CN1962671A - 从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法。解决了菜籽加工副产物的综合利用问题。本发明方法以菜籽饼粕为原料，通过氢氧化钠溶液将蛋白质浸出，分离浸提液得到下层饼粕残渣和上层蛋白溶液。其中上层蛋白溶液用盐酸调节等电点，蛋白沉淀后冷冻干燥，未沉淀的蛋白经超滤后进行喷雾干燥。下层饼粕残渣用盐酸浸取，二次中和沉淀、经精制得植酸钙。本发明菜籽蛋白得率达到45％以上，纯度均达到75％以上；总的植酸钙含量达90％以上，而且植酸钙的回收率达85％以上。

Description

从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，涉及菜籽饼粕中蛋白质和植酸钙的综合提取工艺，以实现菜籽加工副产物的综合利用。

背景技术

我国油菜籽产量居世界第一位，每年油菜籽制油后所产生的菜籽饼粕达600～700万吨。菜籽饼粕含有多种具有较高利用价值的成分，如菜籽蛋白、植酸(菲汀)、菜籽多酚、菜籽多糖等。但是，目前我国对菜籽饼粕利用的相当有限，仅用作肥料或按少量比例添加作反刍动物和淡水鱼养殖饲料，造成了菜籽粕资源的极大浪费。本研究从菜籽饼粕中分离提取菜籽蛋白和植酸钙，力求实现菜籽饼粕的综合利用。

菜籽饼粕的粗蛋白含量一般在35～45％，菜籽蛋白为全价蛋白质，是优质的植物蛋白，具有必需氨基酸平衡性强的组成模式，蛋白质生物价均高于其它植物蛋白，与各油料蛋白质、禾谷类蛋白质相比具有明显营养互补优势，一些功能指标优于大豆蛋白。菜籽蛋白可用于蛋白饮料、肉制品添加剂、面食添加剂、天然保鲜剂和其它食品添加剂，其酶解产物还可获得功能性多肽。

植酸钙是一种重要的药物原料，有促进人体新陈代谢、恢复体内磷平衡、健脑及治疗神经炎、神经衰弱、幼儿佝偻病等作用。以植酸钙为原料提取得肌醇制剂可临床治疗肝硬化、肝炎、脂肪肝以及胆固醇过高等症。在工业上植酸钙主要用于生产肌醇和植酸，并在发酵、油脂、食品等工业上得到广泛地应用；在农业上植酸钙主要用于生产敌敌畏、敌百虫、乐果等农药。

目前提取食用菜籽蛋白主要有以下几种方法：(1)水相法：采用不同水相将蛋白萃取而出，在菜籽蛋白等电点附近将蛋白沉淀，再分离干燥制取菜籽分离蛋白。此方法制取浓缩菜籽蛋白具有工艺简单、成本低等优点，容易实际应用；但这种方法在工业生产中往往蛋白得率较低；(2)水相酶解法：利用蛋白酶将菜籽粕中蛋白质充分溶出以提高蛋白质收率。此方法中酶制剂的成本较高；(3)有机溶剂法：利用丙酮、乙醇等有机试剂提取饼粕中的多酚、植酸后得到蛋白质粕。但用丙酮、乙醇等有机溶剂制取，因工艺复杂、成本高及溶剂对蛋白质营养价值有一定影响，工业化生产困难较大；(4)双液相萃取法：有报道称采用水溶液和二氯乙烷为液选剂处理菜籽，但得率较低；(5)超滤、渗滤法：利用超滤膜对分离组分选择性，截留分子量较大(一般菜籽蛋白质大小范围为8,000-600,000U之间)各种蛋白质分子或相当粒径胶体物质，而溶剂和小分子物质透过，可将蛋白质浓缩和分离并保留在截留物中此法是浓缩和提纯所有溶解蛋白较简便方法，浓缩蛋白具有较佳氨基酸组成。

目前，植酸钙主要来源于米糠。从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白联产植酸钙产品尚未见报道。植酸钙可采用的提取方法有：醇类沉淀法、金属盐分离法、稀酸萃取加碱中和沉淀法等。植物种子中的植酸钙，在酸性溶液中，使之结合的金属离子呈解离状态，从而使菲汀浸取于酸液中，经分离后，调节浸出液pH，使金属离子重新与植酸结合生成菲汀。其中钙、镁菲汀溶解度较小，经沉淀、过滤即可得到菲汀，再经精制可得到植酸钙产品。传统工艺上酸浸采取的是用硫酸浸泡，采用一次中和法，过滤得到粗制植酸钙，亦可进行精制工序。这种传统的制造方法存在着下述缺点：(1)硫酸是强氧化剂，遇空气和二氧化碳会产生剧烈的氧化反应，因而降低了酸值，影响了产量；(2)需用大量的石灰，造成植酸钙中钙镁含量过大，从而影响了产品质量。

目前比较适用的食用菜籽蛋白提取方法主要碱提酸沉法，其工艺简单、成本低。但单独采用等电点沉淀的方法只能将少量的蛋白沉下来，蛋白得率低。而不经酸沉直接通过超滤获取蛋白同样存在弊端，即提取液中的蛋白很容易阻塞膜，影响膜的通透性。

菜籽饼粕中提取蛋白联产植酸钙可有效提高饼粕的利用率。以往工艺只是将菜籽蛋白和植酸钙的制取分开，由于菜籽饼粕中植酸含量很低，单独提取会浪费含量较高的蛋白且利用价值不高。

发明内容

本发明旨在提供一种蛋白得率高、同时能联产植酸钙可的效提高菜籽饼粕利用率的从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法。

本发明方法以菜籽饼粕为原料，通过氢氧化钠溶液将蛋白质浸出，分离浸提液得到下层饼粕残渣和上层蛋白溶液。其中上层蛋白溶液用盐酸调节等电点，蛋白沉淀后冷冻干燥，未沉淀的蛋白经超滤后进行喷雾干燥。下层饼粕残渣用盐酸浸取，二次中和沉淀、经精制得植酸钙。

具体操作方法如下：

从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，包括下述工艺步骤

(1)菜籽蛋白的提取

A、碱溶

称取粉碎后菜籽饼粕100g，按固液比1∶10加入pH12的氢氧化钠溶液，50℃温度下搅拌浸提，共浸提2次以上，每次浸提20min；合并2次以上浸提液并在3000r/min条件下离心10min，分离取滤液；下层为饼粕残渣；

B、酸沉

调节上述分离取得的滤液pH为4.5，静置2小时，分离上清液，取下层沉淀3000r/min离心10min，合并上清液，沉淀经pH4.5的盐酸溶液再离心沉淀10min，下层沉淀物即为菜籽粗蛋白；

C、冷冻干燥

将菜籽粗蛋白在-40℃下，冷冻干燥6小时得到菜籽蛋白A，纯度达80％以上；

(2)植酸钙的提取

A、浸提

取上述饼粕残渣60g，按料液比1∶6加入1mol/L盐酸，同时加入1～2％的尿素，在室温下搅拌浸提1h并过滤；滤渣用料液比1∶6加入0.5mol/L盐酸再次浸提，并再次过滤，滤渣用水洗涤一次，合并滤液；

B、二次中和沉淀：将上述滤液用料液比1∶10的新鲜石灰乳水溶液中和，搅拌，调节pH值为5.0，并继续搅拌10～15min；采用30％氢氧化钠溶液进行第二次中和，搅拌，调节pH值为8.0，继续搅拌15min，沉淀3～4小时，取沉淀，过滤，减压抽干，用水洗涤1～2次，得湿膏状植酸钙。

碱溶过程中，50℃温度下搅拌浸提的搅拌转速为120-180r/min。

对碱溶后分离取得的滤液进行真空抽滤。

对碱溶后分离取得的滤液进行超滤，取6000-50000分子量中空纤维膜，滤液温度40-50℃，流速1m/s，压力0.1Mpa，时间0.5小时，超滤得超滤液；

将超滤液喷雾干燥得菜籽蛋白，纯度达70％以上。

将上述湿膏状植酸钙用15％的盐酸溶解，调节pH为1～2，加入与植酸钙同量、浓度为40％的氯化钙溶液，搅拌后加入质量分数1％的活性炭脱色，搅拌15～20min后过滤，滤液在搅拌下，加入20％氢氧化钠水溶液中和至pH值为5.5～6.5，搅拌10min，析出白色沉淀，静置，过滤，用去离子水水洗，减压抽干，置于60℃烘箱中烘8～10小时，得干燥精制植酸钙，纯度在90％以上。

本发明的有益技术效果是：

采用碱溶酸沉结合超滤的提取菜籽蛋白，改进主要体现在：(1)菜籽蛋白得率比单一工艺得率高，达到45％以上，纯度均达到75％以上；(2)膜分离效果明显，截留率达到65％以上，膜污染得到较好控制，膜重复性好；(3)产品中的硫甙及其分解物不出现、植酸和单宁含量非常低，食用安全性高。过程中不添加有机试剂且反应温度不高，对蛋白质特性影响非常小。本发明方法工艺简单，成本低。

从菜籽饼粕中采用盐酸浸提联产植酸钙有效拓展了植酸钙的原料来源，提高了饼粕的利用率。利用盐酸浸取植酸，进而沉淀精制植酸钙，植酸钙中植酸磷(以P₂O₅计)含量达30％，总的植酸钙含量达90％以上，而且植酸钙的回收率达85％以上。

将植酸钙的制取工艺与菜籽蛋白提取工艺相结合，使副产物得到充分利用。

具体实施方式

实施例：

(1)菜籽蛋白的提取：

①碱溶称取粉碎后菜籽饼粕100g，按固液比1∶10加人调好pH12的氢氧化钠溶液，50℃下搅拌(搅速120～180r/min)浸提，每次20min，共浸提4次(相同pH)。合并四次双层纱布粗过滤后的浸提液并在3000r/min条件下离心10min，分离取上清液，进行真空抽滤。下层为饼粕残渣，用于后续植酸钙提取。

②酸沉调节上述滤液pH为4.5，静置2小时，分离上清液，取下层沉淀3000r/min离心10min，合并上清液，沉淀经pH4.5的盐酸水溶液洗涤再离心沉淀10min，沉淀即为菜籽粗蛋白。

③冷冻干燥将菜籽粗蛋白在-40℃下，冷冻干燥6小时得到菜籽蛋白A7-10g，纯度达80％以上。

④超滤将②中的上清液进行超滤(选用6000-50000分子量中空纤维膜)。控制料液温度40～50℃，流速1m/s，压力0.1Mpa，超滤时间控制在0.5h。

⑤喷雾干燥将超滤浓缩液进行喷雾干燥，得到菜籽蛋白B7-8g，纯度达70％以上。

(2)植酸钙的制取

①浸提准确称取60g饼粕残渣，按料液比1∶6加入1mol/L盐酸，同时加入1～2％的尿素(减少蛋白质等的浸出)，在室温下搅拌浸提1h并过滤；滤渣用料液比1∶6加入0.5mol/L盐酸再次浸提，并再次过滤，滤渣用水洗涤一次，合并滤液。

②二次中和沉淀：将上述滤液用料液比1∶10为新鲜石灰乳水溶液中和，并不断搅拌，调节pH值为5.0，并继续搅拌10～15min，即可进行第二次中和。第二次中和采用30％氢氧化钠水溶液进行。将氢氧化钠溶液缓慢加入第一次中和液，不断搅拌，调节pH值为8.0，继续搅拌15min，沉淀3～4小时，取沉淀，过滤，减压抽干，用水洗涤1～2次，得湿膏状植酸钙3～5g。

③植酸钙精制将上述粗植酸钙用15％的盐酸溶解，调节pH为1～2，加入与植酸钙同量、浓度为40％的CaCl₂溶液，搅拌后加入混合溶液的质量体积分数1％(即100ml的混合溶液中加入1g的活性碳)的活性炭脱色，搅拌15～20min后过滤。滤液在搅拌下，加入20％氢氧化钠溶液中和至pH值为5.5～6.5，搅拌10min，析出白色沉淀，静置，过滤，滤饼用去离子水洗至氯离子合格为止(用AgNO₃溶液检验)，减压抽干，于60℃烘箱中烘8～10小时，得干燥精制植酸钙1.86g，纯度在90％以上。

Claims (5)

1、从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，其特征在于：包括下述工艺步骤

(1)菜籽蛋白的提取

A、碱溶

称取粉碎后菜籽饼粕100g，按固液比1∶10加人pH12的氢氧化钠溶液，50℃温度下搅拌浸提，共浸提2次以上，每次浸提20min；合并2次以上浸提液并在3000r/min条件下离心10min，分离取滤液；下层为饼粕残渣；

B、酸沉

调节上述分离取得的滤液pH为4.5，静置2小时，分离上清液，取下层沉淀3000r/min离心10min，合并上清液，沉淀经pH4.5的盐酸溶液再离心沉淀10min，下层沉淀物即为菜籽粗蛋白；

C、冷冻干燥

将菜籽粗蛋白在-40℃下，冷冻干燥6小时得到菜籽蛋白A，纯度达80％以上；

(2)植酸钙的提取

A、浸提

取上述饼粕残渣60g，按料液比1∶6加入1mol/L盐酸，同时加入1～2％的尿素，在室温下搅拌浸提1h并过滤；滤渣用料液比1∶6加入0.5mol/L盐酸再次浸提，并再次过滤，滤渣用水洗涤一次，合并滤液；

B、二次中和沉淀：将上述滤液用料液比1∶10的新鲜石灰乳水溶液中和，搅拌，调节pH值为5.0，并继续搅拌10～15min；采用30％氢氧化钠溶液进行第二次中和，搅拌，调节pH值为8.0，继续搅拌15min，沉淀3～4小时，取沉淀，过滤，减压抽干，用水洗涤1～2次，得湿膏状植酸钙。

2、根据权利要求1所述的从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，其特征在于：碱溶过程中，50℃温度下搅拌浸提的搅拌转速为120-180r/min。

3、根据权利要求1所述的从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，其特征在于：对碱溶后分离取得的滤液进行真空抽滤。

4、根据权利要求1所述的从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，其特征在于：

对碱溶后分离取得的滤液进行超滤，取6000-50000分子量中空纤维膜，滤液温度40-50℃，流速1m/s，压力0.1Mpa，时间0.5小时，超滤得超滤液；

将超滤液喷雾干燥得菜籽蛋白，纯度达70％以上。

5、根据权利要求1所述的从菜籽饼粕中提取菜籽蛋白和植酸钙的工艺方法，其特征在于：

将上述湿膏状植酸钙用15％的盐酸溶解，调节pH为1～2，加入与植酸钙同量、浓度为40％的氯化钙溶液，搅拌后加入质量分数1％的活性炭脱色，搅拌15～20min后过滤，滤液在搅拌下，加入20％氢氧化钠水溶液中和至pH值为5.5～6.5，搅拌10min，析出白色沉淀，静置，过滤，用去离子水水洗，减压抽干，置于60℃烘箱中烘8～10小时，得干燥精制植酸钙，纯度在90％以上。