CN105348369B

CN105348369B - 一种使用离子液体提取分离蚕蛹中蚕蛹蛋白的方法

Info

Publication number: CN105348369B
Application number: CN201510847769.1A
Authority: CN
Inventors: 吕兴梅; 张文; 贾彩; 张锁江; 廖周荣; 黄金洪; 刘志军
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS; Sichuan Yibin Huimei Line Industry Co Ltd
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS; Sichuan Yibin Huimei Line Industry Co Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2019-01-25
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: CN105348369A

Abstract

本发明提供了一种使用离子液体提取分离蚕蛹中蚕蛹蛋白的方法。原料包括鲜蛹、干蛹及脱脂干蛹。其步骤如下：使用离子液体为溶剂，在加热搅拌下溶解蚕蛹粉，原料与离子液体质量比为1:1～1:50之间，加热温度在0～130℃之间，时间为1～96小时之间，趁热离心。将得到的蚕蛹蛋白/离子液体混合液通过再生沉淀剂洗脱离子液体得到再生蚕蛹蛋白。本发明采用离子液体为溶剂，操作简单无污染，避免了传统碱溶酸沉法对设备的腐蚀，且所得蚕蛹蛋白中的脂肪含量低。本发明原料廉价易得，并为资源的高效利用提供了一个新方法。

Description

一种使用离子液体提取分离蚕蛹中蚕蛹蛋白的方法

技术领域

本发明涉及一种使用离子液体从蚕蛹中提取分离蚕蛹蛋白的方法，属于生物质资源再生利用领域。

背景技术

蚕蛹是蚕缫丝的副产物，我国蚕蛹资源丰富，年产30万吨以上，约占全世界总产量的80％。蚕蛹化学成份以干物质计(含水量在4％～6％的干蛹)，主要成分为蛋白质(含量约60％)、油脂(含量约为30％)、多糖类物质(含量约4％)。由蚕蛹中提取出的蚕蛹蛋白在保健食品、医药化工、生物防治、纺织等领域的应用呈现出良好的发展态势。现有蚕蛹蛋白提取技术多为碱溶酸沉法，即将有机溶剂浸提后的脱脂蚕蛹粉，用氢氧化钠溶解后使用盐酸调至等电点使蛋白质沉淀。此种方法工艺流程长，酸碱用量大，蛋白质收率仅为30％左右，且使用这种方法制得的蚕蛹蛋白粉脂肪含量高达6％，严重制约了产品的后续发展。因而，我们急需开发一种更清洁高效且能满足生产要求的高品质蚕蛹蛋白分离新技术。

离子液体通常是指在室温或室温附近温度下呈液态并由离子构成的物质，也称室温离子液体或低温熔融盐。由于完全由离子组成，其具有许多不同于常规分子溶剂的性质，如不挥发、液程温度宽、热稳定性好、性质可调、溶解能力强(特别对生物大分子如纤维素、木质素等有良好的溶解性能)等，能够代替传统的有机溶剂进行化学反应，从而实现反应过程的绿色化，因而被视为绿色环保型溶剂。

发明内容

发明的目的是为了针对传统蚕蛹蛋白提取方法所得产品中脂肪含量高的缺点，以及生产过程产生的酸、碱、盐无法回收、污染环境等缺点，提供一种离子液体用于溶解再生蚕蛹蛋白的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

(1)溶解：以缫丝后鲜蛹、干蛹、脱脂干蛹为原料，离子液体为溶剂。蚕蛹在50～70℃的温度下干燥后粉碎、过筛，粉末颗粒在50～200目之间；离子液体在60～90℃温度下干燥至含水量在0.5％以下。将上述蚕蛹粉原料与离子液体混合，蚕蛹粉与离子液体质量比为1:1～1:50之间，优选为1:10～1:30之间；加热温度在0～130℃之间，优选为60～130℃；时间为1～96小时之间，优选为12～48小时；并在溶解过程中加以搅拌，溶解至一定时间后，以IL与DMSO体积比为1:1～10:1的比例加入DMSO稀释反应体系趁热离心取上层清液，分离出未溶解的蚕蛹粉残渣，得到蚕蛹蛋白的离子液体溶液。

(2)再生：将步骤(1)中获得的蚕蛹蛋白的离子液体溶液与沉淀再生剂混合，沉淀再生剂与离子液体的体积比为5:1～20:1之间，搅拌后静置，有絮状沉淀生成。

(3)洗涤烘干：将步骤(2)所得的沉淀从体系中离心出来，之后加入再生剂洗涤三次，于50～80℃下干燥得到蚕蛹蛋白。

所述离子液体的结构通式为M⁺N^-，其中M⁺为咪唑、吡啶、季铵、季磷阳离子，N^-阴离子为：卤素离子(Cl^-、Br^-、I^-)、磷酸二甲酯离子(DMP^-)、磷酸二乙酯离子(DEP^-)、醋酸根离子(OAc^-)、四氟硼酸根(BF₄ ^-)、六氟磷酸根(PF₆ ^-)等。

所述再生沉淀剂为：甲醇、乙醇、乙腈、水、丙酮、四氢呋喃、二氧六环、N-N-二甲基甲酰胺中的一种或几种以任意比例混合。

本发明与现有技术相比具有如下的优点和增益效果：

(1)生产流程中采用离子液体为溶剂，操作简单无污染，避免了传统碱溶酸沉法对设备的腐蚀。

(2)使用本发明提取出的蚕蛹蛋白脂肪含量低。

附图说明

图1为本发明中提取出的蚕蛹蛋白的FT-IR谱图。a:使用[Emim]DEP溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，b:使用[Emim]DMP溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，c:使用[Emim]Br溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，d:使用[Emim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，e:使用[Bmim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，f:使用[Omim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，g:使用[Hmim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质。其在3295cm^-1附近有多肽(-CO-NH-)的特征吸收峰，在1646、1524、1233cm^-1即酰胺I带、酰胺II带和酰胺III带也有较强吸收，可见提取物属于蛋白质。

图2为本发明中提取出的蚕蛹蛋白的XRD图。a:使用[Emim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，b:使用[Bmim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，c:使用[Hmim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，d:使用[Omim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，e:使用[Emim]Br溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，f:使用[Emim]DMP溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，g:使用[Emim]DEP溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质。根据再生物的XRD表征结果说明，再生物为保留了α-螺旋、β-折叠二级结构的蛋白质。

图3为本发明中提取出的蚕蛹蛋白的TGA图。a:使用[Emim]DEP溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，b:使用[Amim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，c:使用[Emim]Cl溶解蚕蛹粉后再生所得蛋白质，d:蚕蛹粉原料。TGA分析表明：再生物热稳定性良好，与蚕蛹粉相比热稳定性均有所提高。

具体实施方式

本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下属实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.5002g，加入到10g离子液体[Emim]Cl中(含水量在0.5％以下)，在90℃的温度下搅拌24小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约100mL乙醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为62.6％，所得蚕蛹蛋白的脂肪含量为0.13％。

实施例2

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.4997g，加入到10g离子液体[Amim]Cl中(含水量在0.5％以下)，在130℃的温度下磁力搅拌24小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约100mL乙醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为40.1％，脂肪含量为0.21％。

实施例3

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉5.0014g，加入到100g离子液体[Amim]Cl中(含水量在0.5％以下)，在60℃的温度下磁力搅拌24小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约1000mL乙腈，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙腈洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为32.2％，脂肪含量为0.46％。

实施例4

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉5.0001g，加入到50g离子液体[Bmim]Cl中(含水量在0.5％以下)，在90℃的温度下磁力搅拌48小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约200mL甲醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂甲醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为66.4％，脂肪含量为0.21％。

实施例5

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.4995g，加入到10g离子液体[Emim]DEP中(含水量在0.5％以下)，在90℃的温度下磁力搅拌12小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约100mL水，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂水洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为33.2％，脂肪含量为0.21％。

实施例6

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.5005g，加入到10g离子液体[EPy]Cl中(含水量在0.5％以下)，在130℃的温度下磁力搅拌48小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约100mL乙醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为32.4％，脂肪含量为0.21％。

实施例7

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.5002g，加入到15g离子液体[P_4,4,4,4]Cl中(含水量在0.5％以下)，在130℃的温度下磁力搅拌48小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约200mL丙酮与水等体积混合的萃取液，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用上述萃取液洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为41.3％，脂肪含量为0.29％。

实施例8

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.4998g，加入到15g离子液体[N_4,4,4,4]Cl中(含水量在0.5％以下)，在130℃的温度下磁力搅拌48小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约200mL乙醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为15.4％，脂肪含量为0.21％。

实施例9

称取干燥后的脱脂蚕蛹粉0.5003g，加入到15g离子液体[Emim]OAc中(含水量在0.5％以下)，在90℃的温度下磁力搅拌24小时，停止反应。体系加入10mL DMSO稀释反应溶液，离心分离残渣和上清液。残渣加入5mL DMSO后离心，将得到的清液与上述清液合并。向上清液加入约200mL乙醇，搅拌静置后离心得到再生蚕蛹蛋白沉淀。用再生剂乙醇洗涤三次后，放置在60℃烘箱中烘干。蚕蛹蛋白收率为57.4％，脂肪含量为0.23％。

Claims

1.一种使用离子液体提取分离蚕蛹中蚕蛹蛋白的方法，其特征在于使用离子液体提取分离蚕蛹蛋白，提取分离的工艺流程为：先按质量比为1:10～1:30将鲜蛹、干蛹或脱脂干蛹加入到离子液体中，在60～130℃下加热搅拌12～48小时后加入DMSO稀释，离心得到清液；清液加入甲醇、乙醇、乙腈、去离子水、丙酮、四氢呋喃、二氧六环、N-N-二甲基甲酰胺中的一种或几种以任意比例混合作为再生剂使蚕蛹蛋白再生，再生剂与离子液体体积比在5:1～15:1之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于离子液体具有以下结构通式：M⁺N^-，其中M⁺为咪唑、吡啶、季铵、季磷阳离子，阳离子结构如下：

式中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅符合以下规则：R＝C_nH_2n+1(n＝0,1,2,3……14)；

所示的N^-阴离子是：氯离子(Cl^-)、溴离子(Br^-)、碘离子(I^-)、磷酸二甲酯离子(DMP^-)、磷酸二乙酯离子(DEP^-)、醋酸根离子(OAc^-)、四氟硼酸根(BF₄ ^-)、六氟磷酸根(PF₆ ^-)，阴离子结构如下：