膜技術分離純化燕麥蛋白的工藝研究

趙博宇，王聰，謝鑫

（1.蒙牛乳業（馬鞍山）有限公司，安徽 馬鞍 山101107；2.湖北工業大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430068）

燕麥中的蛋白質、脂肪、賴氨酸含量和熱量均比較高；還富含亞油酸，對于防止老年高血壓、糖尿病、高血脂等大有裨益[1]。燕麥中蛋白質含量十分豐富（15.6%），燕麥蛋白營養價值很高，含有18種氨基酸，其中8種是人體必需氨基酸，不僅含量豐富且配比合理，接近FAO/WHO推薦的營養模式，人體利用率高。

目前，國內外研究的燕麥蛋白提取方法主要有堿法、酶法、超聲法及復合法等方法[2]。膜分離純化蛋白的過程不僅是一個篩分的過程，其分離純化的蛋白為后續工藝的進行打下基礎，所以該研究對燕麥蛋白分離純化方法的進一步研究具有積極意義[3]。

1 材料與方法

1.1 材料

燕麥（含蛋白質17.8%）：河北省康保縣翔龍食品有限公司；膜技術設備：湖北工業大學膜技術研究所；淀粉酶、纖維素酶：Novozymes公司；Folin-酚試劑：SIGMA公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器

Beckman coulter高速離心機：Beckman公司；DKS22電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實驗設備有限公司；T6新世紀紫外可見光分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；其他儀器均為實驗室常用儀器。

1.3 檢測方法

總氮和蛋白含量：凱氏定氮法GB/T5511-1985；

式中:J為膜通量，[mL/（m2·s）]；V為透過液的體積，mL；A為膜的面積，m2；T為膜所用的時間，s。

式中：W為起始液的體積，L；W0為過膜終止時透過液的體積，L。

1.4 實驗方法

1.4.1 燕麥蛋白提取工藝流程

燕麥→預處理→加入石油醚→浸泡→濾渣純水洗脫→曬干→加入純水→加酶→浸提液→滅酶→離心→微濾膜→超濾膜→納濾膜→大孔樹脂吸附→洗脫濃縮→干燥→燕麥蛋白

1.4.2 燕麥脫脂工藝

稱取一定量的燕麥加入到燒杯中，以料液比1∶5加入石油醚，在溫度60℃浸泡12 h后，過濾；濾渣使用純水洗脫燕麥上的石油醚，將洗脫后的燕麥曬干后得到脫脂燕麥。

1.4.3 燕麥蛋白的提取

取一定量的脫脂燕麥，粉碎至粒度100目，然后加10倍的40℃純水，加入一定量的纖維素酶，浸提3 h后，將浸提液過濾，取上清液加熱至100℃滅酶，將滅酶后的上清液離心的濾液進行收集。

1.4.4 微濾膜除雜

燕麥水提液中除了含有燕麥蛋白外，還含有大分子的糖類、淀粉等物質，故選用微濾膜將燕麥水提液中的雜質、淀粉及大分子的糖類除去。選用無機微濾膜MF1和MF2兩種不同型號的微濾膜對燕麥水提液進行除雜，比較其效果，選擇更合適的一種，并測定其平均通量的變化。

1.4.5 超濾膜純化

除雜后的燕麥水提液中的大分子果膠、雜質等物質被去除，進一步分離純化燕麥水提液，提高燕麥蛋白的純度。選用UF1和UF2兩種超濾膜對燕麥水提液進行分離純化，選擇一種適合的型號。

1.4.6 納濾膜濃縮

除雜后的燕麥水提液中除了含有燕麥蛋白外，還含有氨基酸及微量元素等小分子物質，故選用納濾膜對燕麥水提液進行濃縮的同時將這些小分子物質除去。選用納濾膜NF1和NF2兩種納濾膜對燕麥水提液進行濃縮及除去小分子物質，比較其效果，選擇更合適的一種，并測定其平均通量的變化。

2 結果與討論

2.1 微濾膜的確定

微濾膜工藝參數見表1。

表1 微濾膜工藝參數Table 1 Technologic conditions of the MF processes

微濾膜通量衰減曲線見圖1。

根據圖1可看出，MF1比MF2的膜通量大，并且更加穩定，膜通量為出現快速下降的現象，故選用較為穩定且膜通量更高的MF1用作微濾膜處理。

圖1 微濾膜通量衰減曲線Fig.1 Flux curves of the MF process

2.2 超濾膜的確定

超濾膜通量衰減曲線見圖2。

圖2 超濾膜通量衰減曲線Fig.2 Flux curves of the UF process

根據圖2可以看出，UF2的膜通量比UF1更大，并且，UF1的通量不穩定，在初始時間里，膜通量下降十分顯著，故選擇較為穩定的UF2膜。

2.3 納濾膜的確定

納濾膜工藝參數見表3。

表3 納濾膜工作參數Table 3 Technologic conditions of the NF process

納濾膜通量衰減曲線見圖3。

圖3 納濾膜通量衰減曲線Fig.3 Flux curves of the NF process

根據圖3可以看出，NF1比NF2的膜通量更大，而NF2的通量不穩定，故選用NF1做為納濾膜。

使用NF1為納濾膜元件進行膜處理，進入濾液為145 kg，濃縮液為12.2 kg，得到膜濃縮倍數為11.88倍。經過測定可以得到燕麥蛋白的含量達到92.76%。

3 結論

通過對微濾膜、超濾膜和納濾膜的篩選，確定以MF1、UF2和NF1作為最佳膜型號，對燕麥提取液進行除雜濃縮，能夠去除大部分的固形雜質，并將水提液濃縮了11.88倍，得到燕麥蛋白的含量達到92.76%。

[1]馬曉鳳,劉森.燕麥品質分析及產業化開發途徑的思考[J].農業工程學報，2005，21(增刊)：242-244

[2]翟愛華，季娜，劉恒芝.燕麥分離蛋白提取工藝的研究[J].食品科學，2006，27(12)：439-441

[3]吳素萍.超聲輔助酶法提取燕麥蛋白的研究[J].糧食與飼料工業，2007，30(9)：22-25