蠶絲是一種重要的天然蛋白質(zhì)纖維,主要由70~80%絲素,20~30絲膠及少量的蠟質(zhì)和無(wú)機(jī)物組成,而且在蠶絲加工過(guò)程覆于絲素外圍的絲膠通常被作為廢棄物隨廢水一起排放。組成絲膠的18種氨基酸中,有8種是人體必需氨基酸,其含量高達(dá)17,而且高含量的絲氨酸、甘氨酸、天門(mén)冬氨酸、丙氨酸具有多種的藥理作用如抗氧化、防治高血壓、防治糖尿病和防治老年癡呆等。絲膠也可以作為冰凍糕點(diǎn)良好形成劑,話(huà)梅腌制的營(yíng)養(yǎng)調(diào)味液和飲品用水的添加劑,起到殺菌、防腐和美味的作用,因此絲膠作為食品添加劑具有重要的應(yīng)用價(jià)值。從絲綢廢水中提取絲膠是開(kāi)發(fā)利用絲膠的重要環(huán)節(jié),提取的方法主要有:化學(xué)混凝法、酸析法、有機(jī)溶劑法、離心法、超濾法等。江蘇泗絹集團(tuán)有限公司提供的絲綢廢水是采用高溫高壓爆破法對(duì)繭絲脫膠后的廢水,因此絲綢廢水中無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)的含量較低,有利于簡(jiǎn)化提取絲膠的工藝。本文利用江蘇泗絹集團(tuán)有限公司提供的絲綢廢水,從絲膠性質(zhì)與結(jié)構(gòu)分析比較酸析法和低溫乙醇沉淀法提取絲膠的效果,提出低溫乙醇沉淀法提取絲膠工藝流程,為絲膠在食品中的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器采用高溫高壓爆破法將繭絲脫膠后形成的生產(chǎn)廢水(由江蘇泗絹集團(tuán)有限公司提供),純KBr、HC1、無(wú)水乙醇、苯酚和H SO為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?。熱回流提取濃縮機(jī)組IOOL型號(hào)(江蘇天宇機(jī)械有限公司),QZR一5型高速離心噴霧干燥器(無(wú)錫市林洲噴物干燥器廠),Consol 24真空冷凍干燥機(jī)(美國(guó)Consol公司),J715型圓二色光譜儀(日本JAS—co公司),Nexus傅立葉變換紅外光譜儀(美國(guó)Thermo Electron公司),4K15冷凍離心機(jī)(Sigma公司),LXJ—II沉淀離心機(jī)(上海醫(yī)用分析儀器廠),超級(jí)恒溫水浴(3z海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠)。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1絲膠粗粉末的制備絲綢廢水經(jīng)過(guò)4層紗布過(guò)濾除去肉眼可見(jiàn)的雜質(zhì),在料液溫度為60。C,真空度為0.085 MPa的工藝條件下進(jìn)行真空濃縮,固形物含量為8~9的濃縮液在進(jìn)風(fēng)溫度為195~200℃,出風(fēng)溫度為80~83℃條件下進(jìn)行噴霧干燥,制成固體粉末。1.2.2酸析法回收絲膠絲膠粗粉末按1:2O(g:mL)加入去離子水,用0.5 mol/L HC1溶液調(diào)不同pH值,恒溫?cái)嚢?0min,在8 000 r/min下離心20 rain,沉淀為提取的蛋白,經(jīng)冷凍干燥計(jì)算凍干品的質(zhì)量數(shù),與粗粉末比較計(jì)算絲膠提取率。絲膠提取率/%=(絲膠提取物干重/噴物干燥粗粉末干重)×1001.2.3低溫乙醇沉淀法回收絲膠絲膠粗粉末按1:10(g:mL)加入去離子水配成溶液,在4℃下預(yù)冷,然后在攪拌條件下緩慢加入在一18℃預(yù)凍的無(wú)水乙醇并且快速攪拌混合,混合液中乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為30、50、70%、75和90?;旌弦涸谝?8℃下靜置過(guò)夜,經(jīng)3 500 r/min離心15 rain,用少量的蒸餾水溶解沉淀,減壓蒸餾去除乙醇,濃縮液冷凍干燥制得絲膠粉末。絲膠提取率分析同酸析法。1.2.4絲膠理化性質(zhì)分析蛋白含量測(cè)定采用凱氏定氮法,灰分測(cè)定采用灼燒法,總糖含量測(cè)定采用苯酚硫酸法,溶解度測(cè)定采用張雨青的方法,蠶腥味的分析通過(guò)嗅聞辨別。1.2.5圓二色光譜(CD)分析測(cè)定條件:絲膠水溶液濃度0.2 mg/mL,比色皿光徑0.1 cm,分辨率1.0 nm,掃描速率100 nm/min,累積5次,測(cè)定遠(yuǎn)紫外區(qū)185~250 nm范圍的CD光譜。
2.2絲膠理化性質(zhì)的分析對(duì)2種方法提取的絲膠進(jìn)行蛋白含量(總氮含量×6.25)、總糖含量、灰分含量、溶解度、蠶腥味的分析,結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出,絲膠中90以上的成分是蛋白質(zhì),因此可以用提取物干重計(jì)算蛋白的提取率。酸析法提取的絲膠蛋白理化性質(zhì)與噴霧干燥得到的絲膠相近,變化很小。與噴霧干燥得到的絲膠相比,醇沉的絲膠溶解度下降明顯,可能是由于乙醇對(duì)蛋白分子構(gòu)象的影響產(chǎn)生的,但低溫乙醇沉淀法提取的絲膠灰分含量較小,沒(méi)有明顯的蠶腥味,這說(shuō)明低溫乙醇沉淀法提取絲膠能進(jìn)行有效脫灰和除異味,得到較純凈的絲膠粉。2.3絲膠二級(jí)結(jié)構(gòu)分子構(gòu)象的分析2.3.1圓二色光譜分析以噴霧干燥得到的絲膠作對(duì)照,應(yīng)用圓二色光譜法分析2種方法提取的絲膠溶液中蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分子構(gòu)象的變化,并參照CD光譜利用儀器提供的軟件:the Model J WSSE一4 80 Protein Secondary Struc~tureEstimationProgram,由儀器提供的Yang氏。公式估算二級(jí)結(jié)構(gòu)中a螺旋,8折疊,p轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲所占的摩爾百分比。所得CD光譜見(jiàn)圖4,軟件分析結(jié)果見(jiàn)表2。
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