再造煙葉濃白水中蛋白質(zhì)提取工藝的優(yōu)化研究?

　　摘要[目的]研究薄片廠抄造段濃白水中蛋白質(zhì)回收工藝，減少廢水中有機物對環(huán)境造成的污染，促進環(huán)境與經(jīng)濟可持續(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，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)進行回收利用，不僅有助于保護自然環(huán)境，減少資源浪費，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行的，并且提取過程繁瑣，難以實現(xiàn)規(guī)�；�生產(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)廢水中有機物對環(huán)境造成的污染，促進薄片行業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟的可持續(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，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)股份有限公司進行成分檢測，得到沉淀主要成分為蛋白質(zhì)。由此表明，試驗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下的試驗結(jié)果進行分析。
　　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達到3.5時，沉淀質(zhì)量為3.252 3 g，達到最大值，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)系進行分析，并對回歸方程進行預(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。可以看出，酸溶pH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達到8.0時，沉淀物達到最大值為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)系進行分析，并對回歸方程進行預(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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