再造煙葉濃白水中蛋白質(zhì)提取工藝的優(yōu)化研究?
發(fā)布時間:2019-08-25 來源: 日記大全 點(diǎn)擊:
摘要[目的]研究薄片廠抄造段濃白水中蛋白質(zhì)回收工藝,減少廢水中有機(jī)物對環(huán)境造成的污染,促進(jìn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。[方法]分析pH對提取再造煙葉濃白水中可溶性蛋白質(zhì)的影響,確定適宜工藝參數(shù)。[結(jié)果] 從再造煙葉濃白水中提取可溶性蛋白質(zhì)的最佳工藝參數(shù)為酸溶pH 3.5,堿沉pH 8.0。[結(jié)論] 選取適宜的pH可對高效提取濃白水中蛋白質(zhì)起到?jīng)Q定性作用。
關(guān)鍵詞再造煙葉;抄造段;濃白水;提;蛋白質(zhì)
中圖分類號S572文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611(2016)30-0067-03
造紙法再造煙葉生產(chǎn)過程中耗水量很大,據(jù)統(tǒng)計,每生產(chǎn)1 t再造煙葉產(chǎn)品產(chǎn)生廢水量在70 m3以上。因其具有色度高、成分雜、降解難的特點(diǎn),會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害[1-3]。莫立煥等率先對造紙法煙草薄片產(chǎn)生的廢水進(jìn)行了深度研究,發(fā)現(xiàn)廢水中含有木質(zhì)素、纖維素、果膠、多糖、可溶性蛋白質(zhì)等有機(jī)物[4],其中蛋白質(zhì)的含量最為豐富。研究表明,煙草中蛋白質(zhì)含有各種氨基酸,其含量極其豐富、均衡,經(jīng)精密加工可獲得生物活性肽、氨基酸等附加值高的產(chǎn)品[5-6]。如果能夠?qū)⒃僭鞜熑~廢水中高價值成分——蛋白質(zhì)進(jìn)行回收利用,不僅有助于保護(hù)自然環(huán)境,減少資源浪費(fèi),更重要的是目前動物蛋白生產(chǎn)供應(yīng)不足,無法滿足人們的需求,回收利用優(yōu)質(zhì)植物蛋白很可能是一條可行的解決途徑。
迄今為止有關(guān)造紙法再造煙葉廢水方面的研究,均圍繞廢水凈化處理開展工作[7-8],有關(guān)煙草蛋白提取方面的研究,均是以殘次煙葉為原料進(jìn)行的,并且提取過程繁瑣,難以實(shí)現(xiàn)規(guī);a(chǎn)[9-10]。筆者選取再造煙葉抄造成型網(wǎng)布下的濃白水作為研究對象,提取其中煙草蛋白,以減少生產(chǎn)廢水中有機(jī)物對環(huán)境造成的污染,促進(jìn)薄片行業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
1材料與方法
1.1材料
1.1.1原料及主要試劑。白水,由云南某薄片廠提供;NaOH,西隴化工股份有限公司;H3PO4,分析純,西隴化工股份有限公司。
1.1.2主要儀器。SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)式真空泵,鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;PHS-3C型精密pH計,上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;centrifuge 5804R型離心機(jī),Eppendorf;LC-162型冰箱,海爾;MS 204S型電子天平,Switzerland。
1.2方法
1.2.1煙草蛋白質(zhì)沉淀。
用磷酸將白水調(diào)至pH約3.0,靜置一段時間。使用NaOH調(diào)節(jié)溶液至pH約8.0,在4 ℃環(huán)境下靜置3.0 h。若產(chǎn)生沉淀,將沉淀離心分離,對沉淀成分進(jìn)行檢測。
1.2.2煙草蛋白質(zhì)沉淀的最佳pH。
將白水分成5份,用磷酸分別調(diào)pH為2.5、3.0、3.5、4.0、5.0,靜置一段時間,使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH約8.0,在4 ℃環(huán)境下靜置3.0 h,將沉淀離心分離,分別稱量出沉淀物的重量。不同pH白水樣品各設(shè)6次重復(fù)。
將白水分成5份,用磷酸將其均調(diào)至pH約3.0,靜置一段時間,使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH分別為7.0、7.5、8.0、8.5、9.0,在4 ℃下靜置3.0 h,將沉淀離心分離,分別稱量出沉淀物的重量。不同pH白水樣品各設(shè)6次重復(fù)。
2結(jié)果與分析
2.1煙草蛋白質(zhì)的沉淀
將試驗(yàn)得到的白色沉淀物送至云南同創(chuàng)檢測技術(shù)股份有限公司進(jìn)行成分檢測,得到沉淀主要成分為蛋白質(zhì)。由此表明,試驗(yàn)從煙草漿料中成功提取到了蛋白質(zhì)(沉淀為水溶性蛋白質(zhì))。試驗(yàn)提取得到的煙草蛋白質(zhì)沉淀量是否會隨pH變化而變化,需要對不同pH下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
2.2白水中蛋白質(zhì)提取的最佳pH
2.2.1酸溶最佳pH。
酸溶的最佳pH測定結(jié)果如表1所示。蛋白質(zhì)沉淀質(zhì)量隨不同pH酸溶的變化趨勢如圖1所示。從表1、圖1可以看出,隨酸溶pH的變化,沉淀質(zhì)量隨之變化,這是由于不同的pH酸溶程度不同,因此蛋白質(zhì)沉淀溶解量不同(圖2)。當(dāng)pH達(dá)到3.5時,沉淀質(zhì)量為3.252 3 g,達(dá)到最大值,比沉淀最低值3.200 6 g高出1.6%;當(dāng)pH為4.0、5.0時,由于蛋白質(zhì)酸溶并不徹底,導(dǎo)致沉淀質(zhì)量隨pH的增大而減少,其變化趨勢如圖1所示。
根據(jù)方差分析結(jié)果得知,F(xiàn)>Fcrit = 5.317 655,P<0.01,表明模型達(dá)到極顯著,酸溶的pH對蛋白質(zhì)沉淀量具有極顯著的影響,煙草蛋白的沉淀量隨pH的降低而增大,直至達(dá)到沉淀量的最大值。
利用回歸分析,對酸溶pH與煙草蛋白沉淀量的關(guān)系進(jìn)行分析,并對回歸方程進(jìn)行預(yù)估,取R2最大的方程,得到回歸方程為y=0.128 3x4-1.904 5x3+10.383x2-24.642x+24.705,R2值為1(擬合度很高),預(yù)估擬合曲線如圖3所示?梢钥闯觯崛躳H與煙草蛋白沉淀量呈顯著負(fù)相關(guān)。
2.2.2堿沉最佳pH。
堿沉的最佳pH測定結(jié)果,參見表2所示。蛋白質(zhì)的沉淀隨不同pH堿沉的變化趨勢如圖4所示。由表2、圖4可以看出,不同pH堿沉后的蛋白質(zhì)沉淀量不同,這是由于pH不同,導(dǎo)致堿沉的程度不同(圖5),如pH為7.0時,堿沉并不徹底,蛋白質(zhì)沉淀量少。當(dāng)pH達(dá)到8.0時,沉淀物達(dá)到最大值為2.326 3 g,比pH為7.0對應(yīng)的沉淀量1.564 8 g高出48.66%;而pH小于8.0時,由于堿沉不徹底,沉淀量隨pH減小而減少,其變化趨勢如圖4所示。
根據(jù)方差分析結(jié)果得知,F(xiàn)>Fcrit = 5.317 655,P<0.01,表明模型達(dá)到極顯著,堿沉的pH對蛋白質(zhì)沉淀量具有極顯著的影響,沉淀量隨pH增大而增加,直至達(dá)到沉淀量的最大值。
利用回歸分析,對堿沉pH與煙草蛋白質(zhì)沉淀量的關(guān)系進(jìn)行分析,并對回歸方程進(jìn)行預(yù)估,取R2最大的方程,得到回歸方程為y =-0.346 2x2+5.904 9x-22.798,R2值為0.987 4(擬合度很高),預(yù)估擬合曲線如圖6?梢缘贸觯瑝A沉pH與煙草蛋白沉淀量呈顯著正相關(guān)。
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