從棉籽粕中提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法

2023-11-08 02:50:52

專利名稱：從棉籽粕中提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生物技術對棉籽進行精深加工的生產方法，主要涉及一種以低溫脫溶法提取油脂後產生的棉籽粕為原料，製備棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法。
背景技術：
我國是產棉大國，佔世界棉花總產量的60%以上，2008年棉花產量2052. 6萬噸， 產生棉籽1149萬噸，提取油脂後產生棉籽粕643萬噸，其中含有蛋白質320萬噸左右，棉籽低聚糖30萬噸左右。多年來，用棉籽製取棉籽油後的棉籽粕5%左右作為動物飼料使用， 95%以上作為肥料使用，浪費了大量的蛋白質和低聚糖資源。棉籽粕中含有約50%的蛋白質，棉籽蛋白具有優良的品質，其營養價值遠比穀類蛋白高，它含有小麥、稻米等穀類作物所欠缺的基本胺基酸。其胺基酸組成與大豆蛋白質相近，除蛋氨酸含量偏低外，其它人體必需胺基酸的含量基本達到1973年聯合國糧農組織與世界衛生組織(F0A/WH0)聯合專家委員會推薦的標準，特別是精氨酸、穀氨酸和酪氨酸的含量都很高。棉籽蛋白低聚肽是指棉籽蛋白中的肽鏈進一步的斷裂而形成的，通常也稱之為寡肽、短肽或小分子肽，具有更顯著的營養和功能特性，在生物的生命活動中起著非常重要的調節作用，涉及信號轉導、細胞分化、分子識別及個體發育等諸多領域。。棉籽粕中總糖含量為5 8%，其中主要成份為棉籽糖。棉籽糖屬於低聚糖，而低聚糖又稱寡糖，其主要成份為水蘇糖、棉籽糖、木糖和半乳糖等。低聚糖具有改善人體內微生態環境的作用，可促進雙歧桿菌和其他有益菌的增殖，調節腸胃功能，防治便秘。低聚糖類似水溶性植物纖維，能改善血脂代謝，降低血液中膽固醇和甘油三脂的含量。低聚糖屬非胰島素所依賴，不會使血糖升高，適合於高血糖病人和糖尿病人食用。目前現有從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法有鹼提法、鹽提法、氨水提取法以及酶解法；從棉籽粕中提取棉籽糖的方法有溶劑提取法、水提取法。中國專利CN 101785527A「一種脫酚棉籽蛋白和棉籽糖的製取方法」對棉籽粕中蛋白和糖的提取都使用有機溶劑的方法，其棉酚脫得很徹底，但是其也會把有機溶劑帶入到蛋白和糖中，而且其方法較繁瑣，複雜，效率和純度不太高，不太適用於規模化工業生產。

發明內容
為了克服現有工藝的問題和缺陷，充分利用棉籽蛋白及棉籽糖資源，本發明提供一種從低溫脫溶棉籽粕中提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白肽的方法。本方法以低溫脫溶後的棉籽粕為原料，採用生物提取技術及膜分離技術同時生產出棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽。本發明所使用的棉籽粕為低溫脫溶技術提取油脂之後產生的，其棉酚含量彡60mg/kg，大大低於國家規定的標準值，具有較高的食品安全性。本發明的目的可以通過下述技術方案來實現從低溫脫溶棉籽粕中提取棉籽糖和棉籽蛋白肽的方法，a、將棉籽粕進行粉碎，粒度為60 100目；
b、將a步驟中粉碎的棉籽粕進行水提，加入佔棉籽粕重量的15倍水，在中溫30 40°C下，攪拌lh，離心分離，得到上清液和濾渣；c、將b步驟中得到的上清液經過壓力為0. 2 0. 25MPa，溫度為40 50°C，流量為90L/min條件下的微濾膜進行除雜，得到微濾膜濃縮液和濾液；d、將c步驟中得到的微濾膜濾液再經過壓力為1. 5 2MPa，溫度為40 50°C，流量為20L/min的納濾膜進行濃縮，得到納濾膜濃縮液，再將其噴霧乾燥，得到棉籽低聚糖；e、將b步驟中得到的渣和c步驟中的微濾膜濃縮液混合，再用鹼溶，條件是加入佔棉籽粕重量的15倍水、pH為10 11、溫度為80 85°C，攪拌1 濁；f、在鹼溶結束後，再進行酶解，將溫度調整為55 60°C，pH為7. 5 8，再加入佔棉籽粕重量的0. 5 0. 8%蛋白酶，酶解2 汕；g、酶解完全後，在加入佔棉籽粕重量的0. 5%的H2O2，攪拌0. 5h，再升溫至85°C滅酶，然後離心分離，得到上清液和濾渣；h、將g步驟中得到的濾渣再加入佔棉籽粕重量的3倍水，進行水洗一次，然後與g 步驟中得到的上清液合併；i、將h步驟中得到的上清液經過壓力為0. 2 0. 25MPa，溫度為40 50°C，流量為90L/min條件下的微濾膜進行除雜，得到微濾膜濾液；j、將i步驟中得到的微濾膜濾液再經過壓力為1. 5 2MPa，溫度為40 50°C，流量為20L/min的納濾膜進行濃縮，得到納濾膜濃縮液，再將其噴霧乾燥，得到棉籽蛋白低聚肽。所述步驟a中的粉碎有利用打破細胞壁。所述步驟e中的鹼溶是為了更進一步地使棉籽粕得到膨脹，同時也能脫掉一部分的棉酚。所述步驟f中的酶解是為了使蛋白質進一步的水解成多肽。所述步驟c和i中的微濾膜除雜，為了截留雜質、纖維和大分子蛋白等。所述步驟d和j中的納濾膜濃縮，其濃縮倍數為10倍左右，也為後續乾燥減輕負擔。本發明與已有工藝相比，具有以下優點本發明採用生物酶法與膜分離技術相結合，提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽， 使棉籽粕得到了綜合利用。本發明合理利用了棉籽粕資源，工藝簡單易行，操作安全，得到高質量目標產物。本發明採用的膜濃縮工藝其濾液基本無雜質，COD < 300mg/L。可回用於鹼溶工序，既可節約水資源，又不產生汙水，符合清潔生產的要求。本發明得到的棉籽低聚糖的外觀為白色粉末，純度大於95% ；棉籽蛋白肽的外觀為粉紅色，蛋白質純度大於90%，其分子量主要分布在200 IOOODal之間，兩種目標產物中游離棉酚含量均為5mg/kg左右。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進行詳細的說明實施例1
取IOkg棉籽粕，粉碎，粒度為80目；加入150kg水，在溫度為30°C下，攪拌lh，離心分離得到上清液和濾渣；上清液經過微濾膜進行除雜，操作條件為壓力為0. 2MPa，溫度為40°C，流量為90L/min，得到濃縮液和濾液；濾液再用納濾膜進行濃縮，操作條件為壓力為1. 5MPa，溫度為40°C，流量為20L/min ；再將濃縮液進行噴霧乾燥，得到低聚糖(白色粉末)0. 62kg ；而水提後的渣和微濾膜的濃縮液再加入150kg水進行鹼溶，調節pH為10，溫度為80°C，攪拌Ih ；鹼溶結束後再進行酶解，調節pH至7. 5，溫度為55°C，加入鹼性蛋白酶 500g，酶解濁；酶解完成後加入500ml的H2O2，持續0. 5h，然後再升溫至85°C滅酶；將滅酶離心分離後的上清液經過壓力為0. 2MPa，溫度為40°C，流量為90L/min的微濾膜進行除雜， 而濾液再經過壓力為1. 5MPa，溫度為40°C，流量為20L/min的納濾膜進行濃縮；利用噴霧乾燥對濃縮液進行乾燥，得到蛋白肽(略帶點粉色的粉末)4. 51kg.實施例2 取IOkg棉籽粕，粉碎，粒度為80目；加入150kg水，在溫度為40°C下，攪拌lh， 離心分離得到上清液和濾渣；上清液經過微濾膜進行除雜，操作條件為壓力為0. 25MPa，溫度為50°C，流量為90L/min，得到濃縮液和濾液；濾液再用納濾膜進行濃縮，操作條件為壓力為2MPa，溫度為50°C，流量為20L/min ；再將濃縮液進行噴霧乾燥，得到低聚糖(白色粉末)0. 而水提後的渣和微濾膜的濃縮液再加入150kg水進行鹼溶，調節pH為11，溫度為85°C，攪拌池；鹼溶結束後再進行酶解，調節pH至8，溫度為60°C，加入鹼性蛋白酶 800g，酶解池；酶解完成後加入500ml的H2O2，持續0.證，然後再升溫至85°C滅酶；將滅酶離心分離後的上清液經過壓力為0. 25MPa，溫度為50°C，流量為90L/min的微濾膜進行除雜， 而濾液再經過壓力為2MPa，溫度為50°C，流量為20L/min的納濾膜進行濃縮；利用噴霧乾燥對濃縮液進行乾燥，得到蛋白肽(略帶點粉色的粉末)4. 55kg。
權利要求
1.從棉籽粕中提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，其特徵在於按以下步驟進行a、將低溫脫溶棉籽粕進行粉碎，粒度為60 100目；b、將a步驟中粉碎後的棉籽粕進行水提，加入佔棉籽粕重量的15倍水，在中溫30 40°C下，攪拌lh，離心分離，得到上清液和濾渣；C、將b步驟中得到的上清液經過壓力為0. 2 0. 25MPa，溫度為40 50°C，流量為90L/ min條件下的微濾膜進行除雜，得到微濾膜濃縮液和濾液；d、將c步驟中得到的微濾膜濾液再經過壓力為1.5 2MPa，溫度為40 50°C，流量為 20L/min的納濾膜進行濃縮，得到納濾膜濃縮液，再將其噴霧乾燥，得到棉籽低聚糖；e、將b步驟中渣和c步驟中的微濾膜濃縮液混合，再用鹼溶，條件是加入佔棉籽粕重量的15倍水、pH為10 11、溫度為80 85°C，攪拌1 濁；f、在鹼溶結束後，再進行酶解，將溫度調整為55 60°C，pH為7.5 8，再加入佔棉籽粕重量的0. 5 0. 8%，酶解2 3h ；g、酶解完全後，在加入佔棉籽粕重量的0.5%的H2A進行脫色0. 5h，再升溫至85°C滅酶，然後離心分離，得到上清液和濾渣；h、將g步驟中得到的濾渣再加入佔棉籽粕重量的3倍水，進行水洗一次，然後與g步驟中得到的上清液合併；i、將h步驟中得到的上清液經過壓力為0.2 0. 25MPa，溫度為40 50°C，流量為90L/ min條件下的微濾膜進行除雜，得到微濾膜濾液；j、將i步驟中得到的微濾膜濾液再經過壓力為1. 5 2MPa，溫度為40 50°C，流量為 20L/min的納濾膜進行濃縮，得到納濾膜濃縮液，再將其噴霧乾燥，得到棉籽蛋白低聚肽。
2.根據權利要求1所述的提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，其特徵在於所述的粉碎是便於水提低聚糖，使糖更充分的與水接觸，而進入水相中，提高收率，儘可能減少糖殘留而影響下一步水解蛋白肽的純度，同時也利於蛋白水解提高蛋白的提取率。
3.根據權利要求1所述的提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，其特徵在於所述的蛋白酶為鹼性蛋白酶，酶活為50萬u/g.
4.根據權利要求1所述的提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，其特徵在於所述的H2A是為了脫色，同時減輕膜運行的負荷和產品的純度。
5.根據權利要求1所述的提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，其特徵在於所述的微濾除雜膜和納濾濃縮膜均為有機膜。
全文摘要
本發明涉及一種從棉籽粕中提取棉籽低聚糖和棉籽蛋白低聚肽的方法，以低溫脫溶技術提取油脂後的棉籽粕為原料，其棉酚含量≤60mg/kg，各物質的加入量以棉籽粕重量為基準。方法是將棉籽粕進行粉碎，進行中溫水提，離心分離，上清液經過微濾膜除雜，納濾膜濃縮，最後再通過噴霧乾燥得到棉籽低聚糖；而水提離心分離後的渣和微濾膜濃縮液在進行鹼溶，酶解，脫色，滅酶，離心分離，上清液進行微濾膜除雜，納濾膜濃縮，最後濃縮液再通過噴霧乾燥，得到棉籽蛋白低聚肽。本發明充分利用棉籽粕資源，生產具有高附加值的產品，工藝簡單易行，適合於工業化生產。得到的棉籽低聚糖純度為95％，棉籽蛋白低聚肽中蛋白質含量大於90％，其分子量主要分布在200～1000Dal之間。
文檔編號C08B37/00GK102206290SQ201110084368
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者萬端極, 萬瑩, 呂景炎, 吳正奇, 徐國念, 李猷, 毛波, 王旭 申請人:武漢普賽特膜技術循環利用有限公司