AOT/酶反胶束体系萃取花生蛋白传质机理的研究

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反胶束萃取是一种新兴的生物分离纯化技术,适用于蛋白质、抗生素、多糖等成分的分离和提取。花生中的蛋白质具有良好的营养价值和加工性能,是现代食品工业中重要的植物蛋白原料,因此采用反胶束萃取技术提取花生蛋白质具有重要的意义。本文首先研究了含有碱性蛋白酶的AOT/异辛烷反胶束体系萃取全脂花生粉中蛋白质的前萃和后萃工艺条件,并通过回归分析进行试验优化。结果表明:反胶束体系中加入碱性蛋白酶可显著提高花生蛋白的前萃率,在酶与底物浓度比([E]/[S])、W0值、体系pH值、萃取温度和萃取时间为单因素研究基础上,通过响应面分析得到的最佳前萃条件为:[E]/[S]为40000 U/g,W0值为12.8,体系pH值为7.3,萃取温度60°C,前萃时间为50 min,在此条件下含酶反胶束萃取花生蛋白的前萃率达(92.37±0.58)%;后萃过程通过改变体系pH值、KCl浓度、萃取温度和振荡时间四个因素,以花生蛋白的后萃率为响应值,通过试验优化,确定花生蛋白后萃过程的最佳工艺条件为:体系pH值为8.1,KCl浓度为1.53 mol/L,温度为40°C,萃取时间为120 min,在此条件下进行试验获得最佳后萃率为(78.43±0.87)%。依据缩核模型理论,研究了AOT反胶束体系萃取花生蛋白的传质过程,考察了萃取温度、花生颗粒粒径、固液比、搅拌速率对花生蛋白萃取率的影响,分析了萃取过程传质控制步骤并选取合适的萃取模型。结果显示:提高萃取温度、减小花生颗粒粒径、增加固液比均有利于提高花生蛋白的萃取率。通过阿伦尼乌斯方程计算得出花生蛋白萃取过程的表观活化能是10.02 kJ/mol,综合结果得出,AOT反胶束体系萃取花生蛋白过程的控制步骤为花生蛋白从颗粒内部扩散至颗粒表面的内扩散过程,属于一级反应,建立宏观传质模型,再通过模型验证,得出模型计算值与实际萃取值之间吻合度高。通过研究AOT/酶反胶束体系萃取花生蛋白的传质过程,得出[E]/[S]为40000 U/g时萃取效果最佳,计算出此过程的表观活化能为9.64 kJ/mol,通过对比两个萃取过程发现两者萃取控制步骤相同,但AOT/酶反胶束体系萃取花生蛋白过程所需的表观活化能较低,萃取效率高。通过改变反胶束体系pH值和萃取温度,分别得到不同条件下制备的花生分离蛋白样品,经过对其结构和特性的分析得出,随着温度的升高,花生蛋白样品中的二硫键含量显著上升,α-螺旋和β-转角结构含量减少,无序结构增加;随着pH值的增大,花生蛋白中的α-螺旋结构减少,当pH值为8.0时,制得的花生蛋白中二硫键含量最高,花生蛋白样品的变性程度低,热稳定性最佳。
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