CN102090501B - 一种麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法，属于麻疯树籽粕精深加工领域。本发明首先采用挤压膨化机作为反应器，再利用生物酶解破坏植物细胞壁，最后用适当浓度的乙醇脱洗，解决了麻疯树籽粕的毒素残留的问题并同时制备了麻疯树籽粕浓缩蛋白，一举两得。最后，对脱毒后麻疯树籽粕浓缩蛋白进行了营养评价。本发明设备要求不高，生产工艺简单，生产过程条件温和，不涉及用强酸和强碱对其进行处理，对环境友好。且原料价格低廉，生产成本低，适于大规模的工业化生产。同时，本发明也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中农业领域农产品精深加工领域的需求，且社会、经济效益十分显著，其意义重大。

Description

一种麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法

技术领域

本发明涉及毒素脱除和浓缩蛋白制备领域，具体涉及一种麻疯树籽粕中有毒成分脱除并同时浓缩提升蛋白质含量的工艺方法。

背景技术

随着全球环境污染和石油资源枯竭两大问题的日益严重，发展生物可再生能源---生物柴油势在必行。由于废弃食用油脂回收困难、成分复杂难以保障生物柴油的品质；而以菜籽油和棉籽油为原料制备生物柴油，又受到原料成本的制约；因此，基于我国国情，大力发展木本油料作物是当前最好的选择。

麻疯树(Jatropha curcas L.)也叫小桐子、膏桐，是我国南方山区的一种木本油料树种，其种子含油量丰富(种子重量的52％)。更重要的是，油的理化特性与柴油接近，是一种非常具开发潜力的可再生的生物资源。目前，利用麻疯树制备生物柴油已成为研究的热点。随着生物柴油行业的不断壮大，麻疯树籽制备生物柴油的需求也将日益增长。从而，提油后的副产物麻疯树籽粕产量也会随之不断的增加。

麻疯树粕(完全脱脂)粗蛋白含量达48％～60％，其中氨基酸总量多且组成比较平衡。除了赖氨酸，其脱壳的种仁粉，浓缩蛋白和个别小部分蛋白的必需氨基酸含量要超过联合国粮食与农业组织和世界卫生组织所公布的学前儿童所需氨基酸总量，是一种极具开发潜力的植物蛋白资源。

但饲喂试验表明，麻疯树籽粕对人、大鼠、小鼠、山羊、小牛和鸡等均有毒。其中毒性物质为佛波醇酯、毒蛋白、胰蛋白酶抑制剂、鞣酸类、淀粉酶抑制剂、皂苷类、肌醇六磷酸、皂苷和植酸等物质，这成为限制麻疯树籽粕作为食物或饲料资源开发利用的主要原因。

有研究表明，在鱼类实验中脱毒的麻疯树籽粕比豆粕更加适合鱼类生长的优点。在体外消化实验中，不同品种的脱毒麻疯树籽粕，其蛋白质降解率都在80％左右，同等情况下要高于大豆、蚕豆和鹰嘴豆的降解率。并且在人工瘤胃培养24h的过程中，用脱毒的麻疯树籽粕粉代替大豆粉，既不影响气体和短链脂肪酸的产生，也不影响真实降解率。与大豆蛋白相比，低降解率导致在瘤胃内降解下降，从而可以导致胃蛋白酶和胰蛋白酶消分泌增多，提高营养物质在小肠的消化率。由此可见，脱毒后的麻疯树籽粕在动物营养蛋白领域中有着巨大的空间。

然而，在麻疯树籽粕脱毒工艺的研究方面，国外仅有化学脱毒法，该法能耗大，环境成本高且脱毒后的蛋白效价比低。所以，本专利首先采用挤压膨化机作为反应器，再利用生物酶解破坏植物细胞壁，最后用适当浓度的乙醇脱洗，解决了麻疯树籽粕的毒素残留的问题并同时制备了麻疯树籽粕浓缩蛋白，一举两得。最后，对脱毒后麻疯树籽粕浓缩蛋白进行了营养评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种麻疯树籽粕毒性物质脱除及浓缩蛋白制备的方法，为麻疯树籽粕资源的进一步深加工利用提供脱毒的蛋白原料。

本发明提供一种麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法，包括如下步骤：

(1)将晒干得到的麻疯树籽进行剥壳，取得核仁，将核仁放在40℃下风干、粉碎，其粉碎粒径为20～100目，并放在-20℃保存以备用。

(2)将步骤(1)得到的材料采用适当的挤压膨化预处理后，用石油醚(沸程：40～60℃)进行脱脂并粉碎，得到脱脂麻疯树籽粕。

(3)采用适当比例的纤维酶和果胶酶对步骤(2)得到的脱脂麻疯树籽粕进行酶解，然后离心取得沉淀，干燥。

(4)按照适当的固液比向步骤(3)所述沉淀中加入适当浓度的乙醇进行处理，然后离心取得沉淀并进行干燥，干燥后产品为脱毒脱脂麻疯树籽粕浓缩蛋白。

步骤(2)中麻疯树籽粕挤压膨化技术参数为：物料含水率为11％～35％；膨化温度为75℃～120℃；螺杆转速为140r/min～200r/min；模孔直径为10mm；模孔长度10mm。

步骤(3)中所述纤维酶和果胶酶的酶解的条件为：纤维酶和果胶酶总加入量为脱脂麻疯树籽粕质量的0.05％～3％；纤维酶和果胶酶质量比为1∶1～1∶4；酶解温度45℃～65℃，酶解的pH为4.5～6.5，酶解时间0.5h～2h。

步骤(4)中所述乙醇处理的条件为：乙醇浓度(v/v)为50％～80％；料液比(w/v)为1∶5～1∶20；处理时间为1h～3h；处理温度为：35℃～60℃。

本发明设备要求不高，生产工艺简单，生产过程条件温和，不涉及用强酸和强碱对其进行处理，对环境友好。且原料价格低廉，生产成本低，适于大规模的工业化生产。同时，本发明也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中农业领域农产品精深加工领域的需求，且社会、经济效益十分显著，其意义重大。

附图说明

附图为总工艺流程图

具体实施方式

麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法

(1)将晒干得到的麻疯树籽进行剥壳，取得核仁，将核仁放在40℃下风干后用中药机粉碎，最好为60目，将得到的核仁粉采用适当的挤压膨化技术进行预处理后，再用石油醚(沸程：40～60℃)进行脱脂并粉碎，获得脱脂麻疯树籽粕。挤压膨化进行预处理及脱脂过程为：首先，将前期得到的粉碎麻疯树籽粕调节水分到18％，进行挤压膨化(双螺杆膨化机，济南赛信膨化机械有限公司的DS 32型)。技术参数为：膨化温度为90℃、螺杆转速为150r/min、模孔直径为10mm和模孔长度10mm。最后，测定原料中的有毒成分含量(佛波脂、胰蛋白酶抑制剂、植物凝聚素、皂苷、总酚和植酸)及基本成分含量，并进行对比分析，如表1和表2。

表1初始原料中有效测定成分含量

表2挤压膨化脱脂后原料中有效测定成分含量

由结果说明，经过挤压膨化处理后胰蛋白酶抑制剂和植物凝聚素分别由原来的27.28mg/g和38.78mg/ml减少到3.15mg/g和3.43mg/ml。佛波脂也从3.06mg/g变为2.888mg/g。

因为，挤压膨化机是一种集输送、混和、加热和加压等多种化工单元操作于一体的连续式反应器，挤压膨化过程中温度升高及其螺杆剪切、挤压作用，使得胰蛋白酶抑制剂和植物凝聚素结构变性，失去活性。可见，挤压膨化预处理对于降低胰蛋白酶抑制剂和植物凝聚素毒性成分的影响是有效的，同时为下一步的酶解做好了原料质构上的准备。

(2)首先，采用适当比例的纤维酶和果胶酶对步骤(1)得到的材料进行酶解，然后离心取得沉淀，干燥。再接着用适当浓度的乙醇对干燥的酶解产物进行处理，然后离心取得沉淀并干燥。具体方法如下：

纤维酶和果胶酶的酶解的条件为：纤维酶和果胶酶总加入量为脱脂麻疯树籽粕质量的0.05％～3％；纤维酶和果胶酶质量比为1∶1～1∶4；纤维酶和果胶酶的酶解温度45℃～65℃，酶解的pH为4.5～6.5，酶解时间0.5h～2h。离心转速为3800r/min～5000r/min，时间10min～25min。

乙醇处理的条件为：乙醇浓度(v/v)为50％～80％；料液比(w/v)为1∶5～1∶20；处理时间为1h～3h；处理温度为：35℃～60℃。离心转速为3800r/min～5000r/min，时间10min～25min。

最后，分别测定原料中的有毒成分含量(佛波脂、胰蛋白酶抑制剂、植物凝聚素、皂苷、总酚和植酸)及基本成分含量，并进行对比分析，如表3和表4。

表3酶解后原料中有效测定成分含量

表4醇洗后原料中有效测定成分含量

根据植物细胞壁的构成，利用酶反应所具有的高度专一性等特点，选择相应的酶，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁结构，使有毒成分充分暴露出来，溶解、混悬或胶溶于酒精中，并且酶能将不溶性的纤维等成分降解变成可溶性的小分子糖类，有助于酒精洗涤。所以，佛波脂、皂苷、总酚、植酸、可溶性糖分、灰分及一些微量组分等便溶解于酒精中，从而制备得到了脱毒麻疯树籽粕浓缩蛋白。

最后，步骤(1)和(2)的结果表明，在脱毒后的麻疯树籽粕浓缩蛋白中，佛波脂不得检测出，胰蛋白酶抑制剂、植物凝集素、皂苷、总酚和植酸的含量都在国家规定的标准内，与大豆浓缩蛋白一样。同时，经过这个脱毒脱毒工艺，脱毒脱脂麻疯树籽粕浓缩蛋白含量达到74.68％，氨基酸比例平衡，蛋白体外消化率高达92.37％，其中胃蛋白酶不溶性氮低于4.57％远低于大豆粕。

Claims (3)

1.一种麻疯树籽粕脱毒及浓缩蛋白制备的方法，包括如下步骤：

(1)首先，将晒干得到的麻疯树籽进行剥壳，取得核仁并风干粉碎，再把得到的核仁粉采用适当的挤压膨化工艺，其工艺参数为：物料含水率11％～35％、膨化温度75℃～120℃、螺杆转速140r/min～200r/min、模孔直径10mm和模孔长度10mm，进行预处理后，进行脱脂并再粉碎，获得脱脂麻疯树籽粕；

(2)其次，采用适当比例的纤维酶和果胶酶对步骤(1)得到的脱脂麻疯树籽粕进行酶解，其酶解的条件为：纤维酶和果胶酶总加入量为脱脂麻疯树籽粕质量的0.05％～3％、纤维酶和果胶酶质量比1∶1～1∶4、纤维酶和果胶酶的酶解温度45℃～65℃、酶解的pH4.5～6.5和酶解时间0.5h～2h，然后离心取得沉淀；

(3)最后，按照适当的固液比向步骤(2)所述沉淀中加入适当浓度的乙醇进行处理，其处理的条件为：乙醇浓度(v/v)50％～80％、料液比(w/v)1∶5～1∶20、处理时间1h～3h和处理温度35℃～60℃，然后离心取得沉淀并进行干燥，得到脱毒的麻疯树籽粕浓缩蛋白。

2.根据权利要求1方法，制备的浓缩蛋白粉，蛋白质含量不得低于70％，氨基酸比例平衡，蛋白体外消化率高达92.37％，其中胃蛋白酶不溶性氮低于4.57％。

3.根据权利要求1方法，制备的浓缩蛋白粉中不含有佛波酯，胰蛋白酶抑制剂含量小于或等于2.47mg/g，植物凝聚素小于或等于1.35mg/ml，单宁小于或等于0.93g/100g，总酚小于或等于0.09g/100g，植酸小于或等于6.85％。

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