一种从玉米淀粉废水中分离提纯蛋白的方法技术

本发明专利技术公开了一种从玉米淀粉废水中分离提纯蛋白的方法。其步骤是：将已加入磷酸调节ｐＨ值至８－１０的玉米淀粉废水、聚合物ＰＥＧ和ＮＨ４ＳＯ４在均浆液混合池中混合；然后，形成均浆液，再进入分离器分离，目标蛋白被分离到下相；然后在下相中加入ＮａＣｌ水溶液，与下相形成新的双水相体系，然后进入分离器分离，目标蛋白被分离到上相，其它杂质分配到下相，含有蛋白的上相经进一步浓缩、干燥得到产品蛋白。该方法设备简单，可操作性很强，所加聚合物和盐类均可回收利用、反复使用。而且回收率极高，不会对环境造成二次污染。该方法不仅能够分离玉米淀粉废水中的蛋白，还可以分离提纯其它淀粉废水中的蛋白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着国内玉米淀粉生产规模的不断扩大，玉米淀粉废水在不断地增加。玉米淀粉 废水主要由两部分组成，玉米浸泡液和生产工艺水。玉米淀粉废水的CODcr含量高，如果直 接排放，不仅会污染水环境，给企业增加了处理废水的成本，同时还会浪费了其中的蛋白。传统的工艺是将浸泡液从含蛋白6 7% (wt/wt)经三效或四效蒸发浓缩至40 48%后分离蛋白。但是三效蒸发浓缩或四效蒸发浓缩成本较高，能耗也高。以年产6万吨 玉米淀粉企业为例利用三效蒸发回收蛋白时设备投资120万元，耗蒸气量为300kg/吨，折 合140元/吨，电耗30元/吨；利用四效蒸发回收蛋白时设备投资160万元，耗蒸气量为 250kg/吨，折合120元/吨，电耗25元/吨。此外，由于浸泡液中含有大量蛋白，极易使蒸 发管结垢，需要定期用碱液蒸煮，这样又增加了处理成本。因此，开发一种新技术来分离提 纯淀粉废水中的蛋白代替蒸发浓缩成为目前淀粉废水处理行业的一项新课题，但是成功的 应用到实际污水处理中却很少。双水相萃取(Aqueous two-phase extraction, ATPE)技术始于 20 世纪 60 年代， 从1956年瑞典伦德大学的Albertsson发现双水相体系，到1979年德国GBF的Kula等人将 双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有30多年的历史，但由于其条件温和， 容易放大，可连续操作，目前，成功地应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化， 双水相体系也已被成功地应用到生物转化及生物分析中。国内自20世纪80年代起也开展 了双水相萃取技术研究，但是关于从淀粉废水中分离提纯蛋白的还未见报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺点，本专利技术的目的在于提供一种从玉米淀粉废水 中分离提纯蛋白的方法，使资源合理利用，变废为宝。本专利技术的技术方案是本专利技术综合分析了聚合物浓度，分子量，盐，pH等因素对分 离效果的影响。采用以下工艺流程。工艺流程主要由三部分构成目的产物的萃取；聚合物 的循环；无机盐的循环。具体步骤(1)目的产物的提取将已加入0.05mol/L磷酸缓冲液PH值调至8-10、含蛋白 6% -8% (wt/wt)的玉米淀粉均浆液废水，分子量为2000-8000的浓度为20% -30% (wt/ wt)的聚合物PEG，浓度为13%-21% (wt/wt)的NH4SO4在均浆液混合池中混合，所述玉米 淀粉废水与PEG、NH4S04的体积比为1 2 2;然后再进入分离器分离，目标蛋白被分离到 下相(PEG相)，其它杂质诸如核酸，多糖等分配到上相(富盐相)；第二步萃取是将目标蛋 白质转入富盐相，方法是在下相中加入浓度为0M-1. OM的NaCl水溶液，按1 1体积比与 下相形成新的双水相体系，然后进入分离器分离，目标蛋白被分离到上相，其它杂质分配到 下相(PEG相)，从而将蛋白与PEG分离，以利于使用超滤或透析将PEG回收利用，含有蛋白的上相经进一步浓缩、干燥得到产品；(2)聚合物PEG的循环在大规模的蛋白分离过程中，成相材料的回收和循环利用，不仅减少废水处理的费用，还可以节约化学试剂，降低成本。PEG的回收可采用是加入 NaCl使目标蛋白质转入富盐相，然后使用超滤或透析将PEG回收利用。(3)NH4SO4的循环在大量分离蛋白的过程中，也需要消耗一定的硫酸铵，若将这 部分硫酸盐回收，将会为企业或者工厂节约大量生产成本。通常先将含无机盐相(富盐相) 冷却，结晶，然后用离心机分离收集。与传统的液-液分离方法相比，双水相萃取技术分离纯化具有以下优势(1)含水 量高(70% 90%)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变 性；(2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质，还能不经过破碎直 接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤；(3)分相时间短，自然分相时间一般为5min 15min ； (4)界面张力小(10_7 10_4mN/m)，有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形成 的接触角几乎是直角；(5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无 害；(6)大量杂质可与固体物质一同除去；(7)易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序 可直接相连接，无需进行特殊处理；(8)操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行； (9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。本专利技术的有益效果是该工艺设备简单，可操作性很强，所加聚合物和盐类均可回 收利用、反复使用。而且回收率极高，不会对环境造成二次污染。该工艺不仅能够分离玉米 淀粉废水中的蛋白，还可以分离提纯其它淀粉废水中的蛋白。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图；图2为pH = 8时，PEG分子量和浓度对分离系数的影 响柱形图(图中自左向右PEG质量百分浓度依次为20%、23%、25%、27%和30%)；图3为 PH = 9时，PEG分子量和浓度对分离系数的影响柱形图(图中自左向右PEG质量百分浓度依 次为20%、23%、25%、27%和30% )；图4为pH = 10时，PEG分子量和浓度对分离系数的 影响柱形图(图中自左向右PEG质量百分浓度依次为20%、23%、25%、27%和30%)；图5 为NaCl浓度对PEG3000+NH4S04体系分离系数的影响图；图6为NaCl浓度对PEG6000+NH4S04 体系分离系数的影响图；图7为NaCl浓度对PEG8000+NH4S04体系分离系数的影响图。具体实施例方式实施例1 1实验方法本实验主要是以PEG (聚乙二醇)_ (NH4)2SO4为双水相体系来分离提纯玉米淀粉废 水中的蛋白，分析了在不同影响因子下(聚合物及其分子量，PH值，温度，离子浓度等)双 水相体系对蛋白的分离效果。1.1实验材料包括分子量分别为3000，6000和8000的聚乙二醇，硫酸铵((NH4) 2S04)，牛血清蛋 白。所需试剂都是分析纯，聚乙二醇和硫酸铵都不需要进一步的提纯。整个实验过程所需 水都是超纯水。1· 2样品的制备本实验过程中所用的水样均来自河南永昌飞天淀粉有限公司的玉米浸泡液，所述玉米浸泡液含蛋白的质量百分含量为7-8%。1. 3双水相生物反应系统的制备第一步配置分子量为3000,6000 和 8000，浓度为 20 %、23 %、25 %、27 %、30 % (wt/wt)的聚乙二醇溶液；第二步配置浓度为13%、15%、17%、19%、21% (wt/wt)的硫酸铵溶液；第三步将200ml的不同浓度不同分子量的PEG(聚乙二醇)溶液分别置于烧杯 内；第四步在每个烧杯内放入一个电热恒温器内，将温度控制在恒温30士0. 050C ；第五步然后按体积比为1 1的比例，在浓度为20%、23%、25%、27%、30%的 盛放聚乙二醇溶液的烧杯分别加入浓度为13%、15%、17%、19%、21%的硫酸铵溶液，在电 热恒温器中搅拌1小时，形成聚合体_盐溶液(聚乙二醇-硫酸铵)，然后静置沉淀24小 时；第六步经过静置沉淀后，大部分聚乙二醇在底部聚集，大多数的硫酸铵在顶部富 集，双水相反应系统制备完毕，即为后续的双水相储备液。1.4蛋白在双水相系统的萃取所有的实验都是在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从玉米淀粉废水中分离提纯蛋白的方法，其特征是，将已加入０．０５ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲液ＰＨ值调至８－１０、含蛋白重量百分数为６％－８％的玉米淀粉均浆液废水，分子量为２０００－８０００的质量百分浓度为２０％－３０％的聚合物ＰＥＧ和质量百分浓度为１３％－２１％的ＮＨ↓［４］ＳＯ↓［４］在均浆液混合池中混合，所述玉米淀粉废水与ＰＥＧ、ＮＨ↓［４］ＳＯ↓［４］的体积比为１∶２∶２；然后再进入分离器分离，目标蛋白被分离到下相，其它杂质分配到富盐相；然后在下相中加入浓度为０Ｍ－１．０Ｍ的ＮａＣｌ水溶液，按１∶１体积比与下相形成新的双水相体系，然后进入分离器分离，目标蛋白被分离到上相，其它杂质分配到ＰＥＧ相，从而将蛋白与ＰＥＧ分离，含有蛋白的上相经进一步浓缩、干燥得到产品蛋白。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于桂英，张喜玲，梅媛，
申请(专利权)人：山东汇盛天泽环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]