CN104774253A - 一种玉米醇溶蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米醇溶蛋白的制备方法,以玉米蛋白粉为原料,加入乙醇水溶液进行提取,过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液,将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析,除去杂质后,用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白,最后经浓缩回收乙醇,洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。该方法成本低,对环境影响小,所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于玉米醇溶蛋白技术领域,具体涉及一种玉米醇溶蛋白的制备方法。
背景技术
玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要蛋白质。其不溶于水和无水醇类,可溶于60~95%(V/V)的醇类水溶液中,还可以溶于强碱及丙酮、醋酸等有机溶剂中。玉米醇溶蛋白溶液具有成膜性,当溶剂挥发后,蛋白质凝聚会形成光滑、透明且具有阻湿性、阻氧性、肠溶性等特点的玉米醇溶蛋白膜。由于玉米醇溶蛋白有独特的溶解性和成膜性,在医药卫生及食品化工等领域具有广阔的市场前景,可作为药用辅料,用作片剂包衣及缓释壁材,也可应用于糖果包衣、水果及肉类产品保鲜涂层、油脂包埋壁材、生物可降解塑料、粘合剂等方面。
目前玉米醇溶蛋白的生产工艺多采取有机溶剂法,通常用乙醇进行提取玉米醇溶蛋白,一般是直接用70%~90%(V/V)的乙醇进行提取。提取后,再用正己烷萃取出提取液中的大部分色素和油脂,最后采用盐析沉淀法、加水沉淀法或者冷冻沉淀法使蛋白沉淀下来。但是该方法处理后需回收的乙醇溶液体积是处理前的数倍乃至十倍,造成溶剂回收能耗成本大幅上升,且会产生大量的生产废水,对环境造成影响。而且所得产品色泽较深、杂质含量较高。而冷冻沉淀法在工业生产中的能耗也比较高,使得成本较高。另外采用两种溶剂进行提取,为后续的溶剂回收提高了成本。以上这些都阻碍了玉米醇溶蛋白在市场上的应用和推广。
因此,开发一条溶剂消耗少、低成本,产品色泽浅、纯度高的玉米醇溶蛋白工业化生产路线,是该产品在市场上得以成功推广的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种玉米醇溶蛋白的制备方法,该方法成本低,对环境影响小,所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高,适合工业化生产。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:一种提取玉米醇溶蛋白的方法,以玉米蛋白粉为原料,加入乙醇水溶液进行提取,过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液,将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析,除去杂质后,用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白,最后经浓缩回收乙醇,洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。
作为本发明的一种改进,本发明提供的一种提取玉米醇溶蛋白的方法,包括以下步骤:
(1)提取:取玉米蛋白粉,在玉米蛋白粉中加入乙醇水溶液,调节温度为50~60℃提取3~6小时,将产物过滤分离,所得溶液为玉米醇溶蛋白提取液;
(2)过柱:将玉米醇溶蛋白提取液加入装有树脂的层析柱中进行层析;
(3)冲柱:在层析柱中加入与步骤(1)中相同浓度的乙醇水溶液洗脱杂质;
(4)洗脱:在层析柱中加入含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白,得玉米醇溶蛋白洗脱液;
(5)浓缩、洗涤、干燥:将玉米醇溶蛋白洗脱液浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,同时回收乙醇,将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤后干燥,即得玉米醇溶蛋白成品。
在上述提取玉米醇溶蛋白的方法中:
步骤(1)中所述乙醇水溶液的体积百分含量优选为70~76%,其用量优选为玉米蛋白粉总质量的8~10倍。
步骤(2)中所述的树脂优选为弱酸性大孔树脂,所述的弱酸性大孔树脂的型号优选为D151、D152和DK110中的一种或几种。
所述的弱酸性大孔树脂装柱前最好先经过预处理,预处理过程是:首先除去弱酸性大孔树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质,接着经盐酸处理使该树脂成为H型树脂,然后装柱。
所述的弱酸性大孔树脂装柱后,需要加入2~5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液的浓度与步骤(1)中采用的乙醇水溶液的浓度相同。
步骤(2)中过柱时,玉米醇溶蛋白提取液的上样流速优选为每小时0.3~0.6倍柱体积。
步骤(3)中冲柱时,乙醇水溶液的流速优选为每小时0.5~1.5倍柱体积。
步骤(4)中所述的含盐的乙醇水溶液优选为含有0.1M~0.5M NaCl的乙醇水溶液,其中乙醇水溶液的浓度与步骤(1)中的乙醇水溶液的浓度相同,含盐的乙醇水溶液的用量为柱体积的3~5倍,流速为每小时0.3~1倍柱体积。
步骤(5)中浓缩为减压浓缩,减压浓缩时的温度优选为50~60℃,将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤时,洗涤次数优选为1~3次,水的用量优选为玉米醇溶蛋白湿产品总质量的1~3倍,洗涤温度为常温,干燥优选为真空干燥或鼓风干燥。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明采用单一有机溶剂提取,采用柱层析分离蛋白,在直接对分离蛋白进行浓缩的同时回收乙醇,与现有技术中需要对提取液采用有机溶剂进行脱色、脱脂、以及采用盐析沉淀法、加水沉淀法或者冷冻沉淀法使蛋白沉淀相比,不需额外加水沉淀蛋白,也无需盐析沉淀和冷冻沉淀,降低了回收乙醇所需的能耗,极大节省了生产成本;
(2)本发明采用弱酸性大孔树脂吸附玉米醇溶蛋白后,通过洗脱杂质,可显著减少产品中的杂质,提高产品的纯度;
(3)本发明主要采用离子交换层析法,过程简便、高效,产品得率高、纯度高、生产成本低,适合于工业化生产;
(4)本发明方法成本低,对环境影响小,所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高。
具体实施方式
实施例1
取弱酸性大孔树脂D151,装柱前先经过预处理,预处理过程是:首先用清水冲洗,其次先后用5%(质量百分含量,下同)NaOH和5% (体积百分含量,下同)HCl浸泡并冲洗,除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后,成为H型树脂,然后装柱。装柱后,加入2倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为70%。
称取玉米蛋白粉100g,加入800毫升体积百分含量为70%的乙醇水溶液,50℃提取5小时,过滤得到玉米醇溶蛋白提取液;将玉米醇溶蛋白提取液以每小时0.3倍柱体积流速加入已经过体积百分含量为70%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂D151吸附蛋白,随后加入体积百分含量为70%的乙醇冲洗杂质,直至流出液呈无色,冲洗流速为每小时0.5倍柱体积,再加入5倍柱体积含0.1M NaCl的体积百分含量为70%的乙醇溶液洗脱蛋白,流速为每小时1倍柱体积。收集洗脱液,50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品两次,真空干燥(60℃,得率为20.6%,玉米醇溶蛋白质量百分含量91.3%,玉米醇溶蛋白含量测定方法采用凯氏定氮法(GB/T 5009.5-2010),产品呈米白色。
将本实施例制备出来的产品采用以下方法进行鉴定:
A.溶解20 mg样品(本实施例制备出来的产品)至2 mL体积百分含量为90%乙醇的中,加质量百分含量为10%的醋酸铅溶液2 mL,即产生白色沉淀;
B.溶解0.1 g样品(本实施例制备出来的产品)至10 mL0.1 N 氢氧化钠溶液中,加数滴硫酸铜试液,置水浴中加热,即变为紫色;
C.加1 mL硝酸至含25 mg样品(本实施例制备出来的产品)的试管中,溶液变成亮黄色,再加入10 mL 6 N氨水,溶液即变为橙黄色。
经鉴定,以上三种方法都呈阳性反应,因此,本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例2
取弱酸性大孔树脂D152,装柱前先经过预处理,预处理过程是:首先用清水冲洗,其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗,除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后,成为H型树脂,然后装柱。装柱后,加入3倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为71%。
称取玉米蛋白粉100g,加入1000毫升体积百分含量为71%的乙醇溶液,50℃提取6小时,过滤得到玉米醇溶蛋白提取液,将玉米醇溶蛋白提取液以每小时0.4倍柱体积流速加入已经过71%乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂D152吸附蛋白,随后加入百分含量为71%的乙醇冲洗杂质,直至流出液呈无色,流速为每小时0.8倍柱体积,再加入4倍柱体积含0.2M NaCl的百分含量为71%的乙醇溶液洗脱蛋白,流速为每小时0.8倍柱体积,收集洗脱液,50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,常温加入3倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品一次,真空干燥,得率为21.8%,玉米醇溶蛋白的质量百分含量为90.1%,产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1,经鉴定,本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例3
取弱酸性大孔树脂DK110,装柱前先经过预处理,预处理过程是:首先用清水冲洗,其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗,除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后,成为H型树脂,然后装柱。装柱后,加入5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为75%。
称取玉米蛋白粉100g,加入1000毫升体积百分含量为75%的乙醇溶液,60℃提取3小时,过滤得到玉米醇溶蛋白提取液。将提取液以每小时0.5倍柱体积流速加入已经过体积百分含量为75%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂DK110吸附蛋白,随后加入体积百分含量为75%的乙醇冲洗杂质,直至流出液呈无色,流速为每小时1倍柱体积,再加入3倍柱体积含0.4M NaCl的75%乙醇溶液洗脱蛋白,流速为每小时0.5倍柱体积,收集洗脱液,60℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品两次,真空干燥,得率为19.5%,玉米醇溶蛋白的质量百分含量为91.7%,产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1,经鉴定,本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例4
取弱酸性大孔树脂DK110,装柱前先经过预处理,预处理过程是:首先用清水冲洗,其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗,除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后,成为H型树脂,然后装柱。装柱后,加入4倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为74%。
称取玉米蛋白粉100g,加入900毫升体积百分含量为74%的乙醇溶液,60℃提取4小时,过滤得到玉米醇溶蛋白提取液,将提取液以每小时0.6倍柱体积流速加入已经过体积百分含量74%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂DK110吸附蛋白,随后加入体积百分含量74%的乙醇冲洗杂质,直至流出液呈无色,流速为每小时1倍柱体积,再加入5倍柱体积含0.1M NaCl的体积百分含量74%的乙醇溶液洗脱蛋白,流速为每小时1倍柱体积,收集洗脱液,50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品三次,鼓风干燥,得率为20.1%, 玉米醇溶蛋白的质量百分含量为90.5%,产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1,经鉴定,本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
以上通过具体实施例对本发明进行阐述,但本发明的保护范围并不局限于此。所属技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容,均可实现本发明的目的。
Claims (10)
1.一种提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:以玉米蛋白粉为原料,加入乙醇水溶液进行提取,过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液,将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析,除去杂质后,用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白,最后经浓缩回收乙醇,洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。
2.根据权利要求1所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是包括以下步骤:
(1)提取:取玉米蛋白粉,在玉米蛋白粉中加入乙醇水溶液,调节温度为50~60℃提取3~6小时,将产物过滤分离,所得溶液为玉米醇溶蛋白提取液;
(2)过柱:将玉米醇溶蛋白提取液加入装有树脂的层析柱中进行层析;
(3)冲柱:在层析柱中加入与步骤(1)中相同浓度的乙醇水溶液洗脱杂质;
(4)洗脱:在层析柱中加入含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白,得玉米醇溶蛋白洗脱液;
(5)浓缩、洗涤、干燥:将玉米醇溶蛋白洗脱液浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品,同时回收乙醇,将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤后干燥,即得玉米醇溶蛋白成品。
3.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(1)中所述乙醇水溶液的体积百分含量为70~76%,其用量为玉米蛋白粉总质量的8~10倍。
4.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(2)中所述的树脂为弱酸性大孔树脂,所述的弱酸性大孔树脂的型号为D151、D152和DK110中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:所述的弱酸性大孔树脂装柱前先经过预处理,预处理过程是:首先除去弱酸性大孔树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质,接着经盐酸处理使该树脂成为H型树脂,然后装柱。
6.根据权利要求5所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:所述的弱酸性大孔树脂装柱后,需要加入2~5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子,其中乙醇水溶液的浓度与步骤(1)中采用的乙醇水溶液的浓度相同。
7.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(2)中过柱时,玉米醇溶蛋白提取液的上样流速为每小时0.3~0.6倍柱体积。
8.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(3)中冲柱时,乙醇水溶液的为流速为每小时0.5~1.5倍柱体积。
9.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(4)中所述的含盐的乙醇水溶液为含有0.1M~0.5M NaCl的乙醇水溶液,其中乙醇水溶液的浓度与步骤(1)中的乙醇水溶液的浓度相同,含盐的乙醇水溶液的用量为柱体积的3~5倍,流速为每小时0.3~1倍柱体积。
10.根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法,其特征是:步骤(5)中浓缩为减压浓缩,减压浓缩时的温度为50~60℃,将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤时,洗涤次数为1~3次,水的用量为玉米醇溶蛋白湿产品总质量的1~3倍,洗涤温度为常温,干燥为真空干燥或鼓风干燥。
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