一種棉籽蛋白的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種棉籽蛋白的制備方法，該方法包括（1）棉籽粕的脫酚和（2）從脫酚的棉籽粕中提取棉籽蛋白，棉籽粕的脫酚是用乙醇與正已烷的混合溶劑浸提棉籽粕，其中，所述乙醇與正已烷的體積比為（1～5）：5。用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液對(duì)脫酚的棉籽粕進(jìn)行浸提，浸提液酸沉得到棉籽蛋白。采用本發(fā)明的方法，可以使棉酚脫除率達(dá)80%以上，游離棉酚(FG)≤400mg/kg，棉籽蛋白質(zhì)得率達(dá)60%以上，純度大于90%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種棉籽蛋白的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于棉籽加工領(lǐng)域，具體涉及棉籽蛋白的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界第一大產(chǎn)棉國(guó)，每年棉籽產(chǎn)量達(dá)900X 104t以上，其主產(chǎn)區(qū)在華北平原和西北平原。棉籽不僅是重要的植物油料，而且還含有20%左右的蛋白質(zhì)，是當(dāng)今世界上僅次于大豆的重要油料和蛋白質(zhì)作物，因此對(duì)于世界各國(guó)來(lái)說(shuō)，棉籽取油后的副產(chǎn)品棉籽柏成為重要的植物蛋白質(zhì)資源。由于棉籽柏中有棉酚的存在，現(xiàn)有棉籽柏加工方法一般包括兩個(gè)步驟:棉籽柏脫酚(也稱(chēng)為脫毒)，然后從脫酚棉柏中提取棉籽蛋白。目前，對(duì)棉籽柏中棉酚的脫除主要采用化學(xué)法、生物發(fā)酵法、溶劑萃取法和液-液-固三相萃取法；對(duì)棉籽蛋白的提取主要采用堿溶酸沉法、鹽提或酶解技術(shù)。
[0003](I)棉柏脫酚技術(shù)
化學(xué)法脫除棉籽柏中棉酚，其工藝?yán)妹薹拥幕瘜W(xué)性質(zhì)，在一定的條件下使其破壞或呈結(jié)合狀態(tài)。常用的是添加硫酸鹽(硫酸亞鐵、硫酸銅)，其金屬離子與柏中游離棉酚形成絡(luò)合物，使棉酚中醛基和羥基失去活性，達(dá)到脫毒目的；也有添加尿素與棉酚形成席夫堿加成物，加鹽使棉酚在中性環(huán)境中氧化。其缺點(diǎn)是所形成的絡(luò)合物仍保留在棉柏中，且柏的適口性差，不易被消化。
[0004]生物發(fā)酵法是采用酵母將棉酚轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，以達(dá)到脫毒的目的。由于轉(zhuǎn)化機(jī)理不明，工藝條件的控制難度大，脫毒效果無(wú)法保證；熱榨浸出后的棉柏，在預(yù)處理和柏烘干過(guò)程中，蛋白質(zhì)已經(jīng)變性，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也無(wú)法得到保證；此外，投資大也是該法的一個(gè)缺陷。
[0005]溶劑萃取法是利用棉酚在溶劑中的溶解性，通常采用甲醇、丙酮等進(jìn)行萃取，由于溶劑殘留問(wèn)題增加了產(chǎn)品的危害性，同時(shí)限制了該法制備的棉籽蛋白的使用范圍。
[0006]( 2 )棉籽蛋白的提取技術(shù)
堿溶酸沉法雖是制備棉籽蛋白的一種有效方法，但制備過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢酸、廢堿水；鹽提法雖然制備的蛋白質(zhì)純度高，但蛋白質(zhì)提取率不足35%;酶法提取產(chǎn)品質(zhì)量好，但酶解過(guò)程控制難度大,生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有棉籽蛋白生產(chǎn)中的上述問(wèn)題，提供一種棉酚脫除率高的棉籽蛋白的制備方法。
[0008]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下:
一種棉籽蛋白的制備方法，包括(I)棉籽柏的脫酚和(2)從脫酚的棉籽柏中提取棉籽蛋白，其特征在于，棉籽柏的脫酚是用乙醇與正已烷的混合溶劑浸提棉籽柏，其中，所述乙醇與正已烷的體積比為(I?5):5。
[0009]進(jìn)一步，所述乙醇與正已烷的體積比為(I?4):5。[0010]進(jìn)一步，浸提脫酚時(shí)，棉籽柏與混合溶劑的料液比為1:(3?6)。
[0011]進(jìn)一步，浸提脫酚時(shí)，浸提溫度為40?50°C。
[0012]棉籽柏脫酚的最優(yōu)條件是:乙醇與正已烷的體積比為4:5，棉籽柏與混合溶劑的料液比為1:4，浸提溫度為50°C。
[0013]進(jìn)一步，從脫酚的棉籽柏中提取棉籽蛋白的方法是:用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液對(duì)脫酚的棉籽柏進(jìn)行浸提，浸提液酸沉得到棉籽蛋白。
[0014]進(jìn)一步，所述氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為5: (2?5)。
[0015]更進(jìn)一步，浸提棉籽蛋白時(shí)，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的總濃度為25?35g/L。
[0016]進(jìn)一步,用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液浸提時(shí),浸提時(shí)間為0.5?1.5小時(shí)。
[0017]進(jìn)一步,用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液浸提時(shí),浸提溫度為50?70°C。
[0018]進(jìn)一步，浸提液酸沉?xí)r的pH為4?6。
[0019]棉籽蛋白提取的最優(yōu)條件是:氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為1:1，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的總濃度為30g/L，料液比1: 15，浸提時(shí)間為I小時(shí)，浸提溫度為60°C。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為混合溶劑中乙醇與正已烷的體積比對(duì)棉酚脫除率的影響曲線。
[0021]圖2為料液比對(duì)棉酚脫除率的影響曲線。
[0022]圖3為浸提溫度對(duì)棉酚脫除率的影響曲線。
[0023]圖4為浸液中氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響曲線。
[0024]圖5為提取時(shí)間對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響曲線。
[0025]圖6為提取溫度對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]棉籽蛋白的制備方法如下:
(1)將棉籽柏原料粉碎；
(2)粉碎的棉籽柏用乙醇與正已烷的混合溶劑浸提，脫除棉籽柏中的棉酚；
(3)脫酚的棉籽柏與混合溶劑分離后，得到脫酚的棉籽柏；
(4)脫酚的棉籽柏加水，再加入氫氧化鈉和亞硫酸鈉，提取棉籽蛋白；
(5)脫酚棉籽柏經(jīng)浸提后，分離出浸提液，加酸調(diào)節(jié)浸提液的pH至4?6，酸沉，沉淀即為棉桿蛋白。
[0028]本發(fā)明方法對(duì)棉籽柏沒(méi)有特別的限制，可以是棉籽經(jīng)壓榨法取油后的殘?jiān)?，也可以是采用溶劑浸出法取油后的殘?jiān)?，以下?shí)例中棉籽柏原料為六號(hào)溶劑浸出法提油后的殘?jiān)薹雍繛?230mg/kg。
[0029]步驟(2)在浸提溫度40°C，浸提時(shí)間lh，料液比1:3 (w/v, g/ml)時(shí)，乙醇與正已烷的體積比對(duì)棉酚脫除率的影響如圖1所示，從圖1可以看出，乙醇與正已烷比例值越小越有利于棉酚的脫除率，如乙醇與正已烷體積比為5:5時(shí)棉酚脫除率可達(dá)80%以上，為5:1時(shí)的脫除率只有70%，因此，浸提時(shí)，乙醇與正已烷的體積比控制在(I?5):5。[0030]步驟(2)在溫度40°C，時(shí)間lh，混合溶劑(乙醇:正己烷=5:5)時(shí)，料液比對(duì)棉酚脫除率的影響如圖2所示，從圖2可以看出，料液比為1:3 (g/ml)的棉酚脫除率可達(dá)80%以上，與之相比，料液比為1:1時(shí)棉酚脫除率要低10%，因此，棉籽柏與混合溶劑的料液比控制在 1:(3 ?6)。
[0031]步驟(2)在時(shí)間lh，混合溶劑(乙醇:正己烷=5:5)，料液比1:3 (g/ml)時(shí)，浸提溫度對(duì)棉酚脫除率的影響如圖3所示，從圖3可以看出，浸提溫度在40?50°C能使棉酚脫除率達(dá)80%以上。
[0032]步驟(3)脫酚的棉籽柏與混合溶劑的分離可以采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，如壓榨、過(guò)濾、蒸餾、離心方式等。
[0033]步驟(4)棉籽蛋白提取時(shí)，氫氧化鈉與亞硫酸鈉總濃度可控制在25?35g/L。
[0034]步驟(4)在料液比1: 10，氫氧化鈉與亞硫酸鈉總濃度為30g/L，溫度20°C，時(shí)間Ih時(shí)，氫氧化鈉與亞硫酸鈉在不同質(zhì)量比下對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響如圖4所示，從圖4可以看出，不同質(zhì)量比對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響正好相反，綜合來(lái)看，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比控制在5:(2?5)，能獲得高的得率和純度。
[0035]步驟(4)在溫度20°C，氫氧化鈉與亞硫酸鈉總濃度為30g/L，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為5:5，料液比1:10時(shí)，提取時(shí)間對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響如圖5所示，從圖5可以看出，雖然提取時(shí)間越長(zhǎng)，棉籽蛋白得率越高，但棉籽蛋白純度反而先升后降，因此，提取時(shí)間易控制在0.5?1.5小時(shí)。
[0036]步驟(4)在提取時(shí)間為lh，氫氧化鈉與亞硫酸鈉總濃度為30g/L，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為5:5，料液比1:10時(shí)，提取溫度對(duì)棉籽蛋白得率和純度的影響如圖6所示，從圖6可以看出，溫度對(duì)棉籽蛋白的純度的影響較為復(fù)雜，而濕度越高得率相應(yīng)也越高，因此，在保證純度的情況下，提取溫度控制在50?70°C。
[0037]步驟(5)浸提液調(diào)pH時(shí)，可用常見(jiàn)的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，如鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸
坐寸ο
[0038]棉酚含量的測(cè)定
按《動(dòng)物飼料中游離的和總棉酚的測(cè)定方法》ISO 6866-1985進(jìn)行。
[0039]稱(chēng)取1-28試樣(精確到0.001 g)，置于250ml具塞三角燒瓶中，加入20粒玻璃珠，用移液管準(zhǔn)確加入50mL溶劑A，塞緊瓶塞，放入振蕩器內(nèi)振蕩Ih (每分鐘120次左右)。用干燥的定量濾紙過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)在漏斗上加蓋一表玻璃以減少溶劑揮發(fā)，棄去最初幾滴濾液，收集濾液于IOOmL具塞三角燒瓶中。
[0040]用吸量管吸取等量雙份濾液5-10mL (每份約含50-100 μ g的棉酚)分別至兩個(gè)25mL棕色容量瓶a和b中，如果需要，用溶劑A補(bǔ)充至10 mL。
[0041]用異丙醇-正己烷混合溶劑稀釋瓶a至刻度，搖勻，該溶液用作試樣測(cè)定液的參比溶液。
[0042]用移液管吸取2份IOmL的溶劑A分別至兩個(gè)25mL棕色容量瓶％和Idci中。
[0043]用異丙醇-正己烷混合溶劑補(bǔ)充瓶％至刻度，搖勻，該溶液用作空白測(cè)定液的參比溶液。
[0044]加2.0mL苯胺于容量瓶b和Idci中，在沸水浴上加熱30min顯色。
[0045]冷卻至室溫,用異丙醇-正己燒混合溶劑定容，搖勻并靜置lh。[0046]用IOmm比色池，在波長(zhǎng)440nm處，用分光光度計(jì)以aQ為參比溶液測(cè)定空白測(cè)定液b0的吸光度，以a為參比溶液測(cè)定試樣測(cè)定液b的吸光度，從試樣測(cè)定液的吸光度值中減去空白測(cè)定液的吸光度值，得到校正吸光度A。
[0047]計(jì)算公式:
式中:X—游離棉酚含量，mg/kg;
A-校正吸光度； m—試樣質(zhì)量，g;
V—測(cè)定用濾液的體積，mL;
a—質(zhì)量吸收系數(shù),游離棉酚為62.5CHT1.g_1.L0
[0048]測(cè)得棉籽柏原料中總游離棉酚含量為:2230mg/kg。
[0049]棉酚脫除率:即脫酚棉酚效率，其值越大脫除效果越好。
[0050]計(jì)算公式:
式中: 棉籽柏中棉酚脫除率 M總——棉籽中總的棉酚含量 Μ#——樣品脫酚后棉酚含量。
[0051]溶劑A配制方法:量取約500mL異丙醇、正己烷混合溶劑(正己烷:異丙醇=6:4(v:v)),2 mL 3-氨基-1-丙醇，8 mL冰乙酸和50 mL水于1000 mL的容量瓶中，再用正己烷-異丙醇混合溶劑定容至刻度。
[0052]實(shí)施例1
(1)將棉籽柏粉碎；
(2)粉碎的棉籽柏用乙醇與正已烷的混合溶劑浸提，脫除棉籽柏中的棉酚，其中，乙醇與正已烷的體積比為4:5，棉籽柏與混合溶劑的料液比為1:4 (w/v, g/ml)，浸提溫度為50°C，時(shí)間I小時(shí)，棉酚脫除率為89.60%，脫酚棉柏中游離棉酚(FG) ( 400mg/kg ；
(3)脫酚的棉籽柏與混合溶劑分離后，得到脫酚的棉籽柏；
(4)脫酚的棉籽柏加水，再加入氫氧化鈉和亞硫酸鈉，提取棉籽蛋白，其中，脫酚棉柏與浸液的料液比為1:15,溫度為60°C,提取時(shí)間為Ih,浸液中氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為1:1，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的總濃度為30g/L ；
(5)脫酚棉籽柏經(jīng)浸提后，分離出浸提液(上清液)，加酸調(diào)節(jié)浸提液的pH至4.8，酸沉lOmin，離心，沉淀即為棉籽蛋白，棉籽蛋白質(zhì)得率為61.44%，純度為91.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種棉籽蛋白的制備方法，包括(I)棉籽柏的脫酚和(2)從脫酚的棉籽柏中提取棉籽蛋白，其特征在于，棉籽柏的脫酚是用乙醇與正已烷的混合溶劑浸提棉籽柏，其中，所述乙醇與正已烷的體積比為(I?5):5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:所述乙醇與正已烷的體積比為(I?4):5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:脫酚時(shí)，棉籽柏與混合溶劑的料液比為1:(3?6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:脫酚時(shí)，浸提溫度為40?50。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液對(duì)脫酚的棉籽柏進(jìn)行浸提，浸提液酸沉得到棉籽蛋白。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:所述氫氧化鈉與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為5:(2?5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:浸提時(shí)，氫氧化鈉與亞硫酸鈉的總濃度為25?35g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液浸提時(shí)，浸提時(shí)間為0.5?1.5小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:用氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合水溶液浸提時(shí)，浸提溫度為50?70°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述棉籽蛋白的制備方法，其特征在于:浸提液酸沉?xí)r的pH為4?6。
【文檔編號(hào)】A23J1/14GK103461645SQ201310382819
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】王春榮, 羅鵬, 陳靜, 陳國(guó)剛 申請(qǐng)人:石河子市天成油脂有限公司