CN109762076B - 一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法，属于农副产品加工技术领域。本发明通过将向日葵盘粉碎至100～300目，并控制提取条件，使向日葵盘中果胶提取率可达到10～15％，果胶分子量为7～500kDa，相应的酯化度为45～10％；蛋白质提取率为8～10％，分子量为5～20kDa。同时，本发明技术避免了传统果胶提取技术需要将提取液pH调节至1～2的强酸性，达到不使用酸碱的目的，减少了对生产设备的腐蚀、对环境的污染，并使提取所剩的残渣可生物利用。本发明也不需要在80℃及以上的高温下进行，节省了生产能源消耗和成本。

Description

一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法

技术领域

本发明涉及一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法，属于农副产品加工技术领域。

背景技术

向日葵是大宗的油料作物，去除葵花子之后的葵盘是一种还未得到充分开发利用的副产品。葵盘含有丰富的果胶质(15～20％)和蛋白类物质(10～15％)，其果胶质为天然的低甲氧基果胶，是目前市场上仅有的低甲氧基果胶品种，性质和用途明显区别于柑橘、甜菜等高酯果胶；其蛋白类物质(包括水溶性蛋白、肽及氨基酸)也有降低尿酸水平、治疗痛风的生理功效。

果胶存在于葵盘细胞壁和细胞间层之中，提取果胶质一般需要采用高温(80℃以上)、高酸性提取液(pH<3)和高料液比(1:30～1:50)。在此条件下，葵盘细胞壁中的纤维素和半纤维素会被部分水解，从而将混合存在于纤维质中的果胶释放出来，高温加速了果胶溶出，高料水比有利于果胶大分子的溶解。然而在该条件下，虽然能够提取出果胶，但葵盘细胞中的蛋白质将会发生变性，导致蛋白质丧失原有的理化性质和生理功能，且高温高酸性会促进蛋白质的酸水解，导致其一级结构降解。另外，提取果胶之后的残渣为强酸性，甚至不适合作为饲料，无法得到有效利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于工业化、安全简便的，在无酸性溶剂参与的环境下从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的工艺方法，特别通过采用超微粉碎技术，在不引入其他化学助剂的情况下实现高效提取，同时降低生产成本，降低生产污染。

本发明的第一个目的是提供一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法，包括如下步骤：

(1)将向日葵盘直接粉碎至100～300目；

(2)提取：将步骤(1)获得的微粉在溶液中提取，提取温度5～40℃，提取时间为1～3h，过滤，滤液即为果胶提取液；

(3)醇沉：向滤液或其浓缩液中加入无水乙醇，使果胶沉淀，分别收集滤液和沉淀；将沉淀干燥，得到果胶；

(4)回收蛋白质：取步骤(3)醇沉的滤液，真空浓缩去除乙醇后，干燥即得到粗蛋白。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)采用超微粉碎将向日葵盘粉碎至100～300目。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)采用球磨粉碎机将向日葵盘粉碎至300目及以上，或400目及以上。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)采用柠檬酸钠水溶液进行提取。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)是按10～40mL溶液/g微粉的比例，向微粉中加入柠檬酸钠水溶液。

本发明的一种实施方式中，柠檬酸钠水溶液的浓度为6～8g/L。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(4)在10～60℃下进行真空浓缩。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：

(1)粉碎：将干燥的向日葵盘直接进行超微粉碎，使粉碎细度为100～300目；

(2)提取：按10～40mL水/g微粉的比例，向微粉中加入水和柠檬酸钠进行提取，提取温度为5～40℃，提取pH为料液自然pH，柠檬酸钠浓度为6～8g/L，过滤，滤液即为果胶提取液；

(3)醇沉：向滤液或其浓缩液中加入无水乙醇，使果胶沉淀，过滤取沉淀，干燥得到果胶；

(4)回收蛋白质：取醇沉的滤液，真空浓缩回收乙醇后，干燥即得到粗蛋白。

本发明的第二个目的是提供所述方法在制备含果胶的产品方面的应用。

本发明的原理为：采用物理超微粉碎，可以较好地破坏向日葵盘的细胞壁，从而使处于细胞壁内部的纤维结构充分暴露，有利于果胶分子更好地溶出。一般果胶提取是在原料普通粉碎后在高温高酸性下提取，此时在颗粒表层的果胶分子可以溶出，而内部的果胶分子不能溶出，必须在酸水解纤维素、半纤维素之后，才能逐步溶出，因此其提取依赖温度、酸度和时间。采用超微粉碎后，内部纤维结构也得到破碎，果胶分子可以同时从表层和内部溶出，因此不需要通过高温强酸加速纤维水解，而只要在相对较低温度和自然pH下进行提取即可。此时若将提取温度维持在5～10℃，则可以有效抑制內源的果胶酶的作用，得到分子量较高的果胶产品；若将提取温度维持在10～40℃的中等温度下，则果胶酶将持续降解果胶，最终得到小分子量的低酯化度果胶产品。为络合葵盘果胶中的钙离子，更好地释放果胶分子，加入适量柠檬酸钠，以形成柠檬酸钙沉淀，可与果胶提取液分离。同时，水溶性蛋白质、肽和氨基酸也溶解在提取液中，此时采用乙醇沉淀的方法，使果胶沉淀析出，而蛋白质、肽和氨基酸仍然留在乙醇-水混合溶剂中，分离果胶后即可得到主要含有蛋白质的溶液，最后在常温真空下蒸发乙醇，即可得到蛋白质。

本发明的有益效果：使用本方法工艺，向日葵盘中果胶提取率可达到10～15％(按半乳糖醛酸计，对原料质量的百分比)，果胶分子量为7～500kDa，相应的酯化度为10～45％；蛋白质提取率为8～10％(对原料质量的百分比)，分子量为5～20kDa。同时，本发明技术避免了传统果胶提取技术需要将提取液pH调节至1～2的强酸性，达到不使用酸碱的目的，减少了对生产设备的腐蚀、对环境的污染，并使提取所剩的残渣可生物利用。本发明也不需要在80℃及以上的高温下进行，节省了生产能源消耗和成本。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

果胶含量测定方法：硫酸咔唑比色法测定果胶提取液中半乳糖醛酸的含量(康佳琪.向日葵盘果胶的提取及其作为微胶囊壁材的应用.江南大学硕士论文,2015)

果胶分子量测定方法：高效尺寸排阻色谱-多角度激光散射法(康佳琪.向日葵盘果胶的提取及其作为微胶囊壁材的应用.江南大学硕士论文,2015)

相对酯化度测定方法：滴定法(GB 25533-2010,食品安全国家标准食品添加剂果胶)

蛋白质含量测定方法：凯氏定氮法(GB5009.5-2010食品安全国家标准食品中蛋白质的测定)

蛋白质分子量测定方法：聚丙烯酰氨凝胶电泳法(SDS-PAGE)(朱圣庚徐长法王镜岩.生物化学第四版)

实施例1

将干燥的向日葵盘超微粉碎至100目，然后按照料液比1:25的比例进行提取，柠檬酸钠用量为8g/L，在5℃下提取2h，提取pH为料液自然pH(6.2)，反应结束后过滤取果胶提取液；之后向提取液中加入无水乙醇至乙醇体积比为70％使果胶沉淀，过滤后干燥得到果胶；取醇沉的滤液，真空浓缩回收乙醇，干燥即得到粗蛋白；在上述工艺下，果胶提取率为14.3％，果胶分子量为450kDa，相应的酯化度为42％；蛋白质提取率为8.6％，分子量为10kDa。

实施例2

将干燥的向日葵盘超微粉碎至200目，然后按照料液比1:30的比例进行提取，柠檬酸钠用量为0.6％(对提取液质量体积比)，在20℃下提取1h，提取pH为料液自然pH(6.0)，反应结束后过滤取果胶提取液；之后向提取液中加入无水乙醇至乙醇体积比为85％使果胶沉淀，过滤后干燥得到果胶；取醇沉的滤液，真空浓缩回收乙醇，干燥即得到粗蛋白；在上述工艺下，果胶提取率为13.7％，果胶分子量为10kDa，相应的酯化度为21％；蛋白质提取率为9.0％，分子量为9.4kDa。

实施例3

将干燥的向日葵盘超微粉碎至300目，然后按照料液比1:35的比例进行提取，柠檬酸钠用量为0.7％(对提取液质量体积比)，在40℃下提取1h，提取pH为料液自然pH(6.0)，反应结束后过滤取果胶提取液；之后向提取液中加入无水乙醇至乙醇体积比为90％使果胶沉淀，过滤后干燥得到果胶；取醇沉的滤液，真空浓缩回收乙醇，干燥即得到粗蛋白；在上述工艺下，果胶提取率为11.8％，果胶分子量为7kDa，相应的酯化度为12％；蛋白质提取率为8.4％，分子量为9.6kDa。

发明人还对粉碎目数进行了诸多探索，结果显示，粉碎100目以上即可实现在不使用酸的条件下提取果胶。

实施例4：

具体实施方式同实施例1，区别在于，提取温度为20℃，对提取获得的果胶和蛋白进行相关指标测定，结果显示，果胶提取率为8.0％，果胶分子量为70kDa，酯化度为26％；蛋白质提取率为8.3％，分子量为9kDa。

对比例1：

具体实施方式同实施例1，区别在于，采用不添加柠檬酸钠，对提取获得的果胶和蛋白进行相关指标测定，结果显示，果胶提取率为5.7％，果胶分子量为300kDa，酯化度为42％；蛋白质提取率为9.2％，分子量为10kDa。

对比例2：

具体实施方式同实施例1，区别在于，将干燥的向日葵盘超微粉碎至80目，对提取获得的果胶和蛋白进行相关指标测定，结果显示，果胶提取率为2.5％，果胶分子量为400kDa，酯化度为38％；蛋白质提取率为5.3％，分子量为10kDa。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种从向日葵盘中同时提取果胶和蛋白质的方法，其特征在于，将向日葵盘粉碎至≥100目，在pH≥5的环境下、提取温度5～40℃，同时提取果胶和蛋白质，制备出的果胶分子量为7～500kDa，酯化度为10～45％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)粉碎：将向日葵盘直接粉碎至≥100目；

(2)提取：将步骤(1)获得的微粉在溶液中提取，提取温度5～40℃，提取时间为1～3h，过滤，滤液即为果胶提取液；

(3)醇沉：向滤液或其浓缩液中加入无水乙醇，使果胶沉淀，分别收集滤液和沉淀；将沉淀干燥，得到果胶；

(4)回收蛋白质：取步骤(3)醇沉的滤液，去除乙醇后，干燥即得到粗蛋白。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用超微粉碎将向日葵盘粉碎至100～300目。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用球磨粉碎将向日葵盘粉碎至300目以上。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)采用柠檬酸钠水溶液进行提取。

6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述提取是按10～40mL溶液/g微粉的比例，向微粉中加入柠檬酸钠水溶液进行提取。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述柠檬酸钠的浓度是6～8g/L。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)在10～60℃下进行真空浓缩，以去除乙醇。

9.权利要求1～8任一所述方法在制备含果胶和/或蛋白的产品方面的应用。