大豆多肽酶解液膜分离浓缩工艺.pdf

第 4 6卷第 4期 2 0 0 7年 7月 湖 北 农 业 科 学 Hu b e i Ag ri c u l t u r a l S c i e n c e s Vo 1 4 6 No 4 J u 1 ， 2 0 0 7 文章 编 号 ： 0 4 3 9 8 1 1 4( 2 0 0 7 ) 04 - 0 6 2 5 0 3 大豆多肽酶解液膜分离浓缩工艺 肖光耀 ， 刘文悦 ， 李华才 ， 王 晖 ， 何珍雄 ( 1 武汉华清膜分离技术工程有限公司 ， 武汉4 3 0 0 1 5 ； 2 华 中农业大学生命科 学技术 学院 ， 武汉4 3 0 0 7 0 ) 摘要 ： 采 用膜分 离设备 对大豆多肽酶解液的分 离浓缩进行 了系统研 究 确定 了分 离浓 缩的工艺流程、 操 作步骤和各项工 艺参数。试验工艺可使 酶解液 中分子 量 l O k D以上的蛋 白质、 大分子杂质 以及 悬浮物基 本脱 除。 蛋 白质、 干物质 、 总糖、 还原糖等主要指标经检测均可达到大豆多肽产品 的质量要求。大豆多肽 的收 率在 6 0 左右 浓缩倍数达 4倍以上。 关键词 ： 膜分 离； 大豆 多肽 ； 分级 ； 得 率 ； 浓缩倍数 中图分类号 ： $ 5 6 5 1 ； Q 5 1 6 ： T S 2 1 0 4 文献标识码 ： B T h e M e m b r a n e S e p a r a t i o n T e c h n o l o g y o f S o y b e a n Po l y p e p t i d e XI AO Gu a n g y a o I , LI U We n y u e 2 , LI Hu a c a P, W ANG Hu i HE Zh e n x i o n g ( 1 Me m b r a n e S e p a r a t i o n T e c h n i q u e L i m i t e d C o m p a n y ， Wu h a n 4 3 0 0 1 5 ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e T e c h n o l o g y ， H u a z h o n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， Wu h a n 4 3 0 0 7 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h i s p a p e r s t u d i e s t h o r o u g h l y t h e f r a c t i o n a l me mb r a n c e s e p a r a t i o n o f s o y b e a n p o l y p e p t i d e a n d i t s p u ri fi c a t i o n Ac c o r d i n g t o t h e e x p e rime n t s ，t h e f r a c t i o n a l me mb r a n c e s e p a r a t i o n a n d p u ri fi c a t i o n c r a f t p r o c e s s ，s e q u e n c e o f o p e r a t i o n a n d t h e c h i e f c r aft p a r a me t e r s e s h a d b e e n d o n e Th e f r a c t i o n a l me mb r a n c e s e p a r a t i o n s y s t e m c a n e f f e c t i v e l y s e p ara t e s o y b e a n p o l y p e p t i d e wh i c h mo l e c u l a r we i g h t i s o v e r 1 0 KD，r e mo v e t h e ma c r o mo l e c u l e i mp u rit y a n d s u s p e n s i o n b a s i c a l l y Th e p r o t e i n ， d r y ma t t e r ，t o t a l s u g a r ，r e d u c i n g s u g a r c a n r e a c h t h e q u a l i t y r e q u i r e me n t o f t h e s o y b e a n p o l y p e p t i d e p r o d u c t b a s e d t h e r e s u l t s o f t h e e x a mi n a t i o n Us i n g t h i s c r aft ，t h e s o y b e a n p o l y p e p t i d e r e c o v e ry r a t e c a n r e a c h t o 6 0 ， t h e c o n c e n t r a t i o n mu l t i p l e a mo u n t s t o a b o v e 4 t i me s Ke y wo r d s ：me mb r a n c e s e p a r a t i o n； s o y b e a n p o l y p e p t i d e； p u ri fi c a t i o n； r e c o v e ry r a t e ； c o n c e n t r a t i o n mu l t i p l e 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 3 1 5 作者简介 ： 肖( 1 9 4 8 一 ) ， 男 ， 湖北武汉人 ， 工程师 ， 从事膜分离技术的应用工作 ， ( 电话 ) 1 5 9 0 7 1 5 1 8 5 9 ( 电子信箱 ) g u a n gya o x ia o 0 7 0 s i n a e o m。 3 结论 -十 一十 +-+ +-+- 十一十-+” 十一 十-十一十一+ +-十一卜-+-+- +-十一 卜 - 卜 - 卜 - 卜-十一十- 卜- 卜 本研究发现 ， 碱提菜子多糖可以体外抑制小 鼠 肝匀浆和肝线粒体脂质过氧化 MD A的生成和小 鼠 肝线粒体肿胀 ， 可 以防止红细胞 氧化溶血 ， 其 中粗 多 糖 R S P S的 效 果 与 级 分 多 糖 R S P S 一 3的 效 果 较 好 都高于级分多糖 R S P S 一 2 。通过体外抗氧化活性 的研究 发现碱提菜 子多糖具有抗氧化功效 ， 粗多 糖 R S P S与级分多糖 R S P S 一 3的功效相当 都远远 高于级分多糖 R S P S 一 2 ，其抗氧化 的最佳浓度和机 理有待进一步研究。 参考文献 ： 1 毛跟年 ， 许 牡丹 功能 食品生 理特 性 与检 测技术 J J 北 京 ： 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 5 9 - 5 8 2 沈敏 ， 冯睿 ， 刘 贝贝， 等 碱提菜籽 多糖脱蛋 白方法 的研究 J J 食品科技 ， 2 0 0 6 ， 3 1 ( 9 ) ： 2 7 3 - 2 7 5 陈浩， 冯睿 ， 沈敏 ， 等 菜籽饼粕多糖 的超声辅助碱提 、 纯 化及理化性质研究 J J 食品科 学 ， 2 0 0 6， 2 7 ( 1 0 ) ： 3 4 5 3 4 9 冯睿， 谭勇 ， 沈敏 ， 等 油菜子多糖 的结构分析【 J J 湖北农 业科学 ， 2 0 0 7 ， 4 6 ( 3 ) 黄 晓兰 ， 阎俊 ， 等 枸杞多 糖对 H ： 0 ： 诱导 的小 鼠生殖 细胞损 伤 的影响 J J 食 品科学 ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 1 2 ) ： 1 1 6 1 1 8 S PRI GI RI DHAR KNAI R K MS UBRAM ANI AN R0r al r e p l e t i o n o f i r o n i n d u c e s f r e e r a d i c al me di a t e d alt e r a t i o n i n t h e g a s t r o i n t e s t i n al t r a c t o f r a t J J Mo l c e l l b i o c h e m， 2 0 0 1 ，2 1 9： 9 1 - 9 8 S T EVENS J F， MI RANDA C L， WOL T HERS K R， e t a1 I d e n t i f i c a t i o n a n d i n v i t r o bio l o g i c al a c t i v i t e s o f h o p p r o a n t h o c y a n i d i n s ， i n h i b i t i o n o f Nn o s a c t i v i t y a n d s c a v e n g i n g o f r e a e t i v e n i t r o g e n s p e c i e s J J Agri c u l t u r al a n d f o o d c h e mi s t r y ， 2 0 0 2， 5 0： 3 43 5 -3 4 43 ( 责任编辑郑威) 维普资讯 6 2 6 湖 北 农 业 科学 2 0 0 7正 大豆多肽是 以豆粕或大豆分离蛋 白为原料经 蛋 白酶水解 、分离并精制而成 的蛋白质水解产物。 传统多肽的分离方法有吸附沉淀 、 溶媒 、 萃取 、 离子 交换法等 ， 这些工艺往往繁杂 ， 提取时间长 ， 消耗大 量原料 ， 能耗高 ， 产品回收率低 1 _ 。随着生物技术的 发展和对大豆肽结构和功能研究 的深入 ， 对大豆肽 产品的分离研究也有 了迅速发展， 出现 了许多高效 的分离纯化技术和手段。其中应用最新的就是膜分 离技术。膜分离技术是采用高分子膜以外界能量或 化学位差为推动力 ， 对双组分或多组分的溶质和溶 剂进行分离、 分级 、 提纯和浓缩的技术圜 。目前 ， 多种 类型膜分 离技术在生化产 品应用 中协 同发展 ， 超 滤 、 纳 滤 、 微 滤 技 术 联用 ， 取 长 补 短 ， 实 行 多 级 分 离 是 大豆 多 肽分 离纯 化 的发 展趋 势I 3 _ 。本文 在不 同 的 工艺条件下对大豆多肽水解液进行分离浓缩 ， 并研 究膜分离系统的操作压力 、 料液温度 、 料液 p H值和 操作时间对膜通量的影响 ， 确定其最佳工艺参数。 1 材料与方法 1 ) 材料大豆 多肽 酶解液 。豆粕 经微生 物发 酵 后提取 ， p H值为 5 - 6 ， 有约 1 的悬浮物 ， 由华 中农 业大学生命科技学院发酵工程室提供 。 2 ) 仪器膜分离中试设备 ， 武汉华清膜分离技 术工程有限公司： K D N 一0 4型蛋白质测定仪 ，上海 纤检仪器有限公司； H Y P n型消化炉 ， 上海纤检仪 器有限公司； P H S 一3 C p H计 ， 上海雷磁仪器厂。 3 ) 工 艺 流程用 管 式膜 去 除不 溶性 悬 浮 杂质 ， 用 卷式膜 去 除可 溶性 杂质并 进行 分离 和浓缩 。 4 ) 分析测定方法产 品浓缩液质量评 价指标 为蛋 白质含量 、 干物质含量和产品得率 。蛋 白质含 量测定用凯式定氮法； 水分测定用烘干恒重法。 2结果与分析 2 1 工艺 流程 将上述 制得 的大豆多肽液依据原液 的物料性 质 和分 子量 大小 ， 选 择 不 同孔径 和不 同结 构 的膜 元 件进行分级分离和浓缩 ， 收集各个分离段的大豆多 肽液 。基本 工艺 流程 见 图 1 。 原 液 饲料添加剂 处理后排放 食 品添加剂 图 l 试 验 工 艺流 程 图 1 ) 将原液置于 2 0 0目筛 网预处理 ， 少量残渣滤 除后的滤液送入物料罐。 2 ) 将经预处理的上述溶液进行微滤澄清 ， 去除 大分子杂质及少量悬浮物 ， 得较澄清的滤液交下步 处 理 3 ) 澄清液再经超滤分离 ， 去除 1 0 k D以上 的蛋 白质及可溶性杂质 。 4 ) 上述 滤液再经膜 浓缩 ， 其 渗透液 处理后 排 放 浓缩液交下步干燥工序。 2 2大豆多肽膜分离 2 2 1 产品浓缩液质量评价产 品浓缩液 质量评 价见 表 1 。 表 l 同一工艺的 3批稳定条件试验结果 批次 蛋 白质含量 m g m L - 干物质含量 n a g m L - 产品得率 2 2 2膜 设 备 评 价 以上 3个 批 次 的 超 滤 膜 通 量 均为 7 0 8 0之间 ， 此超滤系统对大豆多肽酶解液具 有较强的处理能力 。系统膜通量 的变化较小 ， 系统 膜 通 量 的衰 减周 期 较 长 ， 此 系统 有稳 定 的 连续 运 行 能力。 2 3膜分离设备清洗维护 随着分离 、 浓缩时间的延续 ， 吸附作用使膜产 生污染 ， 造成堵塞 ， 直接导致膜通量的下降 。因此 ， 在每批物料处理完毕后需要对膜管进行清洗。清洗 步骤如下： 1 ) 排 出滤渣 ， 清水冲洗系统 ， 少量滤渣排出。 2 ) 用 少 量 N a O H溶 液 于 5 0 下 循环 清洗 3 0 mi n后排 出。 3 ) 用复合清洗剂继续清洗 4 5 6 0 m i n后排 出。 4 ) 用清水洗至中性。 2 4工艺流 程 中参数 影 响及控 制 2 4 1 残 留 量对 产 品蛋 白质 含 量 及 产 品 得 率 的 影 响 由试验数据分析， 残 留量对产品蛋白质含量及 产品得率的影 响较大( 图 2 ) 。 因此， 分离过程中应尽 量控制残 留量 ， 使之降至最低值。 2 4 2 p H值 对膜 通量 的影响 在 相 同工 艺条 件 下，适当提高 p H值 ，对膜通量有一定的影响 ( 表 2 ) 。经计算 ， p H值在 5 - 6间时 ， p H值每增加 0 _ 3 0 4 ， 膜通量可提高 1 2 2 0 。 2 4 3 p H值 对蛋 白质 截 留率 的影 响 由 于酶 解 液 p H值越接近等电点 ，蛋 白质分子在膜表 面的凝聚 倾向越大 ， 而且 p H值也会影响到膜表面的特性 ， 对 维普资讯 第 4期 肖光耀 等 ： 大豆多肽酶解 液膜 分离浓缩工艺 6 2 7 g g 缸 皿 础 残留量， 图 2残留量 与蛋白质含量 的关 系 倍数过大 ，会造成超滤滤液 中蛋 白质含量增大 ， 使 大豆多肽流失 ， 截 留率下降 ， 产品得率减少， 同时会 使产品浓缩液色泽变深 ( 表 3 ) 。 表 3超滤浓缩倍数与产品得率的关系 表2 不同p H 值 的 料 液 膜 运 行 通 量 3 ， J 、 结 超滤的截留率有很大影响_ 5 】 。料液 p H值为 5 5 6 5 时截留率最高 。p H值为 6左右时接近蛋 白质的等 电点 蛋 白质的溶解度最低 ， 蛋 白质 表面所带 的电 荷最少 与膜的极性差距最大 ， 使得 蛋 白质 在膜表 面的透过阻力较大 ，截留率最高 。其他 p H值条件 下 ， 蛋 白质 在 溶 液 中带 电荷 较 多 ， 透 过膜 的 阻力 减 小 ， 致使截 留率较低 ， 尽管膜表面的吸附加强 ， 形成 吸附层 的阻力增加 ， 在其共 同作用 下 ， 截 留率仍是 下降的， 极性差引起的阻力大于膜表面 吸附层 的阻 力司 ( 图 3 ) 。 2 4 4超 滤的 浓缩 倍数试验 数 据 表 明 ， 超 滤 的浓 缩倍数以 4 5倍间为宜 ， 不宜超过 5倍 。如果浓缩 斟 圈 箍 瞧 皿 础 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 p H值 图 3不 同p H值下膜蛋 白质的截留曲线 1 ) 在超 滤 膜 分离 过 程 中 ， 膜 的表 面特 性 是