CN102422975A - 一种前萃取花生蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及花生蛋白萃取技术领域一种前萃取花生蛋白的方法：丁二酸二异辛酯磺酸钠、正己烷和缓冲液配制成反胶束溶液；将花生粕加入反胶束溶液中，添加量为0.02～0.08g/mL，在温度为30～55℃、微波频率为2450MHz，功率为5-20W条件下提取20～120min，然后分离得上清前萃液。微波辅助反胶束体系萃取花生蛋白可以同时分离油脂与蛋白质，简化工艺，减少生产成本，提高了萃取率；蛋白质处在反胶束体系的内水环境中，条件温和，蛋白不易变性，能够保持较长活性和较高的稳定性，提取率高，该方法工艺简单。

Description

一种前萃取花生蛋白的方法

技术领域    

本发明涉及花生蛋白萃取技术领域，特别涉及一种反胶束结合微波高效前萃取花生蛋白的方法。

背景技术   

花生是我国主要的油料作物之一，是一种食用、榨油兼用的经济作物，在世界农业生产和贸易中占有重要地位。世界花生主产国有中国、印度、尼日利亚、印度尼西亚、美国等国。据资料统计，2010年，我国花生总产量约为1434万吨，位居世界第一。目前我国花生消费的利用比例大致为榨油占50%～60%，每年榨油后剩余的花生粕大约有900多万吨，蛋白含量约为40%～50%。但目前我国榨油后的花生粕大部分用作饲料或肥料（每吨仅为2000元左右），造成蛋白质的巨大浪费。花生蛋白中含有大量的人体必须氨基酸，其生物价（BV）为58，有效利用率高达98.4％。花生蛋白具有独特的风味品质，其活性与功能特性均可与大豆蛋白媲美。另外，与大豆蛋白相比，花生蛋白还具有易消化，所含腹胀因子少、无豆腥味等优点；而与菜籽、棉籽蛋白相比，花生蛋白所含毒性物质较少，是一种理想的食品工业基础原料。在我国动物性蛋白资源有限的状况下，难以满足人们对蛋白质的需求。因此开展对花生蛋白的研究与应用，为人们提供新的蛋白资源具有极其重要的意义。

经过大量的研究，目前花生蛋白的制备方法主要有热水萃取、等电点沉淀、乙醇洗涤和超滤等。这些方法主要存在蛋白得率低，难以掌握蛋白变性程度，色泽和风味较差，NSI值低，溶剂回收困难等问题。水相法在工业生产蛋白提取率低，易引起蛋白变性，在油脂与蛋白质分离过程中能耗大，成本高，不利于大规模生产；碱提酸沉法制的产品质量好，色泽浅，工艺简单，但碱液消耗较多，排出大量含糖等营养物质以及酸碱的废水，从而造成后处理困难，并会严重污染环境能耗大，生产成本高，而且此法要求原料花生粕质量较均匀一致，以方便工艺操作；用超滤膜法制备的花生分离蛋白纯度明显优于碱提酸沉法制备的花生分离蛋白，且功能特性也有显著的提高。然而，超滤膜的污染及适宜的清洗方法问题却制约着工业化生产的进程；水酶法制油能有效提高油脂及蛋白质的得率与质量，且存在破乳困难等问题，降低蛋白功能性质和营养价值，故目前未实现产业化。

近年来，国内外研究者都在探索新的技术高效萃取花生蛋白，反胶束生物分离技术就是在这一背景应运而生的。反胶束溶液不仅可以萃取蛋白，同时还可以分离出油脂，为蛋白质和油脂的分离提取开辟一条具有工业发展的途径。反胶束溶液作为新的溶剂系统萃取生物分离技术，已广泛用于蛋白质的萃取中【李详村，贺高红，反胶束萃取蛋白技术的新进展[J]. 水处理技术, 2005, 31(1):7-12.】。反胶束是将表面活性剂溶解在非极性有机溶剂中，并使其浓度超过临界浓度，碳氢链向外，亲水基向内组成，形成的球状极性核内具有一定数量的水，称为“水池”(W₀)，可通过含有适量盐的缓冲液来调节大小，此“水池”能够溶解可溶性极性物质，例如：亲水性蛋白质。国外早在1977年，Luisi等首次提出利用反胶束法分离提纯葵花籽蛋白质，蛋白前萃率约为30%。国内在20世纪80年代末，史红勤等（1989）报道了反胶束技术萃取较小分子量蛋白的研究，并研究了水相pH值、离子强度、阳离子种类和蛋白质分子量对反胶束萃取蛋白质的影响。许林妹(2005)等又探讨了用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)反胶束萃取大豆蛋白的研究，蛋白的前萃率为50%左右，得到较好的萃取效果。但这些研究仅是初步研究，并没有工业化生产。

利用反胶束体系萃取蛋白质的目的在于，发展和应用这种技术大规模的分离纯化蛋白质，这依赖于该技术对蛋白质的分离效率。单用反胶束体系分离纯化蛋白质等生物大分子有一些难以克服的弱点，如萃取率不高、目标产物纯度较低、有些生物大分子容易变性等。为了提高反胶束体系在分离纯化生物产品上的实用性，反胶束体系萃取技术同一些近代分离纯化技术的结合应用已经成为当前生物产品分离纯化技术的研究热点。

发明内容   

为了解决以上现有技术中反胶束萃取效率不高、目标产物纯度较低的问题，本发明提供了一种提取率高、提取的花生蛋白纯度高的反胶束结合微波前萃取花生蛋白的方法。

本发明是通过以下措施实现的：

一种前萃取花生蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）配制反胶束溶液：反胶束溶液由丁二酸二异辛酯磺酸钠（以下简称AOT）、正己烷和缓冲液配制而成，按正己烷的体积计，丁二酸二异辛酯磺酸钠添加量为0.04～0.10g/mL,缓冲液添加量为0.01～0.06mL/mL（控制反胶束中的水与丁二酸二异辛酯磺酸钠的摩尔比W₀为10～30）， 所述缓冲液为含盐离子的磷酸盐水溶液，盐离子的浓度为0.03～0.2 mol/L，缓冲液的pH为6.0～10.0；

（2）将花生粕加入反胶束溶液中，添加量为0.02～0.08 g/mL，在温度为30～55℃、微波频率为2450MHz，功率为5-20W条件下提取20～120min，然后分离得上清前萃液。

优选所述盐离子为K⁺、Na⁺、Li⁺、Ba²⁺或Zn²⁺。

优选丁二酸二异辛酯磺酸钠添加量为0.08g/mL, 缓冲液中盐离子为K⁺，盐离子的浓度为0.05mol/L，pH为7，W₀为30，花生粕加入反胶束溶液中的添加量为0.03g/mL，在温度为40℃、微波频率为2450MHz，功率为15W条件下提取60min。

配制反胶束溶液时，将丁二酸二异辛酯磺酸钠与正己烷混合，相比较于常用的磁力搅拌溶解表面活性剂，本发明中优选使用超声波处理使丁二酸二异辛酯磺酸钠溶解至透明，加快其溶解速度。

优选超声处理时的功率为100W，频率为50KHz，温度为30℃。

在微波提取期间优选搅拌速度为200-300r/min。

步骤（2）提取结束后离心分离，优选转速为2500～3800 r/min，离心时间为5～15min。

优选所述花生粕为经过粉碎后粒径大小为80～120目的花生粕粉。

本发明采用反胶束萃取花生蛋白，根据花生蛋白特性选择合适的萃取条件和反胶束溶液，同时采用微波协同反胶束体系作用，明显提高了蛋白质的提取率，是花生粕蛋白资源的高效开发利用的新途径。由于花生蛋白被表面活性剂与水分子保护，不与有机溶剂接触，因此不会失活与变性。固液分离后提得固相经处理可以得到多糖等副产品，充分利用花生粕。本发明工艺简单，不需要加入大量的酸和碱，生产成本低，操作条件温和，产品纯度高，蛋白提取率高。

本发明的有益效果：

（1）反胶束体系中正己烷沸点低，易除去，表面活性剂可回收利用，成本低，避免造成环境的污染；

（2）微波辅助反胶束体系萃取花生蛋白可以同时分离油脂与蛋白质，简化工艺，减少生产成本，提高了萃取率；

（3）蛋白质处在反胶束体系的内水环境中，条件温和，蛋白不易变性，能够保持较长活性和较高的稳定性，提取率高，该方法工艺简单；

（4）萃取过程中，不需要加入大量的酸和碱，表面活性剂与有机溶剂可回收利用，成本低，避免造成环境的污染。

（5）分离、浓缩可以同时进行，过程简单。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

实施例1

（1）花生粕粉的制备

将花生经过压榨后得到的花生粕在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过80目筛，所得即为试验所需花生粕粉，测定其蛋白质的含量为46.63%；

(2) 反胶束溶液配制

称取2g AOT表面活性剂，置于250mL的三角锥形瓶中，加入50mL的正己烷，超声波功率100W，频率为50KHz，温度30℃，使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入含KCl的磷酸盐缓冲液0.75mL，使反胶束溶液中水与AOT的摩尔比W₀为10，磷酸盐缓冲液中K⁺浓度为0.03mol/L，pH值为10；

（3）反胶束体系萃取花生蛋白

在锥形瓶中加入上述反胶束溶液40mL，加入0.8g花生粕粉，置于多功能微波萃取仪中，微波频率2450MHz，功率20W，在55℃提取40min，期间搅拌速度为200r/min，然后2500 r/min离心15min，所得上清前萃液即为花生蛋白溶液。按照BCA法测定蛋白质含量（以萃取前的反胶束溶液作为空白样），花生蛋白的提取率为82.66%。

蛋白质前萃提取率按如下公式计算：

实施例2

（1）花生粕粉的制备

将花生经过压榨后得到的花生粕在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过120目筛，即得花生粕粉，测定其蛋白质的含量为46.63%；

(2) 反胶束溶液配制

称取5gAOT表面活性剂，置于250mL的三角锥形瓶中，加入50mL的正己烷，超声波功率100W，频率为50KHz，温度30℃使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入KCl的磷酸盐缓冲液1.2mL，使反胶束溶液的W₀为15，磷酸盐缓冲液中K⁺浓度为0.15mol/L，pH值为9。

（3）反胶束体系萃取花生蛋白

在锥形瓶中加入上述反胶束溶液40mL，加入3.2g花生粕粉，置于多功能微波萃取仪中，功率为20W，在30℃提取120min，期间搅拌速度为300r/min，以3000 r/min离心10min，所得上清前萃液为即为花生蛋白溶液。按照BCA法测定蛋白质含量（以萃取前的反胶束溶液作为空白样），花生蛋白的提取率为89.09%。

实施例3

（1）花生粕粉的制备

将花生经过压榨后得到的花生粕在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过100目筛，即得花生粕粉，测定其蛋白质的含量为46.63%；

(2) 反胶束溶液配制

称取4g AOT表面活性剂，置于250mL的三角锥形瓶中，加入50mL的正己烷，超声波功率100W，频率为50KHz，温度30℃，使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后，加入含KCl的缓冲液磷酸盐缓冲液2.5mL，超声混合均匀，使反胶束溶液的W₀为30，磷酸盐缓冲液中K⁺浓度为0.05mol/L，pH值为7；

（3）反胶束体系萃取花生蛋白

在锥形瓶中加入上述反胶束溶液40mL，加入1.2g花生粕粉，置于多功能微波萃取仪中，功率为15W，在40℃提取60min，期间搅拌速度为250r/min；然后以3800 r/min离心5min，所得上清前萃液为即为花生蛋白溶液。按照BCA法测定蛋白质含量（以萃取前的反胶束溶液作为空白样），花生蛋白的提取率为93.15%。

实施例4

（1）花生粕粉的制备

将花生经过压榨后得到的花生粕在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过100目筛，即得花生粕粉，测定其蛋白质的含量为46.63%；

（2） 反胶束溶液配制

称取4g AOT表面活性剂，置于250mL的三角锥形瓶中，加入50mL的正己烷，超声波功率100W，频率为50KHz，温度30℃处理使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入含KCl的磷酸盐缓冲液2.5mL，使反胶束溶液的W₀为30，磷酸盐缓冲液中K⁺浓度为0.05mol/L，pH值为7；

（3）反胶束体系萃取花生蛋白

在锥形瓶中加入上述反胶束溶液40mL，加入1.2g花生粕粉，在无微波作用下，以40℃提取60min，期间搅拌速度为250r/min，然后以3800 r/min离心5min，所得上清前萃液即为花生蛋白溶液。按照BCA法测定蛋白质含量（以萃取前的反胶束溶液作为空白样），花生蛋白的提取率为51.27%。

在实施例1、2、3和4中的反胶束体系配制所用的含盐离子缓冲液中，Na⁺、Li⁺、Ba²⁺和Zn²⁺可以取代K⁺，都能够实现本发明的目的，这是本领域的普通技术人员都能够预见的，所以不再另外提供相应的实施例。

Claims (9)

1.一种前萃取花生蛋白的方法，其特征是包括以下步骤：

（1）配制反胶束溶液：反胶束溶液由丁二酸二异辛酯磺酸钠、正己烷和磷酸盐缓冲液配制而成，按正己烷的体积计，丁二酸二异辛酯磺酸钠添加量为0.04～0.10g/mL, 

 所述磷酸盐缓冲液为含盐离子的磷酸盐水溶液，盐离子的浓度为0.03～0.2mol/L，磷酸盐缓冲液的pH为6.0～10.0；

反胶束溶液中的水与丁二酸二异辛酯磺酸钠的摩尔比W₀为10～30；

（2）将花生粕加入反胶束溶液中，添加量为0.02～0.08g/mL，在温度为30～55℃、微波频率为2450MHz，功率为5-20W条件下提取20～120min，然后分离得上清前萃液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述盐离子为K⁺、Na⁺、Li⁺、Ba²⁺或Zn²⁺。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于丁二酸二异辛酯磺酸钠添加量为0.08g/mL, 

磷酸盐缓冲液中盐离子为K⁺，盐离子的浓度为0.05mol/L，pH为7，W₀为30，花生粕加入反胶束溶液中的添加量为0.03g/mL，在温度为40℃、微波频率为2450MHz，功率为15W条件下提取60min。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于配制反胶束溶液时，将丁二酸二异辛酯磺酸钠与正己烷混合，超声波处理使丁二酸二异辛酯磺酸钠溶解至透明。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于向透明的丁二酸二异辛酯磺酸钠正己烷溶液中加入磷酸盐缓冲液，然后采用超声波使充分混匀。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于超声功率为100W，频率为50HKz，温度为30℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于提取期间搅拌速度为200-300r/min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）提取结束后离心分离，转速为2500～3800 r/min，离心时间为5～15min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述花生粕为经过粉碎后粒径大小为80～120目的花生粕粉。