甘蔗糖蜜酒精廢液濃縮液提取蛋白質(zhì)的研究

    本文研究了從糖蜜酒精廢液濃縮液回收蛋白質(zhì)的方法，旨在實(shí)現(xiàn)廢液的資源化利用。通過(guò)有機(jī)溶劑沉淀和等電點(diǎn)沉淀法提取蛋白質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在乙醇濃度80%，乙醇用量40mL／20g，浸取溫度50℃，提取時(shí)間60min，pH4.0的條件下，分離的蛋白質(zhì)得率為30.38%，蛋白質(zhì)含量為75.3%。所得蛋白質(zhì)的各項(xiàng)理化指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，有良好的開(kāi)發(fā)前景。歡迎有實(shí)力的公司開(kāi)發(fā)應(yīng)用糖蜜及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)品為原料的新產(chǎn)品，廣西糖蜜網(wǎng)可以和貴公司合作，為您的成品提供銷售渠道的服務(wù)。
    關(guān)鍵詞：糖蜜酒精廢液；蛋白質(zhì)；提取；濃縮
    糖蜜酒精廢液中含有大量的有機(jī)物，其中有機(jī)質(zhì)約占70%，灰分約占30%，還含有SO42-、Cl-、有機(jī)酸和豐富的蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸、維生素B1、B2、B6、B12、檸檬酸、酒石酸、醋酸、磷脂果膠以及高級(jí)醇（如三元醇、四元醇）、微量元素、農(nóng)肥成分N、P、K等，屬于高色度、高濃度、高粘度的酸性有機(jī)廢水。國(guó)內(nèi)外主要采用固形物分離等方法將這些物質(zhì)加以分離，主要有三大類，即物化法、化學(xué)法、生物法等。廢液中的有機(jī)物為各種途徑的資源化提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。利用酒精廢液濃縮液提取飼料工業(yè)用蛋白源和微量元素，對(duì)于實(shí)現(xiàn)廢液的資源化利用，治理高濃度有機(jī)廢液的污染，有著重要的意義；同時(shí)，又開(kāi)發(fā)了蛋白飼料資源，可創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　乙醇萃取技術(shù)提取蛋白質(zhì)：與水互溶的有機(jī)溶劑（如甲醇、乙醇和丙酮等）能引起蛋白質(zhì)脫去水化層以及降低介電常數(shù)而增加帶電質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，致使蛋白質(zhì)在水中的溶解度顯著降低，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的聚集和沉淀。蛋白質(zhì)的溶出率和浸提效果主要受乙醇濃度、乙醇用量、浸提溫度、提取時(shí)間等因素的影響。按A乙醇濃度、B乙醇用量、C浸取溫度、D提取時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。
    A乙醇濃度：取20g廢液，離心分離后取上清液，分別用50、60、70、80、90、100%的乙醇溶液室溫萃取1h，離心后取沉淀，烘干，稱重以作比較。B乙醇用量：取20g廢液，離心分離后取上清液，分別用10、20、30、40、50、60mL的80%乙醇溶液室溫浸取1h，離心后取沉淀，烘干，稱重以作比較。C浸取溫度：取20g廢液，離心分離后取上清液，按上述得出的最優(yōu)乙醇濃度、乙醇用量，分別選擇20、30、40、50、60℃進(jìn)行萃取分離試驗(yàn)。D提取時(shí)間：取20g廢液，離心分離后取上清液，按上述得出的最優(yōu)乙醇濃度、乙醇用量和浸取溫度，進(jìn)行萃取時(shí)間與不溶性固形物的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。
    在T=15、30、60、90、120、150、180min的條件下，判斷萃取時(shí)間對(duì)不溶性固形物得率的影響。等電點(diǎn)萃取技術(shù)提取蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)是帶有正電荷和負(fù)電荷基團(tuán)的兩性電解質(zhì)，蛋白質(zhì)分子的電荷性質(zhì)和數(shù)量則因pH不同而變化。蛋白質(zhì)處于等電點(diǎn)時(shí)，其凈電荷為零，由于相鄰蛋白質(zhì)分子之間沒(méi)有靜電斥力而趨于聚集沉淀。因此利用蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)處溶解度最低的原理，可以把蛋白質(zhì)混合物沉淀出來(lái)。等電點(diǎn)沉淀和pH控制：取20g廢液，離心分離后取下層沉淀，加入一定量0.5M的氫氧化鈉溶液，攪拌，使蛋白質(zhì)充分溶解。離心后取上清液，加入1M鹽酸溶液，調(diào)節(jié)pH值為3.5、4、4.5、5、6，使蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)處充分沉淀，離心除去上清液，沉淀烘干，稱重以作比較。
　　2）分析檢測(cè)的方法
　　蛋白質(zhì)含量：微量凱氏定氮法，
　　氨基酸含量：飼料中氨基酸的測(cè)定方法
　　脂肪含量：索氏抽提法
　　灰分含量：硫酸灰法
　　無(wú)機(jī)元素含量：火焰原子吸收光譜法
　　結(jié)果與討論
　　1)乙醇萃取技術(shù)提取蛋白質(zhì)的工藝條件確定

乙醇濃度對(duì)不溶性固形物得率的影響

　　由圖可知，當(dāng)乙醇濃度低于60%時(shí)，固形物的得率較低，達(dá)不到提取的目的；當(dāng)乙醇濃度在60%～80%時(shí)，固形物的得率增長(zhǎng)速度較快；當(dāng)乙醇濃度在80%～100%時(shí)，固形物的得率增長(zhǎng)速度緩慢，并趨于穩(wěn)定。這是由于當(dāng)乙醇水溶液的濃度在65%以后，廢液中的蛋白質(zhì)在醇變性的作用下，可溶性蛋白質(zhì)的溶解度最低，即蛋白質(zhì)的分散指數(shù)較低，說(shuō)明廢液中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化最大，蛋白質(zhì)原來(lái)緊湊的球形變成松散結(jié)構(gòu)，增加了原來(lái)與蛋白質(zhì)結(jié)合的非蛋白物質(zhì)和乙醇水溶液的接觸機(jī)會(huì)，其中的一部分可溶性物質(zhì)被乙醇水溶液萃取出。故采用80%～100%濃度的乙醇為宜�？紤]到成本問(wèn)題，試驗(yàn)采用80%乙醇。

乙醇用量對(duì)不溶性固形物得率的影響

　　由圖可知，當(dāng)乙醇用量低于30mL時(shí)，固形物提取率較低，達(dá)不到提取目的；當(dāng)乙醇用量達(dá)到40mL時(shí)，固形物的提取率較高；當(dāng)乙醇用量在40～60mL時(shí)，固形物的提取率趨于穩(wěn)定。這說(shuō)明隨著乙醇用量的增加，蛋白質(zhì)溶出率和浸提效果均可提高。但超過(guò)40mL后，不僅加大了后續(xù)回收乙醇工藝的難度，而且從經(jīng)濟(jì)角度考慮也不適合。故選擇40mL乙醇溶液。

溫度對(duì)固形物的提取率的影響

　　由圖可知，固形物的得率隨溫度上升而增加。在40～50℃，蛋白質(zhì)變得不穩(wěn)定并開(kāi)始變性，在介質(zhì)中失去溶解力。但當(dāng)溫度上升至60℃以上，物料黏度增大，不僅分離困難，且易使蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性，乙醇揮發(fā)加劇。因此最佳浸提溫度在50℃左右

萃取時(shí)間的影響

　　由圖可知，萃取時(shí)間在60min以上，不溶性固形物的得率基本保持恒定。這說(shuō)明浸提時(shí)間的長(zhǎng)短主要影響到蛋白質(zhì)含量和溶出率，在一定條件下，浸提時(shí)間越長(zhǎng)，浸提效果越好。但當(dāng)浸提時(shí)間達(dá)到60min后，浸出效果趨于恒定，若再繼續(xù)下去已失去意義。60min為本次試驗(yàn)的最優(yōu)條件。
　　2）等電點(diǎn)萃取技術(shù)提取蛋白質(zhì)的工藝確定

　　pH值對(duì)固形物的提取率的影響由圖可知，pH值在3.5～4之間時(shí)，固形物的提取率逐漸提高；當(dāng)pH值為4～5時(shí)，固形物的提取率呈下降趨勢(shì)；當(dāng)pH值在5～6之間，下降趨于穩(wěn)定。說(shuō)明當(dāng)pH被調(diào)至蛋白質(zhì)混合物的等電點(diǎn)pH4時(shí)，蛋白質(zhì)的大部分將沉淀下來(lái)。在等電點(diǎn)以上或以下的pH時(shí)，蛋白質(zhì)分子攜帶同種符號(hào)的凈電荷相互排斥，阻止了單個(gè)分子聚集成沉淀，固形物的提取率下降。故選擇pH=4為宜。
　　成品的檢測(cè)
　　按上述的最佳工藝條件提取的蛋白質(zhì)，外觀呈黃褐色，帶有蔗糖的香甜味。測(cè)定其中的氨基酸組成及含量，鉀、鈣、鎂、鉛、砷等的含量，結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

　　由表1可知，成品中氨基酸的種類豐富，含量高。其中，門(mén)冬氨酸的含量最高，占氨基酸總量的38.2%，另外，谷氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸的相對(duì)含量比較高。成品中含有豬的飼料中特別重要的氨基酸：賴氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、精氨酸。其中具有確定食物口味的丙氨酸、甘氨酸、門(mén)冬氨酸和谷氨酸等4種氨基酸，其含量也相對(duì)較多，可提高飼料的適口性。由表2可以看出，蛋白質(zhì)含量高達(dá)75.3%，其灰分較少，并含有鈣、鎂等飼料需要的微量元素，粗蛋白中的有害物質(zhì)Pb、As的含量低于中華人民共和國(guó)飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB13078-91）。因此，可作為一種理想的飼料添加劑。

　　結(jié)  論
　　一是從糖蜜酒精廢液濃縮液中回收蛋白質(zhì)的最佳條件為：乙醇濃度80%，乙醇用量40mL/20g,浸取溫度50℃，提取時(shí)間60min，pH＝4。二是從糖蜜酒精廢液濃縮液中分離的飼料蛋白質(zhì)固形物經(jīng)過(guò)烘干、粉碎，為黃褐色粉末，回收率為30.38%，蛋白質(zhì)含量可達(dá)75.3%，氨基酸含量為33.46%，種類豐富，并含有Ca、Mg等飼料所需的微量元素，As，Pb等有害物質(zhì)含量低于國(guó)家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此可作為一種理想的飼料添加劑。三是利用糖蜜酒精廢液濃縮液生產(chǎn)飼料蛋白質(zhì)，能將濃縮廢液中的有價(jià)物質(zhì)回收利用，既可得到較高價(jià)值的副產(chǎn)品，又可降低廢液的COD，減輕其后續(xù)處理負(fù)荷，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和資源合理利用都有重要意義，能創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（本文搜集整理于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)之處，請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。）