膜技术分离纯化燕麦蛋白的工艺研究

赵博宇，王聪，谢鑫

（1.蒙牛乳业（马鞍山）有限公司，安徽 马鞍 山101107；2.湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北 武汉 430068）

燕麦中的蛋白质、脂肪、赖氨酸含量和热量均比较高；还富含亚油酸，对于防止老年高血压、糖尿病、高血脂等大有裨益[1]。燕麦中蛋白质含量十分丰富（15.6%），燕麦蛋白营养价值很高，含有18种氨基酸，其中8种是人体必需氨基酸，不仅含量丰富且配比合理，接近FAO/WHO推荐的营养模式，人体利用率高。

目前，国内外研究的燕麦蛋白提取方法主要有碱法、酶法、超声法及复合法等方法[2]。膜分离纯化蛋白的过程不仅是一个筛分的过程，其分离纯化的蛋白为后续工艺的进行打下基础，所以该研究对燕麦蛋白分离纯化方法的进一步研究具有积极意义[3]。

1 材料与方法

1.1 材料

燕麦（含蛋白质17.8%）：河北省康保县翔龙食品有限公司；膜技术设备：湖北工业大学膜技术研究所；淀粉酶、纤维素酶：Novozymes公司；Folin-酚试剂：SIGMA公司；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器

Beckman coulter高速离心机：Beckman公司；DKS22电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；T6新世纪紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；其他仪器均为实验室常用仪器。

1.3 检测方法

总氮和蛋白含量：凯氏定氮法GB/T5511-1985；

式中:J为膜通量，[mL/（m2·s）]；V为透过液的体积，mL；A为膜的面积，m2；T为膜所用的时间，s。

式中：W为起始液的体积，L；W0为过膜终止时透过液的体积，L。

1.4 实验方法

1.4.1 燕麦蛋白提取工艺流程

燕麦→预处理→加入石油醚→浸泡→滤渣纯水洗脱→晒干→加入纯水→加酶→浸提液→灭酶→离心→微滤膜→超滤膜→纳滤膜→大孔树脂吸附→洗脱浓缩→干燥→燕麦蛋白

1.4.2 燕麦脱脂工艺

称取一定量的燕麦加入到烧杯中，以料液比1∶5加入石油醚，在温度60℃浸泡12 h后，过滤；滤渣使用纯水洗脱燕麦上的石油醚，将洗脱后的燕麦晒干后得到脱脂燕麦。

1.4.3 燕麦蛋白的提取

取一定量的脱脂燕麦，粉碎至粒度100目，然后加10倍的40℃纯水，加入一定量的纤维素酶，浸提3 h后，将浸提液过滤，取上清液加热至100℃灭酶，将灭酶后的上清液离心的滤液进行收集。

1.4.4 微滤膜除杂

燕麦水提液中除了含有燕麦蛋白外，还含有大分子的糖类、淀粉等物质，故选用微滤膜将燕麦水提液中的杂质、淀粉及大分子的糖类除去。选用无机微滤膜MF1和MF2两种不同型号的微滤膜对燕麦水提液进行除杂，比较其效果，选择更合适的一种，并测定其平均通量的变化。

1.4.5 超滤膜纯化

除杂后的燕麦水提液中的大分子果胶、杂质等物质被去除，进一步分离纯化燕麦水提液，提高燕麦蛋白的纯度。选用UF1和UF2两种超滤膜对燕麦水提液进行分离纯化，选择一种适合的型号。

1.4.6 纳滤膜浓缩

除杂后的燕麦水提液中除了含有燕麦蛋白外，还含有氨基酸及微量元素等小分子物质，故选用纳滤膜对燕麦水提液进行浓缩的同时将这些小分子物质除去。选用纳滤膜NF1和NF2两种纳滤膜对燕麦水提液进行浓缩及除去小分子物质，比较其效果，选择更合适的一种，并测定其平均通量的变化。

2 结果与讨论

2.1 微滤膜的确定

微滤膜工艺参数见表1。

表1 微滤膜工艺参数Table 1 Technologic conditions of the MF processes

微滤膜通量衰减曲线见图1。

根据图1可看出，MF1比MF2的膜通量大，并且更加稳定，膜通量为出现快速下降的现象，故选用较为稳定且膜通量更高的MF1用作微滤膜处理。

图1 微滤膜通量衰减曲线Fig.1 Flux curves of the MF process

2.2 超滤膜的确定

超滤膜通量衰减曲线见图2。

图2 超滤膜通量衰减曲线Fig.2 Flux curves of the UF process

根据图2可以看出，UF2的膜通量比UF1更大，并且，UF1的通量不稳定，在初始时间里，膜通量下降十分显著，故选择较为稳定的UF2膜。

2.3 纳滤膜的确定

纳滤膜工艺参数见表3。

表3 纳滤膜工作参数Table 3 Technologic conditions of the NF process

纳滤膜通量衰减曲线见图3。

图3 纳滤膜通量衰减曲线Fig.3 Flux curves of the NF process

根据图3可以看出，NF1比NF2的膜通量更大，而NF2的通量不稳定，故选用NF1做为纳滤膜。

使用NF1为纳滤膜元件进行膜处理，进入滤液为145 kg，浓缩液为12.2 kg，得到膜浓缩倍数为11.88倍。经过测定可以得到燕麦蛋白的含量达到92.76%。

3 结论

通过对微滤膜、超滤膜和纳滤膜的筛选，确定以MF1、UF2和NF1作为最佳膜型号，对燕麦提取液进行除杂浓缩，能够去除大部分的固形杂质，并将水提液浓缩了11.88倍，得到燕麦蛋白的含量达到92.76%。

[1]马晓凤,刘森.燕麦品质分析及产业化开发途径的思考[J].农业工程学报，2005，21(增刊)：242-244

[2]翟爱华，季娜，刘恒芝.燕麦分离蛋白提取工艺的研究[J].食品科学，2006，27(12)：439-441

[3]吴素萍.超声辅助酶法提取燕麦蛋白的研究[J].粮食与饲料工业，2007，30(9)：22-25