一些高端饲料产品中。同时可得到可溶性好、碳水化合物含量高的蛋白副产品，可作为原料用于发酵行业中。
(四)附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
图2是本发明的制备生产线的连接示意图。
图3是本发明的蛋白含量试验结果图。
附图标记：1-气流输送机、2-振动分离筛、3-配料池、4-第一浆液泵、5-酶解反应釜、6-第二浆液泵、7-酸碱反应釜、8-第三浆液泵、9-过滤离心机、10-真空干燥机、11-真空浓缩机、12-第四浆液泵、13-喷雾干燥塔、14-粉碎机。
(五)具体实施方式
实施例，这种制备功能性蛋白肽的方法步骤：
步骤1、将脱酚棉籽蛋白原料进行过20～40目筛预处理，去除原料里的壳和绒；所用的脱酚棉籽蛋白原料是蛋白含量≥50％的脱酚棉籽蛋白。
步骤2、将预处理后的脱酚棉籽蛋白原料投入到酶解反应釜中，进行加水搅拌；酶解反应釜中的加水量为棉籽蛋白原料质量的6～8倍，控制酶解反应釜内物料的温度为30～40℃。
步骤3、在酶解反应釜内加入淀粉酶、纤维素酶和果胶酶的联合非蛋白酶，其添加量分别占脱酚棉籽蛋白原料质量的0.5～0.6‰、1.0～1.2‰和0.4～0.5‰，酶解1～3h后，将酶解反应釜内物料的温度升温至85-90℃。
步骤4、在酶解反应釜内进行灭酶15～20min，将酶解反应釜内物料的温度降温至常温。
步骤5、将物料输入酸碱反应釜内采用盐酸或硫酸进行酸解，将pH值调节到4.0～4.5，继续搅拌1～1.5h后停止。
步骤6、将酸解后的物料在酸碱反应釜内进行中和，用NaOH或Ca(OH)2溶液将pH值调节至中性。
步骤7、将中性物料进行固液离心分离(可选用80-100目的滤布)，得到固相物料和液相物料。
步骤8、将固相物料烘干、粉碎，得到棉籽浓缩蛋白产品(蛋白含量65-70％)，固相物料的烘干采用50～60℃的真空干燥。
步骤9、将液相物料进行真空浓缩，浓缩至原液体积的1/5～1/4，将浓缩液进行喷雾干燥，得到蛋白副产品(蛋白含量35-40％)。
所述淀粉酶可以是：α-淀粉酶(EC3.2.1.1.)、β-淀粉酶(EC3.2.1.2.)或两者的混合物。
所述果胶酶可以是以下三种任意一种或两三种的混合物：
(1)、原果胶酶(protopectinase)，可使天然果胶转变为可溶性果胶。
(2)、果胶聚半乳糖醛酸酶(pectin polygalacturonase；PG)，使果胶或果胶酸中α-1，4键分解，而生成半乳糖醛酸。
(3)、果胶甲酯水解酶(pectin methylesterase；PE)，使果胶中甲酯水解，生成果胶酸。
所述纤维素酶一般用真菌或细菌生产，比较典型的有木酶属纤维素酶(Trichoderma)、曲霉属纤维素酶(Aspergillus)和青霉属纤维素酶(Penicillium)。
参见图1、图2所示，上述棉籽浓缩蛋白的制备方法所采用的加工生产线，由气流输送机1、振动分离筛2、配料池3、第一浆液泵4、酶解反应釜5、第二浆液泵6、酸碱反应釜7、第三浆液泵8、过滤离心机9顺序连接，过滤离心机9的固相物料出料口与真空干燥机10、粉碎机14顺序连接，过滤离心机9的液相物料出料口与真空浓缩机11、第四浆液泵12、喷雾干燥塔13顺序连接。

Claims (10)

1.一种棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
步骤1、将脱酚棉籽蛋白原料进行过筛预处理；
步骤2、将预处理后的脱酚棉籽蛋白原料投入到酶解反应釜中，进行加水搅拌；
步骤3、在酶解反应釜内加入非蛋白酶，酶解1～3h后，将酶解反应釜内物料的温度升温至85-90℃；
步骤4、在酶解反应釜内进行灭酶15～20min，将酶解反应釜内物料的温度降温至常温；
步骤5、将物料输入酸碱反应釜内进行酸解，将pH值调节到4.0～4.5，继续搅拌1～1.5h后停止；
步骤6、将酸解后的物料在酸碱反应釜内进行中和，将pH值调节至中性；
步骤7、将中性物料进行固液离心分离，得到固相物料和液相物料；
步骤8、将固相物料烘干、粉碎，得到蛋白含量65-70％的棉籽浓缩蛋白产品。
步骤9、将液相物料干燥，得到溶解性好，碳水化合物含量高、蛋白含量35-40％的蛋白副产品。
2.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤1中所用的脱酚棉籽蛋白原料是蛋白含量≥50％的脱酚棉籽蛋白，脱酚棉籽蛋白原料的预处理方法是过20～40目筛。
3.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤2中酶解反应釜中的加水量为棉籽蛋白原料质量的6-8倍，控制酶解反应釜内物料的温度为30～40℃。
4.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤3中加入的非蛋白酶是淀粉酶、纤维素酶和果胶酶的联合非蛋白酶，其添加量分别占脱酚棉籽蛋白原料质量的0.5～0.6‰、1.0～1.2‰和0.4～0.5‰。
5.根据权利要求4所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：
所述淀粉酶是：α-淀粉酶、β-淀粉酶或两者的混合物；
所述果胶酶是原果胶酶、果胶聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯水解酶的任意一种或两～三种的混合物；
所述纤维素酶是木酶属纤维素酶、曲霉属纤维素酶、青霉属纤维素酶中的一种或两～三种的混合物。
6.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤5中酸解采用盐酸、硫酸、乙酸、磷酸、乳酸等溶液。
7.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤6中中和采用的是NaOH或Ca(OH)2溶液。
8.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤7中的固液分离采用的是过滤离心机，滤布80-100目；所述步骤9中的液相物料先进行真空浓缩，浓缩至原液体积的1/5～1/4，再将浓缩液进行喷雾干燥，得到蛋白副产品。
9.根据权利要求1所述的棉籽浓缩蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤8中固相物料的烘干采用50～60℃的真空干燥。
10.一种权利要求1-9任意一项的棉籽浓缩蛋白的制备方法所采用的加工生产线，其特征在于：由气流输送机(1)、振动分离筛(2)、配料池(3)、第一浆液泵(4)、酶解反应釜(5)、第二浆液泵(6)、酸碱反应釜(7)、第三浆液泵(8)、过滤离心机(9)顺序连接，过滤离心机(9)的固相物料出料口与真空干燥机(10)、粉碎机(14)顺序连接，过滤离心机(9)的液相物料出料口与真空浓缩机(11)、第四浆液泵(12)、喷雾干燥塔(13)顺序连接。
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