CN103766598A - 一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连续相变萃取去蓖麻粕中除蓖麻毒蛋白的方法，是将蓖麻粕原料装入萃取釜中，在萃取温度45℃~95℃、萃取压力为0.15Mpa~0.95Mpa的条件下，以130L/h~210L/h的流速流经萃取釜，连续萃取100min~250min，萃取蓖麻粕后，流进解析釜中，解析温度70℃~95℃，解析压力-0.15Mpa~-0.05Mpa，萃取剂通过加热、减压使萃取剂相变为气体，再通过即时冷却，变为液体再流经萃取釜，对物料再次脱毒，如此循环多次，所述萃取剂是指浓度为30~100%的甲醇、乙醇和丁醇。本发明即具脱毒高效、几乎无溶剂残留、时间短的优点，而且同时又具有常规溶剂萃取容积大、批处理量大、生产成本低等特点。

Description

一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法

技术领域

本发明属于动物饲料开发技术领域，尤其涉及一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法。

背景技术

蓖麻（Ricinus communis L.），大戟科蓖麻属植物，多年生植物，植株高大，多分枝，每年夏末开黄绿色花，果实呈球形，蓖麻籽一般为褐色花纹，内有白色种仁。主要种植在印度、巴西和中国等温带和热带地区。全球产量正在稳步增加，在2011年达到277万吨，印度、巴西和中国就占总产量的80%以上，中国每年产量大约为20 万吨。蓖麻的经济价值很高，蓖麻籽含油量一般为46%~56%，蓖麻油一直在医药和工业应用中作为润滑剂或涂布剂或者作为塑料制品的一个组成部分。此外，它又作为生物柴油燃料。蓖麻油性质独特，含有超过85%的蓖麻油酸-12-羟基十八烯酸甘油酯，还含有八种脂肪酸，是一种难得的可再生的化工原料。

蓖麻籽萃取油后剩下的残渣为蓖麻粕。蓖麻粕中含有丰富的蛋白质，含量为34~40%。蓖麻蛋白中有60%的球蛋白，20%的谷蛋白，16%的清蛋白，不含或含少量动物难以吸收的醇溶蛋白。所以，动物可消化吸收绝大多数的蓖麻蛋白。它的氨基酸组成包括：甘氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，苏氨酸，脯氨酸，蛋氨酸，精氨酸，组氨酸，赖氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，丝氨酸。蓖麻毒蛋白中精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和谷氨酸的含量较多。

蓖麻毒蛋白是四种毒素中最致命的毒素，据估计其含量为1%～5 %。蓖麻毒素是由全毒素、毒类素和凝集素三种物质组成的蛋白质，能有效抑制细胞蛋白质合成。目前已被发现有数种类型，主要有B1型、Tb型、C1型和D型等，其中D型毒性最强。毒蛋白为白色粉末状或结晶形固体，不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，溶于酸性稀释液或盐类溶液，在饱和硫酸铵溶液中能沉淀析出，等电点为6.0～8.0不等，在湿热中容易变性，但是干热时变性很小。蓖麻毒蛋白属于二型核糖体失活蛋白，由两条不同的多肽链即RTA和RTB链，两者通过二硫键结合在一起。RTA链的分子量为32 kDa，是作为杀死细胞的活性链，RTB链的分子量为34 kDa，是结合链，通过绑定细胞和内化毒素而穿过细胞膜。蓖麻毒素的毒性主要因为它属于强致敏原，可引起严重鼻炎、荨麻疹和过敏性休克，人若口服其致死量为0.15 g-0.2 g，若静脉注射其致死量为20 mg。

目前，蓖麻粕的脱毒工艺主要为高压高温、酸碱处理和微生物发酵等方法，传统工艺虽然对毒素有一定的去除率，但是高温高压对氨基酸容易造成过度破坏和影响适口性等，酸碱处理造成营养成分流失严重，微生物发酵脱毒时间过长等。

低温连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白是近年来发展起来的新型脱毒技术。它是指萃取剂在低于压力0.95Mpa和温度95℃条件下经过萃取釜对物料进行脱毒后，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的气体再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。与传统的脱毒工艺相比，连续相变萃取本发明即具脱毒高效、几乎无溶剂残留、时间短的优点，而且同时又具有常规溶剂萃取容积大、批处理量大、生产成本低等特点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种去除率高、适口性好、时间短、环保、成本低，适合大规模工业化生产的连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法。

为解决上述问题，本发明所述一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料；

（2）将蓖麻粕原料装入萃取釜中，在萃取温度45℃~95℃、萃取压力为0.15Mpa~0.95Mpa的条件下，以130L/h~210L/h的流速流经萃取釜，连续萃取100min~250min，萃取蓖麻粕后，流进解析釜中，解析温度70℃~95℃，解析压力-0.15Mpa~-0.05Mpa，萃取剂通过加热、减压使萃取剂相变为气体，再通过即时冷却，变为液体再流经萃取釜，对物料再次脱毒，如此循环多次。所述萃取剂是指浓度为30~100%的甲醇、乙醇和丁醇。

本发明整个脱毒过程中，萃取剂的由液态到气态再到液态的相变过程是即时、连续的，萃取剂是进行连续相变，循环使用的，萃取剂将蓖麻毒蛋白带至解析釜中，达到脱毒的效果。

所述萃取剂为浓度100%的甲醇，萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取180min，流量200L/h，解析温度75℃，解析压力-0.10Mpa。

所述萃取剂为浓度90%的甲醇，萃取条件为：萃取温度45℃，萃取压力为0.35Mpa，连续萃取210min，流量210L/h，解析温度85℃，解析压力-0.05Mpa。

所述萃取剂为浓度30%的甲醇，萃取条件为：萃取温度75℃，萃取压力为0.95Mpa，连续萃取180min，流量130L/h，解析温度95℃，解析压力-0.09Mpa。

所述萃取剂为浓度100%的乙醇，萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取100min，流量170L/h，解析温度75℃，解析压力-0.09Mpa。

所述萃取剂为浓度90%的乙醇，萃取条件为：萃取温度85℃，萃取压力为0.30Mpa，连续萃取150min，流量180L/h，解析温度85℃，解析压力-0.06Mpa。

所述萃取剂为浓度80%的乙醇，萃取条件为：萃取温度75℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取160min，流量200L/h，解析温度95℃，解析压力-0.07Mpa。

所述萃取剂为浓度100%的丁醇，萃取条件为：萃取温度80℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取250min，流量190L/h，解析温度70℃，解析压力-0.15Mpa。

本发明所采用的连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白是近年来发展起来的新型脱毒技术。它是指萃取剂在低于压力0.95Mpa和温度95℃条件下经过萃取釜对物料进行脱毒后，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的气体再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程，可连续多次对物料进行高效脱毒。与传统的脱毒工艺相比，连续相变萃取本发明即具脱毒高效、几乎无溶剂残留、时间短的优点，而且同时又具有常规溶剂萃取容积大、批处理量大、生产成本低等特点。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明采用我国资源丰富，长期做为肥料的蓖麻粕为原料，因此，有效地提高综合利用效率，解决蛋白饲料紧急缺口的一大问题。

2、本发明采用连续相变萃取技术，不仅有效地降低了生产成本，缩短了脱毒时间，减少了工艺过程中溶剂消耗量及能耗，而且工艺流程简单、可操作性强，脱毒效率高，环保、无污染，完全性和重复性好，可实现大规模工业化连续性生产。

3、由于整个脱毒过程在密闭绝氧、低温低压的条件下进行，因此，在保证一定去除率的情况下，还能保证营养成分的不流失。

4、本发明去除率高，萃取剂可反复回收利用。与常规方法相比，相同去除率的条件去除时间更短、操作方便、安全，环保。

5、本发明所得的蓖麻粕的综合指标，如颜色、适口性、毒性等，都要比用其它工艺所得的要好。

6、一次性处理即可完成脱毒，没有高温过程，可达到较高去除率，达到安全水平，无需后续处理，可直接作为饲料添加剂。

具体实施方式

实施例1 一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度100%的甲醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取180min，流量200L/h，解析温度75℃，解析压力-0.10Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为91.2%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例2一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度90%的甲醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度45℃，萃取压力为0.35Mpa，连续萃取210min，流量210L/h，解析温度85℃，解析压力-0.05Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为86.4%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例3 一种相变萃取蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度80%的甲醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度75℃，压力为0.95Mpa，连续萃取180min，流量130L/h，解析温度95℃，解析压力-0.09Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为81.1%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例4 一种低温连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度100%的乙醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取100min，流量170L/h，解析温度75℃，解析压力-0.09Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为87.9%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例5 一种低温连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度90%的乙醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度85℃，萃取压力为0.30Mpa，连续萃取150min，流量180L/h，解析温度85℃，解析压力-0.06Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为87.1%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例6 一种低温连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度80%的乙醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度75℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取160min，流量200L/h，解析温度95℃，解析压力-0.07Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为82.1%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

实施例7 一种低温连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用低温连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，得蓖麻粕原料。

（2）称取处理后的蓖麻粕原料10kg，装入连续相变萃取装置的萃取釜中，通入浓度100%的丁醇，以一定流速流经萃取釜，进入解析釜中，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落放入解析釜，解析后的溶剂再经过冷却成液体，对物料进行反复脱毒的过程。萃取条件为：萃取温度80℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取250min，流量190L/h，解析温度70℃，解析压力-0.15Mpa。脱毒完毕后，检测蓖麻粕中蓖麻毒蛋白含量，得蓖麻毒蛋白去除率为72.1%，；经动物实验验证，脱毒蓖麻粕后属于实际无毒。

Claims (8)

1.一种连续相变萃取去除蓖麻粕中蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将蓖麻籽用连续相变萃取后去除蓖麻油，使油含量≤3%，碎得蓖麻粕原料；

（2）将蓖麻粕原料装入萃取釜中，在萃取温度45℃~95℃、萃取压力为0.15Mpa~0.95Mpa的条件下，以130L/h~210L/h的流速流经萃取釜，连续萃取100min~250min，萃取蓖麻粕后，流进解析釜中，解析温度70℃~95℃，解析压力-0.15Mpa~-0.05Mpa，萃取剂通过加热、减压使萃取剂相变为气体，再通过即时冷却，变为液体再流经萃取釜，对物料再次脱毒，如此循环多次，所述萃取剂是指浓度为30~100%的甲醇、乙醇和丁醇。

2.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度100%的甲醇，萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取180min，流量200L/h，解析温度75℃，解析压力-0.10Mpa。

3.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度90%的甲醇，萃取条件为：萃取温度45℃，萃取压力为0.35Mpa，连续萃取210min，流量210L/h，解析温度85℃，解析压力-0.05Mpa。

4.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度30%的甲醇，萃取条件为：萃取温度75℃，萃取压力为0.95Mpa，连续萃取180min，流量130L/h，解析温度95℃，解析压力-0.09Mpa。

5.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度100%的乙醇，萃取条件为：萃取温度95℃，萃取压力为0.15Mpa，连续萃取100min，流量170L/h，解析温度75℃，解析压力-0.09Mpa。

6.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为90%乙醇，萃取条件为：萃取温度85℃，萃取压力为0.30Mpa，连续萃取150min，流量180L/h，解析温度85℃，解析压力-0.06Mpa。

7.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度80%的乙醇，萃取条件为：萃取温度75℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取160min，流量200L/h，解析温度95℃，解析压力-0.07Mpa。

8.根据权利要求1所述的连续相变萃取去除蓖麻毒蛋白的方法，其特征在于，所述萃取剂为浓度100%的丁醇，萃取条件为：萃取温度80℃，萃取压力为0.60Mpa，连续萃取250min，流量190L/h，解析温度70℃，解析压力-0.15Mpa。