马铃薯淀粉废水中蛋白质的提取方法

摘要

一种马铃薯淀粉废水中蛋白质的提取方法，先将马铃薯淀粉废水静置沉淀，再离心过滤；加入酸性试剂调节pH值，离心过滤，得到蛋白质，洗涤，再次离心过滤，得到洗涤蛋白质1；经离心并提取蛋白质1后的上清液中加入碱性试剂调节pH值为8.50，离心过滤，得到蛋白质洗涤，再次离心过滤，得到洗涤蛋白质；将洗涤蛋白质1和洗涤蛋白质2混合后，加入混合液1倍量的水混合均匀，用NaOH溶液调节pH值为7，制成中性蛋白质混合液，混合液在真空条件下进行干燥，得到干燥的蛋白质产品。本发明不使用任何凝聚或絮凝剂，通过调节废水的pH值、离心速度和离心时间分离蛋白，解决马铃薯淀粉生产加工过程中所产生废水对环境造成的污染，经济、社会效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及蛋白质提取技术领域，特别是一种从马铃薯淀粉废水中提取蛋白质的方法。

背景技术

据估计，全球的蛋白质市场高达30亿美元，广泛用于食品加工的有：乳蛋白、动物蛋白、植物蛋白、明胶等。随着社会的进步和生活水平的提高，人们对蛋白质的摄入不断增加；由于植物蛋白相对安全，并具有保健功效而备受青睐。基于这种原因植物蛋白的市场也越来越大；作为植物蛋白之一的马铃薯蛋白具有多种均衡的氨基酸组分，特别是谷物中缺乏的赖氨酸极其丰富，可与大豆蛋白相媲美，有极高的营养价值。

我国有大、中、小型上千家马铃薯淀粉生产厂家，每年加工的马铃薯量约为400万吨，在马铃薯淀粉加工过程中排出的废水约为70万吨，而这些废水中含有水溶性蛋白0.1～0.2％、淀粉0.2～0.3％、纤维素0.1～0.2％、总糖0.05～0.15％等物质。若将这些淀粉废水直接排放，不仅会很快变酸腐烂，使环境水体缺氧、水生生物窒息死亡，而且也浪费了许多宝贵的资源。因此，许多公司正在开发由马铃薯淀粉废水得到的蛋白质及其产品；例如，利用膜分离技术回收马铃薯淀粉废水中的蛋白，过程运行费用低、操作简单、蛋白提取率高，但设备一次性投资大，膜更换速度快，推广应用困难。混凝、沉淀等方法，过程运行费用高、蛋白提取率低、且质量差，也难以推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现马铃薯淀粉废水资源的综合利用，解决淀粉加工中产生的废水对环境所造成的污染，同时使废物能够得到回收利用，增加产品的附加值，从而提供一种可以由马铃薯淀粉废水获得高纯度的蛋白质提取物的马铃薯淀粉废水中蛋白质的提取方法。

本发明的技术问题通过下述技术方案解决：

一种马铃薯淀粉废水中蛋白质的提取方法，包括以下步骤：

(1)沉淀与过滤

先将马铃薯淀粉废水在沉淀池中静置沉淀，再通过离心筛过滤；

(2)酸调节pH值，从马铃薯淀粉废水中提取蛋白质

向经(1)沉淀、过滤后的废水中加入酸性试剂调节pH值为4.75，离心过滤，得到蛋白质，用2～3倍的水洗涤，再次离心过滤，得到洗涤蛋白质1；

(3)碱调节pH值，从马铃薯淀粉废水中提取蛋白质

经上述(2)离心并提取蛋白质1后的上清液中加入碱性试剂调节pH值为8.50，离心过滤，得到蛋白质，用2～3倍的水洗涤，再次离心过滤，得到洗涤蛋白质；

(4)蛋白质提取物的混合与干燥

将步骤(2)、(3)得到的洗涤蛋白质1和洗涤蛋白质2混合后，加入混合液1倍量的水混合均匀，用NaOH溶液调节pH值为7，制成中性蛋白质混合液，混合液在真空条件下进行干燥，得到干燥的蛋白质产品。

步骤(1)所述的废水静置沉淀时间为2-3小时，所述离心筛的孔径为80μm。

步骤(2)中所述酸性试剂为HCl，试剂浓度为1.0mol/L。

步骤(3)中所述碱性试剂为NaOH，试剂浓度为1.0mol/L。

所述步骤(2)、(3)的反应、离心条件为：温度20～25℃，速度3000r/min，时间15min～20min。

所述步骤(4)中的混合和干燥条件为：混合液pH值7.0，真空度-0.060～-0.075MPa，温度20～25℃。

本发明的优点在于：

1.在不使用任何凝聚或絮凝剂的条件下，通过调节废水的pH值、离心速度和离心时间使蛋白被分离出来；

2.实现从马铃薯淀粉废水中分离、提取马铃薯蛋白质的产业化，实现马铃薯废水资源的再利用，增加产品的附加值；

3.解决马铃薯淀粉生产加工过程中所产生废水对环境造成的污染，经济、社会效益显著。

根据本发明实施例1获得的来自马铃薯淀粉废水的蛋白质提取物结果，证实了本发明的方法可以由马铃薯淀粉废水获得高纯度的蛋白质提取物，而现有的工艺制得蛋白质的纯度低于60％。

表1来自马铃薯淀粉废水的蛋白质提取物分析结果

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为蛋白质最佳酸等电点pI；

图3为蛋白质最佳碱等电点pI。

具体实施方式

一种马铃薯淀粉废水中蛋白质的提取方法，包括沉淀、过滤、调节pH值、分离、洗涤、混合、真空干燥、包装等过程。具体步骤为：

1、废水的沉淀与过滤

马铃薯淀粉加工后的废水中含有大量的水溶性蛋白质、纤维和残存的淀粉等，先将废水在沉淀池中静置2-3小时后，再选用孔径为80μm的离心筛过滤，将其中的纤维和其它固体非蛋白质类杂质除去，从而保证提取蛋白质的纯度。

2、调节废水的酸性pH值并提取蛋白质

蛋白质是由不同的氨基酸通过肽链相互连接而成。根据蛋白质等电点时溶解度最小的特点，通过加酸、加碱调节废水的pH值可使其中的蛋白质絮凝而沉淀。在20～25℃条件下，向经步骤1过滤后的马铃薯淀粉废水中加入1.0mol/L的HCl，将pH值调节为4.75，并维持10min以使其充分反应。在3000r/min下进行离心，分离出沉淀的蛋白质。将得到的沉淀蛋白质用2～3倍的水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质1。

3、调节废水的碱性pH值并提取蛋白质

再将经上述步骤2调节酸性pH值并提取蛋白质后的上清液下滴加1.0mol/L的NaOH，调节至pH值为8.50，形成的蛋白质溶液放置10min。在20～25℃条件3000r/min进行离心，分离出沉淀的蛋白质。将得到的沉淀蛋白质用2～3倍的水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质2。

4.蛋白质提取物的混合与干燥

将上述得到的蛋白质1和蛋白质2合并后加入1倍量的水，并使其均匀混合。然后向蛋白质混合液中加入浓度为1.0mol/L的NaOH调节至中性。将中和后的蛋白质混合液在真空度为-0.060～-0.075MPa，温度为20～25℃条件下进行真空干燥，得到干燥的蛋白质产品。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

1、废水的沉淀与过滤

先将废水在沉淀池中静置2小时后，再选用孔径为80μm的离心筛过滤，将其中的纤维和其它固体非蛋白质类杂质除去。

2、调节废水的酸性pH值并提取蛋白质

在20℃条件下，取经上述1沉淀、过滤的马铃薯淀粉废水500mL，加入1.0mol/L的HCl，调节pH值至4.75，并维持10min，使其充分反应。在3000r/min下进行离心，得到沉淀蛋白质12.4g，将得到的沉淀蛋白质用24.8g水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质1。

3.调节废水的碱性pH值并提取蛋白质

再将经步骤2调节废水的酸性pH值并提取蛋白质后的上清液500mL，在20℃条件下滴加1.0mol/L的NaOH，调节pH值至8.50，形成的蛋白质溶液放置10min。在3000r/min下进行离心，得到沉淀蛋白质4.3g，将得到的沉淀蛋白质用8.6g水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质2。

4.蛋白质提取物的混合与干燥

将上述2、3得到的蛋白质1和蛋白质2合并共16.7g，加入16.7g的水，并使其均匀混合。然后向蛋白质混合液中缓慢加入浓度为1.0mol/L的NaOH调节至中性。将中和后的蛋白质混合液在真空度为-0.060MPa，温度为20℃条件下进行真空干燥，得到蛋白质的含量达83.50％，提取率达83.0％。

实施例2：

1、废水的沉淀与过滤

先将废水在沉淀池中静置3小时后，再选用孔径为80μm的离心筛过滤，将其中的纤维和其它固体非蛋白质类杂质除去，从而保证提取蛋白质的纯度。

2、调节废水的酸性pH值并提取蛋白质

在25℃条件下，取经上述1沉淀、过滤后的马铃薯淀粉废水500mL，加入1.0mol/L的HCl，将pH值调节为4.75，并保持20min，使其充分反应。在3000r/min下进行离心，分离出沉淀蛋白质12.2g。将得到的沉淀蛋白质用36.6g水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质1。

3.调节废水的碱性pH值并提取蛋白质

再将经上述步骤2调节酸性pH值并提取蛋白质后的上清液500mL，在25℃条件下滴加入1.0mol/L的NaOH，调节至pH值为8.50，形成的蛋白质溶液放置10min。在3000r/min下进行离心，分离出沉淀蛋白质4.1g。将得到的沉淀蛋白质用12.3g水洗涤，经再次离心得到洗涤并纯化的蛋白质2。

4.蛋白质提取物的混合与干燥

将上述得到的蛋白质1和蛋白质2合并共16.3g，加入16.3g的水，并使其均匀混合。然后向蛋白质混合液中缓慢加入浓度为1.0mol/L的NaOH调节至中性。将中和后的蛋白质混合液在真空度为-0.075MPa，温度为25℃条件下进行真空干燥，得到干燥的蛋白质产品，得到蛋白质的含量达83％，提取率达80.5％。