CN102060858B - 一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：加工废水的预处理、有机溶剂沉降、有机溶剂浸提、浓缩/干燥等步骤。该方法具有操作简单、成本低、高效环保、污染少、适合于工业化大生产且不破坏叶绿素等特点。

Description

一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法

技术领域

本发明涉及一种从废水中提取有机物的方法，尤其是一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法。

背景技术

红三叶（Trifolium Pratense. L）为豆科三叶草属的多年生草本植物，是豆科植物中一种重要的饲料用草，全球都有广泛分布。红三叶草中含有大量的异黄酮类物质，质量分数占干重的0.5%~3.5%，比其他豆科植物中异黄酮的含量高10倍~30倍。红三叶异黄酮具有抗雌激素作用，能有效改善妇女更年期综合症、预防和治疗动脉硬化等疾病，还可将其全草制成软膏，治疗局部溃疡。由于红三叶具有多种医疗、保健功效，使其成为一种极具潜力的天然药物和保健食品。因此，充分利用红三叶草开发天然药物和保健品，具有重要的经济价值和生态效益。

红三叶加工废水是指为提取红三叶中的异黄酮而加工红三叶草干草粉的过程中，新鲜的红三叶草经粉碎、搓揉、挤压、冲洗、烘干、打捆加工而产生的废水。目前，红三叶草加工废水被直接排放。由于废水中含有大量的可溶性糖、蛋白质和叶绿素等有机物，自然发酵后会释放出硫化氢、氨气等恶臭气体，造成极大的资源浪费和环境污染。因此，开发资源化处理红三叶加工废水的技术，既可实现废弃资源的合理利用，又可达到消除污染、保护环境的目的，有利于构建资源节约型、环境友好型社会。 

目前，制备红三叶草干草粉的方法已经有相关报道，如红三叶鲜青草预加工方法（专利CN101417002A）；从红三叶草中提取异黄酮及应用也已经有相关报道，如从红三叶中提取异黄酮的方法（专利CN100577656C）、用红三叶草异黄酮制备染料木黄酮和黄豆苷元的方法（专利CN101353340A）、一种红车轴草提取物及其制备方法（专利CN101396422A）、红车轴草提取物及其制剂（专利CN1439367A）、一种从红车轴草制备红车轴草异黄酮的制备工艺（专利CN1693306A）、从红车轴草中提取异黄酮类物质的工艺（专利CN101386613A）、一种从红车轴草中提取分离异黄酮的生产工艺（专利CN101559094A）、Herbal Snuff Composition (US Patent 4696315）。而对将红三叶的加工废水进行资源化处理的技术研究，特别是从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的技术研究未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法；该方法是以按照专利CN101417002A制备红三叶草干草粉过程中产生的有机废水为处理对象，经预处理、有机溶剂沉降、有机溶剂浸提、浓缩/干燥等步骤，得到叶绿素和蛋白质的方法；该方法具有操作简单、成本低、高效环保、污染少、适合于工业化大生产且不破坏叶绿素等特点。

为解决上述技术问题，本发明一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）预处理：将红三叶加工废水经筛网过滤，滤液备用；

2）有机溶剂沉降：向滤液中加入有机溶剂，搅拌，离心，得到上清液A和沉渣B；

3）有机溶剂浸提：向步骤2）得到的沉渣中加入有机溶剂，搅拌，离心，得到上清液和沉渣；

4）浓缩/干燥：将步骤3）得到的上清液进行真空减压浓缩，得到浓缩液，经干燥，得到叶绿素；将步骤3）得到的沉渣进行干燥，得到蛋白质。

进一步地，所述步骤1）中，所述筛网的材质为织造布、无纺布、金属；所述筛网的目数≤100目。

进一步地，所述步骤2）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮；所述有机溶剂的用量为步骤1）得到的滤液体积的10%~50%。

所述搅拌是在搅拌速度为100 rpm~300rpm下搅拌5 min ~30min。

所述离心是在转速为3000 rpm ~5000rpm下离心5 min ~20min。

所述步骤2）得到的上清液A可以经真空减压浓缩，回收有机溶剂；真空减压浓缩时的压力为0.05 MPa ~0.08 MPa，温度为40℃~50℃。

进一步地，所述步骤3）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮；所述有机溶剂的体积分数为70%~100%。

所述搅拌是在搅拌速度为100 rpm ~300 rpm下搅拌1 h ~2h。

所述离心是在转速为3000 rpm ~5000rpm下离心5 min ~20min。

进一步地，所述步骤3）可重复进行多次，直至叶绿素提取完全。

进一步地，所述步骤4）中，真空减压浓缩是在压力为0.05 MPa ~0.08 MPa，温度为40℃~50℃下进行。

本发明主要有以下显著优点：

1、本发明采用有机溶剂沉淀、浸提和浓缩等技术，能同时将叶绿素和蛋白质提取出来，并避免了采用热处理、酸碱处理等常规工艺处理时对叶绿素的破坏，在分离提取过程中叶绿素得到了充分地浸提和保护；

2、本发明采用真空减压浓缩回收有机溶剂，成本低且使资源得到充分利用；

3、本发明操作简便、提取效率高，适合于工业化大生产，操作过程中使用的乙醇、甲醇、丙酮等溶剂可实现回收再利用，污染少；

4、本发明过程中产生的二次废水可作为饲养、灌溉用水等，实现了废弃资源的全处理和循环利用，可完全解决废水排放所造成的污染问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

图1 为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施方式1

一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经20目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积20%的无水甲醇，放入搅拌机中，在150 rpm下搅拌15 min，静置40min，放入离心机中，在3000 rpm下离心10 min，得到上清液A和沉渣B；将上清液A在温度40℃、压力0.05 Mpa下进行真空减压浓缩，回收甲醇循环使用，浓缩废液用作农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为80%的甲醇，放入搅拌机中，在40℃、150rpm下避光搅拌2 h，之后放入离心机中，在3000 rpm下离心15 min，得到上清液C和沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

5）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度40℃、压力0.05 Mpa下进行真空减压浓缩，回收甲醇循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到高纯度的叶绿素，质量分数大于60%；将沉渣F干燥，得到高纯度的蛋白质，质量分数大于50%。

实施方式2

一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经40目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积30%的无水乙醇，放入搅拌机中，在200 rpm下搅拌10min，静置10min，放入离心机中，在4000 rpm下离心10 min，得到上清液A和沉渣B；将上清液A在温度45℃、压力0.06 Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用，浓缩废液用作饲养、农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为90%的乙醇，放入搅拌机中，在60℃、200rpm下避光搅拌1.5 h，之后放入离心机中，在4000 rpm下离心10 min，得到上清液C和沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

5）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度45℃、压力0.06 Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到高纯度的叶绿素，质量分数大于60%；将沉渣F干燥，得到高纯度的蛋白质，质量分数大于50%。

实施方式3

 一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经60目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积30%的丙酮，放入搅拌机中，在300 rpm下搅拌5min，静置65min，放入离心机中，在5000 rpm下离心5 min，得到上清液A和沉渣B；将上清液A在温度40℃、压力0.05 Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用，浓缩废液用作农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为90%的丙酮，放入搅拌机中，在50℃、300rpm下避光搅拌1 h，之后放入离心机中，在5000 rpm下离心5 min，得到上清液C和沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

5）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度40℃、压力0.05 Mpa下进行真空减压浓缩，回收丙酮循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到高纯度的叶绿素，质量分数大于60%；将沉渣F干燥，得到高纯度的蛋白质，质量分数大于50%。

实施方式4

 一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经80目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积40%的无水甲醇，放入搅拌机中，在100 rpm下搅拌20 min，静置20min，放入离心机中，在3000 rpm下离心15 min，得到上清液A和沉渣B；将上清液A在温度50℃、压力0.07 Mpa下进行真空减压浓缩，回收甲醇循环使用，浓缩废液用作农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为100%的甲醇，放入搅拌机中，在40℃、100rpm下避光搅拌2 h，之后放入离心机中，在3000 rpm下离心20 min，得到上清液C和的沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

5）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度50℃、压力0.07Mpa下进行真空减压浓缩，回收甲醇循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到叶绿素；将沉渣F干燥，得到蛋白质。

实施方式5

 一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经100目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积10%的无水乙醇，放入搅拌机中，在100 rpm下搅拌25 min，静置35min，放入离心机中，在4000 rpm下离心20 min，得到上清液A和的沉渣B；将上清液A在温度45℃、压力0.06 Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用，浓缩废液用作饲养、农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为70%的乙醇，放入搅拌机中，在45℃、200rpm下避光搅拌1 h，之后放入离心机中，在4000 rpm下离心5 min，得到上清液C和的沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

6）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度45℃、压力0.06Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到叶绿素；将沉渣F干燥，得到蛋白质。

实施方式6

 一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

1）取红三叶加工废水，经50目筛网过滤，去除固体颗粒杂质，滤液备用；

2）在滤液中加入滤液体积50%的无水乙醇，放入搅拌机中，在250 rpm下搅拌15 min，静置30min，放入离心机中，在5000 rpm下离心10 min，得到上清液A和沉渣B；将上清液A在温度40℃、压力0.08Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用，浓缩废液用作饲养、农田灌溉用水或厌氧消化原料；

3）向沉渣B中加入体积分数为100%的乙醇，放入搅拌机中，在50℃、250rpm下避光搅拌1.5 h，之后放入离心机中，在5000 rpm下离心15 min，得到上清液C和的沉渣D；将上清液C放入容器中待用；

4）对沉渣D重复步骤3），得到上清液E和沉渣F；

5）将上清液E倒入上清液C的容器中，在温度40℃、压力0.08Mpa下进行真空减压浓缩，回收乙醇循环使用同时得到浓缩液，之后将得到的浓缩液干燥，得到叶绿素；将沉渣F干燥，得到蛋白质。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）预处理：将红三叶加工废水经筛网过滤，滤液备用；

2）有机溶剂沉降：向滤液中加入有机溶剂，搅拌，离心，得到上清液A和沉渣B；

3）有机溶剂浸提：向步骤2）得到的沉渣中加入有机溶剂，搅拌，离心，得到上清液和沉渣；

4）浓缩/干燥：将步骤3）得到的上清液进行真空减压浓缩，得到浓缩液，经干燥，得到叶绿素；将步骤3）得到的沉渣进行干燥，得到蛋白质；

其中，所述步骤2）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮；所述有机溶剂的用量为滤液体积的10%~50%；

所述步骤3）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮；所述加入的有机溶剂的体积分数为70%~100%。

2.根据权利要求1所述的一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述筛网的材质为织造布、无纺布、金属；所述筛网的目数为≤100目。

3.根据权利要求1所述的一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述有机溶剂为乙醇。 

4.根据权利要求1所述的一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤3）可重复进行，直至叶绿素提取完全。

5.根据权利要求1所述的一种从红三叶加工废水中同时提取叶绿素和蛋白质的方法，其特征在于，所述步骤4）中，真空减压浓缩是在压力为0.05 MPa ~0.08 MPa，温度为40℃~50℃下进行。