专利名称：以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以玉米浸泡水为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工 艺。
背景技术：
植酸(phytic acid)是一种广泛存在于植物种子中的有机磷化合物，化学名称为环 己醇六磷酸酯，又名肌醇六磷酸酯，化学式C6H18P6024，分子量660.08，外观淡黄色或 黄褐色粘稠液体，呈酸性，易溶于水，难溶于醇、苯、氯仿等有机溶剂，几乎不以游离 态形式存在，通常以钙、镁、钾复盐(菲汀，phytic)的形式存在于谷物、油料作物的种 皮、胚芽处，如米糠、玉米胚芽麦麸、棉籽、油菜籽中，其中米糠、玉米胚芽和麦麸中 植酸含量较高。植酸钠是植酸的盐类衍生物，它除了具有植酸的大部分应用特性外，还比植酸 有着更广的应用范围，如作为发酵工业中的发酵促进剂、生化研究和分析的标准试 剂、专用清洗剂的特效助剂以及日化行业(牙膏，美容化妆品)的添加剂等。并具有运 输、储存、使用方便等特点，因此越来越受到人们的关注。植酸、植酸钠独特的生理、药理功性和化学性能使其在医药、化工、日用化 工、轻工、食品、保健、冶金、塑料、印刷、金属表面处理、高档水果保鲜、油脂抗氧 化等领域获得了极其广泛的应用。目前欧美、日本、以色列等发达国家视植酸为“天然 品”，列为重要的原料产品，生产量和需求量逐年增加。我国是种植玉米的大国，玉米淀粉产量相当可观。在国内目前通用湿法加工玉 米，加工过程中需要采用温度为50°C、浓度为0.25%的亚硫酸水对清净的玉米进行约55h 的浸泡。浸泡水的体积与被浸泡的玉米体积几乎相等，经过一定过程的循环使用后排 出。玉米浸泡水最简单的回收利用方法是将其浓缩为玉米浆供作抗生素和味精等发酵工 业的原料。但由于近年来玉米淀粉生产增长较快，玉米浆的出路也成了问题，特别是玉 米淀粉厂比较集中的产区，必须寻找处理玉米浸泡水的新途径。近年来的研究发现，以玉米浸泡水为原料可直接提取植酸与植酸钠，此研究为 玉米深加工提供了新的方法，同时又为植酸和植酸钠的生产提高了新的原料途径。目 前植酸钠的生产主要采用菲汀法，该方法能源消耗大，环境污染严重，工艺复杂，质量 差、废料不能综合利用。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种以玉米浸泡水为原料制备植酸/植酸钠 并联产玉米蛋白的工艺，既提高植酸、植酸钠的纯度，同时又回收了蛋白副产品。本发明是通过以下技术方案实现的一种以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，包括以下步骤(1)玉米浸渍水预处理将玉米浸泡于水中，加入玉米重量的0.2%的硅藻土以除去可溶性蛋白质和淀粉；煮沸3 5min，使残留的S02受热挥发而除去，蛋白质等物 质受热凝固析出，抽滤，得滤清液；此时，滤清液中的植酸钙镁复盐以植酸钙镁酸式盐 的形式存在于滤清液中；(2)脱色上述滤清液，用(M/V)的活性炭于75 80°C下脱色40min，抽 滤，得滤液。将滤液于40 50°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压浓缩至原体积的 20%,得浓缩液；(3)过阳树脂柱(Z型)步骤(2)中的浓缩液，以2 4BV/h的速度过柱，目 的是将溶液中的钙镁等阳离子置换出来，防止在过阴树脂时生成氢氧化钙，氢氧化镁等 沉淀，堵塞树脂空隙，使实验无法进行；同时使植酸钙镁酸式盐转化成植酸，防止在沉 淀蛋白质的过程中造成植酸的损失。在此过程中，需比较彻底的除去植酸酸式盐溶液中 的钙镁等阳离子，一般要串联2 3个阳树脂柱；过阳树脂柱后，对所得溶液进行钙镁离 子的测定，钙镁离子达到控制指标后进行下一工序；(4) 二次脱色向上述过阳树脂后所得溶液中加入1.0% (M/V)的活性炭，抽 滤，得二次脱色滤液；(5)调节pH:将上述得到的二次脱色滤液，调节pH值至6 8，抽滤，所得滤 渣即为玉米蛋白，所得滤液为植酸钠粗溶液；(6)浓缩将步骤(5)中所得滤液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件 下减压浓缩至植酸浓度为18 25mg/mL，得浓缩滤液；(7)过阳树脂(Z型)目的是调节上述浓缩滤液的pH值至2 3，使植酸及植 酸盐在下述阴树脂吸附过程中被充分的吸附；(8)过阴树脂柱(Z型)步骤(7)处理后的浓缩滤液以2 4BV/h的速度过 柱，在此过程中，植酸被吸附在阴树脂上；过柱后，先水洗以除去树脂表面的蛋白质等 杂质，然后用质量分数为0.3%的氢氧化钠溶液预洗除去色素及易溶于稀碱的杂质，再用 质量分数为0.6%的氢氧化钠溶液洗脱，分部收集，得植酸钠溶液，浓缩、干燥，即得到 成品植酸钠。还包括以下步骤(9)将所得植酸钠溶液过阳离子交换柱(Z型)，即得植酸溶 液。所述步骤(3)中，依据水的硬度确定钙镁离子所要达到控制指标，为小于25度。所述步骤(5)中调节pH所用溶液为氢氧化钠溶液。上述工艺中，测定植酸或植酸钠的浓度的方法如下采用硝酸钍滴定法测定植 酸含量取一定量的样品加入锥形瓶中，向内加入30 50mL蒸馏水，再用0.3moL/L HN03调节pH值到1.9 2.2之间，将溶液加热至60°C，加入1滴0.5%二甲酚橙指示剂， 快速用硝酸钍滴定，至溶液由黄色变为粉红色且30s不退色为终点。植酸含量的计算公 式是植酸含量=0.33mV/w式中，m_硝酸钍溶液质量浓度，mg/mL; V-硝酸钍溶液消耗的体积，mL ； w-样品质量，g; 0.33-植酸与硝酸钍的质量换算系数。利用本发明的工艺制备得到植酸溶液、植酸钠溶液后，结晶可以采用以下方法分别将植酸溶液、植酸钠溶液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压 浓缩，得到一定浓度的植酸溶液，同时将植酸钠溶液继续浓缩至有白色沉淀出现，转移 至干燥好的小烧杯中于0 4°C下低温结晶。离心用离心机，在5000rpm下离心分离 5min,干燥，得到植酸钠成品纯度99.53%，植酸回收率达85%以上。本发明的工艺由于在玉米浸渍水过了一次阳树脂之后，调溶液的pH至7.23，回 收了玉米蛋白的同时，大大提高了植酸、植酸钠的纯度。生产出来的植酸为极淡黄色的 植酸，植酸钠为乳白色粉末。大大提高了植酸、植酸钠的质量。本发明采用离子交换树脂吸附法直接从玉米浸泡水中提取植酸，去掉了植酸钙 沉淀、过滤和洗涤的过程，变成树脂的吸附及解析附过程，流程大大缩短，质量大大提 高，植酸的平均收率可达96%以上，并且可以沉淀提取过程中的蛋白质作为饲料之用。 此外，提取植酸后的溶液不受污染，仍可用来生产玉米浆。本发明的工艺能源消耗低， 无环境污染，工艺简单，所得产品质量好，产率高。本发明以玉米浸渍水为原料，制备植酸、植酸钠，同时回收了玉米蛋白，提高 了植酸、植酸钠的纯度，若将实现工业化大生产，将有望扩大本公司玉米深加工产业 链，提高公司玉米淀粉生产的附加值，带来更大的经济效益和社会效益。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1 取2000mL玉米水，加5%的壳聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脱色30min，抽滤得滤液，滤液浓缩至体积560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。过D301阳离子交换树脂，加1.5%活性炭脱色，浓缩至368mL，固形 物含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氢氧化钠溶液调pH至7.21，搅拌20min，抽 滤进行固液分离，所得滤液中植酸含量为19.50mL硝酸钍/mL滤液，固形物为21.8%， 滤液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压浓缩至植酸浓度为18 25mg/ mL后过阳离子交换树脂。将滤液稀释至500mL，过阴树脂(脱色2号阴树脂250mL湿 体积)，水洗，再用0.3%氢氧化钠500mL洗脱除杂，0.6%氢氧化钠1000mL洗脱。分 部收集，得到植酸钠的纯度高达99.53%，植酸的回收率达85%以上，蛋白质回收率高达 95%。实施例2:取2000mL玉米水，加5%的壳聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脱色30min，抽滤得滤液，滤液浓缩至体积560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。过D301阳离子交换树脂，力口 1.5%活性炭脱色，浓缩至368mL，固形物 含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氢氧化钠溶液调pH至7.21，搅拌20min，抽滤 进行固液分离，所得滤液中植酸含量为19.50mL硝酸钍/mL滤液，固形物为21.8%，滤 液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压浓缩至植酸浓度为18 25mg/mL 后过阳离子交换树脂。将滤液稀释至500mL，过阴树脂(浙江争光D301阴树脂250mL湿 体积)，水洗，再用0.3%氢氧化钠500mL洗脱除杂，0.6%氢氧化钠lOOOmL洗脱。分部 收集，得到植酸钠的纯度高达93.65%，植酸的回收率达73%，蛋白质回收率高达95%。
实施例3 取2000mL玉米水，加5%的壳聚糖100ml，于50°C絮凝30min。加入1.5%的活 性炭于80°C下脱色30min，抽滤得滤液，滤液浓缩至体积560mL，固形物35.3%，植酸含 量42.69mg/mL。过D301阳离子交换树脂，加1.5%活性炭脱色，浓缩至368mL，固形 物含量20.8%，取166mL此溶液，用30%的氢氧化钠溶液调pH至7.21，搅拌20min，抽 滤进行固液分离，所得滤液中植酸含量为19.50mL硝酸钍/mL滤液，固形物为21.8%， 滤液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压浓缩至植酸浓度为18 25mg/ mL后过阳离子交换树脂。将滤液稀释至500mL，过阴树脂(脱色1号阴树脂250mL湿 体积)，水洗，再用0.3%氢氧化钠500mL洗脱除杂，0.6%氢氧化钠1000mL洗脱。分部 收集，得到植酸钠的纯度高达87%，植酸的回收率达69.7%，蛋白质回收率高达95%。
权利要求
1.一种以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，其特征在于，包括以 下步骤(1)玉米浸渍水预处理将玉米浸泡于水中，加入玉米重量的0.2%的硅藻土，煮沸 3 5min，抽滤，得滤清液；此时，滤清液中的植酸钙镁复盐以植酸钙镁酸式盐的形式 存在于滤清液中；(2)脱色上述滤清液，用的活性炭于75 80°C下脱色40min，抽滤，得滤液， 然后将滤液于40 50°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减压浓缩至原体积的20%，得 浓缩液；(3)过阳树脂柱上述得到的浓缩液，以2 4BV/h的速度过柱，将溶液中的阳离子 置换出来；过阳树脂柱后，对所得溶液进行钙镁离子的测定，钙镁离子达到控制指标后 进行下一工序；(4)二次脱色向上述过阳树脂后所得溶液中加入1.0%的活性炭，抽滤，得二次脱 色滤液；(5)调节pH:将上述得到的二次脱色滤液，调节pH值至6 8，抽滤，所得滤渣即 为玉米蛋白，所得滤液为植酸钠粗溶液；(6)浓缩将步骤(5)中所得滤液在40 60°C，真空度0.02 0.2MPa的条件下减 压浓缩至植酸浓度为18 25mg/mL，得浓缩滤液；(7)过阳树脂目的是调节上述浓缩滤液的pH值至2 3；(8)过阴树脂柱步骤(7)处理后的浓缩滤液以2 4BV/h的速度过柱，在此过程 中，植酸被吸附在阴树脂上；过柱后，先水洗，然后用0.3%的氢氧化钠溶液预洗，再 用0.6%的氢氧化钠溶液洗脱，分部收集，得植酸钠溶液，浓缩、干燥，即得到成品植酸 钠。
2.根据权利要求1所述的以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，其 特征在于还包括以下步骤(9)将所得植酸钠溶液过阳离子交换柱，即得植酸溶液。
3.根据权利要求1所述的以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，其 特征在于所述步骤(3)中，依据水的硬度确定钙镁离子所要达到控制指标，为小于 25度。
4.根据权利要求1所述的以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，其 特征在于所述步骤(5)中调节pH所用溶液为氢氧化钠溶液。
全文摘要
本发明公开了一种以玉米为原料制备植酸/植酸钠并联产玉米蛋白的工艺，是采用离子交换树脂吸附法直接从玉米浸泡水中提取植酸，去掉了植酸钙沉淀、过滤和洗涤的过程，变成树脂的吸附及解析附过程，流程大大缩短，质量大大提高，植酸的平均收率可达96％以上，并且可以沉淀提取过程中的蛋白质作为饲料之用。此外，提取植酸后的溶液不受污染，仍可用来生产玉米浆。本发明的工艺能源消耗低，无环境污染，工艺简单，所得产品质量好，产率高。
文档编号C07K1/14GK102010441SQ20101053852
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者张茜, 肖林, 覃树林, 陈小刚, 高永保 申请人:山东龙力生物科技股份有限公司