反胶束体系萃取大豆蛋白传质动力学规律的研究

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大豆蛋白虽然是植物蛋白,但其氨基酸组分构成与牛奶蛋白接近,易被人体吸收,其营养价值比较好。大豆蛋白还具有很好的功能特性,所以,大豆蛋白常用于改善面制品、饮料、肉制品等产品的品质,提高其营养价值。碱溶酸沉是传统的工业生产提取大豆蛋白工艺,但有蛋白得率低、工序复杂、对环境污染大等缺点,而反胶束萃取不但解决了上述问题,而且其具有的反胶束“水池”可以保护蛋白免受有机溶剂的影响,从而很大程度的保护了蛋白的生物活性。因此,反胶束萃取做为提取和分离大豆蛋白的新型技术,备受研究人员的关注。首先,本文就AOT反胶束体系萃取大豆蛋白过程中,蛋白质在反胶束相、水相和有机相中的分配规律进行了研究。通过改变前萃和后萃的萃取条件,测定蛋白质在三相中的含量,研究主要因素对前萃率、后萃率、分配系数、总萃取率的影响规律。结果表明:大豆蛋白在AOT浓度浓度为0.08 g/mL、前萃pH为6.5、前萃KCl浓度为0.05 m ol/L、温度为40℃和加水量为0.08 mL/mL时前萃率最大;前四个因素不但对前萃率有影响,对后萃蛋白质的释放也有一定的影响,而前萃温度的改变对后萃蛋白质的释放能力影响没有显著性差异;大豆蛋白在后萃pH为8.0、后萃KCl浓度1.0 mol/L、温度为30℃和萃取时间为30 min时后萃率达到最大值。其次,对比研究AOT反胶束体系和CTAB反胶束体系萃取大豆蛋白前萃和后萃传质动力学规律。前萃过程与固液萃取中有固态产物层的浸出反应相似,因此依据未反应核模型进行研究;后萃过程属于液液萃取,因此依据双膜理论进行研究。通过控制AO T浓度、W0值对大豆蛋白前萃率和后萃率的影响,判断萃取过程是否符合所选择的模型。结果显示:在两种反胶束体系中前萃反应均在30 min时达到平衡;适当提高反应温度、增加W0值可以提高大豆蛋白前萃率;通过验证,前萃过程的主要受产物层扩散阻力控制。最终分别建立AOT反胶束体系和CTAB反胶束体系萃取大豆蛋白前萃传质动力学模型,前萃反应的活化能分别为12.89 kJ/mol和19.98 kJ/mol。在两种反胶束体系后萃过程中,随着W0值的增加,后萃率逐渐增加;在相同W0值条件下,表面活性剂浓度越高,后萃率越低。通过试验验证,双膜理论在两种反胶束体系中都能够很好的拟合性。通过对比研究AOT反胶束体系和CTAB反胶束体系的传质动力学规律,发现不同反胶束体系有类似的传质动力学规律,未反应核模型和双膜理论分别适应反胶束的前萃和后萃过程。最后,研究不同条件下AOT反胶束体系萃取的大豆蛋白功能特性的变化。结果发现:随着AOT浓度、前萃和后萃KCl浓度、后萃时间的增加,大豆蛋白表面电荷量增加,蛋白质内部极性氨基酸残基暴露出来。蛋白质表面电荷量的变化影响了蛋白质的乳化性和乳化稳定性。随着大豆蛋白表面电荷量的增加,使疏水性/亲水性比值降低,影响蛋白质在油水界面吸附量,因此大豆蛋白的乳化性降低。蛋白质表面电荷的增加,使蛋白质分子间静电斥力增加,降低乳液的稳定性,因此大豆蛋白的乳化稳定性降低。
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