CN104738306B - 利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法。本发明利用闪式提取技术，经过脱色脱脂、蛋白质提取、蛋白质沉淀及干燥的过程，从香料烟废弃烟籽中提取得到蛋白质。本发明方法具有速度快、提取条件温和、提取效率高、操作简单和易于实现工业化生产等优点，并且本发明为香料烟废弃烟籽的利用及相应产品的开发提供了可以借鉴的方法。

Description

利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法

技术领域

本发明涉及一种蛋白质提取方法，具体涉及一种利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法。

背景技术

烟籽是烟草的种子。香料烟是生产混合型卷烟和英式烤烟型卷烟的重要原料。香料烟每年都会产生大量的烟籽，如仅云南保山一个县每年就会产生150～300吨烟籽。烟籽于秋季成熟，成熟后被采集下来，经晾晒、脱粒、扬净，再晒干至含水量约9％以下即得，其颗粒较小，直径约0.5毫米。在过去的400多年里，烟草作为一种重要的经济作物被广泛种植。我国的烟草种植面积(目前全国种植烤烟达两千余万亩)和产量均居世界首位，烟草种植与产品加工在国民经济发展中发挥着重要的作用。在我国农产品收入中，烟草仅次于稻、麦、棉、大豆、玉米，居第6位。作为烟草生产大国，除用于卷烟生产的烟叶外，每年有大量的低等和等外级烟叶、烟秆、烟梗、烟茎、烟草花蕾和烟籽等资源未能得到有效利用，或丢弃于田间地头，或被晒干焚烧，给环境带来污染的同时也造成了自然资源的极大浪费。目前我国面临着严峻的环境形势，环境污染已成为全民高度关注的问题，资源的高效利用和循环利用必将是今后各产业发展的方向，也必将是烟草行业发展的方向。我国烟草废弃资源数量巨大，因此，对烟草废弃资源进行利用具有十分重要的意义。

蛋白质是人类活动的重要物质基础。随着世界人口的不断增长和日益减少的耕地面积，蛋白质供给出现了严重不足。为了解决这一问题，世界各国尤其是不发达国家和地区，积极采取措施，试图从可以得到的可食用物质中获得有营养和廉价的蛋白质。在世界范围的蛋白质资源供给中，大部分为植物蛋白，占蛋白质总量的70％，而动物蛋白仅占30％。另外，具有经济性、营养性、功能性等优点的植物蛋白在建立健康的饮食结构方面所起的作用也越来越受到人们的重视。目前常见的用于制取植物蛋白质的植物主要有大豆、花生、油菜籽、棉籽、葵花籽等。烟籽中除脂肪油含量较高外，蛋白质含量亦较高，是一种很好的蛋白质来源，从中提取出来的蛋白质可以食用，也可用于动物饲料。但目前除少部分烟籽用于育种外，大部分烟籽没有得到合理利用，造成了极大的浪费。近年来对废弃烟叶、烟末、烟梗等资源进行利用研究的报道较多，但对废弃烟籽进行利用研究的报道却很少。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决现有技术的问题，提出一种新型的从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取出蛋白质，是一种新型的种子蛋白提取方法。

一种利用闪式提取技术从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法，它包括以下步骤：

A，脱色脱脂

首先，取筛选过的废弃烟籽置于容器中，然后加入有机溶剂浸泡0.8～1.2h，所述烟籽与有机溶剂的质量比为1：4～6；接着，将浸泡在有机溶剂中的烟籽置于闪式提取器上，设定提取电压、转速、提取次数和每次提取时间；提取完毕后过滤，滤渣低温干燥备用；滤液回收利用；

B，蛋白质的提取

将步骤A得到的滤渣置于容器中，加入磷酸盐缓冲液浸泡一段时间后，置于闪式提取器上，设定提取电压、转速、提取次数和每次提取时间；提取完毕后过滤，滤液离心去除沉淀，分取上清液备用；滤渣回收利用；

C，蛋白质的沉淀及其干燥

将中性盐加入到步骤B得到的上清液中至盐溶液呈饱和状态，静置一定时间使蛋白质充分沉淀后，离心，沉淀采用透析法脱盐后，置于真空干燥箱中低温干燥，即得所述蛋白质。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，采用有机溶剂脱除烟籽中的色素及脂溶性成分，所述的有机溶剂选自正己烷、石油醚或乙酸乙酯。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，提取5次，每次提取时间为45s。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述废弃烟籽浸泡在有机溶剂中的时间为1h，所述废弃烟籽和有机溶剂的质量比为1：5。

本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.02～0.05mol/L，pH值为6.8～8.0；所述滤渣与磷酸盐缓冲液的质量比为1：10～30；加入磷酸盐缓冲液后浸泡的时间为10～20h。

本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述提取电压为100～150V，提取转速为5000～10000rpm/min，提取5～10次，每次提取时间为30～90s。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述中性盐选自无水硫酸铵或无水氯化钠；所述饱和状态的饱和度为25～70％；所述的静置时间为10～20h。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A和C中，所述的低温干燥是指在温度不高于50℃的条件下进行的干燥。

下面将详细地说明本发明。

一种从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法，它包括以下步骤：

A，脱色脱脂

首先，取筛选过的废弃烟籽置于容器中，然后加入有机溶剂浸泡0.8～1.2h，所述烟籽与有机溶剂的质量比为1：4～6；接着，将浸泡在有机溶剂中的烟籽置于闪式提取器上，设定提取电压、转速、提取次数和每次提取时间；提取完毕后过滤，滤渣低温干燥备用；滤液回收利用；

本发明中所述的筛选是指除去泥沙等杂物，清洗干净并低温干燥备用。

有机溶剂脱色脱脂是利用有机溶剂对色素和脂溶性成分的溶解作用达到脱色脱脂的目的。本发明步骤A中的滤液基本是有机溶剂溶液，可以回收用于提取脂肪油等。

闪式提取技术是近几年最新研发的一种提取技术。此技术依据组织破碎提取的原理，利用适当溶剂在闪式提取器里将物料快速破碎至适当粒度，同时伴有高速搅拌、超强振动、负压渗滤等功能来达到提取目的，最大限度保留植物有效成分不会受热破坏，具有提取速度快、提取条件温和、提取效率高、操作简单和易于实现工业化生产等优点。

B，蛋白质的提取

将步骤A得到的滤渣置于容器中，加入磷酸盐缓冲液浸泡一段时间后，置于闪式提取器上，设定提取电压、转速、提取次数和每次提取时间；提取完毕后过滤，滤液离心去除沉淀，分取上清液备用；滤渣回收利用；

本发明利用磷酸盐缓冲液进行蛋白质的提取主要是因为该缓冲液系统对蛋白质稳定性好、溶解度大。并且在步骤B中进行滤渣的回收可以使其用于制备动物饲料或肥料。

C，蛋白质的沉淀及其干燥

将中性盐加入到步骤B得到的上清液中至盐溶液呈饱和状态，静置一定时间使蛋白质充分沉淀后，离心，沉淀采用透析法脱盐后，置于真空干燥箱中低温干燥，即得所述蛋白质。

在步骤C中，加入中性盐是因为中性盐与水分子的亲和力大于蛋白质，致使蛋白质分子周围的水化层减弱乃至消失。同时，中性盐加入蛋白质溶液后，由于离子强度发生改变，蛋白质表面的电荷大量被中和，更加导致蛋白质溶解度降低，之后蛋白质分子之间聚集而沉淀。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，采用有机溶剂脱除烟籽中的色素及脂溶性成分，所述的有机溶剂选自正己烷、石油醚或乙酸乙酯。

本发明所述石油醚的沸程范围为60～90℃。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，提取5次，每次提取时间为45s。

本发明在步骤A中使用的闪式提取参数是脱色脱脂效果最好，并且对烟籽中蛋白质影响最小的参数。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述烟籽浸泡在有机溶剂中的时间为1h，所述烟籽和有机溶剂的质量比为1：5。本发明中烟籽在质量倍数5倍的有机溶剂中浸泡1h，是为了使脱色脱脂的效果更好。

本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.02～0.05mol/L，pH值为6.8～8.0；所述滤渣与磷酸盐缓冲液的质量比为1：10～30；加入磷酸盐缓冲液后浸泡的时间为10～20h。

选择该浓度、pH值的盐溶液沉淀蛋白的原因是蛋白质在不同盐溶液中的溶解度不同，并且蛋白质在等电点时溶解度最小，最易形成沉淀物；因此选择该饱和度、pH值的盐溶液是为了使本发明要提取的蛋白质从其他物质中分离出来。因此，本发明只有在浓度为0.02～0.05mol/L，pH值为6.8～8.0的磷酸盐缓冲液中浸泡10～20h，才能沉淀出纯度和量上最佳的蛋白质。

本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述提取电压为100～150V，提取转速为5000～10000rpm/min，提取5～10次，每次提取时间为30～90s。

本发明在实验中发现，提取电压和提取转速过小时提取率偏低，而提取电压和提取转速过大则接近或超出仪器规定的工作范围，从而影响仪器的使用寿命。提取次数过少和每次提取时间过短时提取率不高，而提取次数过多对进一步提高提取率的作用不大，每次提取时间过长则有可能导致高速电机烧坏。因此在上述参数下进行的蛋白质提取，得到蛋白量较多的同时不会过多的损耗仪器。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述中性盐选自无水硫酸铵或无水氯化钠；所述饱和状态的饱和度为25～70％；所述的静置时间为10～20h。

选择该饱和度的盐溶液沉淀蛋白的原因是不同饱和度的盐溶液沉淀的蛋白质不同，选择该饱和度的盐溶液是为了使本发明要提取的蛋白质从中分离出来。在饱和度为25～70％的中性盐溶液中静置10～20h，可以得到量和纯度最佳的蛋白质。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A和C中，所述的低温干燥是指在温度不高于50℃的条件下进行的干燥。

低温干燥的原因是蛋白易在高温下变性。为了使蛋白不变性，需要保证在低温下进行干燥。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明利用了闪式提取技术提取烟籽中的蛋白质，本发明的提取方法具有速度快、提取条件温和、提取效率高、操作简单和易于实现工业化生产等优点，是一种新型的种子蛋白提取方法；与传统的种子蛋白提取方法相比，本法可降低能耗，从而降低生产成本。同时，本发明为香料烟废弃烟籽的利用及相应产品的开发提供了可借鉴的方法。

附图说明

图1为本发明从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

下面实施例1～6使用图1所示的流程图提取蛋白质。

实施例1

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.02mol/L、pH值为7.0的磷酸盐缓冲液1000g，浸泡10h，置于闪式提取器上，设定提取电压为100V，提取转速为5000rpm/min，每次提取时间为30s，提取5次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为30％，充分搅拌后静置10h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质15.3g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为83.5％。

实施例2

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.03mol/L、pH值为7.2的磷酸盐缓冲液1200g，浸泡12h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取6次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为40％，充分搅拌后静置15h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质15.9g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为83.9％。

实施例3

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.04mol/L、pH值为7.4的磷酸盐缓冲液1200g，浸泡12h，置于闪式提取器上，设定提取电压为130V，提取转速为7000rpm/min，每次提取时间为60s，提取7次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为40％，充分搅拌后静置15h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质16.5g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为84.3％。

实施例4

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.04mol/L、pH值为7.6的磷酸盐缓冲液1400g，浸泡15h，置于闪式提取器上，设定提取电压为130V，提取转速为7000rpm/min，每次提取时间为60s，提取7次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为50％，充分搅拌后静置18h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质16.7g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为84.5％。

实施例5

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.05mol/L、pH值为7.8的磷酸盐缓冲液1500g，浸泡18h，置于闪式提取器上，设定提取电压为140V，提取转速为8000rpm/min，每次提取时间为75s，提取7次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为50％，充分搅拌后静置18h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质17.2g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为84.6％。

实施例6

称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥。

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.05mol/L、pH值为8.0的磷酸盐缓冲液1500g，浸泡20h，置于闪式提取器上，设定提取电压150V，提取转速为8000rpm/min，每次提取时间为75s，提取8次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用。

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为60％，充分搅拌后静置20h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质17.6g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为85.2％。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种从香料烟废弃烟籽中提取蛋白质的方法，其特征在于它包括以下步骤：称取筛选过的烟籽100g，置容器中，加入正己烷500g，浸泡1h，置于闪式提取器上，设定提取电压为120V，提取转速为6000rpm/min，每次提取时间为45s，提取5次；提取完毕后，过滤，滤渣低温干燥；

取干燥后的滤渣，置容器中，加入浓度为0.05mol/L、pH值为8.0的磷酸盐缓冲液1500g，浸泡20h，置于闪式提取器上，设定提取电压150V，提取转速为8000rpm/min，每次提取时间为75s，提取8次；提取完毕后过滤，滤液离心除去沉淀，分取上清液置容器中备用；

根据上清液体积向其中添加无水硫酸铵至硫酸铵饱和度为60％，充分搅拌后静置20h；离心，取沉淀用透析法脱盐后，置真空干燥箱中低温干燥，得烟籽蛋白质17.6g；以牛血清白蛋白为标样，采用Lorry法测定其中蛋白的含量为85.2％。