[發(fā)明專利]一種泡沫分離法分離乳清廢水中乳清蛋白的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810454523.1
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108640342B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 張煒;陳元濤;劉龍;辛小麗;張文文;付文才;譚徐梅
• 申請（專利權）人: 青海師范大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C07K1/14;C12N9/36;C02F103/32
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種泡沫分離法分離乳清廢水中乳清蛋白的方法，該方法通過對影響牦牛乳清蛋白泡沫分離幾個關鍵因素乳清蛋白濃度、氣速、溫度及pH的研究，在單因素試驗的基礎上，通過響應面法進行工藝優(yōu)化，得出最佳工藝條件組合為：乳清蛋白濃度為100～160μg/mL，氣速為250～350mL/min，溫度為40～50℃，pH值為3.5～4.5。經(jīng)驗證試驗，回收率為75～90％，富集比8～10，該方法適用于青藏高原分散游牧民的生活特點，能有效回收牦牛乳清廢水中的乳清蛋白，同時克服了其他技術難以高效分離與富集低濃度乳清廢水中乳清蛋白的困難，降低了乳清蛋白的回收成本。

技術領域

本發(fā)明屬于廢水資源回收利用領域，具體為泡沫分離法分離乳清廢水中乳清蛋白的方法。

背景技術

乳清蛋白主要包含α-乳白蛋白(α-LA)，β-乳球蛋白(β-LG)、免疫球蛋白(LG)、血清白蛋白(SA)、乳鐵蛋白(LF)和溶菌酶(Lys)，由于其較高的營養(yǎng)價值和功能特性已被廣泛應用于食品、保健品、化妝品和藥物。近年來，隨著人類生活水平及健康意識的提高，乳清蛋白的需求量逐年增加。

中國擁有世界上最多的牦牛，占全世界92～95％，它們大多數(shù)生活在中國西北部的青藏高原，在當?shù)啬撩竦纳a(chǎn)生活中起著不可或缺的作用。與普通牛乳相比(或其他哺乳動物)，牦牛奶含有更多的蛋白(尤其是乳清蛋白)、必需氨基酸、乳糖和礦物質(zhì)，是一種具有較高營養(yǎng)價值的天然稀缺資源。但是由于技術條件的限制，過剩的牦牛乳被當?shù)赜文撩裰饕糜谏a(chǎn)曲拉、酥油等乳制品，而牦牛乳中大量的乳清蛋白除少量用于動物飼料之外，其余作為乳清廢水直接排放，導致大量的資源浪費和環(huán)境污染。

目前，乳清蛋白的主要分離方法包括膜分離法、離子交換層析法、超濾聯(lián)合離子交換層析法、親和層析法等。然而，這些技術很難實際應用于青藏高原分散游牧牧民的生產(chǎn)生活中。因此，探索一種設備簡單、環(huán)境適應性強，可有效分離回收牦牛乳清廢水中乳清蛋白的方法勢在必行。

泡沫分離法是近年來發(fā)展較快的一種新型分離技術，它以氣泡作為分離介質(zhì)來實現(xiàn)表面活性物質(zhì)的濃縮與富集，尤其在處理微量組分時，能收到良好的分離效果。具有設備簡單、條件溫和、能耗低、環(huán)境適用性強、可連續(xù)操作等優(yōu)點。目前，泡沫分離技術不僅被廣泛用于礦物浮選、石油污染廢水處理，還逐漸被用于蛋白質(zhì)、多糖等領域。

然而，目前還沒有一種適用于游牧民從牦牛乳清廢水中回收乳清蛋白的泡沫分離方法，且有關蛋白泡沫分離的研究大多只報道了初始濃度、壓力、氣速、溫度、pH值和設備改進等單因素對蛋白泡沫分離的影響，未進行工藝優(yōu)化，導致蛋白質(zhì)泡沫分離效率低下，嚴重限制了牦牛乳清廢水中乳清蛋白的再次利用。

本發(fā)明在單因素試驗基礎上，通過響應面法將影響泡沫分離的幾個關鍵因素乳清蛋白濃度、氣速、溫度及pH結(jié)合在一起進行工藝優(yōu)化，同時克服了傳統(tǒng)蛋白分離技術難以實際應用于青藏高原分散型游牧民對牦牛乳清廢水中乳清蛋白的分離與富集問題，及傳統(tǒng)泡沫分離乳清蛋白效率低下問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對常規(guī)乳清蛋白分離提取技術難以實際應用于青藏高原牦牛乳清蛋白廢水處理的技術問題，提供了一種設備簡單、環(huán)境適應性強，可有效分離回收牦牛乳清廢水中乳清蛋白的方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種泡沫分離法分離乳清廢水中乳清蛋白的方法，包括如下步驟：

(1)去除乳清廢水中的脂肪，得到脫脂乳清廢水；

(2)將所述脫脂乳清廢水中的乳清蛋白濃度稀釋至100～160μg/mL，調(diào)節(jié)稀釋后的乳清廢水溶液pH值至3.5～4.5、溫度至40～50℃；

(3)將步驟(2)得到的乳清廢水溶液注入預先恒溫的循環(huán)水恒溫泡沫分離柱中進行泡沫分離，所述泡沫分離柱的進氣速度為250～350mL/min，收集泡沫相直到泡沫分離柱頂端無泡沫溢出，將所述泡沫相消泡后得到的消泡液即為富集乳清蛋白液。