基于从双液相棉粕中制备浓缩蛋白和分离蛋白

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1、南京工业大学博士学位论文从双液相棉粕中制备浓缩蛋白和分离蛋白姓名：崔志芹申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：史美仁;钱仁渊20040501南京工业大学博士学位论文摘要厂I用双液相萃取技术处理棉籽得到的毛油质量好，而且棉粕无毒、蛋白质含量高，是一种重要的蛋白质资源。由于双液相棉粕经过了甲醇处理，与其他脱脂棉粕的性能有较大差异，为合理、有效利用这一资源，从中制备棉籽蛋白，有必要对其性能尤其是萃取特性、沉淀特性等方面作较全面的了解。y本文以双液相棉柏／为原料，制备得到了棉籽浓缩蛋白和棉籽分离蛋白

2、，并对制备过程中的萃取、沉淀、超滤问题进行了研究，建立了萃取动力学和有关超滤的数学模型，测定了棉籽蛋白产品的功能特性。具体内容包括：一、棉籽浓缩蛋白的制备在双液相棉粕中，棉壳约占30％，为了制各棉籽浓缩蛋白，本文利用棉壳和棉仁密度上的差异，通过比较选定了K2COs溶液作为液选剂制得棉籽浓缩蛋白，并考察了浓度和预处理方式对分离效果的影响。惭究结果表明：(1)在液选过程中，K2c03的浓度以43％为宜，在液选的同时辅之以甲醇前处理，可以得到蛋白质含量达75％的浓缩蛋白，甚至高于无壳棉粕中的蛋白质含量

3、(68．72％)，蛋白质收率66％。该法的缺点是：蛋白质损失比较大，达28％。(2)在双液相棉粕中，通过筛分可以除去部分蛋白质含量很低(约15％)的棉粕，使液选处理量减少25％。仅对筛分后粒径在0．105．0．22，0．22-0．355，0．355．0．45mm以及粒径大于lmm四个粒度区间的棉粕用K2C03溶液进行处理，处理量为棉粕总量的40-45％。处理上述四个粒度区间的棉粕适宜的K2C03溶液浓度分别为35％，37％，40％和42％。采用筛分和液选相结合的方法可以得到蛋白质含量为66．7％

4、的浓缩蛋白，蛋白质收率75．2％V／二、棉籽沉淀分离蛋白的制备为得到植酸含量低、蛋白质收率高的棉籽沉淀分离蛋白，实验重点考察了蛋白质的萃取工艺条件、沉淀条件以及植酸的溶解特性，并初步探讨了超声波对蛋白质萃取过程的强化作用。F(1)在蛋白质萃取过程中，为了找到蛋白质萃取的最佳工艺条件，采用正交试验和单因素实验相结合的方法，考察了pOH值、萃取温度、棉粕粒度、萃取r{l摘要／(f＼时间、搅拌强度等因素对棉籽蛋白萃取率的影响。合适的蛋白质萃取条件为：温度T=30。C，pOH=2．3，萃取时间t=lh，

5、液粕tt=15，蛋白质萃取率73．52％。(2)为了降低分离蛋白中植酸的含量，考察了植酸的萃取率与溶液pH值的关系。实验发现，当萃取液的pH值在11～11．5时，棉籽蛋白的萃取率比较高(73．52％)，此时植酸的萃取率较低(约22％)，在p片=5．0时，植酸的萃取率达到最大值(88．7％)。(3)对蛋白质溶液进行酸沉制取分离蛋白时，通过正交试验考察了pH值、沉淀温度、絮凝时间等因素对棉籽蛋白沉淀率的影响。棉籽蛋白的等电点在pH=5．0左右，在pH=5．0时，棉籽蛋白的沉淀率最高。在棉籽蛋白的沉淀

6、过程中，温度越低沉淀率越高，絮凝时间延长有利于棉籽蛋白的沉淀。合适的蛋白质沉淀条件为：沉淀pH=4．8，温度以低温为佳(在实验范围内取5℃)，絮凝时间t>10min，棉粕蛋白的沉淀率为77．5％，既保证了蛋白质的收率高，同时又降低了植酸的含量。(4)除了常规的碱液萃取，还考察了超声波对棉籽蛋白萃取的强化作用。采用超声波对棉籽蛋白进行萃取时，蛋白质萃取率可以提高14％左右。随着超声波强度的提高，蛋白质萃取率增大。当声强超过3w／era2时，声强的作用不明显，萃取率趋于稳定。棉粕粒径不同，超声的影响

7、不同，随着粒径的减小，超声的影响随之减弱。砷)三、棉籽溶解蛋白的制备蛋白质沉淀后的乳清中含有O．2．0．4wt％的溶解蛋白，约占棉粕中蛋白质总量的20％左右，这一部分蛋白质，适宜采用超滤回收。本文考察了操作压力、超滤时间、温度、pH值、蛋白质浓度等因素对超涟膜通量的影响。f姿箍结果表明：0(1)在实验范围内蛋白溶液的膜通量随操作压力的升高而升高，并呈线性关系。随着超滤时间的延长，膜通量逐渐减小，超滤进行至20。30min后，膜通量趋于稳定。随着温度的升高，膜通量增加。在等电点处膜通量最低，超滤操

8、作应在偏离蛋白质等电点的条件下进行。(2)采用全浓缩实验处理初始蛋白质浓度为o．22％的溶液，最终浓缩液中蛋／白质含量达1．52％，浓缩倍数为6．9倍≮JIl南京"r,2k大学博士学位论文四、棉籽蛋白的功能特性分析了棉籽浓缩蛋白、沉淀蛋白、溶解蛋白三种蛋白产品中的蛋白质含量、植酸含量，并考察了三种蛋白产品的功能特性：溶解性、吸水性、吸油性、乳化性与乳化稳定性、起泡性与泡沫稳定性等。(‘r可)棉籽浓缩蛋白、沉淀蛋白、溶解蛋白的蛋白质含量依次为74．8％，93．6％{和83．3％：植酸含量依次为2．