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【应用】泡沫分离提取淀粉废水中的红薯蛋白
来源:东南科仪    发布时间:2021-01-05    阅读:72次
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一、主要内容:

红薯淀粉的生产过程会产生大量的废水,废水中的红薯蛋白是一种降血脂、增强免疫力、延缓衰老和抗癌等高价值资源,若该废水直接排放,不仅造成水体富营养化还会造成资源浪费。泡沫分离作为一种以气泡为分离介质的技术,已成功实现了蛋白质的分离和回收。pH是影响泡沫分离效果的重要因素之一,因为pH能影响蛋白质的—COOH—NH2基团的去质子化和质子化从而影响蛋白质分子表面的静电荷,而影响蛋白质分子的表面活性。

 

二、测试原理及方法:

采用德国 KRÜSS-DFA100型泡沫分析仪测定pH 3~8的范围内红薯淀粉生产废水的起泡性(泡沫高度)和泡沫稳定性(泡沫半衰期t1/2)。其主要原理为利用搅拌或鼓气的方式产生泡沫,根据样品的透光率,通过光学传感器来监测泡沫产生的泡沫和高度结构。

 

三、测定结果:

红薯经清洗、去皮、切块后按料液比16g/mL)加入破碎液(Na2SO30.01 mol/L),利用高速组织捣碎机充分破碎,三层纱布过滤去除大部分滤渣,静置1 h,以4 000 r×min-1离心20 min,上清液即红薯淀粉生产废水,测定pH 3~8的范围内红薯淀粉生产废水的起泡性(泡沫高度)和泡沫稳定性(泡沫半衰期t1/2),结果见图1

2-1.png 

1. pH对红薯淀粉生产废水的起泡性

和泡沫稳定性的影响

如图1所示,在pH在3~8这范围内,红薯淀粉生产废水的起泡性和泡沫稳定性都是先增强后变弱,pH 4时达到最大值,泡沫高度为74.7±3.7 mm,半衰期为970.6±48.5 s。文献报道红薯蛋白的等电点大约在4,在等电点时蛋白质表面静电荷为零,蛋白质分子之间因为缺少静电排斥作用,会使蛋白质在气-液界面形成高黏性的蛋白膜,阻止气泡之间发生聚并,所以在pH为4时,泡沫稳定性最好。

较差的泡沫稳定性难以保证在泡沫分离过程中维持稳定的泡沫相,因此选择3~5作为合适的pH范围进行对泡沫分离红薯蛋白富集比和回收率的影响研究。在倾斜角α为30°、温度25 ℃、气体体积流量200 mL·min-1、装液量400 mL的条件下进行试验,结果如图2所示。

2-2.png 

2. pH对红薯淀粉生产废水的回收率

和富集比的影响

 

由图2可知,随着pH得升高,泡沫分离红薯蛋白的富集比先下降再升高,而回收率先升高后下降。在等电点附近时,红薯蛋白形成的气泡具有较高的稳定性以及较低的表面张力,气泡稳定且不易聚并,消泡液体积较大,因此获得的富集比低。随着pH远离等电点,气泡的稳定性下降,进而提高富集比,然而回收率随之降低。

 

四、结论

综合考虑富集比和回收率,选择pH 4为最适pH

 

参考文献

[1]徐艳艳,舒婷,胡楠,.疏水材质的斜臂泡沫分离塔回收红薯蛋白[J].食品工业,2019,40(12):16-20.

 

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