中空纖維膜分離燕麥蛋白工藝及膜清洗方案

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1、萬方數(shù)據(jù)第26卷第3期3322010年3月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報TransactionsoftheCSAE、，01．26No．3Mar．2010中空纖維膜分離燕麥蛋白工藝及膜清洗方案張曉平，董銀卯，劉永國，宋彥，任清※(北京工商大學(xué)植物資源研究開發(fā)北京市重點實驗室，北京100037)摘要：以燕麥蛋白回收率、總糖清除率、膜的污染度、濃縮效率及膜通量恢復(fù)率為指標(biāo)，優(yōu)化了中空纖維膜分離燕麥蛋白的工藝參數(shù)及膜的清洗方案。在溫度35℃、壓力0．02MPa、pH值=8、流量25L／h條件下利用MOF503分離經(jīng)濾紙預(yù)處理的燕麥蛋白提取液，燕麥蛋白回收率、總糖清除率、膜的污染度及濃縮效率分別為80．3％、79．5％

2、、41％、43．5L／(m2．h)，同時，若采用分批超濾方式并輔以定期在線負(fù)壓反沖清洗更有利于MOFS03超濾處理燕麥蛋白提取液；通過物理和化學(xué)清洗方法對MOF503清洗效果的研究，表明物理清洗中的負(fù)壓反沖清洗效果要明顯優(yōu)于等壓水力清洗，化學(xué)清洗中HCI(pH值-2)和NaOH+H202+HCl比其他的效果要好，若物理和化學(xué)清洗協(xié)同作用，可使MOFS03膜通量恢復(fù)率達(dá)94．74％。該研究表明利用中宅纖維膜分離燕麥蛋白是可行的，并且將為膜分離蛋白的研究提供一定的技術(shù)依據(jù)。關(guān)鍵詞：蛋白，提取，超濾，清洗，中空纖維膜doi：10．3969a．issn．1002—6819．2010．03．056中圖

3、分類號：S512．609文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002-6819(2010)-03—0332-09張曉平，董銀9p，劉永國，等．中空纖維膜分離燕麥蛋白工藝及膜清洗方案[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(3)：332--340．ZhangXiaoping，DongYinmao，LiuYongguo，eta1．Separationofoatproteinwithhollowfiberultrafiltrationmembraneandcleaningmethod[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：332--340．(inChinese謝thEnglish

4、abstract)0引言燕麥蛋白含有人體必需的8種氨基酸，配比合理，接近于FAO／WHO推薦的模式【11，并且賴氨酸含量較豐富，有益于增進智力和骨骼發(fā)育，能彌補我國傳統(tǒng)膳食結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的“賴氨酸缺乏癥”12]。伺時，燕麥蛋白的功效比(proteinefficiencyratio)、化學(xué)分?jǐn)?shù)值(chemicalscore)、生物價(biologicalvalue)也是植物蛋白中的佼佼剖31。因此，燕麥蛋白是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源，成為國內(nèi)外近幾年研究的熱點。目前，國內(nèi)外研究的燕麥蛋白提取方法主要有堿法、酶法、超聲法及復(fù)合法等方法【4】，但大都采用傳統(tǒng)的“堿提酸沉”原理【5j，雖然其簡單易行，但蛋白得率

5、不高，并且生產(chǎn)出的產(chǎn)品脂肪含量多、灰分含量高、產(chǎn)品質(zhì)量低，尤其是吸水、吸油和溶解性等功能存在嚴(yán)重的不足。同時，蛋白中的清蛋白是非酸沉蛋白，無法用酸沉的方法分離，其仍然保留在乳清中，造成蛋白資源的浪判61。因此，尋找合理、經(jīng)濟的燕麥蛋白分離純化方法是其得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。膜分離技術(shù)具有傳統(tǒng)分離操作(如蒸發(fā)、萃取蒸餾等)無可比擬的優(yōu)點，如無相變、分離系數(shù)大、工藝及收稿日期：2009．07．29修訂日期：20lO-01．12基金項目：國家燕麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項目(nycytx07．14)；北京市教育委員會面上項目(KM200910011004)作者簡介：張曉平(1983一)，男，河北張家口人，研究

6、方向為生物活性大分子的分離提取。北京北京工商大學(xué)植物資源研究開發(fā)北京市重點實驗室。100037。Emait：xiaopin9830419@163．corn※通信作者：任清(1969一)，男，河北康保人，副教授，博士，主要從事生物活性成分分離提取及功能研究。北京北京?。荷檀髮W(xué)植物資源研究開發(fā)北京市重點實驗室，100037。Emaii-renqmg鰳．btbu．edu．cn設(shè)備簡單、能耗低等[71。中空纖維超濾膜作為膜技術(shù)的一種，具有耐壓性能好、單位體積的膜面積大、剪切速率大、膜通量高等優(yōu)點，越來越廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)【8】。膜分離純化蛋白的過程不僅是一個篩分的過程，其分離純化蛋白的

7、程度還取決于分離過程中條件的控制和膜表面的物化性質(zhì)【9】。同時，由于目前技術(shù)制備膜的成本較高，如果利用膜分離蛋白的過程中操作不當(dāng)，會造成膜的嚴(yán)重污染，影響膜的有效使用壽命，將會大大增加膜分離蛋白的成本【lo】。目前，針對中空纖維膜分離純化燕麥蛋白的研究在國內(nèi)外尚未見過報道，因此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。1材料與方法1．1試驗材料燕麥麩皮(含蛋白質(zhì)17．8％)：河北省康保縣翔龍食品有