絮凝—离心—微滤技术处理大豆乳清制取蛋白及其性质的研究

摘要

大豆乳清是生产大豆分离蛋白的废弃物，其生物化学需氧量和化学需氧量值是我国废水排放标准的10倍。每年我国排放的大豆乳清量约为2亿m3，这些乳清直接排放不仅造成资源的浪费，而且严重污染环境。本研究针对社会公益要求和生产企业需要，对大豆乳清处理提取乳清蛋白的技术及其性质做了深入研究。
　　大豆乳清的预处理实验研究表明，采用3000×g，15min的离心方法预处理大豆乳清是行之有效的，可以获得成分稳定的乳清，其蛋白质含量为1.431±0.090 g/L，灰分含量为4.00±0.07 g/L。
　　絮凝-离心法沉降大豆乳清蛋白实验中，通过对比14种絮凝剂对乳清蛋白的絮凝率、絮凝组分的选择效果，选出了絮凝剂 LT，它对蛋白质絮凝率为90％；以及可选择性絮凝脂肪氧化酶和β-淀粉酶的絮凝剂 LL。为了确定这两种絮凝剂的复配可行性，研究了复合絮凝剂 LT-LL对乳清蛋白的絮凝效果，实验表明复配絮凝剂的蛋白絮凝率为50%左右，与絮凝剂 LT的蛋白絮凝率相比显著降低，故两者不具有复配性。对单一絮凝剂 LT絮凝乳清蛋白的絮凝条件的单因素和正交实验研究表明，絮凝剂 LT的最佳絮凝条件为：体系 pH3.0，絮凝剂添加量为2.5 g/L，体系温度为25℃。经3000×g，15 min离心后，蛋白质去除率为93.86%。
　　絮凝-微滤法分离浓缩乳清蛋白中，研究了11种絮凝剂对蛋白质凝集体粒径的影响，选出了絮凝剂LT和絮凝剂LX，它们分别将凝聚体粒度由109 nm提高至436和443 nm。絮凝剂LX絮凝条件的研究表明，其最佳的絮凝pH范围为7-8，与乳清原始pH4.5显著差异。絮凝剂LT添加量与乳清蛋白凝聚体粒径提高程度的研究表明，最佳添加量为0.02 g/L，此时凝聚体粒度为436 nm。絮凝蛋白的微滤实验结果表明，膜分离最佳工艺条件为体系温度控制在40-50℃之间，压力为0.2 MPa，操作时间控制在70 min以内时，膜可保持较高的膜渗透通量，较低的透过液蛋白质浓度的状态。此时的膜渗透通量为319.83 L/(m2·h)，透过液蛋白质浓度为6.21 mg/L。
　　最后，研究了絮凝-微滤分离的乳清蛋白的性质。实验结果表明，在 pH3附近溶解度较好，为8.6%。其热变性温度为84.74℃。灰分含量为86.01±0.52%。脱盐方法的研究表明：与超滤法相比，透析脱盐法更适合应用于大豆乳清蛋白的脱盐中。
　　本研究的絮凝-离心法和絮凝-超滤法均能有效分离制取乳清蛋白，为大豆乳清废液及其他废水的处理提供了一定的理论和方法依据。

目录

絮凝-离心-微滤技术处理大豆乳清制取蛋白及其性质的研究

SEPARATION AND THE PROPERTIES OF WHEY PROTEIN FROM SOYBEAN BY FLOCCULATION-CENTRIFUGATION-MICROFI-LTRATION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 大豆乳清及乳清中的蛋白质

1.2.1 大豆乳清中的主要活性成分

1.2.2 大豆乳清蛋白

1. 3 絮凝法回收蛋白质的研究进展

1.4膜分离技术概述

1.4.1 膜分离技术简介

1.4.2 膜分离的原理

1.4.3 膜污染的流体动力学研究

1.4.4 利用膜技术回收蛋白研究进展

1.5 蛋白质脱盐方法的研究进展

1.6 本论文的研究内容

第2章 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 主要试剂

2.1.2 主要仪器设备

2.1.3 实验原料

2.2 实验方法

2.2.1 蛋白质浓度的测定

2.2.2 灰分含量的测定

2.2.3 SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳

2.2.4 大豆乳清蛋白的粒度测定

2.2.5膜实验

2.2.6 大豆乳清蛋白性质的测定及脱盐方法的研究

第3章 大豆乳清的预处理研究

3.1 引言

3.2 大豆乳清预处理条件的研究

3.3预处理后主要物质含量的测定

3.3.1总蛋白质含量的测定

3.3.2灰分的测定

3.4 本章小结

第4章 大豆乳清蛋白的絮凝-离心分离研究

4.1 引言

4.2 絮凝剂的选择

4.3影响絮凝剂LT絮凝效果的单因素研究

4.3.1 pH对絮凝效果的影响

4.3.2温度对絮凝效果的影响

4.3.3添加量对絮凝效果的影响

4.4 絮凝剂LT絮凝最佳工艺条件的确定

4.5 本章小结

第5章 大豆乳清蛋白的絮凝-微滤研究

5.1 引言

5.2絮凝剂的选择

5.2 絮凝剂的絮凝条件研究

5.2.1 絮凝剂LT絮凝条件研究

5.2.2 絮凝剂LX预絮凝条件研究

5.3 截留浓缩大豆乳清蛋白的微滤实验研究

5.3.1 微滤膜的选择

5.3.2 新膜初始水通量的测定

5.3.3 料液温度、连续工作时间对渗透通量和透过液蛋白质浓度的影响

5.4 本章小结

第6章 大豆乳清蛋白的性质测定及脱盐方法研究

6.1 引言

6.2 大豆乳清蛋白的溶解度

6.3 大豆乳清蛋白的热稳定性

6.3 大豆乳清蛋白的灰分含量

6.4 大豆乳清蛋白的脱盐方法研究

6.5 本章小结

结 论

参考文献

附录

致 谢