CN107602680A - 一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺 - Google Patents
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Abstract
发明涉及一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，属于蛋白提取纯化技术领域；该工艺利用了活性炭纤维丰富发达的孔隙结构，对盐溶液提取后的小麦胚芽球蛋白粗溶液进行纯化分离，使球蛋白纯度大大提高且保持活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，属于蛋白提取纯化技术领域。
背景技术
小麦胚芽又称麦芽粉、胚芽，金黄色颗粒状。麦芽是小麦发芽及生长的器官之一，约占整个麦粒的 2.5%，含丰富的维他命E、B1及蛋白质，营养价值非常的高。
小麦胚芽的蛋白质含量高达30%左右，仅次于大豆，分别为主食大米、面粉的4.9倍和3.2倍。小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白。它含有人体必需的8种氨基酸，占总氨基酸的34.7%。特别是在氨基酸中，蛋氨酸占2%，组氨酸占2.5%，而一般谷物中短缺的，能有效促进幼儿生长和发育的，人类第一限制性氨基酸--赖氨酸的含量高达18.5g/kg，远远高出大米、面粉。而且，小麦胚芽蛋白质中必需氨基酸的相互比值，与FAO/WTO颁布的模式值，以及大豆、牛肉、鸡蛋的氨基酸构成比例基本接近，明显优于大米、面粉蛋白质中必需氨基酸的构成比例，有很好的平衡氨基酸作用，在营养学上具有重要意义。
研究表明，小麦胚芽中清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白的含量分别为30.2%、18.9%、 14.0%、0.3%～0.4%，水不溶性蛋白30.2%，非蛋白态氮11.3%～15.3%。由此可见，清蛋白和球蛋白作为麦胚蛋白的重要组成部分。到目前为止，小麦胚芽清蛋白一直是国外研究的重点，但对麦胚球蛋白的研究则相对较少。小麦胚芽球蛋白作为麦胚蛋白的重要成员之一，具有许多生理功能与生物活性，尤其在改善食品营养和增强机体免疫力方面起着重要作用。
从非传统原料中低价开发功能和营养蛋白组分已成为近年来的发展趋势。小麦胚芽球蛋白富含各种氨基酸，营养全面，功能特性齐全，是优质的天然蛋白源，因此具有良好的发展前景。
而对于植物来源球蛋白的提取一般采用三种工艺：即传统的Osborne分级分离—透析工艺、盐溶酸沉工艺和醇洗工艺。对于小麦胚芽球蛋白的提取纯化，有不少学者开始展开研究，主要也是集中在以上三种工艺。专利CN201210339456.1也公开一种小麦胚芽免疫球蛋白的制备方法，其为根据小麦胚芽中重要的两种蛋白-水溶性和盐溶性蛋白的性质，采用水溶酸沉的方法提取清蛋白、盐溶酸沉的方法提取球蛋白，再经膜过滤按分子段截留，得到免疫球蛋白产品。但传统的Osborne分级分离透析工艺工序繁杂、耗水量大、产品得率低，而且容易造成清蛋白和球蛋白的交叉污染；盐溶酸沉法提取纯度欠缺；而醇洗法只适合于球蛋白含量较丰富的原料。目前小麦胚芽球蛋白的有效提取纯化工艺还未见报道。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，该工艺利用了活性炭纤维丰富发达的孔隙结构，对盐溶液提取后的小麦胚芽球蛋白粗溶液进行纯化分离，使球蛋白纯度大大提高且保持活性。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取2~6份小麦胚芽粉，加入100~200份去离子水中，搅拌浸提30~60 min，然后高速离心30 min，弃去上清液；然后再加50~150份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀10~20倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提40~60 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提2~4次，合并上清液；
（3）将上清液以2~10mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在2~5MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
步骤（1）所述的小麦胚芽粉，为脱脂小麦胚芽粉；
步骤（3）所述的活性炭纤维柱，为聚丙烯腈基活性炭纤维材料，纤维直径为10~12μm，微孔直径为3.5~4.0 nm。
本发明的有益效果是：
活性炭纤维应用在物质分类纯化，具有以下优点：吸附能力强、吸附容量大；吸附、脱附速度快；对低浓度物质具有良好的吸附能力、避免漏吸。本发明根据小麦胚芽的营养组成特性，利用了活性炭纤维对盐溶液提取后的小麦胚芽球蛋白粗溶液进行纯化分离，使球蛋白的纯度大大提高，可达99.9%以上。且在此条件下，最大程度保留了小麦胚芽球蛋白的活性，以便进一步的研究和应用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取2份脱脂小麦胚芽粉，加入100份去离子水中，搅拌浸提30 min，然后高速离心30min，弃去上清液；然后再加50份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀10倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提40min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提2次，合并上清液；
（3）将上清液以2mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在2MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
实施例2：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取6份脱脂小麦胚芽粉，加入200份去离子水中，搅拌浸提60 min，然后高速离心30min，弃去上清液；然后再加150份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀20倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提60 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提4次，合并上清液；
（3）将上清液以10mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在5MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
实施例3：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取4份脱脂小麦胚芽粉，加入150份去离子水中，搅拌浸提40 min，然后高速离心30min，弃去上清液；然后再加100份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀15倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提50 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提3次，合并上清液；
（3）将上清液以6 mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在3.5MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
实施例4：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取3份脱脂小麦胚芽粉，加入120份去离子水中，搅拌浸提35 min，然后高速离心30min，弃去上清液；然后再加60份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀11倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提45 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提2次，合并上清液；
（3）将上清液以4 mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在3MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
实施例5：
一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，包括以下步骤：
（1）取5份脱脂小麦胚芽粉，加入170份去离子水中，搅拌浸提55 min，然后高速离心30min，弃去上清液；然后再加110份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀18倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提55 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提4次，合并上清液；
（3）将上清液以8 mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在4 MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
Claims (2)
1.一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取2~6份脱脂小麦胚芽粉，加入100~200份去离子水中，搅拌浸提30~60 min，然后高速离心30 min，弃去上清液；然后再加50~150份去离子水对沉淀进行相同的水提操作，弃去上清液；
（2）在步骤（1）得到的沉淀中加入重量份为沉淀10~20倍的0.5mol/L氯化钠溶液中，搅拌浸提40~60 min，然后高速离心30min，收集上清液；按以上条件重复浸提2~4次，合并上清液；
（3）将上清液以2~10mL/min的速度通过活性炭纤维柱进行吸附，温度控制在30~35℃；
（4）将吸附后的活性炭纤维柱在2~5MPa的氮气条件下进行脱附处理，并用0.5mol/L氯化钠溶液接收；
（5）将步骤（4）接收后的氯化钠溶液调节pH为4.4~5.0，高速离心，去上清液取沉淀；
（6）沉淀用去离子水清洗至滤液呈中性后，进行真空冷冻干燥，即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种提取高纯度小麦胚芽球蛋白的工艺，其特征在于：步骤（3）所述的活性炭纤维柱，为聚丙烯腈基活性炭纤维材料，纤维直径为10~12μm，微孔直径为3.5~4.0 nm。
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