專利名稱：一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取棉籽蛋白的方法，主要涉及一種以棉籽粕為原料，以棉鈴蟲腸道酶為酶制劑并結(jié)合超聲波技術(shù)及膜分離技術(shù)提取棉籽蛋白的方法。
背景技術(shù)：
棉籽提取了油脂之后的棉籽粕中含有大量的蛋白質(zhì)，其含量約為50%左右，是一種極為豐富的植物性蛋白質(zhì)資源。棉籽蛋白的性質(zhì)與大豆蛋白類似，也是一種營養(yǎng)價(jià)值高、 品質(zhì)優(yōu)良的蛋白質(zhì)食物或飼用蛋白源。棉籽粕中的蛋白質(zhì)主要分為三種，2S蛋白質(zhì)游離在細(xì)胞壁之外，占15%左右，剩下的85%左右的7S、12S蛋白質(zhì)存在于細(xì)胞壁內(nèi)，由于棉籽蛋白的細(xì)胞壁十分堅(jiān)韌，采用類似于大豆粕提取大豆蛋白的堿溶酸沉工藝，棉籽蛋白的提取率不高。如果采用強(qiáng)堿、弱酸、高溫的辦法打破其細(xì)胞壁，由于反應(yīng)條件強(qiáng)烈，組成蛋白質(zhì)的氨基酸序列會(huì)被破壞，蛋白質(zhì)將失去其功能和活性。采用酶解工藝，通過生物作用打破細(xì)胞壁并水解蛋白質(zhì)，是一種較為理想的提取棉籽蛋白的方法，但是由于市售蛋白酶制劑價(jià)格較高，造成生產(chǎn)成本難以下降。 如CN102206^K)A公開了一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白低聚肽的方法，將棉籽粕進(jìn)行粉碎，進(jìn)行中溫水提，離心分離，水提離心分離后的渣在進(jìn)行堿溶，堿性蛋白酶進(jìn)行酶解， 脫色，滅酶，離心分離，上清液進(jìn)行微濾膜除雜，納濾膜濃縮，最后濃縮液再通過噴霧干燥，得到棉籽蛋白低聚肽。CN101709317A公開了一種從低溫脫溶棉籽粕中提取棉籽分離蛋白的方法，包括①將原料低溫脫溶棉籽粕進(jìn)行粉碎，加入水混勻，再加入纖維素復(fù)合酶進(jìn)行酶解反應(yīng)；②調(diào)節(jié)PH到11. 5 12. 5，對溶液加熱到90 105°C進(jìn)行堿熱水解反應(yīng)； ③將堿熱水解反應(yīng)后的溶液進(jìn)行離心分離；④調(diào)節(jié)PH至蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)使蛋白質(zhì)沉淀，離心分離；⑤將離心得到的蛋白質(zhì)加水溶解，調(diào)PH至中性，干燥得到棉籽分離蛋白。顯然， 上述文獻(xiàn)公開的提取棉籽蛋白的方法均采用了市售蛋白酶制劑，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。因此尋找一種低成本的酶用于水解棉籽蛋白，并結(jié)合其他先進(jìn)技術(shù)提取棉籽蛋白具有十分重要的意義。另外，棉鈴蟲屬鱗翅目夜蛾科，廣泛分布在中國及世界各地，中國棉區(qū)和蔬菜種植區(qū)均有存在。棉鈴蟲是棉花蕾鈴期重要鉆蛀性害蟲，主要蛀食蕾、花、鈴，也取食嫩葉。棉鈴蟲腸道中含有降解棉籽蛋白的酶，可將棉籽中的大分子蛋白轉(zhuǎn)化為小分子的蛋白和氨基酸以利于自身的吸收。因棉鈴蟲病毒是一種昆蟲殺蟲劑，其防治效果好、藥效持久，對其他生物無任何毒副作用，是世界上第一個(gè)登記注冊的昆蟲病毒生物農(nóng)藥，所以棉鈴蟲的養(yǎng)殖問題受到國內(nèi)外研究人員廣泛關(guān)注，目前已經(jīng)解決棉鈴蟲群養(yǎng)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；曫B(yǎng)。超聲波提取技術(shù)是一種廣泛使用的輔助提取方法，利用超聲波產(chǎn)生高速、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用，破壞植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，可以縮短提取時(shí)間，提高目標(biāo)產(chǎn)物的提取率。 膜分離技術(shù)是利用膜對混合性流體物料各成分的選擇透過性差異實(shí)現(xiàn)分離、純化、濃縮的新型分離技術(shù)，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，膜分離過程是一種物理過程，物料在分離過程中不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)相變，目前膜分離技術(shù)已經(jīng)生物、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了使得棉籽蛋白的生產(chǎn)具有較高的提取率，而且產(chǎn)品具有較強(qiáng)的功能活性，同時(shí)解決現(xiàn)有生物酶解工藝方案需高價(jià)購買蛋白酶，造成生產(chǎn)成本偏高的問題，本發(fā)明提供一種利用棉鈴蟲腸道分泌的活性酶作為酶制劑，結(jié)合超聲波技術(shù)及膜分離技術(shù)提取棉籽蛋白的方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，其技術(shù)方案如下列步驟所述 一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，包括如下步驟
(1)將棉籽粕粉碎；
(2)加入占棉籽粕重量8-12倍水，升溫至40 50°C，25 35kHZ頻率超聲波處理40 60min ；
(3)將棉鈴蟲洗凈、搗碎、勻漿，加蟲漿重量的4-6倍水稀釋，調(diào)pH值5.(Γ6. 0,30 40kHZ頻率超聲波提取80-120S，離心分離后上清液為棉鈴蟲活性酶液；
(4)棉籽粕超聲波處理后，再進(jìn)行酶解，將溫度調(diào)整為55 60°C，pH值為7.5 8. 0， 加入占棉籽粕重量5 8%的步驟(3)得到的棉鈴蟲活性酶液，酶解1 池；
(5)酶解完成后，升溫至85°C以上滅酶，然后離心分離，分別得到上清液和濾渣；
(6)將步驟(5)中得到的濾渣再加入占棉籽粕重量的4-6倍水，進(jìn)行水洗一次，水洗液與步驟(5)中得到的上清液合并；
(7)將上述合并后的上清液通過微濾膜裝置進(jìn)行除雜，得到微濾膜濾液，微濾膜裝置的工作條件為壓力0. 2 0. 25MPa，溫度40 50°C，流量為90L/min，微濾膜過濾孔徑為 0. 1 1. Oum ；
(8)將步驟(7)中得到的微濾膜濾液再經(jīng)過納濾膜裝置進(jìn)行濃縮，得到納濾膜濃縮液， 納濾膜裝置的工作條件為壓力1. 5 2MPa，溫度40 50°C，流量20L/min，納濾膜過濾孔徑為0. 1 1. Onm ；
(9)再將步驟(8)中得到的納濾膜濃縮液干燥，即得到粉狀棉籽蛋白。所述的一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，其中步驟(3)中提取棉鈴蟲活性酶時(shí)，蟲漿與加水量的重量比為1:5，ρΗ值為5. (Γ6. 0，超聲波頻率為30 40kHZ，提取時(shí)間為 100s。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法與具有以下優(yōu)點(diǎn)和顯著的進(jìn)步性
(1)利用了棉鈴蟲提取液作為酶制劑將棉籽蛋白進(jìn)行降解，增加了蛋白的可溶性，降低了酶解提取工藝的生產(chǎn)成本。( 2 )采用超聲波輔助提取技術(shù)提取棉籽蛋白，棉籽蛋白的提取率比現(xiàn)有技術(shù)方案提高3 5%，提取時(shí)間可縮短20%左右。
(3)采用膜分離技術(shù)進(jìn)行純化、濃縮，收率高，得到的棉籽蛋白純度在90%以上，分子量主要分布在IOOODal左右。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，現(xiàn)列舉如下實(shí)施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明方案，實(shí)施例中選用的棉籽粕，測得其蛋白質(zhì)平均含量為49. 5%。實(shí)施例1:
步驟(1)、取IOkg棉籽粕，粉碎，粒度為60目； 步驟(2)、加入IOOkg水，升溫至40°C，25kHZ頻率超聲波處理40min ； 步驟(3 )、取棉鈴蟲150g，洗凈、搗碎、勻漿，加蟲漿重量的5倍水稀釋，調(diào)pH值為5. 0， 30kHZ頻率超聲波提取100s，離心分離后上清液為活性酶液；
步驟(4)、將經(jīng)過步驟(2)超聲波處理后的體系升溫至55°C，調(diào)節(jié)pH值至7. 5，加入步驟(3)得到的棉鈴蟲活性酶提取液500g，酶解Ih ；
步驟(5)、將經(jīng)過步驟(4)酶解后得到的體系升溫至85°C滅酶，然后離心分離，分別得到上清液和濾渣；
步驟(6)、將步驟(5)中得到的濾渣再加入占棉籽粕重量的5倍水，進(jìn)行水洗一次，水洗液與步驟(5)中得到的上清液合并；
步驟(7)、將上述合并后的清液通過微濾膜裝置進(jìn)行除雜，得到微濾膜濾液，微濾膜裝置的工作條件為壓力0. 2 0. 25MPa，溫度40 50°C，流量為90L/min，微濾膜過濾孔徑為 0. 6um ；
步驟(8)、將步驟(7)中得到的微濾膜濾液再經(jīng)過納濾膜裝置進(jìn)行濃縮，得到納濾膜濃縮液，納濾膜裝置的工作條件為壓力1. 5 2MPa，溫度40 50°C，流量20L/min，納濾膜過濾孔徑為0. 8nm ；
步驟(9)、將步驟(8)得到的納濾膜濃縮液干燥，可得到粉狀棉籽蛋白5. 03 ,經(jīng)測定蛋白質(zhì)含量為90. 5%，蛋白提取率為92%。 實(shí)施例2
步驟(ι) -M IOkg棉籽粕，粉碎，粒度為100目； 步驟(2)加入IOOkg水，升溫至50°C，35kHZ頻率超聲波處理60min ； 步驟(3)取棉鈴蟲200g，洗凈、搗碎、勻漿，加蟲漿重量的5倍水稀釋，調(diào)pH值為6. 0， 40kHZ頻率超聲波提取100s，離心分離后上清液為活性酶液；
步驟(4)將經(jīng)過步驟(2)超聲波處理后的體系升溫至60°C，調(diào)節(jié)pH值至8. 0，加入步驟(3)得到的棉鈴蟲活性酶提取液800g，酶解池；
步驟(5)將經(jīng)過步驟(4)酶解后得到的體系升溫至85°C滅酶，然后離心分離，分別得到上清液和濾渣；
步驟(6)將步驟(5)中得到的濾渣再加入占棉籽粕重量的5倍水，進(jìn)行水洗一次，水洗液與步驟(5)中得到的上清液合并；
步驟(7)將上述合并后的清液通過微濾膜裝置進(jìn)行除雜，得到微濾膜濾液，微濾膜裝
5置的工作條件為壓力0. 2 0. 25MPa，溫度40 50°C，流量為90L/min，微濾膜過濾孔徑為 0. 4um ；
步驟(8)將步驟(7)中得到的微濾膜濾液再經(jīng)過納濾膜裝置進(jìn)行濃縮，得到納濾膜濃縮液，納濾膜裝置的工作條件為壓力1. 5 2MPa，溫度40 50°C，流量20L/min，納濾膜過濾孔徑為0. 2nm ；
步驟(9):將步驟(8)得到的納濾膜濃縮液干燥，可得到粉狀棉籽蛋白5. 07^g，經(jīng)測定蛋白質(zhì)含量為91. 2%，蛋白提取率為93. 5%。
權(quán)利要求
1.一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，包括如下步驟(1)將棉籽粕粉碎；(2)加入占棉籽粕重量8-12倍水，升溫至40 50°C，25 35kHZ頻率超聲波處理40 60min ；(3)將棉鈴蟲洗凈、搗碎、勻漿，加蟲漿重量的4-6倍水稀釋，調(diào)pH值5.(Γ6. 0,30 40kHZ頻率超聲波提取80-120S，離心分離后上清液為棉鈴蟲活性酶液；(4)棉籽粕超聲波處理后，再進(jìn)行酶解，將溫度調(diào)整為55 60°C，pH值為7.5 8. 0， 加入占棉籽粕重量5 8%的步驟(3)得到的棉鈴蟲活性酶液，酶解1 池；(5)酶解完成后，升溫至85°C以上滅酶，然后離心分離，分別得到上清液和濾渣；(6)將步驟(5)中得到的濾渣再加入占棉籽粕重量的4-6倍水，進(jìn)行水洗一次，水洗液與步驟(5)中得到的上清液合并；(7)將上述合并后的上清液通過微濾膜裝置進(jìn)行除雜，得到微濾膜濾液，微濾膜裝置的工作條件為壓力0. 2 0. 25MPa，溫度40 50°C，流量為90L/min，微濾膜過濾孔徑為 0. 1 1. Oum ；(8)將步驟(7)中得到的微濾膜濾液再經(jīng)過納濾膜裝置進(jìn)行濃縮，得到納濾膜濃縮液， 納濾膜裝置的工作條件為壓力1. 5 2MPa，溫度40 50°C，流量20L/min，納濾膜過濾孔徑為0. 1 1. Onm ；(9)再將步驟(8)中得到的納濾膜濃縮液干燥，即得到粉狀棉籽蛋白。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從棉籽粕中提取棉籽蛋白的方法，其特征在于步驟(3) 中提取棉鈴蟲活性酶時(shí)，蟲漿與加水量的重量比為1:5，pH值為5. (Γ6.0，超聲波頻率為 30 40kHZ，提取時(shí)間為IOOs0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提取棉籽蛋白的方法，包括(1)將棉籽粕粉碎；(2)超聲波處理棉籽粕；(3)提取棉鈴蟲活性酶；(4)棉籽粕酶解；(5)升溫滅酶，然后離心分離，得到上清液和濾渣；(6)將濾渣再加水洗，水洗液與步驟(5)中得到的上清液合并；(7)將合并后的上清液經(jīng)微濾膜除雜、納濾膜濃縮、干燥后即得到粉狀棉籽蛋白。本發(fā)明的方法使得棉籽蛋白的生產(chǎn)具有較高的提取率，而且產(chǎn)品具有較強(qiáng)的功能活性，同時(shí)解決了現(xiàn)有生物酶解工藝方案需高價(jià)購買蛋白酶，造成生產(chǎn)成本偏高的問題。
文檔編號(hào)A23K1/14GK102550794SQ20121000268
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者萬端極, 劉玲, 司佳, 吳正奇, 李冬生, 湯亞杰, 海文英, 王雄, 肖詩英 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)