一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法
2023-10-28 13:21:42 4
專利名稱：一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法
技術領域：
本發明屬於從天然物質中製備活性物質的技術，主要涉及一種以籽用南瓜廢棄果肉為原料連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法。
背景技術：
南瓜iCucurbita moschata Duch )為葫蘆科蔓生藤本植物南瓜果實。我國南瓜資源豐富，南瓜種植面積居世界第二位，總產量居世界第一位，其中20%供食用，80%為籽用南瓜。南瓜營養價值很高，富含胺基酸、蛋白質、纖維素、維生素及微量元素等多種營養成分，還含有多糖、類胡蘿蔔素等具有保健功能生物活性成分，主要用於抗腫瘤、降血糖、降血月旨、預防前列腺疾病及增強免疫等醫學領域。隨著對南瓜營養成分及醫療保健價值研究的深入，南瓜產品的開發日益受到世界各國的重視，有十分廣闊的開發利用前景。
籽用南瓜是我國重要的南瓜栽培品種，由於籽用南瓜品種的果肉中可溶性糖和澱粉等營養成分含量偏低，口感不好，果肉基本全部廢棄，造成嚴重的浪費。如何將籽用南瓜品種的廢棄果肉充分利用已經成為籽用南瓜品種生產中急需解決的主要問題。籽用南瓜果肉中蛋白質含量在I. 5%左右，由於國內外對南瓜果肉蛋白研究較少，因此可作為新蛋白資源研究開發；作為食品功能因子的膳食纖維及其食品，近年來在世界各國也得到了廣泛的關注和迅速的發展，籽用南瓜果肉中膳食纖維含量高達12. 4%，是乾物質的主要成分，開發利用籽用南瓜膳食纖維擁有巨大的市場；籽用南瓜果肉中澱粉含量較低，含量在3%左右，但是廢棄果肉成本為零，可作為製備燃料乙醇的原料，緩解由於糧食製備乙醇帶來的糧食和油價的上漲。因此，以籽用南瓜廢棄果肉為原料，連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維具有廣闊的市場，其前景十分可觀。目前關於南瓜果肉中活性成分的製備與利用方面已有一些相關專利，如國內專利CN102180991A 「一種綜合利用南瓜的方法」，公開了一種分步提取法提取以及利用膜分離技術進行除渣濃縮的方法，生產出果膠、南瓜多糖以及南瓜粉，但是並不涉及南瓜果肉中蛋白、膳食纖維等其他活性物質的連續製備；專利CN102524698A 「一種南瓜膳食纖維的製備方法」，公開了一種利用超濾、高壓蒸煮結合高壓均質以及真空微波處理工藝獲得南瓜膳食纖維的方法；專利CN101195835A 「利用南瓜為原料發酵乙醇的製備工藝」，涉及以南瓜果肉為原料，打碎磨漿後通過酶解發酵及二次蒸餾獲得乙醇的方法。但是專利CN102524698A和CNlOl 195835A僅能分離和利用一種有效成分，其他活性成分在純化過程中不得不作為雜質除去，造成了很大的資源浪費。
發明內容
本發明的目的是提供一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，達到操作簡單、綜合利用南瓜中的各活性物質的目的。本發明的目的是這樣實現的
一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，包括將籽用南瓜廢棄果肉洗淨、去皮、烘乾、粉碎將南瓜廢棄果肉粉碎物料用I 5% NaOH溶液、在液料比20 :1 30 :I、提取溫度60 80 °C、提取時間50 70 min條件下恆溫振蕩、離心分離、過濾，得濾液和濾渣；②在所得濾液中加入緩衝液調節PH值至蛋白質等電點，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱洗滌、冷凍乾燥得到南瓜蛋白；③把步驟②中離心分離所得上清液經濃縮、醇沉得到水溶性膳食纖維；④把步驟①中過濾所得濾渣用水洗滌後，按液料比3 :1 8 :1加入水，依次用α -澱粉酶保溫液化和糖化酶保溫糖化，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱用水洗滌、冷凍乾燥得到水不溶性膳食纖維；⑤把步驟④離心分離所得上清液用活性乾酵母恆溫振蕩發酵，所得發酵液經過蒸餾、乾燥劑脫水後得到燃料乙醇。本發明的有益效果在於，選用I 5% NaOH溶液對南瓜蛋白具有很好的浸提能力，而對南瓜粉中不溶性膳食纖維和澱粉浸提能力差；此外，通過對南瓜蛋白及燃料乙醇製備條件進行響應面優化，蛋白提取率及乙醇發酵率均達到最高，在最佳條件下，南瓜蛋白產品蛋白質含量達到70 80%，在最佳酶解條件下，乙醇發酵率達到65 75%，再經過一次蒸餾、乾燥劑脫水後得到含量為90 99%的燃料乙醇。本發明以籽用南瓜廢棄果肉為原料， 連續、簡便生產具有高附加值的產品，可拉動經濟，帶動農民致富。此方法操作簡單，不需要複雜的設備，易於工業化，具有廣闊的應用前景。
具體實施例方式下面對本發明實施例進行詳細描述。一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，包括將籽用南瓜廢棄果肉洗淨、去皮、烘乾、粉碎；①將南瓜廢棄果肉粉碎物料用I 5% NaOH溶液、在液料比20:I 30:1、提取溫度60 80 °C、提取時間50 70 min條件下恆溫振蕩、離心分離、過濾，得濾液和濾渣；②在所得濾液中加入緩衝液調節PH值至蛋白質等電點，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱洗滌、冷凍乾燥得到南瓜蛋白；③把步驟②中離心分離所得上清液經濃縮、醇沉得到水溶性膳食纖維；④把步驟①中過濾所得濾渣用水洗滌後，按液料比3 :1 8 :I加入水，依次用α -澱粉酶保溫液化和糖化酶保溫糖化，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱用水洗滌、冷凍乾燥得到水不溶性膳食纖維；⑤把步驟④離心分離所得上清液用活性乾酵母恆溫振蕩發酵，所得發酵液經過蒸餾、乾燥劑脫水後得到燃料乙醇。步驟②中調節pH值至蛋白質等電點使用的緩衝液為O. lmol/L乙酸-乙酸鈉溶液，南瓜蛋白等電點PH值在3飛範圍內。步驟②中離心分離轉速為5000 10000r/min,離心時間10 40min範圍內。步驟②中洗滌沉澱採用丙酮和95%乙醇連續洗滌。步驟③中上清液製備水溶性膳食纖維的條件為pH值6 8、無水乙醇用量2 6倍上清液體積、醇沉時間30 70 min。步驟④中α -澱粉酶保溫液化最佳條件為pH值4 6、α -澱粉酶添加量0. 05 0. 15%、液化溫度60 80 °C、液化時間50 70 min。步驟④中糖化酶保溫糖化最佳條件為pH值3 4、糖化酶添加量0. 05 0. 15%、糖化溫度55 65 °C、糖化時間10 20 min。步驟⑤中上清液用活性乾酵母恆溫振蕩發酵最佳條件為pH值4 5、酵母添加量0. 05 0. 10%、發酵溫度28 30 °C、發酵時間65 75 h。
步驟⑤中將發酵液製備成燃料乙醇時脫水所使用乾燥劑為生石灰。
南瓜蛋白最佳提取條件的確定 籽用南瓜果肉蛋白等電點的確定
將提取後的蛋白溶於HAc-NaAc緩衝體系，調節pH值2 8，5000 10000r/min離心10 40min，得到蛋白質沉澱，用丙酮和95%的乙醇各洗滌沉澱3次，冷凍乾燥後稱取質量，根據沉澱質量判定南瓜果肉蛋白等電點，確定籽用南瓜果肉蛋白等電點在PH值為3飛。液料比對蛋白質提取率的影響
取10. OOg南瓜粉，分別按不同液料比加入3%NaOH溶液，80°C水浴lh，離心抽濾，上清液調pH至蛋白質等電點，蛋白質沉澱析出，離心,沉澱用丙酮和95%的乙醇洗漆,最後冷凍乾燥，得南瓜果肉蛋白，並計算蛋白質的提取率。確定液料比在10 :1 30 1範圍內。 NaOH質量分數對蛋白質提取率的影響
取10. OOg南瓜粉，按液料比為20 1比例分別加入不同濃度NaOH溶液，80°C水浴lh，離心抽濾，上清液調pH至蛋白質等電點，蛋白質沉澱析出，離心，沉澱用丙酮和95%的乙醇洗滌，最後冷凍乾燥，得南瓜果肉蛋白，並計算蛋白質的提取率。確定NaOH溶液質量分數為I 5%。鹼溶溫度對蛋白質提取率的影響
取10. OOg南瓜粉，按液料比為20 1比例加入3%NaOH溶液，分別在不同溫度下水浴Ih,離心抽濾,上清液調pH至蛋白質等電點，蛋白質沉澱析出，離心,沉澱用丙酮和95%的乙醇洗滌，最後冷凍乾燥，得南瓜果肉蛋白，並計算蛋白質的提取率。確定提取溫度為50 90。。。鹼溶時間對蛋白質提取率的影響
取10. OOg南瓜粉，按液料比為20 1比例加入3%NaOH溶液，在80°C下分別水浴不同時間，離心抽濾，上清液調pH至蛋白質等電點，蛋白質沉澱析出，離心，沉澱用丙酮和95%的乙醇洗滌，最後冷凍乾燥，得南瓜果肉蛋白，並計算蛋白質的提取率。確定提取時間為15 75 min。二次回歸正交旋轉組合試驗(1/2實施)
以蛋白質提取率平均值為考查指標(設3個重複)，按照單因素試驗結果，選擇液料t匕，NaOH濃度，溫度，時間這四個因素進行二次回歸正交旋轉試驗，利用SAS軟體對試驗結果建立回歸方程，對試驗因素進行兩兩交互作用分析。表I 二次回歸旋轉組合設計表和提取率(1/2實施)
權利要求
1.一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，包括將籽用南瓜廢棄果肉洗淨、去皮、烘乾、粉碎；其特徵在於①將南瓜廢棄果肉粉碎物料用I 5% NaOH溶液、在液料比20 :1 30 :1、提取溫度60 80 °C、提取時間50 70 min條件下恆溫振蕩、離心分離、過濾，得濾液和濾渣；②在所得濾液中加入緩衝液調節pH值至蛋白質等電點，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱洗滌、冷凍乾燥得到南瓜蛋白把步驟②中離心分離所得上清液經濃縮、醇沉得到水溶性膳食纖維；④把步驟①中過濾所得濾渣用水洗滌後，按液料比3 :1 8 :1加入水，依次用α -澱粉酶保溫液化和糖化酶保溫糖化，離心分離，得沉澱和上清液，將沉澱用水洗滌、冷凍乾燥得到水不溶性膳食纖維；⑤把步驟④離心分離所得上清液用活性乾酵母恆溫振蕩發酵，所得發酵液經過蒸餾、乾燥劑脫水後得到燃料乙醇。
2.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於所述步驟②中調節PH值至蛋白質等電點使用的緩衝液為O. lmol/L乙酸-乙酸鈉溶液，南瓜蛋白等電點PH值在3飛範圍內。
3.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟②中離心分離轉速為5000 10000r/min,離心時間10 40min範圍內。
4.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟②中洗滌沉澱採用丙酮和95%乙醇連續洗滌。
5.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟③中上清液製備水溶性膳食纖維的條件為pH值6 8、無水乙醇用量2 6倍上清液體積、醇沉時間30 70 min。
6.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟④中α -澱粉酶保溫液化最佳條件為PH值4 6、α -澱粉酶添加量0. 05 0.15%、液化溫度60 80 °C、液化時間50 70 min。
7.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟④中糖化酶保溫糖化最佳條件為pH值3 4、糖化酶添加量0. 05 0. 15%、糖化溫度55 65 °C、糖化時間10 20 min。
8.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟⑤中上清液用活性乾酵母恆溫振蕩發酵最佳條件為pH值4 5、酵母添加量0.05 0. 10%、發酵溫度28 30 °C、發酵時間65 75 h。
9.根據權利要求I所述一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法，其特徵在於步驟⑤中將發酵液製備成燃料乙醇時脫水所使用乾燥劑為生石灰。
全文摘要
一種連續製備南瓜蛋白、燃料乙醇及膳食纖維的方法屬於從天然物質中製備活性物質技術；包括以下步驟對南瓜粉碎物料溶液恆溫振蕩、離心、過濾，得到濾液和濾渣；濾液用緩衝溶液調節pH值至蛋白質等電點，離心分離得沉澱和上清液，沉澱經洗滌、冷凍乾燥得到南瓜蛋白，上清液經濃縮、醇沉得到水溶性膳食纖維；南瓜濾渣用水洗滌後，加入水，依次經過α-澱粉酶液化和糖化酶糖化，離心分離得沉澱和上清液，沉澱用水洗滌，冷凍乾燥得到水不溶性膳食纖維，上清液用活性乾酵母發酵處理，過濾所得濾液經過蒸餾、乾燥劑脫水後得到燃料乙醇；本發明各步驟互不幹擾，且產品收率高，工藝操作簡單，成本低，易於工業化生產使用。
文檔編號A23L1/308GK102875641SQ20121041869
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者徐雅琴, 楊昱, 王麗波, 梁宗言 申請人:東北農業大學