一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法

本申请涉及活性蛋白提取制备，具体涉及一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法。

背景技术：

1、随着人们对植物蛋白来源的需求日益增长以及马铃薯主粮化战略的推进，马铃薯蛋白凭借其独特的营养属性和多功能性，日渐受到广泛的重视。马铃薯蛋白具有均衡的氨基酸结构，包括所有必需氨基酸，其营养价值可与鸡蛋和牛奶媲美。由于不引起过敏反应，马铃薯蛋白的卓越功能特性使其成为肉类、乳制品和烘焙食品等多种食品加工的理想选择。此外，马铃薯蛋白中大约60％-80％的成分具有生理活性，其中分子量在39-45kda的糖蛋白patatin和5-25kda的胰蛋白酶抑制剂尤为显著。这些成分在抗氧化、抗肥胖、抗菌和抗癌等方面展现出广泛的应用潜力。然而，值得注意的是，这些成分的活性与其制备工艺紧密相关。

2、马铃薯蛋白是从马铃薯淀粉工业的有机废液中提取出来的一种重要副产品。据统计，每生产1吨淀粉约伴随产生5吨含有丰富蛋白质的有机废液。若直接排放这些废液，不仅浪费了珍贵的蛋白资源，还会对生态环境造成严重污染。目前，多数企业使用酸热絮凝法来回收马铃薯蛋白，这种方法的优势在于低成本和简单的设备需求。中国专利申请cn201510797520公开了一种热絮凝法提取马铃薯蛋白的工艺，提取的蛋白可满足马铃薯浓缩蛋白(potato protein concentrate,ppc)的质量标准。然而，该方法存在缺点：马铃薯蛋白在55-75℃易发生变性，从而导致蛋白的功能特性和活性几乎完全丧失，这极大限制了其在食品和制药行业的应用范围。鉴于此，目前的研究重点转向在温和条件下制备具有活性的马铃薯蛋白。中国专利申请cn 202010082104公开了一种马铃薯源蛋白酶抑制剂混合物及提取的方法，该方法使用饱和硫酸铵盐析蛋白质，保留了具有蛋白酶抑制活性的部分，其在细胞内外抗氧化活性和抗肿瘤方面都具有潜在的生物活性。但该专利在提取阶段需要配置饱和硫酸铵，需要额外调节ph，这些繁杂的工艺和高昂的成本都不利于活性蛋白的规模化制备。

3、近年来，廉价且环保的低共熔溶剂(deep eutectic solvent,des)在蛋白质提取领域展现出了巨大的应用潜力。低共熔溶剂本质上是由氢键供体和氢键受体按一定的化学计量比通过氢键作用及范德华力相互作用形成的，这种相互作用干扰了原始化合物的结晶能力，使之在常温下保持液态。基于低共熔溶剂的蛋白质提取机理主要依赖于蛋白质的聚集和包裹现象，特别适合用于活性物质的无损提取。中国专利申请cn 202311043356公开了一种以氯化胆碱为氢键受体的低共熔溶剂酶稳定剂，该方法展示了低共熔溶剂稳定蛋白结构的直接作用。中国专利申请cn 202311009784公开了基于低共熔溶剂从核桃雄花中连续提取蛋白的方法，展示了低共熔溶剂在提取效率和活性保留方面的优势。然而，面对含有大量水分的马铃薯有机废液，低共熔溶剂独特的氢键网络易被稀释，导致其提取蛋白的能力失效。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，旨在解决现有技术对马铃薯蛋白稳态化提取效率较低的问题。

2、为实现上述目的，本申请的实施例采用的技术方案如下：

3、一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，包括以下步骤：

4、将氢键供体和氢键受体溶解于马铃薯淀粉工业生产的有机废液中，进行旋转蒸发处理，获得低共熔溶剂；

5、向低共熔溶剂中加入反溶剂，离心后，收集沉淀物，获得活性马铃薯蛋白。

6、作为本申请一些可选实施方式，所述氢键供体包括酰胺类供体、氨基酸类供体、醇类供体和/或糖类供体；

7、所述氢键受体包括季铵盐类受体、酸类受体和/或醇类受体。

8、作为本申请一些可选实施方式，所述氢键供体包括尿素、烟酰胺、赖氨酸、脯氨酸、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、葡萄糖、果糖和/或甘露糖；

9、所述氢键受体包括氯化胆碱、甜菜碱、乳酸、柠檬酸、乙二醇、丙三醇和/或聚乙二醇。

10、作为本申请一些可选实施方式，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为5:1-1:5。

11、作为本申请一些可选实施方式，所述反溶剂包括水、乙醇、硫酸铵和/或氯化钠。

12、作为本申请一些可选实施方式，所述氢键供体和氢键受体的混合溶液与所述马铃薯淀粉工业生产的有机废液质量比为1:5-1:200。

13、作为本申请一些可选实施方式，所述旋转蒸发处理的温度为35℃-90℃；

14、当所述旋转蒸发处理的出水质量占所述马铃薯淀粉工业生产的有机废液质量的60％-97％时，停止旋转蒸发处理。

15、作为本申请一些可选实施方式，所述加入反溶剂之后静置0-300min。

16、作为本申请一些可选实施方式，所述向低共熔溶剂中加入反溶剂，离心后，收集沉淀物，获得活性马铃薯蛋白，包括：

17、将低共熔溶剂静置30min后，加入相同质量的反溶剂，静置20min，离心处理后，收集沉淀物，获得活性马铃薯蛋白。

18、作为本申请一些可选实施方式，所述离心处理是指在15℃下离心处理15min。

19、作为本申请一些可选实施方式，上述方法对活性马铃薯蛋白的回收率为30％-65％，回收获得的活性马铃薯蛋白具有脂酰基水解酶活性和胰蛋白酶抑制活性。

20、与现有技术相比，本申请提供了一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，以减压蒸馏的方式将氢键供体和受体在马铃薯有机废液中直接合成低共熔溶剂，合成的过程使蛋白溶于低共熔溶剂中；随后加入反溶剂实现蛋白与低共熔溶剂分离，离心得到的沉淀即为活性的马铃薯蛋白。可以看出，本申请以绿色溶剂作为提取介质，无其他添加，为方便操作的同时大幅降低了生产成本，且马铃薯蛋白的活性在提取的过程中被有效地保留，拓宽了其在食品/制药方面的应用。

技术特征：

1.一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述氢键供体包括酰胺类供体、氨基酸类供体、醇类供体和/或糖类供体；

3.据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述氢键供体包括尿素、烟酰胺、赖氨酸、脯氨酸、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、葡萄糖、果糖和/或甘露糖；

4.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为5:1-1:5。

5.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述反溶剂包括水、乙醇、硫酸铵和/或氯化钠。

6.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体的混合溶液与所述马铃薯淀粉工业生产的有机废液质量比为1:5-1:200。

7.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述旋转蒸发处理的温度为35℃-90℃。

8.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述加入反溶剂之后静置0-300min；当所述旋转蒸发处理的出水质量占所述马铃薯淀粉工业生产的有机废液质量的60％-97％时，停止旋转蒸发处理。

9.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，所述向低共熔溶剂中加入反溶剂，离心后，收集沉淀物，获得活性马铃薯蛋白，包括：

10.根据权利要求1所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，其特征在于，上述方法对活性马铃薯蛋白的回收率为30％-65％，回收获得的活性马铃薯蛋白具有脂酰基水解酶活性和胰蛋白酶抑制活性。

技术总结
本申请的实施例公开了一种基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，涉及活性蛋白提取制备技术领域，旨在解决现有技术对马铃薯蛋白稳态化提取效率低的问题。所述基于低共熔溶剂回收活性马铃薯蛋白的方法，包括以下步骤：将氢键供体和氢键受体溶解于马铃薯淀粉工业生产的有机废液中，进行旋转蒸发处理，获得低共熔溶剂；向低共熔溶剂中加入反溶剂，离心后，收集沉淀物，获得活性马铃薯蛋白。本发明的生产工艺简单有序，绿色环保，适合工业化大规模生产制备，能够以低制备成本获得活性马铃薯蛋白，同时降低有机废液的处理成本，实现废弃资源的利用和污水的控制。

技术研发人员：周非白,郑文宇,章嘉乐,张汉宇,赵谋明
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5