从牛初乳中提取酪蛋白、免疫球蛋白、乳白蛋白、乳铁蛋白生产工艺的研究
山 东 食 品 发 酵
Shandong Food Fermentation
2004年专刊(总第 135期)
N0.4 2004 To1.135
从牛初乳中提取酪蛋白、免疫球蛋白、
乳白蛋白、乳铁蛋白生产工艺的研究
马 闯 苏政波 李瑞国 白云清
(山东省食品发酵工业研究设计院 济南 25oo13)
俞经福 胡和平
(安徽省芜湖普朗膜技术有限公司 安徽 241008)
摘 要:本文详细概述了酶法分离酪蛋白、分步超滤法分离球蛋白与乳铁蛋白及离子交换色谱法纯化乳铁蛋白
的工业化生产过程。文中对分...
山 东 食 品 发 酵
Shandong Food Fermentation
2004年专刊(总第 135期)
N0.4 2004 To1.135
从牛初乳中提取酪蛋白、免疫球蛋白、
乳白蛋白、乳铁蛋白生产工艺的研究
马 闯 苏政波 李瑞国 白云清
(山东省食品发酵工业研究设计院 济南 25oo13)
俞经福 胡和平
(安徽省芜湖普朗膜技术有限公司 安徽 241008)
摘 要:本文详细概述了酶法分离酪蛋白、分步超滤法分离球蛋白与乳铁蛋白及离子交换色谱法纯化乳铁蛋白
的工业化生产过程。文中对分离工艺、设备选型及操作参数作了全面论述。
关键词:牛初乳;酪蛋白;免疫球蛋白;乳铁蛋白;膜组件
牛初乳是指奶牛产犊后 3天内分泌的乳汁,牛
初乳中含有极为丰富的生物活性物质,如:酪蛋
白、免疫球蛋白、乳白蛋白和乳铁蛋白等。酪蛋白
营养价值很高,可刺激巨噬细胞的吞噬能力,抑制
肿瘤细胞的生长和转移,保护细胞膜、抑制各种细
菌、病菌对细胞组织的侵蚀,对抗药、耐药性感染
有较好的消除作用,排除人体细胞内各种毒素及
有害物质、净化细胞;免疫球蛋白能增强人体抗病
能力;乳铁蛋白能增强铁的传递和利于人体吸收,
具有广谱抗菌性、抗病毒作用、免疫调节作用,可
作为天然的抗氧化剂,具有极高的利用价值。牛
初乳是新生婴幼儿最理想的食品,也是最优良的
天然保健食品。因此,从牛初乳中提取功能性成
分并应用于食品、医药等领域,具有广阔的应用和
开发前景。
目前,国内外普遍采用的酸法点胶、固定化单克
隆抗体法、亲和色谱法等提取牛初乳中营养成分的
工艺,大多处于实验室规模,成本高昂,工艺复杂,不
适合按工业化规模组织生产。本工艺则采用了酶法
分离酪蛋白、分步超滤法分离球蛋白、乳白蛋白与乳
铁蛋白及离子交换色谱技术纯化乳铁蛋白,成本适
中,产品纯度高,适合规模化工业生产。
I 主要工艺流程
奶油— 冷却 — 低温储存
▲
上/ l 冷冻干燥 乳铁蛋白
酪蛋白 — 配料 — 均质— 喷雾 — 酪蛋白、免疫球蛋白、乳白蛋白、乳糖
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从牛初乳中提取酪蛋白、免疫球蛋白、乳白蛋白、乳铁蛋白生产工艺的研究 盈 互鼍酲霜 田
2 牛初乳的前处理
企业可自行设立收奶站并配备冰柜等储存设
备,按牛初乳
收购母牛产犊后三天内的初乳。
初乳收集后利用双联过滤器除去杂质,用宽道板
热换热器加热到45cIC后,进入净乳机分离出稀奶
油,迅速冷却至0~4~C冷藏待售。脱脂乳迅速冷
却至0~4~C后打入储奶罐保存,等待下一步的加
工处理
3 酪蛋白的分离
将脱脂后的低温牛初乳进行 72℃,15s的高温
短时杀菌以确保后续工序在无菌的状态下进行。
杀菌后的牛初乳打入酶解罐,迅速冷却至 37℃,然
后加入凝乳酶酶解,加酶量控制在使初乳 10~
15rain凝固为宜,酶反应温度为 37℃,初乳凝固后
保温20rain,离心分离出酪蛋白,加水至固形物含
量4JD%左右,均质后喷粉得到酪蛋白粉。
本设计抛弃了传统的酸法点胶工艺,用酶法
分离酪蛋白不仅提高了酪蛋白的得率还使后续工
序中乳铁蛋白的回收率从 65%提高到 80%。
设备选型:
3.1 由于牛初乳中含有多种生物活性物质,而这
些物质对热敏感,72℃数分钟内就凝固。如果采用
传统的杀菌方式易使其功能组分变性失去生物活
性,所以本设计采用高温短时杀菌(72℃,15s)。
3.2 卧式离心后的初乳乳清中还含有残留大量的
酪蛋白颗粒,因此很有必要对物料进行二次分离,
采用碟式离心机,分离出的酪蛋白和初次分离的
酪蛋白混合、均质、喷粉。
4 免疫球蛋白的提取
酶法除酪蛋白后的初乳乳清中还含有大量的
免疫球蛋白,本设计采用膜法分离技术。首先对
乳清进行初步膜过滤,截留 100 kDa以上的组分即
为免疫球蛋白。把被截留的免疫球蛋白溶液打入
双效浓缩系统,浓缩到可溶性固形物含量 4()%左
右时进行喷雾干燥,得到免疫球蛋白粉。
4.1 设备选型
4.1.1 采用聚醚砜膜的超滤系统,截留 200 kDa
以上的酪蛋白组分,同时获得相对分子量 200 kDa
以下的组分,即乳铁蛋白粗制品。
4.1.2 传统的滚筒式干燥工艺制取蛋白质粉末,
受热时间长,容易使蛋白变性失活。本设计中酪
蛋白和免疫球蛋白的干燥均选用喷雾干燥系统,
使蛋白质受热时间减少,在很大程度上保持了蛋
白活性。
5 乳铁蛋白的提取
一 次膜过滤后所获得的 200 kDa以下的组分
为乳铁蛋白粗制品,其中还含有一些乳糖等成分。
应进行二次膜过滤,截留50 kDa以上(200 kDa以
下)的组分即乳铁蛋白溶液。
乳铁蛋白溶液还需进一步纯化,本工艺采用
适合工业化生产的离子交换层析法。首先经过起
始缓冲液平衡后,用大流量阳离子交换剂进行色
谱分离。收集 NaC1洗脱组分,经过脱盐浓缩装置
后,再经过冷冻干燥设备,获得乳铁蛋白精制品,
整个工艺乳铁蛋白得率在 80%以上。
二次膜过滤通过的50 kDa以下的组分中含有
大量的乳糖,采用进一步 5kDa纳滤获得 5 kDa以
下的乳糖部分进行浓缩喷粉获得乳糖粉。
5.1 设备选型
5.1.1 采用膜过滤系统分步截留分子量接近乳铁
蛋白的蛋白质;再利用离子交换色谱技术进一步
纯化,尤其是采用大流量的离子交换剂,能以产业
化规模快速有效的分离乳铁蛋白。
5.1.2 乳铁蛋白热稳定性很差,采用真空冷冻干
燥设备能最大限度的保存蛋白的营养成分并且产
品的复水性能极佳。利于乳铁蛋白的再次加工利
用。升华温度 一35cc~一4JDcc,真空度47Pa左右。
6 乳白蛋白的提取
二次膜过滤以后得到 10kDa~50kDa的组分,
即为乳白蛋白,浓缩后喷雾得到乳白蛋白粉末。
7 结 论
我国每年有 lO万吨牛初乳的宝贵资源,经过
深入的工艺研究和设计,可以实现牛初乳中活性
物质的工业化生产。本设计降低了生产成本,攻
克了工业化分离牛初乳中活性物质的技术难点,
能为国家带来良好的经济和社会效益。
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