CN107513096A - 一种利用可降解离子液体从蚕蛹中溶解分离蚕蛹蛋白的方法 - Google Patents

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吕兴梅
张博
康艳红
冯咪
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Abstract

本发明属于天然高分子分离提取技术领域，涉及一种高纯度、低脂肪的蚕蛹蛋白提取分离方法，尤其涉及一种利用可降解离子液体提取分离蚕蛹蛋白的方法。具体包括如下步骤：(1)原料预处理：鲜蛹、干蛹或脱脂干蛹经烘干，粉碎，过筛后可得蚕蛹粉；(2)溶解：蚕蛹粉与可降解离子液体混合均匀，加热搅拌使其充分溶解，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液；(3)再生：蚕蛹蛋白离子液体溶液与再生剂混合，搅拌后静置，离心得再生蚕蛹蛋白沉淀；(4)干燥：冷冻干燥得到再生蚕蛹蛋白。本发明所用离子液体具有良好的生物相容性和生物可降解性，无腐蚀性，无污染，对蛋白质破坏少，所得产品纯度高。

Description

一种利用可降解离子液体从蚕蛹中溶解分离蚕蛹蛋白的方法
技术领域
本发明属于天然高分子分离提取技术领域，涉及一种高纯度、低脂肪的蚕蛹蛋白提取分离方法，尤其涉及一种利用可降解离子液体溶解分离蚕蛹蛋白的方法。
背景技术
我国桑蚕业历史悠久，作为养蚕缫丝的附属品，现今蚕茧年产量高达到70亿吨。科技发达的当下，经现代分析手段可知，鲜蛹中蛋白质含量占蛹质量的45％～50％，经榨油后的废弃蚕蛹渣中蛋白含量可达70％以上，可见其蛋白质含量十分丰富，经深入分析可知蚕蛹蛋白中氨基酸种类繁多，具有人体自身不能合成的8种必需氨基酸，是一种优质的动物蛋白来源。因此，蚕蛹蛋白被广泛应用于保健食品、医药化工、农业饲料及纺织等领域。
目前，工业上蚕蛹蛋白提取技术多为碱溶酸沉法，即利用有机溶剂初步浸提蚕蛹中的脂类物质，所得脱脂蛹粉再经氢氧化钠溶液溶解后使用盐酸调节溶液PH至蚕蛹蛋白等电点附近使蛋白质沉淀，该方法虽然制备成本低，但是收率低、所得蛋白质纯度低、脂类含量高且酸碱用量较大。因此，近年来广大科研人员对开发利用蚕蛹制备高纯度蚕蛹蛋白的清洁有效新技术进行了探索，例如专利CN 101962403A利用微波辅助盐液提取脱脂蛹粉中的蚕蛹蛋白，减少了酸和碱用量的同时有效缩短蚕蛹蛋白提取时间，并提高了蚕蛹蛋白提取效率。专利CN 105124131A将粗蛹粉超声脱脂处理制得脱脂蛹粉后，溶解在氢氧化钠溶液中并加入大孔树脂，超声使其固液分离，工艺较为简单，提高脱脂效率且除臭脱色效果较好。专利CN 106432405A利用纤维素酶水溶液处理蚕蛹粉制备了分子量在500-100000u之间的蚕蛹蛋白粉，避免了碱的使用并提高了提取效率，制得的蚕蛹蛋白符合食品药品要求。专利CN 105348369A利用咪唑类离子液体为溶剂提取分离蚕蛹蛋白，操作简单无污染，且所得蚕蛹蛋白中脂肪含量低。
综上所述，现有专利所述方法仍存在蚕蛹蛋白收率低，所得产品异味大，环境污染大，所用溶剂毒性较高等缺点，因此，开发可生物降解离子用于高效溶解分离蚕蛹蛋白具有重大意义。
发明内容
本发明旨在克服传统方法所得蚕蛹蛋白脂肪含量高且会造成酸碱污染等缺点，提供一种利用可降解离子液体作为溶剂，提取分离蚕蛹中蛋白质的方法。
本发明技术方案包括如下步骤：鲜蛹、干蛹或脱脂干蛹经干燥、粉碎、过筛制得蚕蛹粉，所得蚕蛹粉与可降解离子液体按照一定比例混合均匀，加热搅拌一定时间，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体混合溶液，加入反萃剂再生、离心、洗涤、冷冻干燥，得到高纯度、低脂肪的蚕蛹蛋白。
优选地，所述蚕蛹粉粒径为50～200目。
优选地，所述的可降解离子液体为醋酸胆碱离子液体、丙酸胆碱离子液体、丁酸胆碱离子液体、戊酸胆碱离子液体、马来酸胆碱离子液体、柠檬酸胆碱离子液体、甲磺酸胆碱离子液体或草酸胆碱离子液体中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述可降解离子液体含水量在5％～0.05％之间。
优选地，溶解反应温度为60～130℃。
优选地，溶解反应时间为2～24小时。
优选地，蚕蛹粉与可降解离子液体质量比为1：10～1：30。
优选地，所述反萃剂为甲醇、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。
利用上述方法，可制得蛋白质含量在80％以上蚕蛹蛋白，其脂肪含量在0.5％以下。
本发明与现有技术相比有如下优点：
(1)采用离子液体作为溶剂，避免酸和碱的使用，工艺流程简单且无污染。
(2)所用离子液体具有生物可降解性，且生物毒性低于常规离子液体，为所得蚕蛹蛋白的可食用性提供安全保障。
(3)本方法与现有离子液体法相比溶解时间短，脱脂效果更好。
具体实施方式
以下将以实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不局限于这些实施例，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0.2503g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为58.91％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为81.36％，脂肪含量为0.18％。
实施例2
称取0.2508g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.48％的丙酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为50.28％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为79.66％，脂肪含量为0.21％。
实施例3
称取0.2511g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.46％的丁酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为39.72％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为81.36％，脂肪含量为0.33％。
实施例4
称取0.2498g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.49％的戊酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为30.68％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为78.36％，脂肪含量为0.26％。
实施例5
称取0.2506g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的马来酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为4.16％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为79.21％，脂肪含量为0.16％。
实施例6
称取2.5028g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与50g含水量为0.05％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌24小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约500ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为58.66％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为82.13％，脂肪含量为0.43％。
实施例7
称取5.0032g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与100g含水量为4.97％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌24小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约1000ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为60.26％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为79.46％，脂肪含量为0.46％。
实施例8
称取0.2502g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，60℃搅拌24小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为43.13％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为79.36％，脂肪含量为0.24％。
实施例9
称取0.2497g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌8小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml水作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用水洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为23.03％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为81.24％，脂肪含量为0.47％。
实施例10
称取0.2513g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，130℃搅拌8小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙腈作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙腈洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为34.68％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为80.29％，脂肪含量为0.42％。
实施例11
称取0.2508g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌8小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml甲醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用甲醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为56.38％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为81.32％，脂肪含量为0.22％。
实施例12
称取0.2503g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的醋酸胆碱离子液体混合均匀，130℃搅拌24小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml丙酮+水等体积混合液作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用再生剂洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为46.68％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为76.32％，脂肪含量为0.38％。
实施例13
称取0.2507g粒径为200目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.47％的草酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌2小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为28.93％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为79.26％，脂肪含量为0.43％。
实施例14
称取0.2498g粒径为50目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.52％的甲磺酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为38.36％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为76.43％，脂肪含量为1.36％。
实施例15
称取0.2511g粒径为500目的干燥后的脱脂蚕蛹粉，与5g含水量为0.52％的柠檬酸胆碱离子液体混合均匀，90℃搅拌4小时，停止反应，离心分离得到蚕蛹蛋白离子液体溶液，向溶液中加入约50ml乙醇作为再生剂，搅拌、静置、离心后得到再生蚕蛹蛋白沉淀，用乙醇洗涤至无离子液体残留，放置在冷冻干燥机中干燥，得淡灰色固体，即为产品蚕蛹蛋白。蚕蛹蛋白收率为39.28％，所得蚕蛹蛋白的蛋白质含量为76.47％，脂肪含量为0.36％。

Claims (10)

1.一种利用可降解离子液体从蚕蛹中分离提取蚕蛹蛋白的方法，其特征在于使用可生物降解离子液体提取蚕蛹蛋白，工艺流程为：蚕蛹粉首先与可降解离子液体混合均匀，加热搅拌使其充分溶解，离心分离得到上清液为蚕蛹蛋白离子液体溶液，向上清液中加入再生剂，再生、离心、洗涤、冷冻干燥，得到高纯度、低脂肪的蚕蛹蛋白。
2.根据权利要求书1所述的分离方法，其特征在于，所述蚕蛹粉粒径为50～200目。
3.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述的可降解离子液体为醋酸胆碱离子液体、丙酸胆碱离子液体、丁酸胆碱离子液体、戊酸胆碱离子液体、马来酸胆碱离子液体、柠檬酸胆碱离子液体、甲磺酸胆碱离子液体或草酸胆碱离子液体中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，可降解离子液体的含水总量在5％～0.05％之间。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溶解的反应温度为60～130℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溶解的反应时间为2～24h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，蚕蛹粉与可降解离子液体质量比为1：10～1：30。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述再生剂为甲醇、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。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，再生后蚕蛹蛋白沉淀的干燥方法为冷冻干燥。
10.根据权利要求1所述的制备方法，所得蚕蛹蛋白收率在50％以上，蛋白质含量在80％以上，其脂肪含量在0.5％以下。
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